国际首次！采用超薄板成形制造出直径3米级火箭整体箱底_风闻

来源：航天科技集团八院

10月13日，中国航天科技集团有限公司八院第100件充液拉深整体箱底成功下线。该产线是国内首条运载火箭3米级箱底批量产线，相比第一代技术，流体成形第二代技术产能和成本优势显著。

八院149厂立足打造航天轻质高效结构制造技术，基于流体均布加载应力场调控理论，八年磨一剑，独辟蹊径，研制出世界最大的板材流体压力成形装备，攻克了10余项工艺核心技术，在国际上首次采用超薄板成形制造出直径3米级火箭整体箱底。

面临挑战

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’，该工艺要求极高。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。”149厂副总工程师、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，制造周期长、成本高。

自主创新

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。

新的理论和工艺只有物化到装备中才能落地转化，形成现实生产力。在科技部、工信部的支持下，149厂联合哈尔滨工业大学、合肥合锻智能制造股份有限公司、中国机械科学研究总院集团有限公司组成攻关团队，承担起整体成形技术重大工程落地的重任。

“我们面临的是原始技术创新积累与装备、材料国产化的大型系统工程，需要始终坚持创新引领，助力实现高水平科技自立自强。”时任149厂总工程师郭立杰鼓励团队说。

八年磨一剑，团队进行了多轮的方案重构和迭代，终于突破大体积水介质并联增压和大吨位双动压力机精度控制等关键技术，研制出世界最大的板材流体压力成形装备。其成形力和高压介质体积分别是世界同类最大装备的1.5倍和10倍。

团队还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介绍道。

建成产线

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。

149厂整底产线工作组组长堵同亮说：“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。”

“第100件充液拉深整体箱底顺利下线，标志着整体箱底产线顺利达成产能目标，提前完成了2023年度100件3.35米整底生产任务。整体箱底生产线实现了长征五号助推模块、长征六号甲两个型号3.35米贮箱全部6个箱底的整体化替代，牵引完成了10项工艺流程改进项目，工艺稳定性经实践检验，对贮箱的制造效率有显著提升。”149厂副总经理杨洋说道。

流体成形技术与装备的成功实施，使我国火箭结构制造关键技术实现跨越式发展，形成国际先进的第二代整体箱底制造技术，大幅提升我国火箭大型轻质薄壁结构的制造水平和生产能力，也为未来火箭的研制提供了关键产业化技术积累。