探索整底成形前沿制造技术

贮箱是火箭的主体结构，通常由筒段、短壳和箱底三大件组成。其箱底为椭球形曲面薄壁结构，是关系全箭可靠性的核心关键构件，被誉为火箭上的“皇冠”。

在国际上，运载火箭向着整体化、大型化、轻量化、高可靠、低成本方向发展。面对日益严苛的高可靠和高效率制造需求，迫切需要整体化成形制造等技术，对传统加工技术进行升级。“第一个挑战是‘深腔曲面’，深径比达0.7，型面精度1.5毫米，要求极高。第二个挑战是‘超薄壁厚’，零件壁厚相对板幅来说非常小，不足3‰，这类深而薄结构刚度极弱，在成形过程会发生严重失稳缺陷，成为长期未得到突破的国际难题。”该公司副总工程师、运载领域总师张选明介绍道。

国际上也曾通过各种方法尝试解决这一难题，但始终存在废品率高、性能弱化、材料利用率低的问题。从上世纪80年代起，我国火箭箱底就一直采用分块成形瓜瓣，而后再焊接成整体的方法，拼焊箱底生产工序多达20个以上，制造周期长、成本高。

破解“一次成形”国际难题

面对困扰已久的国际难题，哈尔滨工业大学苑世剑教授团队经过潜心研究，提出了板材成形失稳起皱流体均布加载应力场调控理论，让无形的液体听得懂“指令”，从根本上解决了薄壁结构整体成形发生起皱的国际难题。

团队突破了亚洲最宽的超薄超宽幅板材制备技术，完成了全链条的技术升级，创造了多个纪录。“我们攻克了10余项工艺核心技术，在国际上首次采用超薄板直接成形出直径3米级火箭整体箱底，产品性能指标和加工效率可与国际先进产品媲美，成本显著优于同类产品。” 整底工程化应用负责人胡蓝博士介绍道。

稳定批产实现重大突破

在流体压力成形整体箱底的基础上，研究团队还研发出整体局部特征凸孔技术和装备，联合机加工团队成功落地双五轴镜像铣等关键设备，建成了国内首条3米级整体箱底制造生产线，形成年产300件整体箱底批产能力。

该公司整底产线工作组组长堵同亮说道：“刚刚下线的第100件3.35米整体箱底，产线节拍缩短至3天，效率提升80%，质量数据包全程可追溯，产线全流程数控化率达到100%，马上我们还将迎来更大尺寸整底产品投产，实现技术迭代升级。”