CN109236498A - 一种大型复合模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型复合模具,包括模具本体和辅助承压装置；模具本体根据带绝热套的药柱形状采用多块模板组件围合成封闭结构，其中一块模板组件上设有通孔，通孔处安装堵板进行封堵；模具本体还包括与通孔配合的垫环，垫环上安装用于装药的沸腾圈，垫环还设有配套的成型环；所述辅助承压装置包括底板和顶板，底板与顶板之间及顶板上方设有多个承力墩，承力墩上安装有用于与模板组件接触抵紧的锁紧机构。本发明采用绝热、装药一体化模具完成大型异型药柱的制造，可减少模具的设计与加工，从而缩短了研发周期，减少了研发费用，可获得较高的经济性和可靠性。
Description
技术领域
本发明属于固体火箭发动机制造技术领域，具体涉及一种大型复合模具。
背景技术
为了确保固体火箭发动机正常工作，避免壳体失强而导致燃烧故障，通常对药柱采用橡胶基绝热套保护。为此采用二套模具，一套用于制备绝热套，一套用于推进剂装药。对于大型异型药柱的制造，采用常规的模式，其经济性和可靠性是较低的。大型异型带绝热套的药柱的制备，通常药柱为规则型，如圆柱型或锥形，其重量控制在100公斤以内，随着巨型发动机的研究，其需要制造异型药柱 ，如扇形、方形、椭球形等，其重量高达数吨，且带绝热套。成为固体火箭发动机装药制造急需解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种大型复合模具，以达到异型药柱绝热、装药一体化成型的目的。
本发明所采取的技术方案是，一种大型复合模具，包括模具本体和辅助承压装置；模具本体根据带绝热套的药柱形状采用多块模板组件围合成封闭结构，其中一块模板组件上设有通孔，通孔处安装堵板进行封堵；模具本体还包括与通孔配合的垫环，垫环上安装用于装药的沸腾圈，垫环还设有配套的成型环；所述辅助承压装置包括底板和顶板，底板与顶板之间及顶板上方设有多个承力墩，承力墩上安装有用于与模板组件接触抵紧的锁紧机构。
进一步地，所述模板组件包括平行设置的弧形板外组件和弧形板内组件，两者的侧边通过上板组件和下板组件连接，两者端面分别采用侧板组件连接，弧形板内组件上设置通孔。
进一步地，所述模板组件采用金属板材焊接而成，外侧用槽钢加固，模板组件之间采用台阶与销轴结合定位，连接为一个封闭的结构，模具本体的内型面与带绝热套的药柱的外形面保持一致。
进一步地，所述模板组件之间的连接处靠模具本体内侧设有用于卡住绝热层的空腔。
进一步地，所述辅助承压装置的底板和顶板之间设有四组竖直承力墩，顶板上连接一组水平承力墩。
进一步地，竖直承力墩底部分别位于底板四侧边缘的中点处，水平承力墩与顶板的安装点位于其中两组竖直承力墩的上方，另外两组竖直承力墩顶部上方通过拉杆组件连接，顶板中间为贯通孔，拉杆组件和水平承力墩均跨越贯通孔。
进一步地，所述底板下方还设有轨道轮。
本发明还涉及采用所述大型复合模具进行带绝热套的药柱生产的方法，包括以下步骤：
1）组装模板组件形成模具本体，从通孔处将未硫化的绝热套粘接至模具本体内壁，将硅橡胶气囊放至模具本体内，然后在通孔处安装堵板及紧固件；
2）将模具本体吊入辅助承压装置内，通过承力墩锁紧机构固定模具本体，接通气源，通过气囊对绝热套进行加压；再将辅助承压装置推至固化炉，保压保温一段时间后绝热套在模具内成型制作完毕，将模具本体吊出辅助承压装置，取下堵板，取出气囊；
3）对绝热套内表面进行处理，然后在绝热套内表面涂刷胶黏剂，固化，使其失去流动性且保持粘接力；
4）将垫环安装在通孔处，并在垫环上安装沸腾圈；
5）将带绝热套的模具本体放入真空罐，抽真空，通过沸腾圈将药浆浇入绝热套内，浇注结束后取下沸腾圈，除去药浆表面的沸腾层，在垫环上安装成型环，对成型环加压，除去挤出的多余药浆后进行固化成型，最后脱模，获得带绝热套的药柱。
进一步地，绝热套内表面处理时，先除去多余物，然后用溶剂清洗，烘干。
进一步地，步骤4）中药浆的固化温度为50℃~60℃。
本发明采用绝热、装药一体化模具完成大型异型药柱的制造，可减少模具的设计与加工，从而缩短了研发周期，减少了研发费用，可获得较高的经济性和可靠性。
附图说明
图1为模具本体的结构示意图。
图2为模具本体的另一视角结构示意图。
图3为模具本体装药时的俯视图。
图4为图3的BB向视图。
图5为图4的A处放大图。
图6为图4的EE向视图，为了清除显示其他部件，其中的沸腾圈替换成成型环。
图7 为图6的B处放大图。
图8 为图6的C处放大图。
图9为辅助承压装置的结构示意图。
图10为本发明的大型复合模具制备绝热套时的使用状态图。
图11为图10的翻转后的结构示意图。
图12为图10的俯视图。
图13为图10的主视图。
图14为图10的侧视图。
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。
如图1-14所示，一种大型复合模具，包括模具本体和辅助承压装置；模具本体根据带绝热套的药柱形状采用多块模板组件围合成封闭结构，其中一块模板组件上设有通孔7，通孔处安装堵板8进行封堵；模具本体还包括与通孔配合的垫环9，垫环上安装用于装药的沸腾圈10，垫环还设有配套的成型环11；所述辅助承压装置包括底板12和顶板13，底板与顶板之间及顶板上方设有多个承力墩，承力墩上安装有用于与模板组件接触抵紧的锁紧机构。
优选的方案中，所述模板组件包括平行设置的弧形板外组件1和弧形板内组件2，两者的侧边通过上板组件3和下板组件4连接，两者端面分别采用侧板组件5连接，弧形板内组件上设置通孔。为了进一步说明，本实施例中待成型的带绝热套的药柱的尺寸为：长*宽*高 =1500mm*1500mm*1150mm
上板组件3、下板组件4及侧板组件内侧靠弧形板内组件2端设有翼板6，由于一般固体火箭发动机药柱型面为圆柱体，但根据发动机端面燃烧需求有时药柱设计成星状，通过设置翼板用于药柱翼面成型。
优选方案中，所述模板组件采用金属板材，一般选择焊接性能好的中低碳钢，如采用35钢焊接而成，外侧用槽钢加固，避免组件的变形，确保型面的完整性；模板组件之间采用台阶与销轴结合定位，连接为一个封闭的结构，模具本体的内型面与带绝热套的药柱的外形面保持一致。
优选方案中，所述模板组件之间的连接处靠模具本体内侧设有用于卡住绝热层的空腔18。作为绝热套防脱结构，能够解决抽真空时绝热套在模具腔体内的固定，还能起到密封的作用，得绝热套型面规则，确保药柱燃面稳定。进一步地，模板组件之间连接时，还在两者之间设有绝热隔板19，绝热隔板通过紧固件与模板组件连接成整体，在绝热隔板中设置用于卡住绝热层的空腔18。本模具使用时分为两个主要工序，一个是绝热套制作，另一个是药柱成型；在绝热制作过程中，因使用气囊，需要对弧形板内组件2拆卸及安装多次，当绝热套制作完毕后需要取出气囊，通过设置绝热隔板，拆卸弧形板内组件2时，为绝热套提供外部支撑限位，防止因自身重量引起的塌陷造成药柱不能正常成型问题的发生。空腔位于绝热隔板内，与模具本体内侧的绝热层形成弯折，通过弯折的空腔卡住绝热层边缘，实现防脱和密封，具体如图5、7和8所示。
优选方案中，所述辅助承压装置的底板和顶板之间设有四组竖直承力墩14，顶板上连接一组水平承力墩20。
优选方案中，竖直承力墩底部分别位于底板四侧边缘的中点处，水平承力墩与顶板的安装点位于其中两组竖直承力墩的上方，另外两组竖直承力墩顶部上方通过拉杆组件15连接，顶板中间为贯通孔16，拉杆组件和水平承力墩均跨越贯通孔。辅助承压装置确保了模具的结构强度。
优选方案中，所述底板下方还设有轨道轮17。
本发明还公开了采用所述大型复合模具进行带绝热套的药柱生产的方法，具体包括以下步骤：
1）组装模板组件形成模具本体，从通孔处将未硫化的绝热套粘接至模具本体内壁，将硅橡胶气囊放至模具本体内，然后在通孔处安装堵板及紧固件；
2）将模具本体吊入辅助承压装置内，通过承力墩锁紧机构固定模具本体，接通气源，通过气囊对绝热套进行加压；再将辅助承压装置推至固化炉，保压保温一段时间后绝热套在模具内成型制作完毕，将模具本体吊出辅助承压装置，取下堵板，取出气囊；
3）对绝热套内表面进行处理，然后在绝热套内表面涂刷胶黏剂，固化，使其失去流动性且保持粘接力；
4）将垫环安装在通孔处，并在垫环上安装沸腾圈；
5）将带绝热套的模具本体放入真空罐，抽真空，通过沸腾圈将药浆浇入绝热套内，浇注结束后取下沸腾圈，除去药浆表面的沸腾层，在垫环上安装成型环，对成型环加压，除去挤出的多余药浆后进行固化成型，最后脱模，获得带绝热套的药柱。
进一步地，绝热套内表面处理时，先除去多余物，然后用溶剂清洗，烘干。
进一步地，步骤4）中药浆的固化温度为50℃~60℃。
采用扫描关节臂测量机对药块检测，通过对药块进行三维扫描，经软件处理后生成实体零件，然后与药块理论实体进行比对，各面域的变形量≯2mm。实际检测结果最大变形量1.8mm。
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 (10)
1.一种大型复合模具，其特征在于，包括模具本体和辅助承压装置；模具本体根据带绝热套的药柱形状采用多块模板组件围合成封闭结构，其中一块模板组件上设有通孔，通孔处安装堵板进行封堵；模具本体还包括与通孔配合的垫环，垫环上安装用于装药的沸腾圈，垫环还设有配套的成型环；所述辅助承压装置包括底板和顶板，底板与顶板之间及顶板上方设有多个承力墩，承力墩上安装有用于与模板组件接触抵紧的锁紧机构。
2.根据权利要求1所述的大型复合模具，其特征在于：所述模板组件包括平行设置的弧形板外组件和弧形板内组件，两者的侧边通过上板组件和下板组件连接，两者端面分别采用侧板组件连接，弧形板内组件上设置通孔。
3.根据权利要求1所述的大型复合模具，其特征在于：所述模板组件采用金属板材焊接而成，外侧用槽钢加固，模板组件之间采用台阶与销轴结合定位，连接为一个封闭的结构，模具本体的内型面与带绝热套的药柱的外形面保持一致。
4.根据权利要求1所述的大型复合模具，其特征在于：所述模板组件之间的连接处靠模具本体内侧设有用于卡住绝热层的空腔。
5.根据权利要求1所述的大型复合模具，其特征在于：所述辅助承压装置的底板和顶板之间设有四组竖直承力墩，顶板上连接一组水平承力墩。
6.根据权利要求5所述的大型复合模具，其特征在于：竖直承力墩底部分别位于底板四侧边缘的中点处，水平承力墩与顶板的安装点位于其中两组竖直承力墩的上方，另外两组竖直承力墩顶部上方通过拉杆组件连接，顶板中间为贯通孔，拉杆组件和水平承力墩均跨越贯通孔。
7.根据权利要求1所述的大型复合模具，其特征在于：所述底板下方还设有轨道轮。
8.采用权利要求1-7任意一项所述大型复合模具进行带绝热套的药柱生产的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）组装模板组件形成模具本体，从通孔处将未硫化的绝热套粘接至模具本体内壁，将硅橡胶气囊放至模具本体内，然后在通孔处安装堵板及紧固件；
2）将模具本体吊入辅助承压装置内，通过承力墩锁紧机构固定模具本体，接通气源，通过气囊对绝热套进行加压；再将辅助承压装置推至固化炉，保压保温一段时间后绝热套在模具内成型制作完毕，将模具本体吊出辅助承压装置，取下堵板，取出气囊；
3）对绝热套内表面进行处理，然后在绝热套内表面涂刷胶黏剂，固化，使其失去流动性且保持粘接力；
4）将垫环安装在通孔处，并在垫环上安装沸腾圈；
5）将带绝热套的模具本体放入真空罐，抽真空，通过沸腾圈将药浆浇入绝热套内，浇注结束后取下沸腾圈，除去药浆表面的沸腾层，在垫环上安装成型环，对成型环加压，除去挤出的多余药浆后进行固化成型，最后脱模，获得带绝热套的药柱。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：绝热套内表面处理时，先除去多余物，然后用溶剂清洗，烘干。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤4）中药浆的固化温度为50℃~60℃。
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