CN106378375A - 一种离子推力器用钼栅极的液压成型装置 - Google Patents

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Abstract

一种离子推力器用钼栅极的液压成型装置，属于金属零件拉伸成型制造技术领域。该装置主要包括成型上模具、成型下模具、液体介质热控箱、连接件、液压单元、液压管、排气管、密封圈以及加压衬板；成型下模具固定安装在液体介质热控制箱底部，成型下模具的环形定位台阶上依次放待压制成型的钼栅极以及加压衬板；密封圈在加压衬板与成型上模具之间，排气管与成型上模具排气口连接，液压单元通过液压管与成型上模具进液口连接；连接件的一端与成型上模具固定连接，另一端与合模压力设备固定连接。本发明所述装置能够保证钼栅极边缘压紧力的均匀性，避免因局部憋气导致钼栅极成型过程中起皱。

Description

一种离子推力器用钼栅极的液压成型装置
技术领域
本发明涉及一种用于制备离子推力器用球面型钼栅极的液压成型装置，属于金属零件拉伸成型制造技术领域。
背景技术
离子推力器作为先进的空间推进技术，具有比冲高、寿命长等优点，可以应用于地球轨道卫星的轨道转移、位置保持、姿态控制、大气阻尼补偿、深空探测等任务；栅极是离子推力器的关键组件，属于精密离子光学组件。离子推力器栅极组件的功能是聚焦并加速放电室中电离产生的推进剂离子，将其高速引出，从而产生推力；并尽可能阻止放电室中的中性气体从电离室逃逸，提高工质利用率和电离效率；同时要防止电子反流，保证推力器稳定、可靠的工作。
为了使离子推力器稳定可靠运行，栅极通常被设计成球面型结构，保持热稳定性。目前采用的相对成熟的球面钼栅极制造方法是先刻蚀成孔，再液压预成型，最后进行高温定型。其中液压预成型是关键工艺，通过液压方法、专用成型模具将栅极组(一套栅极同时压制)压制成型。
目前的液压成型模具采用螺接方式将上下模具连接并紧固，由于连接件接触面的表面状态不一致，操作过程中的人为因素等，使得上下模具间的压紧力控制精度和均匀性很难保证，容易出现起皱或破裂问题；另外模具设计中，模具内部成型液压腔没有设计排气结构，在成型过程中液体压力不稳定，给栅极成型精度控制带来困难；下模具仅在最低处设计有一个排气孔，在栅极成型过程中，栅极中心部分先接触模具内腔球面，堵住了排气孔，使栅极与下模具之间的部分气体不能完全排除，是造成栅极成型过程中起皱的原因之一。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种离子推力器用钼栅极的液压成型装置，该装置能够保证压力控制的稳定性，保证栅极边缘压紧力的均匀性，避免因局部憋气导致栅极成型过程中起皱。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种离子推力器用钼栅极的液压成型装置，所述液压成型装置包括成型上模具、成型下模具、液体介质热控箱、连接件、液压单元、液压管、排气管、密封圈以及加压衬板；外围设备为合模压力设备、待压制成型的钼栅极以及工作台；
所述成型上模具的内腔型面为圆弧面；成型上模具的内腔型面上设有进液孔和排气孔，排气孔高于进液孔且位于内腔型面的最高位置；
所述成型下模具内腔型面为圆弧面；成型下模具的径向平面与内腔型面的连接处沿内腔型面的周向设有环形定位台阶，成型下模具内腔型面上设有排气孔组，排气孔分布在成型下模具内腔型面的不同位置；
所述液体介质热控箱底部设有下模具安装板，下模具安装板上设有排气槽；
液体介质热控制箱置于工作台上；成型下模具与液体介质热控制箱底部的下模具安装板固定连接，且成型下模具中的排气孔与下模具安装板上的排气槽一一对应；待压制成型的钼栅极置于成型下模具的环形定位台阶上，加压衬板置于待压制成型的钼栅极上，密封圈在加压衬板与成型上模具之间；排气管与成型上模具上的排气口连接，用于排除成型上模具内腔室中的空气；液压单元通过液压管与成型上模具上的进液口连接，并向成型上模具的内腔室内注入液体且控制待压制钼栅极的成型压力以及保压时间；连接件的一端与成型上模具固定连接，另一端与合模压力设备的加压板固定连接。
所述待压制成型的钼栅极和加压衬板的厚度之和大于成型下模具的环形定位台阶的高度。
优选的，成型上模具的内腔室内注入温度为80℃～90℃的液体。
合模后，成型上模具和成型下模具都浸入液体介质热控箱内部的液体介质中。
液体介质热控箱中液体介质的温度控制在80℃～90℃。
优选的，液体介质热控箱中液体介质的闪点大于200℃。
有益效果：
(1)采用压力范围以及控制精度满足要求的液压系统控制合模压力以及成型压力，使钼栅极边缘压紧力控制精度和均匀性显著提高，解决钼栅极成型过程中破裂的问题；同时显著提高了成型工作效率和自动化程度；
(2)成型上模具专门设计有排气孔，成型加压之前先排除成型上模具内腔室中的空气，使钼栅极成型过程中成型上模具内腔室中的液体压力稳定，保证钼栅极成型精度；
(3)成型下模具设计了排气孔组，排气孔分布在成型下模具圆弧面的不同位置，使成型下模具内腔室的空气排出彻底，避免因成型下模具内腔室憋气造成钼栅极起皱。
附图说明
图1为实施例中所述的离子推力器钼栅极液压成型装置的结构示意图。
图2为图1中Ⅰ处的局部放大示意图。
其中，1-成型上模具，2-连接件，3-合模压力设备的加压板，4-螺钉，5-液体介质热控箱，6-工作台，7-成型下模具，8-排气管，9-液压管，10-液压单元，11-密封圈，12-加压衬板，13-屏栅极，14-加速栅极，15-合模压力设备的活塞推杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种离子推力器用钼栅极的液压成型装置，所述液压成型装置包括成型上模具1、成型下模具7、液体介质热控箱5、连接件2、液压单元10、液压管9、排气管8、密封圈11以及加压衬板12；外围设备为合模压力设备、待压制成型的钼栅极零件组以及工作台6；
所述成型上模具1的内腔型面为圆弧面；成型上模具1的内腔型面上设有进液孔和排气孔，排气孔高于进液孔且位于成型上模具1内腔型面的最高位置；
所述成型下模具7内腔型面为圆弧面；成型下模具7的径向平面与内腔型面的连接处沿内腔型面的周向设有环形定位台阶，成型下模具7内腔型面上设有排气孔组，排气孔分布在成型下模具7内腔型面的不同位置；
所述液体介质热控箱5底部设有下模具安装板，下模具安装板上设有排气槽；液体介质热控箱5采用耐温油循环加热方式使成型模具预热；
本实施中待压制成型的钼栅极为双栅极，所述钼栅极零件组由屏栅极13和加速栅极14组成；
采用本实施例所述液压成型装置进行钼栅极零件组成型的步骤如下：
步骤1.装配所述液压成型装置
如图1所示，液体介质热控箱5置于工作台6上；成型下模具7与液体介质热控箱5底部的下模具安装板固定连接，且成型下模具7中的排气孔与下模具安装板上的排气槽一一对应；排气管8与成型上模具1上的排气口连接，用于排除成型上模具1内腔室中的空气；液压单元10通过液压管9与成型上模具1上的进液口连接；连接件2的一端通过螺钉4与成型上模具1固定连接，另一端卡入合模压力设备的加压板3上的凹槽内；合模压力设备的加压板3与合模压力设备的活塞推杆15固定连接，通过合模压力设备的活塞推杆15的运动实现成型上模具1与成型下模具7的合模或开模；
步骤2.装配待压制成型的钼栅极零件组
先将加速栅极14置于成型下模具7的环形定位台阶上，然后将屏栅极13置于加速栅极14的上面，再将加压衬板12置于屏栅极13上，密封圈11在加压衬板12与成型上模具1之间；其中，加速栅极14、屏栅极13和加压衬板12的厚度之和大于成型下模具7的环形定位台阶的高度，使合模压力设备产生的合模压力施加在密封圈11的环面上，从而确保合模后的密封性能以及提高钼栅极零件组边缘压紧力的均匀性；
步骤3.合模
启动合模压力设备操作面板上的合模按钮，使成型上模具1向下移动与成型下模具7中的密封圈11的环面相接触，且对密封圈11施加设定的合模压力并保压；
步骤4.预热
操作液体介质热控箱5的温控系统，对液体介质进行加热并使液体介质的温度控制在80℃～90℃范围内；成型模具整体完全浸入液体介质中，成型模具在80℃～90℃的液体介质中预热30min后，再进行钼栅极零件组的压制；
步骤5.钼栅极零件组的压制成型
先打开排气管8上的排气阀门，启动液压单元10向成型上模具1的内腔室内充入温度为80℃～90℃的液体，待排气管中8无气泡排出时关闭排气阀门；然后，通过10min将成型压力上升到2MPa并保压5min；最后，操作液压单元10使成型压力降为零；
步骤6.开模
启动合模压力设备操作面板上的开模按钮，使成型上模具1向上移动与成型下模具7分开，取出压制成型后的钼栅极零件组，然后进行后续清洗以及检查工序。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种离子推力器用钼栅极的液压成型装置，其特征在于：所述液压成型装置包括成型上模具(1)、成型下模具(7)、液体介质热控箱(5)、连接件(2)、液压单元(10)、液压管(9)、排气管(8)、密封圈(11)以及加压衬板(12)；外围设备为合模压力设备、待压制成型的钼栅极以及工作台(6)；
所述成型上模具(1)的内腔型面为圆弧面，成型上模具(1)的内腔型面上设有进液孔和排气孔，排气孔高于进液孔且位于内腔型面的最高位置；所述成型下模具(7)内腔型面为圆弧面，成型下模具(7)的径向平面与内腔型面的连接处沿内腔型面的周向设有环形定位台阶，成型下模具(7)内腔型面上设有排气孔组；所述液体介质热控箱(5)底部设有下模具安装板，下模具安装板上设有排气槽；
液体介质热控制箱(5)置于工作台(6)上；成型下模具(7)与液体介质热控制箱(5)底部的下模具安装板固定连接，且成型下模具(7)中的排气孔与下模具安装板上的排气槽一一对应；待压制成型的钼栅极置于成型下模具(7)的环形定位台阶上，加压衬板(12)置于待压制成型的钼栅极上，密封圈(11)在加压衬板(12)与成型上模具(1)之间；排气管(8)与成型上模具(1)上的排气口连接，液压单元(10)通过液压管(9)与成型上模具(1)上的进液口连接；连接件(2)的一端与成型上模具(1)固定连接，另一端与合模压力设备的加压板(3)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种离子推力器用钼栅极的液压成型装置，其特征在于：所述待压制成型的钼栅极和加压衬板(12)的厚度之和大于成型下模具(7)的环形定位台阶的高度。
3.根据权利要求1所述的一种离子推力器用钼栅极的液压成型装置，其特征在于：成型上模具(1)的内腔室内注入温度为80℃～90℃的液体。
4.根据权利要求1所述的一种离子推力器用钼栅极的液压成型装置，其特征在于：合模后，成型上模具(1)和成型下模具(4)都浸入液体介质热控箱(5)内部的液体介质中。
5.根据权利要求4所述的一种离子推力器用钼栅极的液压成型装置，其特征在于：液体介质热控箱(5)中液体介质的温度控制在80℃～90℃。
6.根据权利要求4所述的一种离子推力器用钼栅极的液压成型装置，其特征在于：液体介质热控箱(5)中液体介质的闪点大于200℃。
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