CN108915896A - 一种组合式绝热层及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合式绝热层及其制造方法，该组合式绝热层包括多个拼接的绝热层单元，绝热层单元之间通过企口拼接，并且企口内涂刷有胶黏剂层；所述的绝热层单元包括平板单元、弧形板单元以及用于连接不同厚度绝热层单元的转接单元。本发明还涉及所述组合式绝热层的制造方法，先采用模具对绝热层单元进行成型，对得到的绝热层单元的拼接部位涂刷胶黏剂，最后进行拼装、常温固化，即可得到组合式绝热层。相比传统的贴片式工艺，本发明的方法大幅节约制造时间，而且通过模压保证了型面尺寸，确保绝热层内部的致密性，避免了手工贴所产生的内部缺陷，如夹气、脱粘、缺料等，提高了其结构完整性和可靠性，能够实现从手工到半自动化的转换。

Description

一种组合式绝热层及其制造方法
技术领域
本发明属于固体火箭发动机技术领域，具体涉及一种组合式绝热层及其制造方法。
背景技术
绝热层结构是固体火箭发动机装药燃烧室的重要组成部分，能防止装药燃烧室壳体在高温燃气作用下因温度过高而失强或被烧穿，对发动机的安全性、可靠性起着非常重要的作用。传统的固体火箭发动机内绝热层制作工艺采取手工贴片工艺，需要一片一片、一层一层进行粘贴。如30mm厚的绝热层需要采用3mm厚的绝热片粘贴10层得到，采用该手工贴片方法制备该绝热层至少需要30天。
随着新型发动机设计与研发，对绝热结构提出了更为苛刻的需求，如超高厚度或者特殊型面结构，其制作质量直接影响到发动机的可靠性。手工贴片速度慢，工作量大，而且质量得不到保证。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种组合式绝热层及其制造方法，通过将绝热层设计为多个单元，模压成型后再进行拼装，制造速度快，质量更为可靠。
本发明所采取的技术方案是，一种组合式绝热层，包括多个拼接的绝热层单元，绝热层单元之间通过企口拼接，并且企口内涂刷有胶黏剂层；所述的绝热层单元包括平板单元、弧形板单元以及用于连接不同厚度绝热层单元的转接单元。
进一步地，所述绝热层单元企口结构一侧为凸出的台阶，一侧配套内陷的凹槽，其中凸出台阶的厚度为该绝热层单元厚度的1/3，上下浮动2mm；凹槽的厚度比对应台阶厚度大2mm，凸出的台阶的宽度比对应内陷凹槽的宽度小1mm。
进一步地，所述绝热层单元采用模具一体成型。
进一步地，所述组合式绝热层为对称结构，包括弧形板单元，其两侧通过第一转接单元连接第一平板单元，第一平板单元的两侧通过第二转接单元连接第二平板单元；所述组合式绝热层以弧形板单元的中轴线为对称轴，两边呈轴对称；弧形板单元的厚度大于第一平板单元的厚度大于第二平板单元的厚度。
进一步地，所述弧形板单元的厚度为90mm，第一平板单元的厚度为50mm，第二平板单元的厚度为30mm；第一转接单元和第二转接单元均为直角转接单元，其两侧的尺寸分别与该侧连接的弧形板单元或第一平板单元或第二平板单元的尺寸相配合。
进一步地，所述组合式绝热层轴向方向为多层设计，每层包括依次连接的第二平板单元、第二转接单元、第一平板单元、第一转接单元、弧形板单元、第一转接单元、第一平板单元、第二转接单元和二平板单元；层与层之间通过企口拼接，企口内涂刷有胶黏剂层。
进一步地，弧形板单元凸出的台阶厚度为30mm，宽度为30mm，内陷凹槽的厚度为32mm，宽度为31mm；第一平板单元凸出的台阶厚度为16mm，宽度为30mm，内陷凹槽的厚度为18mm，宽度为31mm；第二平板单元凸出的台阶厚度为10mm，宽度为30mm，内陷凹槽的厚度为12mm，宽度为31mm。
本发明还涉及制备所述绝热层单元的模具，包括凹模、凸模和辅助支撑工装，其中凹模与凸模配合制备绝热层单元所需的形状，辅助支撑工装包括承力本体和承力伸缩杆，凹模与凸模在成型时，置于承力本体内部中心，通过承力伸缩杆对凹模定位和施力。
本发明还涉及所述组合式绝热层的制造方法，先采用模具对绝热层单元进行成型，对得到的绝热层单元的拼接部位涂刷胶黏剂，最后进行拼装、常温固化，即可得到组合式绝热层。
本发明通过将要成型的组合式绝热层划分成多个绝热层单元，每个绝热层单元通过模压成型进行制备，并且在绝热层单元的侧面设置配套的凸起和凹槽，使得两个绝热层单元之间可以通过企口拼接，相比传统的贴片式工艺，大幅节约制造时间，至少可以缩短至手工贴片时间的1/2。而且通过模压保证了型面尺寸，确保绝热层内部的致密性，避免了手工贴所产生的内部缺陷，如夹气、脱粘、缺料等，提高了其结构完整性和可靠性 能够实现从手工到半自动化的转换。
在绝热层单元之间，不仅通过企口拼接，还在企口之间涂刷胶黏剂，其一方面起到粘接作用，另一方面可以对缝隙进行密封，避免燃气和火焰进入而导致窜火和绝热失效情况的发生。
附图说明
图1为实施例1中的组合式绝热层的结构示意图。
图2为实施例1中的俯视图。
图3为图2的AA向视图。
图4为弧形板单元结构示意图。
图5为第一转接单元结构示意图。
图6为第一平板单元结构示意图。
图7为第二转接单元结构示意图。
图8为第二平板单元结构示意图。
图9为模具结构示意图。
图10为多套模具工装示意图。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
一种组合式绝热层，包括多个拼接的绝热层单元，绝热层单元之间通过企口拼接，并且企口内涂刷有胶黏剂层；所述的绝热层单元包括平板单元、弧形板单元以及用于连接不同厚度绝热层单元的转接单元。
优选地方案中，所述绝热层单元企口结构一侧为凸出的台阶，一侧配套内陷的凹槽，其中凸出台阶的厚度为该绝热层单元厚度的1/3，上下浮动2mm；凹槽的厚度比对应台阶厚度大2mm，凸出的台阶的宽度比对应内陷凹槽的宽度小1mm。
进一步地，所述绝热层单元采用模具一体成型。
实施例1：
用于某发动机壳体上粘接的绝热层结构，如图1-10所示，所述组合式绝热层为对称结构，包括弧形板单元1，其两侧通过第一转接单元2连接第一平板单元3，第一平板单元的两侧通过第二转接单元4连接第二平板单元5；所述组合式绝热层以弧形板单元的中轴线为对称轴，两边呈轴对称；弧形板单元的厚度大于第一平板单元的厚度大于第二平板单元的厚度。
具体地：所述弧形板单元的厚度为90mm，第一平板单元的厚度为50mm，第二平板单元的厚度为30mm；第一转接单元和第二转接单元均为直角转接单元，其两侧的尺寸分别与该侧连接的弧形板单元或第一平板单元或第二平板单元的尺寸相配合。绝热层成型后的弧形板部分对应的圆心处半径为1600mm。该组合式绝热层的高度为2350mm。
根据工艺实施，所述组合式绝热层轴向方向为5层设计，每层高度461.2mm；每层包括依次连接的第二平板单元、第二转接单元、第一平板单元、第一转接单元、弧形板单元、第一转接单元、第一平板单元、第二转接单元和二平板单元；层与层之间通过企口拼接，企口内涂刷有胶黏剂层。
进一步地，弧形板单元凸出的台阶厚度为30mm，宽度为30mm，内陷凹槽的厚度为32mm，宽度为31mm；第一平板单元凸出的台阶厚度为16mm，宽度为30mm，内陷凹槽的厚度为18mm，宽度为31mm；第二平板单元凸出的台阶厚度为10mm，宽度为30mm，内陷凹槽的厚度为12mm，宽度为31mm。
上述绝热层单元的成型模具，包括凹模6、凸模7和辅助支撑工装8，其中凹模与凸模配合制备绝热层单元所需的形状，辅助支撑工装包括承力本体81和承力伸缩杆82，凹模与凸模在成型时，置于承力本体内部中心，通过承力伸缩杆对凹模定位和施力。模具成型时承压2.5Mpa，通过辅助支撑工装帮助成型。
所有绝热层单元为企口结构，下面以第一转接单元预制模具（以下简称绝热模具）为例，介绍模具的设计方案。绝热模具主要凸模、凹模、辅助支撑工装等组成，模具本体各部件之间采用台阶+销轴配合定位，最终连接为一整体。绝热层单元预制先在凹模中对应部位进行填料，凸模与凹模合模后最终成型。
凸模主要有凸模本体+导向板组成，考虑模具装配过程中的吊装、脱模，根据质心位置在侧板上设置螺纹孔。
凹模模具由前、后、左、右四块板+底板拼接而成，每对连接板之间通过2个圆柱销定位，最终通过螺栓连接为一体。考虑模具装配过程中的吊装、脱模，根据质心位置在板上设置螺纹孔。
架体组件承力本体为80mm*80mm*5mm方钢，根据受力情况进行了加强设计。采用4点承力，承力伸缩杆组件可调整行程200mm，承力伸缩杆组件由螺杆+导套+关节轴承结构，可根据转角支撑位置自由调整范围。
另外，由于一次一件的生产效率达不到生产节点需求，根据模具的结构设计了一次三件预制承压辅助工装，如图10所示。
上述除凸模采用ZG35、支撑架本体材质采用焊接性能好的中碳钢，其余结构件均采用性能较好的45钢。
为了防止模具及组合式绝热层在组装过程中磕碰伤，设置专用起吊孔；由于承力本体承压后变形过大，还可以利用软件预先进行有限元分析，做到等强度设计。
该模具采用成熟结构，存在的风险均采取了相应对策，模具本体能满足绝热层单元预制要求，辅助支撑工装具备预制过程中模具本体防变形功能。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种组合式绝热层，其特征在于，包括多个拼接的绝热层单元，绝热层单元之间通过企口拼接，并且企口内涂刷有胶黏剂层；所述的绝热层单元包括平板单元、弧形板单元以及用于连接不同厚度绝热层单元的转接单元。
2.根据权利要求1所述的组合式绝热层，其特征在于：所述绝热层单元企口结构一侧为凸出的台阶，一侧配套内陷的凹槽，其中凸出台阶的厚度为该绝热层单元厚度的1/3，上下浮动2mm；凹槽的厚度比对应台阶厚度大2mm，凸出的台阶的宽度比对应内陷凹槽的宽度小1mm。
3.根据权利要求1所述的组合式绝热层，其特征在于：所述绝热层单元采用模具一体成型。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的组合式绝热层，其特征在于：所述组合式绝热层为对称结构，包括弧形板单元，其两侧通过第一转接单元连接第一平板单元，第一平板单元的两侧通过第二转接单元连接第二平板单元；所述组合式绝热层以弧形板单元的中轴线为对称轴，两边呈轴对称；弧形板单元的厚度大于第一平板单元的厚度大于第二平板单元的厚度。
5.根据权利要求4所述的组合式绝热层，其特征在于：所述弧形板单元的厚度为90mm，第一平板单元的厚度为50mm，第二平板单元的厚度为30mm；第一转接单元和第二转接单元均为直角转接单元，其两侧的尺寸分别与该侧连接的弧形板单元或第一平板单元或第二平板单元的尺寸相配合。
6.根据权利要求4所述的组合式绝热层，其特征在于：所述组合式绝热层轴向方向为多层设计，每层包括依次连接的第二平板单元、第二转接单元、第一平板单元、第一转接单元、弧形板单元、第一转接单元、第一平板单元、第二转接单元和二平板单元；层与层之间通过企口拼接，企口内涂刷有胶黏剂层。
7.根据权利要求4所述的组合式绝热层，其特征在于：弧形板单元凸出的台阶厚度为30mm，宽度为30mm，内陷凹槽的厚度为32mm，宽度为31mm；第一平板单元凸出的台阶厚度为16mm，宽度为30mm，内陷凹槽的厚度为18mm，宽度为31mm；第二平板单元凸出的台阶厚度为10mm，宽度为30mm，内陷凹槽的厚度为12mm，宽度为31mm。
8.制备权利要求1-7任意一项所述绝热层单元的模具，其特征在于：包括凹模、凸模和辅助支撑工装，其中凹模与凸模配合制备绝热层单元所需的形状，辅助支撑工装包括承力本体和承力伸缩杆，凹模与凸模在成型时，置于承力本体内部中心，通过承力伸缩杆对凹模定位和施力。
9.权利要求1-7任意一项所述组合式绝热层的制造方法，其特征在于：先采用模具对绝热层单元进行成型，对得到的绝热层单元的拼接部位涂刷胶黏剂，最后进行拼装、固化，即可得到组合式绝热层。
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