摘要
波纹盘作为一种新型可展开结构，可以解决大型航天器结构不能以展开状态发射到
太空中这一问题。本文通过调研国内外技术文献，研制可展开结构波纹盘，利用金属波
纹储存弹性势能，发射升空后由气动展开。波纹盘由机加、焊接、数控渐进成形加工而
成，其中波纹盘焊接、模具设计和数控渐进成形工艺为本文研究重点内容，研究了波纹
盘锥形薄板微束等离子焊接工艺，数控渐进成形技术的基础理论与关键参数，开展波纹
盘数控渐进成形实验。
本文选择材料为塑性较好的304不锈钢薄板，厚度为0.2mm。首先对304不锈钢试
件进行力学性能实验，包括拉伸试验和弯曲试验，了解其成形性能。然后利用微束等离
子焊接工艺进行波纹盘锥形薄板坯料焊接，在调研文献的基础上，对试件进行试焊，探
索最优焊接参数。微束等离子焊接设备包括AWS-200N焊机，水冷却系统和氩气瓶。为
保证锥形薄板焊缝质量，设计并投产锥形薄板专用焊接工装，其中设计有背面保护气孔，
水冷却通道保证焊缝质量。根据焊接试验参数进行锥形薄板焊接。通过观察焊缝质量，
锥形薄板焊接试验获得圆满成功。
随后进行波纹盘模具设计，依据波纹盘零件工艺分析确定模具材料，经理论分析确
定凹模和成形工具头结构。本文应用平面应变理论研究数控渐进成形的应力应变规律，
分析表明变形区壁厚变化遵循正弦定律。介绍了两种数控渐进成形方式，确定成形方法。
对数控渐进正成形进行应力分析，通过理论研究得出进给量选择标准，以及成形工具头
与凹模之间间隙的确定。
然后对波纹盘特性分析以及渐进成形工艺研究，通过优化工具头加工轨迹有利于提
高工件表面质量，并对回弹控制做出简要分析。根据理论分析，制定实验方案，展开波
纹盘渐进成形实验，实验取得初步成果，通过分析实验结果，总结实验经验和教训，为
进一步实验优化提供理论基础和依据。
关键词：可展开结构微束等离子焊接模具设计渐进成形
Abstract
Asanewtypeofexpandablestructure,thecorrugateddiskcansolvetheproblemthatlarge
spacecraftstructurescannotbelaunchedintospaceinanunfoldedstate.Inthispaper,through
theresearchofdomesticandforeigntechnicalliterature,thedevelopmentofthestructureofthe
corrugateddisk,theuseofmetalcorrugatedstorageofelasticpotentialenergy,launchingand
liftingafterpneumaticexpansion.Thecorrugateddiscisformedbymachining,weldingand
numericallycontrolledincrementalforming.Thecorrugateddiscwelding,molddesignand
numericalcontrolprogressiveformingprocessarethekeypointsofthispaper.Themicro-beam
plasmaweldingprocessofcorrugateddiskconethinplateisstudied.Basedonthebasictheory
andkeyparameters,thenumericalsimulationofthecorrugateddiskwascarriedout.
Inthispaper,thematerialselectedisa304stainlesssteelsheetwithgoodplasticityanda
thicknessof0.2mm.Firstly,themechanicalpropertiesof304stainlesssteelspecimenswer