CN112047792B - 一种炸药变径压制成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种炸药变径压制成型装置，包括防爆伺服电机、电机固定支架、同步带、固定板、上固定筒、下固定筒、传动转盘、外固定筒、推杆、延长固定筒、变径冲头、补缺圆盘、外包橡胶套。实现变径的动作为：防爆伺服电机正转启动后带动同步带，同步带通过传动转盘带动推杆，推杆通过齿轮将传动转化为下移，推杆下移对变径冲头施压后将其撑开，冲头端部通过限位槽与补缺圆盘契合，达到增加冲头与药粉表面接触面积的效果。本发明适用于压装炸药造型粉的压制成型，通过冲头在弹体内的直径变化增加和药粉压制时的实际接触面积，从而有效降低弹体装药轴径向密度差，提高装药质量，尤其适用于“口小肚大”型异型结构战斗部装药。

Description

一种炸药变径压制成型装置

技术领域

本发明涉及一种炸药新型压制成型装置，特别涉及一种炸药变径压制成型装置，与普通压机相结合，应用于混合炸药造型粉的高质量成型和异型结构战斗部装填。

背景技术

弹体的装药密度分布是装药质量的关键指标之一，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，可以提高装药量，从而提升弹药的杀伤威力；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。

对于压装混合炸药装填结构规则的战斗部来说，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，本发明提供一种炸药变径压制成型装置，与常规压机相结合，能够实现炸药造型粉在异型结构弹体内的高质量装填。变径压制成型装置在工作过程中冲头根据弹体直径定量变径，对弹体内部药粉的施压面积更大，以确保药面周边密度与中心密度接近，有效减少密度差，提高装药量。此项技术适用于炸药造型粉在异型结构弹体内的高质量压制成型。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种炸药变径压制成型装置，包括设在压机上平台下表面的固定板、设在固定板上的电机固定支架、安装在电机固定支架上的防爆伺服电机、同步带、设在固定板上的外固定壳体、上固定筒、传动转盘、下固定筒、延长固定管、推杆和变径冲头；

所述上固定筒、传动转盘、下固定筒和延长固定管从上到下依次布设并同轴，且上固定筒、传动转盘、下固定筒位于外固定壳体内，延长固定管设在外固定壳体下方；推杆竖向贯穿上固定筒、传动转盘、下固定筒和延长固定管的中心通道并与传动转盘齿轮啮合；

所述同步带两侧分别与传动转盘和防爆伺服电机连接，通过防爆伺服电机转动带动传动转盘转动，进而驱动推杆上下移动；

所述变径冲头设在延长固定管下端，且推杆下端锥形尖头能插入变径冲头上端中心，推杆下移对变径冲头施压后能将变径冲头撑开增加变径冲头下端与药粉表面接触面积。

本发明还包括如下技术特征：

具体的，所述变径冲头包括：能排布成圆柱状且上端相互粘连的多个竖向压杆、位于多个竖向压杆下方中心的补缺圆盘以及套在多个竖向压杆外的外包橡胶套；

多个竖向压杆的上端为锥形槽，且该锥形槽与推杆的锥形尖头相配合；补缺圆盘上端中心垂直连接有支杆，支杆上端插入推杆中心；

推杆的锥形尖头下移至锥形槽并对各竖向压杆施压后，将各竖向压杆撑开呈锥形扩口状且撑开后的各竖向压杆下端围成水平环形压面；压药过程中，补缺圆盘与药粉相互作用，推动支杆沿推杆中心孔上移并带动补缺圆盘上移至补齐所述水平环形压面中心空缺最终形成水平圆形压面。

具体的，所述外包橡胶套为硅氟橡胶，厚度1.5mm-3mm。

具体的，所述延长固定管下部内壁设有环形限位凸台，所述推杆下部外壁为逐级缩径的环形台阶状以与环形限位凸台配合对推杆的轴向下移进行限位，使推杆能将各竖向压杆形成的水平环形压面撑开至设定的半径值。

具体的，所述推杆中心孔内设有限位件以限制支杆上移的距离并将支杆进行定位，使支杆上移至限位件处时，补缺圆盘能补齐所述水平环形压面中心空缺形成水平圆形压面；

所述补缺圆盘上表面边缘设有环形限位槽，以将水平环形压面内圈的竖向压杆压在环形限位槽内，实现补缺圆盘与水平环形压面的契合；当压药完成后推杆上移，位于环形限位槽内的竖向压杆对补缺圆盘施加向下作用力使支杆脱离限位件，补缺圆盘下移至各竖向压杆下方，各竖向压杆在外包橡胶套弹力作用下收回呈圆柱状。

具体的，所述固定板通过法兰固定在压机上平台上，能随压机的上下行程而移动。

具体的，外固定壳体通过法兰与固定板连接，上固定筒和下固定筒分别通过螺栓固定于外固定壳体内侧，延长固定管通过螺栓固定于外固定壳体下端。

具体的，所述传动转盘与上固定筒和下固定筒通过卡槽连接。

具体的，所述变径冲头通过螺栓与延长固定管同轴固定。

具体的，所述变径冲头的变径范围为40-120mm。

本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：

本发明通过冲头在弹体内的直径变化增加和药粉压制时的实际接触面积，从而有效降低弹体装药轴径向密度差，提高装药质量，适用于“口小肚大”型异型结构战斗部装药。

附图说明

图1为本发明的变径装置图；

图2为装置变径前后效果(a)为变径前，(b)为变径后；

图3为弹体轴径向密度差时，不同取样部位的标号。

附图标号含义：

1.固定板，2.电机固定支架，3.防爆伺服电机，4.同步带，5.外固定壳体，6.上固定筒，7.传动转盘，8.下固定筒，9.延长固定管，10.推杆，11.变径冲头；

11-1.竖向压杆，11-2.补缺圆盘，11-3.外包橡胶套，11-4.支杆。

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

本发明提供一种炸药变径压制成型装置，包括设在压机上平台下表面的固定板1、设在固定板1上的电机固定支架2、安装在电机固定支架2上的防爆伺服电机3、同步带4、设在固定板1上的外固定壳体5、上固定筒6、传动转盘7、下固定筒8、延长固定管9、推杆10和变径冲头11；上固定筒6、传动转盘7、下固定筒8和延长固定管9从上到下依次布设并同轴，且上固定筒6、传动转盘7、下固定筒8位于外固定壳体5内，延长固定管9设在外固定壳体5下方；推杆10竖向贯穿上固定筒6、传动转盘7、下固定筒8和延长固定管9的中心通道并与传动转盘7齿轮啮合；同步带5两侧分别与传动转盘7和防爆伺服电机3连接，通过防爆伺服电机3转动带动传动转盘7转动，进而驱动推杆10上下移动；变径冲头11设在延长固定管9下端，且推杆10下端锥形尖头能插入变径冲头11上端中心，推杆10下移对变径冲头11施压后能将变径冲头11撑开增加变径冲头11下端与药粉表面接触面积。

本发明的变径的动作为：防爆伺服电机正转启动后带动同步带，同步带通过传动转盘带动推杆，推杆通过齿轮将传动转化为下移，推杆下移对变径冲头施压后将其撑开，冲头端部通过环形限位槽与补缺圆盘契合，达到增加冲头与药粉表面接触面积的效果。本发明适用于压装炸药造型粉的压制成型，通过冲头在弹体内的直径变化增加和药粉压制时的实际接触面积，从而有效降低弹体装药轴径向密度差，提高装药质量，尤其适用于“口小肚大”型异型结构战斗部装药。

具体的，变径冲头11包括：能排布成圆柱状且上端相互粘连的多个竖向压杆11-1、位于多个竖向压杆11-1下方中心的补缺圆盘11-2以及套在多个竖向压杆11-1外的外包橡胶套11-3；

多个竖向压杆11-1的上端为锥形槽，且该锥形槽与推杆10的锥形尖头相配合；补缺圆盘11-2上端中心垂直连接有支杆11-4，支杆11-4上端插入推杆10中心；

推杆10的锥形尖头下移至锥形槽并对各竖向压杆11-1施压后，将各竖向压杆11-1撑开呈锥形扩口状且撑开后的各竖向压杆11-1下端围成水平环形压面；压药过程中，补缺圆盘与药粉相互作用，推动支杆沿推杆中心孔上移并带动补缺圆盘11-2上移至补齐水平环形压面中心空缺最终形成水平圆形压面。

外包橡胶套11-3为硅氟橡胶，厚度1.5mm～3mm，耐油、耐腐蚀、强度大、弹性好，用于包裹变径冲头，防止变径冲头撑开时物料进入缝隙处。

延长固定管9下部内壁设有环形限位凸台，推杆10下部外壁为逐级缩径的环形台阶状以与环形限位凸台配合对推杆10的轴向下移进行限位，使推杆10能将各竖向压杆11-1形成的水平环形压面撑开至设定的半径值。

推杆10中心孔内设有限位件以限制支杆11-4上移的距离并将支杆11-4进行定位，使支杆11-4上移至限位件处时，补缺圆盘11-2能补齐水平环形压面中心空缺形成水平圆形压面；

补缺圆盘11-2上表面边缘设有环形限位槽，以将水平环形压面内圈的竖向压杆11-1压在环形限位槽内，实现补缺圆盘11-2与水平环形压面的契合；当压药完成后推杆10上移，位于环形限位槽内的竖向压杆11-1对补缺圆盘11-2施加向下作用力使支杆11-4脱离限位件，补缺圆盘11-2下移至各竖向压杆11-1下方，各竖向压杆11-1在外包橡胶套11-3弹力作用下收回呈圆柱状。

固定板1通过法兰固定在压机上平台上，能随压机的上下行程而移动。

外固定壳体5通过法兰与固定板1连接，上固定筒6和下固定筒8分别通过螺栓固定于外固定壳体5内侧，延长固定管9通过螺栓固定于外固定壳体5下端。

传动转盘7与上固定筒6和下固定筒8通过卡槽连接。

变径冲头11通过螺栓与延长固定管9同轴固定。

变径冲头11的变径范围为40-120mm。

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：

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异型结构战斗部，口部直径50mm，底部直径100mm，装药高度300mm。选用变径量40mm～80mm的变径冲头，结合200T压机，压制压力200Mpa。

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：(ρ_max-ρ_min)/ρ_平均。

表1为JHL-7炸药利用本实施例与现有技术装填120mm异型结构战斗部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)

可以看出，采用本发明的变径压制成型装置装填120mm异型结构战斗部后，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2.2％左右，轴向最大密度差2.0％左右，平均装药密度1.728g/cm³；对比现有技术，装填120mm异型结构战斗部后其最大径向密度差6.7％左右，轴向最大密度差5.7％左右，最高平均装药密度1.712g/cm³。

实施例2：

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155mm异型结构战斗部，口部直径70mm，底部直径140mm，装药高度600mm。选用变径量60mm～120mm的变径冲头，结合200T压机，压制压力200Mpa。

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：(ρ_max-ρ_min)/ρ_平均。

表2为JHL-7炸药利用本实施例与现有技术装填155mm异型结构战斗部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)

可以看出，采用本发明的变径压制成型装置装填155mm异型结构战斗部后，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1.3％左右，平均装药密度1.734g/cm³；对比现有技术，装填155mm异型结构战斗部后其最大径向密度差8.1％左右，轴向最大密度差5.6％左右，最高平均装药密度1.715g/cm³。

Claims (7)

1.一种炸药变径压制成型装置，其特征在于，包括设在压机上平台下表面的固定板(1)、设在固定板(1)上的电机固定支架(2)、安装在电机固定支架(2)上的防爆伺服电机(3)、同步带(4)、设在固定板(1)上的外固定壳体(5)、上固定筒(6)、传动转盘(7)、下固定筒(8)、延长固定管(9)、推杆(10)和变径冲头(11)；

所述上固定筒(6)、传动转盘(7)、下固定筒(8)和延长固定管(9)从上到下依次布设并同轴，且上固定筒(6)、传动转盘(7)、下固定筒(8)位于外固定壳体(5)内，延长固定管(9)设在外固定壳体(5)下方；推杆(10)竖向贯穿上固定筒(6)、传动转盘(7)、下固定筒(8)和延长固定管(9)的中心通道并与传动转盘(7)齿轮啮合；

所述同步带(5)两侧分别与传动转盘(7)和防爆伺服电机(3)连接，通过防爆伺服电机(3)转动带动传动转盘(7)转动，进而驱动推杆(10)上下移动；

所述变径冲头(11)设在延长固定管(9)下端，且推杆(10)下端锥形尖头能插入变径冲头(11)上端中心，推杆(10)下移对变径冲头(11)施压后能将变径冲头(11)撑开增加变径冲头(11)下端与药粉表面接触面积；

所述变径冲头(11)包括：能排布成圆柱状且上端相互粘连的多个竖向压杆(11-1)、位于多个竖向压杆(11-1)下方中心的补缺圆盘(11-2)以及套在多个竖向压杆(11-1)外的外包橡胶套(11-3)；

多个竖向压杆(11-1)的上端为锥形槽，且该锥形槽与推杆(10)的锥形尖头相配合；补缺圆盘(11-2)上端中心垂直连接有支杆(11-4)，支杆(11-4)上端插入推杆(10)中心；

推杆(10)的锥形尖头下移至锥形槽并对各竖向压杆(11-1)施压后，将各竖向压杆(11-1)撑开呈锥形扩口状且撑开后的各竖向压杆(11-1)下端围成水平环形压面；压药过程中，补缺圆盘与药粉相互作用，推动支杆沿推杆中心孔上移并带动补缺圆盘(11-2)上移至补齐所述水平环形压面中心空缺最终形成水平圆形压面；

所述延长固定管(9)下部内壁设有环形限位凸台，所述推杆(10)下部外壁为逐级缩径的环形台阶状以与环形限位凸台配合对推杆(10)的轴向下移进行限位，使推杆(10)能将各竖向压杆(11-1)形成的水平环形压面撑开至设定的半径值；

所述推杆(10)中心孔内设有限位件以限制支杆(11-4)上移的距离并将支杆(11-4)进行定位，使支杆(11-4)上移至限位件处时，补缺圆盘(11-2)能补齐所述水平环形压面中心空缺形成水平圆形压面；

所述补缺圆盘(11-2)上表面边缘设有环形限位槽，以将水平环形压面内圈的竖向压杆(11-1)压在环形限位槽内，实现补缺圆盘(11-2)与水平环形压面的契合；当压药完成后推杆(10)上移，位于环形限位槽内的竖向压杆(11-1)对补缺圆盘(11-2)施加向下作用力使支杆(11-4)脱离限位件，补缺圆盘(11-2)下移至各竖向压杆(11-1)下方，各竖向压杆(11-1)在外包橡胶套(11-3)弹力作用下收回呈圆柱状。

2.如权利要求1所述的炸药变径压制成型装置，其特征在于，所述外包橡胶套(11-3)为硅氟橡胶，厚度1.5mm-3mm。

3.如权利要求1所述的炸药变径压制成型装置，其特征在于，所述固定板(1)通过法兰固定在压机上平台上，能随压机的上下行程而移动。

4.如权利要求1所述的炸药变径压制成型装置，其特征在于，外固定壳体(5)通过法兰与固定板(1)连接，上固定筒(6)和下固定筒(8)分别通过螺栓固定于外固定壳体(5)内侧，延长固定管(9)通过螺栓固定于外固定壳体(5)下端。

5.如权利要求1所述的炸药变径压制成型装置，其特征在于，所述传动转盘(7)与上固定筒(6)和下固定筒(8)通过卡槽连接。

6.如权利要求1所述的炸药变径压制成型装置，其特征在于，所述变径冲头(11)通过螺栓与延长固定管(9)同轴固定。

7.如权利要求1所述的炸药变径压制成型装置，其特征在于，所述变径冲头(11)的变径范围为40-120mm。

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