CN106442046A - 固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置及方法 - Google Patents

固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置及方法，本发明公开的固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置包括：基座、安装在基座上的夹持组件、切割组件和驱动组件；所述夹持组件固定药柱；所述切割组件的刀具切割药柱；驱动组件提供夹持动力。

Description

固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置及方法
技术领域
本发明涉及包覆套药柱剥离试件领域，特别涉及固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置及方法。
背景技术
装填式固体火箭发动机包覆套药柱剥离强度是表征推进剂药柱与绝热层界面粘接性能的一项重要技术指标。如果界面粘接性能未达到设计要求，将导致发动机工作失效甚至发生爆炸危险。因此准确、可靠地检测产品界面的剥离强度是评判其粘接性能优劣的重要前提。
按相关测试标准或工艺要求，测试前，须将包覆套药柱表面的绝热层或包覆套部分沿轴(纵)向分割成若干条具有一定宽度的标准试件，对试件宽度的要求，在相关测试标准中均有明确规定，试样宽度应控制在(10.0±0.5)mm范围内，两试样两侧边应保持平行，同一根试样各部位宽度极差不大于0.20mm。因此如何制取符合测试标准要求的试样是确保装填式发动机包覆套药柱/方坯粘接界面剥离试件结果准确性与可靠性的基本前提。
通常包覆套药柱的制样方式为人工手动划片制样，不仅制样质量不高，人为因素较大，试样平行度和制样精度难以得到有效保障，制样合格率和制样效率较低，而且由于是面对面近距离手工划制样品，存在一定的安全隐患。
因此，建立装填式药柱剥离试件制样装置，实现包覆套药柱/方坯粘接界面剥离试件用试样制样机械化操作，提高包覆套药柱剥离试件制样质量和制样效率，消除安全隐患，确保相关性能测试结果的准确、可靠。
发明内容
本发明解决的问题是现有包覆套药柱制样合格率和制样效率低，并且存在安全隐患。
本发明提供的固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置包括：基座、安装在基座上的直线轨道、夹持组件、切割组件和驱动组件；所述夹持组件固定药柱；所述切割组件的刀具切割药柱；驱动组件提供动力。
进一步，所述切割组件包括切割刀具、刀具架、垂直轴向滑轨和水平轴向直线轨道；所述水平轴向直线轨道连接刀具架与基座，并具有在基座上沿水平方向运动的自由度；所述垂直轴向滑轨安装于刀具架与夹持组件相对的表面，所述切割刀具具有沿垂直轴向滑轨滑动的自由度。
进一步，所述切割刀具包括固定在水平连杆两端的两个刀具头、分别安装在两个刀具头上的两片刀片，所述两片刀片间距平行，刀片间距可调，刀具头角度可调。
进一步，还包括：手控摇柄和手柄，通过手控摇柄与水平轴向直线轨道连接，控制切割组件在水平方向运动；所述手柄与所述水平杆连接，带动刀具头沿垂直轴向滑轨滑动。
进一步，所述夹持组件包括药柱支撑底座、药柱夹具；所述药柱支撑底座固定于基座，并具有沿水平轴向直线轨道移动及绕垂直于基座的轴旋转的自由度；所述药柱夹具包括垂直板和两片推压板，所述垂直板与两片推压板的运动方向垂直，用于夹紧药柱。
进一步，所述垂直板与药柱的接触面为V形面，所述V形面的夹角为145°-165°，所述V形面的拐角处有凹槽。
进一步，所述推压板的表面与推压板的运动方向夹角为20°-40°。
进一步，所述驱动组件用于驱动推压板运动。
进一步，所述基座包括相互垂直的X向直线轨道和Y向直线轨道，所述垂直板和刀具组件分别位于X向直线轨道前后两端，所述两片推压板分别位于Y向直线轨道的左右两端。
本发明还提供采用所述的固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置的制样方法，包括，步骤一、夹持组件固定药柱；步骤二、刀具组件移动至距药柱合适位置，并切割药柱。
进一步，还包括：步骤三、药柱绕垂直于基座的轴旋转一定角度后，继续切割。
本发明提供的包覆套药柱剥离试件制样装置与方法与原人工手动划片制样相比，实现了对包覆套药柱的机械式夹持、定位，和切割，不仅制样效率、精度和制样合格率大幅度提高，而且具有操作简捷、方便等特点，同时也从本质上提高了操作的安全度。
附图说明
图1(a)为本发明实施例提供的切割组件的结构示意图；
图1(b)为本发明实施例提供的切割组件的刀具头结构示意图；
图2为本发明实施例提供的药柱支撑底座的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的夹持组件的垂直板结构示意图；
图4为本发明实施例固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置的布局示意图。
具体实施方式
下文中，结合附图和实施例对本发明提供的固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置及方法作详细阐述。
本发明提供的固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置包括：基座、安装在基座上的夹持组件、切割组件和驱动组件；所述夹持组件固定药柱；所述切割组件的刀具切割药柱；驱动组件提供动力。
在本实施例中，所述基座包括相互垂直的X向直线轨道和Y向向直线轨道，在其他实施例中，所述基座采用十字型基座，或者也可以是其他符合应用要求的基座。
在本发明的实施例中，如图1所示，所述切割组件包括切割刀具、刀具架、垂直轴向滑轨12和水平轴向直线轨道11；所述水平轴向直线轨道11连接刀具架与基座，并具有在基座上沿水平方向运动的自由度；所述垂直轴向滑轨12安装于刀具架与夹持组件相对的表面，所述切割刀具具有沿垂直轴向滑轨滑动的自由度。所述切割刀具包括固定在水平连杆15两端的两个刀具头14、分别安装在两个刀具头上的两片刀片，所述两片刀片间距平行，刀具间距和角度可调。
具体地，所述切割组件通过水平轴向滑轨11安装于基座X向直线轨道的一端，所述水平轴向滑轨11可以卡在X向直线轨道的卡槽里，也可以通过滑块或者其他方式与X向直线轨道相连，需要满足的是切割组件可以沿着X向直线轨道滑动。刀具头可以沿着垂直轴向滑轨12在垂直方向滑动，调节刀具头的水平高度。需要说明的是，两个刀片在水平方向的高度相同，它们之间的间距可调，并且各部分间距相同。为了调整刀片切割的深度，如图1(b)所示刀具头可以绕水平轴旋转。
继续参考图1，刀具组件还包括：手控摇柄和手柄13，通过手控摇柄与水平轴向滑轨连接，控制水平轴向滑轨在水平方向运动；所述手柄13与所述水平杆连接，带动刀具头沿垂直轴向滑轨滑动。
所述夹持组件包括药柱支撑底座、药柱夹具；所述药柱支撑底座定位于基座，并具有绕垂直于基座的轴旋转的自由度；所述药柱夹具包括垂直板和两片推压板，所述垂直板与两片推压板的运动方向垂直，用于夹紧药柱。
参考图2，所述药柱支撑底座分为上、下两部分。下部212定位于基座轨道上，位置可前后调节，上部211为圆形，两者通过滚动环连接，底座上部可任意角度自由转动，以达到调节和控制包覆套药柱位置的目的。完成一根(条)试样切割后，通过旋转药柱底座，带动包覆套药柱旋转一定角度后，实施下一次切割操作。
本实施例中，刀片间距离调整为10mm，刀片定间距保证了试样切割宽度均匀一致、切边整齐、平滑。同时刀具头的角度可调，角度范围(0°～90°)，以便于对切割深度的控制。垂直轴向滑轨的线性好，350毫米的线性滑轨行走平行度为15微米，保证切割样品的直线度，刀架上下运行有效行程大于250mm，满足150mm的最大制样切割长度的要求。将切割刀具、刀具架、滑块滑轨安装于水平轨道上，通过手控摇柄控制其沿基座轨道水平方向上的前后运行，以调整切割刀具位置，实现对不同尺寸试样的切割，
图3为垂直板与药柱接触面示意图，所述垂直板垂直安装于X向直线轨道的另一端，并可沿X向直线轨道滑动，与药柱的接触面为V形面，所述V形面的夹角过小，则不适用于直径大的药柱；角度过大则会影响到固定效果，在本实施例中所述V形面的夹角为145-165°，所述V形面的拐角处有凹槽，所述凹槽可以防止药柱滑动。
结合参考图4，两个推压板221分别安装于基座1的Y向直线轨道的两端，并可沿Y向直线轨道滑动。推压板的表面与推压板的运动方向夹角为20-40°。垂直板和二片推压板采用二点一面定位、夹持方式，即一个“V”形垂直面和二个推压点的作用方式，垂直板既起到定位作用，又能确保药柱保持垂直状态。二片推压板组合为“八”字形，可根据药柱直径的大小调整“八”字的张合度，既保障了对包覆套药柱的稳定夹持，同时对不同直径的包覆套药柱具备通用性，两块推压板由气动控制，工作时利用两个推压板将药柱推靠在垂直板上，以保证药柱有较好的垂直度。
本发明还提供采用所述的固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置的制样方法，包括，步骤一、将药柱放置于药柱支撑底座，调节垂直板、推压板的位置，满足夹持组件固定药柱；步骤二、刀具组件移动到药柱，并切割药柱；步骤三、切割形成一个试样后，药柱绕垂直于基座的轴旋转一定角度后，继续切割。
实例1
制样装置的切割刀具间距可根据实际要求调整，调节范围：(8～12)mm，根据包覆套药柱剥离测试的要求，刀片间距调调节至10mm，并对包覆套药柱进行了一系列切割实验，测量试样宽度，每根试样不同部位测量5个点，结果见下表1。
表1包覆套药柱制样结果，mm
结果显示，药柱制样结果精度较高，均控制在(10±0.2)mm以内，同一试样不同部位极差最大为0.12mm，远远高于(10±0.5)mm的制样要求。同时也说明了刀具沿滑轨运行时可实施良好的线性切割。实例2
采用本发明制样装置制样，仅需一人即可实施制样操作，小组6名操作人员分别进行5批试样的切割，耗时情况见下表2。
表2制样耗时统计情况
单批制样耗时均在4min以内即可完成，制样效率较人工手动制样提高一倍以上。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (11)

1.固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置，其特征在于，包括：基座、安装在基座上的夹持组件、切割组件和驱动组件；所述夹持组件固定药柱；所述切割组件的刀具切割药柱；驱动组件提供夹持动力。
2.依据权利要求1所述的固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置，其特征在于，所述切割组件包括切割刀具、刀具架、垂直轴向滑轨和水平轴向直线轨道；所述水平轴向直线轨道连接刀具架与基座，并具有在基座上沿水平方向运动的自由度；所述刀具架安装于垂直轴向滑轨上，所述切割刀具具有沿垂直轴向滑轨滑动的自由度。
3.依据权利要求2所述的固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置，其特征在于，所述切割刀具包括固定在水平连杆两端的两个刀具头、分别安装在两个刀具头上的两片刀片，所述两片刀片间距平行，刀具头切割角度可调。
4.依据权利要求3所述的固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置，其特征在于，还包括：手控摇柄和手柄，通过垂直轴向滑轨水平轴向直线轨道连接，控制垂直轴向滑轨在水平方向前后运行；所述手柄与垂直轴向滑轨连接，带动刀具头沿垂直轴向滑轨滑动。
5.依据权利要求1所述的固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置，其特征在于，所述夹持组件包括药柱支撑底座、药柱夹具；所述药柱支撑底座固定于基座直线轨道，并具有绕垂直于基座的轴旋转的自由度；所述药柱夹具包括垂直板和两片推压板，所述垂直板与两片推压板的运动方向垂直，用于夹紧药柱。
6.依据权利要求5所述的固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置，其特征在于，所述垂直板与药柱的接触面为V形面，所述V形面的夹角为145°-165°，所述V形面的拐角处有凹槽。
7.依据权利要求5所述的固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置，其特征在于，所述推压板的表面与推压板的运动方向夹角为25°-35°，推压板高度可根据试样高度调节。
8.依据权利要求5所述的固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置，其特征在于，所述驱动组件采用气动动力，用于驱动推压板运行。
9.依据权利要求5所述的固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置，其特征在于，所述基座包括相互垂直的X向和Y向，X向辅设直线轨道，所述垂直板和刀具组件分别位于X向直线轨道的前后两端，所述两片推压板分别位于基座Y向的左右两端。
10.采用权利要求1至9中任意一项所提供的固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样装置的制样方法，其特征在于，包括，步骤一、夹持组件固定药柱；步骤二、刀具组件移动到靠近药柱合适位置，并切割药柱。
11.依据权利要求10所述的固体火箭发动机包覆套药柱剥离试件制样方法，其特征在于，还包括：步骤三、一次切割完成后，药柱绕垂直于基座的轴旋转一定角度后，继续切割。
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