CN112010718A - 提高异型弹体装药密度和密度均匀性的炸药压制成型系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种提高异型弹体装药密度和密度均匀性的炸药压制成型系统，包括自动送料机构、压制成型机构、弹体固定及旋转机构；压制成型机构在炸药压制系统内位于中心位置，自动送料机构位于压制成型机构后侧，弹体固定及旋转机构固定于压制成型机构下平台中心处；压制成型机构包括压机、第二导轨、安装在第二导轨上的移动支架、安装在移动支架上的竖向的偏心冲头和直段冲头和防爆伺服电机，通过偏心冲头在异型模具内偏心移动及弹体旋转，增加冲头与药粉的接触面积，从而减少弹体内中心密度与周边密度差，提高整体装药密度；适用于“口小肚大”的异型弹体装药，可有效提高装药量，减少密度差。

Description

提高异型弹体装药密度和密度均匀性的炸药压制成型系统
技术领域
本发明涉及一种压制成型系统，特别涉及一种提高异型弹体装药密度和密度均匀性的炸药压制成型系统，适用于压装混合炸药造型粉在异型结构弹体内的高质量压制成型。
背景技术
高装药密度和低密度差是衡量弹体高质量装药的关键指标。提高弹体内部周边的装药密度、减少与中心装药密度的密度差，从而可提高整体装药密度，提升弹药的毁伤威力；此外，减少密度差，有助于提高弹药在炮射过程中的发射安全性，从而提升弹药的综合使用性能。
对于结构规则的战斗部装填压装混合炸药造型粉，可根据战斗部直径，采用普通模压成型方式将药粉压制成所需直径药柱，再装填入战斗部中。对于异型结构战斗部而言，尤其是以“口小肚大”型的杀爆弹药战斗部为典型例，该成型方法并不适用。
目前国内杀爆弹药战斗部装填压装混合炸药时，主要采用“分次压装”和“分步压装”工艺。“分次压装”工艺是将药粉分批次加入弹体中压制成型，主要用于装填中小口径的杀爆弹、迫榴弹；“分步压装”工艺引进自乌克兰，其压制成型过程是通过每次少剂量装散药剂，随装随压，“装—压—装—压”交替连续完成全战斗部的药剂装填，主要用于大、中口径杀爆弹药。上述两种工艺的共同特点是，在压制成型时冲头由于弹体口部直径所限，压制时仅能对药粉中心部位施压，周边基本靠挤压成型，从而造成密度均匀性差，装药密度低。经实测155mm杀爆弹装填压装混合炸药后其径向最大密度差可达8％左右，严重影响整弹的装填质量。
发明内容
针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种提高异型弹体装药密度和密度均匀性的炸药压制成型系统，通过异型冲头在弹体内偏心移动及弹体旋转，增加冲头与药粉的接触面积，从而减少弹体内中心密度与周边密度差，提高整体装药密度。此项技术在国内外均处于领先水平，适用于炸药造型粉在异型结构弹体内的高质量装填。
为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：
一种提高异型弹体装药密度和密度均匀性的炸药压制成型系统，包括自动送料机构、压制成型机构、弹体固定及旋转机构；
所述自动送料机构包括：机架、固定在机架上的第一导轨、设在第一导轨上的螺杆送料机、设在第一导轨后方的移动气缸、设在螺杆送料机上方且与螺杆送料机连通的加料仓和设在螺杆送料机前端且与螺杆送料机连通的进料漏斗；所述移动气缸能推动螺杆送料机连同加料仓和进料漏斗沿第一导轨移动；
所述压制成型机构包括：压机、设在压机上平台下表面的第二导轨、安装在第二导轨上的移动支架、安装在移动支架上的竖向的偏心冲头和直段冲头、设在压机上平台且能驱动移动支架带动偏心冲头和直段冲头沿第二导轨移动的防爆伺服电机；所述偏心冲头包括冲杆和端头，冲杆和端头偏心设置，且端头的最大宽度大于冲杆的直径；
所述弹体固定及旋转机构包括：固定在压机下平台上的环形的第三导轨、位于第三导轨下方且与第三导轨连接的旋转防爆伺服电机、固定在第三导轨上的模具旋转件以及设在模具旋转件上的卡盘；将异型模具安装在模具旋转件上并通过卡盘固定后，旋转防爆伺服电机能带动异型模具旋转；
所述自动送料机构能将药品送至异型模具内；弹体固定及旋转机构位于压制成型机构正下方。
本发明还包括如下技术特征：
具体的，所述端头的底面为异形结构，端头底面依次为左半圆、矩形和右半圆；所述左半圆的圆心位于冲杆的中心轴线上。
具体的，所述端头的左半圆和右半圆的半径均为R1，且R1为20-40mm；矩形的宽与左半圆或右半圆的直径相同，矩形的长为L1，且L1为10-30mm。
具体的，所述直段冲头的直径为40-80mm。
本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：
本发明采用偏心冲头，冲杆直径小于异型模具内部直径，偏心冲头深入异型模具内部后进行偏心移动，利用冲头偏心移动及弹体旋转来改变压头实际压药半径，增加冲头与药粉的实际接触面积，通过分层、分次压制，达到提高装药量和减少密度差的目的。
本发明适用于“口小肚大”的异型弹体装药，可有效提高装药量，减少密度差。
附图说明
图1为本发明的示意图，(a)为主视图，(b)为侧视图；
图2为偏心冲头及直段冲头示意图；
图3为异型模具示意图；
图4表示测试药柱取样时，不同部位的标号；
附图标号含义：
101-机架，102-第一导轨，103-螺杆送料机，104-移动气缸，105-加料仓，106-进料漏斗；
201-压机，202-第二导轨，203-移动支架，204-偏心冲头，205-直段冲头，206-防爆伺服电机，207-冲杆，208-端头；
301-第三导轨，302-旋转防爆伺服电机，303-模具旋转件，304-卡盘；
4-异型模具。
以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明做具体说明。
具体实施方式
本发明提供一种提高异型弹体装药密度和密度均匀性的炸药压制成型系统，包括自动送料机构、压制成型机构、弹体固定及旋转机构；压制成型机构位于中心位置，自动送料机构位于压制成型机构后侧，弹体固定及旋转机构固定于压制成型机构下平台中心处；采用偏心冲头，冲杆部直径小于模具内部直径，偏心冲头深入异型模具内部后进行偏心移动，利用冲头偏心移动及弹体旋转来改变压头实际压药半径，增加冲头与药粉的实际接触面积，通过分层、分次压制，达到提高装药量和减少密度差的目的。
本发明中的异型模具为“口小肚大”的异型弹体装药模具。
遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例提供一种提高异型弹体装药密度和密度均匀性的炸药压制成型系统，包括自动送料机构、压制成型机构、弹体固定及旋转机构；压制成型机构位于中心位置，自动送料机构位于压制成型机构后侧，弹体固定及旋转机构固定于压制成型机构下平台中心处；
自动送料机构包括：机架101、固定在机架101上的第一导轨102、设在第一导轨102上的螺杆送料机103、设在第一导轨102后方的移动气缸104、设在螺杆送料机103上方且与螺杆送料机103连通的加料仓105和设在螺杆送料机103前端且与螺杆送料机103连通的进料漏斗106；移动气缸104能推动螺杆送料机103连同加料仓105和进料漏斗106沿第一导轨102移动；
压制成型机构包括：压机201、设在压机201上平台下表面的第二导轨202、安装在第二导轨202上的移动支架203、安装在移动支架203上的竖向的偏心冲头204和直段冲头205、设在压机201上平台且能驱动移动支架203带动偏心冲头204和直段冲头205沿第二导轨202移动的防爆伺服电机206；偏心冲头204包括冲杆207和端头208，冲杆207和端头208偏心设置，且端头208的最大宽度大于冲杆207的直径；
弹体固定及旋转机构包括：固定在压机201下平台上的环形的第三导轨301、位于第三导轨301下方且与第三导轨301连接的旋转防爆伺服电机302、固定在第三导轨301上的模具旋转件303以及设在模具旋转件303上的卡盘304；将异型模具4安装在模具旋转件303上并通过卡盘304固定后，旋转防爆伺服电机302能带动异型模具4旋转；
自动送料机构能将药品送至异型模具4内；弹体固定及旋转机构位于压制成型机构正下方。
端头208的底面为异形结构，端头208底面依次为左半圆、矩形和右半圆；左半圆的圆心位于冲杆207的中心轴线上。
端头208的左半圆和右半圆的半径均为R1，且R1为20-40mm；矩形的宽与左半圆或右半圆的直径相同，矩形的长为L1，且L1为10-30mm。
本实施例炸药压制成型系统工艺动作为：进料漏斗106进入工位——螺杆送料机103送料——进料漏斗106回位——偏心冲头204进入异型模具4偏心移动——弹体固定及旋转机构反向旋转将药粉拨平——第一层药粉第一次压制——异型模具4根据设定值旋转一定角度——重复上述压制动作至第一层药粉压制结束——偏心冲头204抬出——进料漏斗106进入工位——加料——进料漏斗106回位——偏心冲头204进入异型模具4偏心移动——第二层压药(与第一层压药动作相同)——壳体药粉装至口部直段处偏心冲头204退出异型模具4——直段冲头205移动——进料漏斗106进入工位——加料——进料漏斗106回位——直段冲头205进入异型模具4——补压——直段冲头205回位——完成压制——将装药后的异型模具4拆下——压制结束。
直段冲头205直径为40mm。
在本实施例中，主要进行压装含铝混合炸药造型粉的压制成型，混合炸药代号JHL-7，由RDX、铝粉、EVA、石蜡等组成，理论密度1.83g.cm-3。装填壳体为80mm异型模具，口部直径50mm，底部直径80mm，装药高度200mm。
作为对比，现有技术1为分次压装工艺，选用200T压机，冲头直径为40mm，压制压力200MPa；
作为对比，现有技术2为分步压装工艺，选用2915型分步压装机，螺杆直径40mm。
密度均匀性分析：对药柱轴径向密度差(与平均装药密度的差值)进行测量。取样方法：分别在靠近药柱底部位置(编号1)、下部位置(编号2)、弹体中间位置(编号3)、弹体口径收缩处位置(编号4)以及弹体上部位置(编号5)锯切出厚度约为10mm左右的药柱薄片，每个药柱薄片从装药中心部位到装药边缘部位分别锯切出3块不同位置的大小约为1cm3左右的小药块，从中心部位到边缘部位编号依次为A区、B区、C区。从轴向底部到顶部编号依次为1，2，3，4，5。取样示意图如图3所示。利用GJB772A-97方法401.2药柱(块)密度液体静力称量法测量药块密度。
轴径向密度差计算方法：(ρmax-ρmin)/ρ平均。
表1为JHL-7炸药利用本实施例与现有技术装填80mm异型模具后的密度数据的比较。
表1本实施例与现有技术装药密度对比(g·cm-3)
Figure BDA0002637979850000071
Figure BDA0002637979850000081
可以看出，采用本发明的炸药压制成型系统装填80mm异型模具后，密度均匀性和平均装药密度有明显提升，其径向最大密度差为2.4％左右，轴向最大密度差1.4％左右，平均装药密度1.718g/cm3；对比现有技术，装填80mm异型模具后其最大径向密度差6.9％左右，轴向最大密度差5.2％左右，最高平均装药密度1.705g/cm3。
实施例2：
本实施例提供一种提高异型弹体装药密度和密度均匀性的炸药压制成型系统，包括自动送料机构、压制成型机构、弹体固定及旋转机构；且各机构与实施例1相同，本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中的直段冲头205直径为60mm。
在本实施例中，主要进行压装含铝混合炸药造型粉的压制成型，混合炸药代号JHL-7，由RDX、铝粉、EVA、石蜡等组成，理论密度1.83g·cm-3。装填壳体为120mm异型模具，口部直径70mm，底部直径114mm，装药高度400mm。
作为对比，现有技术1为分次压装工艺，选用200T压机，冲头直径为60mm，压制压力200MPa；
作为对比，现有技术2为分步压装工艺，选用2915型分步压装机，螺杆直径60mm。
密度均匀性分析：对药柱轴径向密度差(与平均装药密度的差值)进行测量。取样方法：分别在靠近药柱底部位置(编号1)、下部位置(编号2)、弹体中间位置(编号3)、弹体口径收缩处位置(编号4)以及弹体上部位置(编号5)锯切出厚度约为10mm左右的药柱薄片，每个药柱薄片从装药中心部位到装药边缘部位分别锯切出3块不同位置的大小约为1cm3左右的小药块，从中心部位到边缘部位编号依次为A区、B区、C区。从轴向底部到顶部编号依次为1，2，3，4，5。取样示意图如图3所示。利用GJB772A-97方法401.2药柱(块)密度液体静力称量法测量药块密度。
轴径向密度差计算方法：(ρmax-ρmin)/ρ平均。
表2为JHL-7炸药利用本实施例与现有技术装填120mm异型模具后的密度数据的比较。
表2本实施例与现有技术装药密度对比(g·cm-3)
Figure BDA0002637979850000091
Figure BDA0002637979850000101
可以看出，采用本发明的炸药压制成型系统装填120mm异型模具后，密度均匀性和平均装药密度有明显提升，其径向最大密度差为2.1％左右，轴向最大密度差1.2％左右，平均装药密度1.726g/cm3；对比现有技术，装填120mm异型模具后其最大径向密度差7.8％左右，轴向最大密度差5.4％左右，最高平均装药密度1.710g/cm3。

Claims (4)

1.一种提高异型弹体装药密度和密度均匀性的炸药压制成型系统，其特征在于，包括自动送料机构、压制成型机构、弹体固定及旋转机构；压制成型机构位于中心位置，自动送料机构位于压制成型机构后侧，弹体固定及旋转机构固定于压制成型机构下平台中心处；
所述自动送料机构包括：机架(101)、固定在机架(101)上的第一导轨(102)、设在第一导轨(102)上的螺杆送料机(103)、设在第一导轨(102)后方的移动气缸(104)、设在螺杆送料机(103)上方且与螺杆送料机(103)连通的加料仓(105)和设在螺杆送料机(103)前端且与螺杆送料机(103)连通的进料漏斗(106)；所述移动气缸(104)能推动螺杆送料机(103)连同加料仓(105)和进料漏斗(106)沿第一导轨(102)移动；
所述压制成型机构包括：压机(201)、设在压机(201)上平台下表面的第二导轨(202)、安装在第二导轨(202)上的移动支架(203)、安装在移动支架(203)上的竖向的偏心冲头(204)和直段冲头(205)、设在压机(201)上平台且能驱动移动支架(203)带动偏心冲头(204)和直段冲头(205)沿第二导轨(202)移动的防爆伺服电机(206)；所述偏心冲头(204)包括冲杆(207)和端头(208)，冲杆(207)和端头(208)偏心设置，且端头(208)的最大宽度大于冲杆(207)的直径；
所述弹体固定及旋转机构包括：固定在压机(201)下平台上的环形的第三导轨(301)、位于第三导轨(301)下方且与第三导轨(301)连接的旋转防爆伺服电机(302)、固定在第三导轨(301)上的模具旋转件(303)以及设在模具旋转件(303)上的卡盘(304)；将异型模具(4)安装在模具旋转件(303)上并通过卡盘(304)固定后，旋转防爆伺服电机(302)能带动异型模具(4)旋转；
所述自动送料机构能将药品送至异型模具(4)内；弹体固定及旋转机构位于压制成型机构正下方。
2.如权利要求1所述的提高异型弹体装药密度和密度均匀性的炸药压制成型系统，其特征在于，所述端头(208)的底面为异形结构，端头(208)底面依次为左半圆、矩形和右半圆；所述左半圆的圆心位于冲杆(207)的中心轴线上。
3.如权利要求2所述的提高异型弹体装药密度和密度均匀性的炸药压制成型系统，其特征在于，所述端头(208)的左半圆和右半圆的半径均为R1，且R1为20-40mm；矩形的宽与左半圆或右半圆的直径相同，矩形的长为L1，且L1为10-30mm。
4.如权利要求1所述的提高异型弹体装药密度和密度均匀性的炸药压制成型系统，其特征在于，所述直段冲头(205)的直径为40-80mm。
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CN113666791A (zh) * 2021-07-23 2021-11-19 河南北方红阳机电有限公司 一种抗高过载圆柱体或异型体成型液压机及加工工艺

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