壁厚1毫米，直径3.35米的火箭贮箱箱底铣削加工

近日，火箭院首都航天机械有限公司下属天津火箭公司通过镜像铣削的方式成功完成直径3.35米火箭贮箱箱底整体铣削加工，这是天津火箭公司首个整体机械精密铣削加工完成的大直径薄壁结构箱底，也是火箭院目前通过机械精密铣削加工完成的最薄的、加工精度最高的箱底。

此次整体机械精密铣削加工完成的大直径薄壁结构箱底，无污染、无排放、低能耗，铣削后壁厚仅为1毫米。

1毫米的壁有多薄？

1毫米约为一张居民身份证的厚度，也约为10根较厚头发的厚度。自然界中，鸡蛋壳很薄，稍一磕碰，就会有裂缝。纵然薄如鸡蛋壳，其直径厚度比（径厚比）也有150：1。但此次出炉的箱底直径3.35米、壁厚仅1毫米，径厚比为3350：1。

据中国航天科技集团一院研制人员介绍，在机械加工领域，径厚比超过100：1即为弱刚性薄壁结构，径厚比为3350：1的一体化贮箱箱底，属于超大径厚比薄壁结构，这种结构导致产品刚性极差，加工难度大。如果用化铣，不利于环保；如果用传统的机械铣方式来加工，容易使产品壁厚不均匀，甚至损坏产品，无法保障加工产品质量。

▲“超大”又“超薄”的贮箱箱底

箱底是目前运载火箭燃料贮箱部件中结构最复杂、制造难度最大、生产周期最长的产品。现役火箭3.35米直径贮箱箱底主结构大多是采用拼焊的方式，将8个瓜瓣、1个顶盖、1个过渡环焊接在一起，“拼接”成最终的形状。这种加工方式成形的箱底，有10条主焊缝，制造工序复杂，一旦焊缝不合格，直接影响到整个火箭任务的成败。除此之外，生产成本高、生产周期长、生产效率低，都成为火箭结构生产中的主要瓶颈。

目前，美国、欧空局等均采用整体旋压技术生产火箭贮箱，产品稳定性更优。天津火箭公司也于近些年组建技术攻关团队，潜心研究这种全新的整体制造技术。采用“整体成形+整体加工”的方案，取消贮箱箱底全部主焊缝，避免了因焊缝质量问题带来的风险，整个箱底一次成形，不仅可以大幅提升箱底整体性能，生产周期和成本也可降低一半以上。

近一年来，天津火箭公司数控加工车间从贮箱箱底瓜瓣数控铣削入手，开展了大量技术研究和试验，多次联合设备厂家一起改造设备。

通过激光扫描识别产品形面、自动识别测厚补偿等数字化手段，车间首先攻克了1毫米壁厚瓜瓣镜像铣削加工技术。紧接着，车间开展了直径2.25米整体箱底及3.35米拼焊箱底圆环的镜像铣加工研究，并进一步优化箱底装夹方法，最终逐步攻克了整体旋压产品的高精度减薄难题。

▲铣削精密加工中的箱底

目前，天津火箭公司用三周时间完成了该贮箱箱底的铣削加工。通过进一步优化工艺，有望实现一周加工一个箱底的生产目标。该技术的攻克，为超薄箱底整体加工提供了解决途径，将助推新一代运载火箭贮箱箱底加工方式由化铣向机械铣迈进，实现贮箱壳体全绿色制造。