CN112757114B - 一种绝热套打磨表面处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种绝热套打磨表面处理装置及方法，该装置包括数控机床和打磨机，所述数控机床的机床卡盘上装夹固定胎膜，固定胎膜的头部设有气孔，固定胎膜尾部设有气管，气管通过第一支管与压缩空气连通，气管通过第二支管与第一真空泵连接，第一支管和第二支管上均设有阀门。该装置和方法方便对绝热套进行打磨固定，能够清除绝热套表面惰性层。

Description

一种绝热套打磨表面处理装置及方法

技术领域

本发明属于本发明涉及固体火箭发动机生产制造领域，特别涉及一种绝热套打磨表面处理装置及方法。

背景技术

绝热套是先进固体火箭发动机防热结构不可或缺的支撑，是影响固体火箭发动机装填比、冲质比、结构及安全可靠性等诸多性能的重要因素之一。绝热套材料是一种非金属隔热耐烧蚀弹性材料，其主要作用是对固体火箭发动机燃烧室壳体起隔热、防护作用，防止高温、高压燃气降低壳体强度和危及其结构完整性，在采用药块装填结构的固体火箭发动机中绝热套还有调控燃面的作用，从而保证固体火箭发动机可靠工作。

固体火箭发动机装药中，绝热套与衬层之间的界面粘接性能直接影响发动机工作状态，影响发动机的结构完整性，只有绝热套与衬层形成良好的粘接，才能避免发动机工作过程中因界面脱粘而造成发动机解体。为了提高绝热套与衬层的粘接性能，需要对绝热套表面进行精确打磨处理。

传统的为大家所熟悉的表面处理主要指机械打磨，此种方法能够清除规则形状绝热层表面的惰性层，增加材料的比表面积，在一定程度上能够提高衬层与绝热层间的界面粘接强度。但是对于异形绝热套来说，尾部开口尺寸较小，头部直径较大，对其表面进行处理时，需要设计支撑工装进行固定。支撑工装设计太小时，绝热套安装以后在前封头部位出现褶皱而被打穿。支撑工装设计太大时，绝热套转配较困难且存在绝热套变形的风险。同时机械打磨处理也存在着以下几方面的问题：（1）打磨的工作量较大。绝热套内、外表面都需处理，绝热套翻转和打磨耗时较长。（2）打磨产生大量的粉尘严重危及操作者的健康。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种绝热套打磨表面处理装置及方法，方便对绝热套进行打磨固定，能够清除绝热套表面惰性层。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种绝热套打磨表面处理装置，包括数控机床和打磨机，所述数控机床的机床卡盘上装夹固定胎膜，固定胎膜的头部设有气孔，固定胎膜尾部设有气管，气管通过第一支管与压缩空气连通，气管通过第二支管与第一真空泵连接，第一支管和第二支管上均设有阀门。

优选的方案中，包括翻面机构，翻面机构包括机架，机架上设有翻面胎膜，翻面胎膜尾部设有抽气孔，抽气孔通过抽气管与真空泵连接。

优选的方案中，所述机架上设有伸缩机构，伸缩机构相对翻面胎膜设置，伸缩机构的伸缩端设有施力头。

优选的方案中，所述施力头设有充气口，充气口通过吹气管连接压缩空气。

优选的方案中，所述施力头形状为蘑菇头结构。

优选的方案中，所述伸缩机构为气缸。

优选的方案中，包括抽尘机构，抽尘机构包括固定在打磨机的打磨机架上的抽尘头，抽尘头通过除尘管与除尘器连接。

本发明还提供一种绝热套打磨表面处理方法，包括如下步骤：

步骤一、将绝热套套装在固定胎膜上，打开第二支管上的阀门，开启第一真空泵，将绝热套吸附固定在固定胎膜上；

步骤二、开启数控起床和打磨机，数控起床的主轴带动绝热套进行自转，打磨机沿预定轨迹进行行走，完成对绝热套表面的打磨处理；

步骤三、关闭第一真空泵和第二支管上的阀门，打开第一支管上的阀门，对绝热套进行吹气，使绝热套与固定胎膜进行分离；

步骤四、将绝热套从固定胎膜上取下后，将绝热套尾部开口套装在翻面胎膜的自由端，开启与抽气管连接的真空泵，将绝热套翻转至翻面胎膜内。

步骤五、开启伸缩机构，使施力头伸入已翻转至翻面胎膜内的绝热套内，对绝热套没有完全翻转部位进行施力；

步骤六、伸缩机构回缩，将绝热套从翻面胎膜内取出，重复步骤一至三进行翻面打磨处理。

优选的方案中，所述步骤五中，伸缩机构带动施力头伸入绝热套内时，同时通过充气管对绝热套内进行充气。

本发明提供的一种绝热套打磨表面处理装置及处理方法，具有以下有益效果：

1、该装置方便对绝热套进行打磨固定，能够清除绝热套表面惰性层并防止绝热套打磨处理时发生变形。

2、本发明与传统的机械打磨方式相比，可以适用于异形绝热套表面的精确处理，处理的批次稳定性和质量可靠性高，处理效率提升80%，可以满足异形结构绝热套的固体火箭发动机量产需求。

3、本发明的装置和工艺具有广阔的应用前景和推广价值。本发明不受绝热套材质的影响，可以衍生到其它类似结构的异形绝热套表面精确处理领域。

4、可以实现绝热套的正反面打磨处理，提高处理效率。

附图说明

下面结合附图和实施实例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的节骨示意图；

图2为固定胎膜的安装示意图；

图3为绝热套与固定胎膜的配合示意图；

图4为打磨机与绝热套的位置示意图；

图5为翻面机构的结构示意图；

图6为绝热套翻面后的翻面结构示意图；

图7为抽尘头的布置示意图；

图中：数控机床1，打磨机2，固定胎膜3，气管4，第一支管5，第二支管6，第一真空泵7，阀门8，机架9，翻面胎膜10，抽气管11，伸缩机构12，施力头13，吹气管14，抽尘头15，除尘管16，绝热套17，机床卡盘101，气孔301，抽气孔1001，充气口1301。

具体实施方式

如图1~4所示，一种绝热套打磨表面处理装置，包括数控机床1和打磨机2，数控机床1的参数如下：型号：CK50P/1000 规格：4300mm*1400mm*1600mm 主轴最高转速：1800r/min 拉管通孔直径：60mm 最大回转直径：500mm 机床额定功率：11kW 电源电压：380V 频率：50HZ 控制电压10V 信号灯电压：24V 防护等级：IP54。

打磨机2可以选用高速启动打磨机，打磨机2包括机体和打磨头，打磨机2安装在数控机床1的车床旋转刀架上，打磨机2按照车床旋转刀架的移动轨迹移动，所述数控机床1的机床卡盘101上装夹固定胎膜3，固定胎膜3为尾部开口的筒状结构，固定胎膜3材质选择不锈钢，表面经过抛光以减小其与绝热套17之间的摩擦。绝热套17安装在固定胎膜3的示意图如图3所示，固定胎膜3的头部设有气孔301，固定胎膜3尾部设有气管4，气管4通过第一支管5与压缩空气连通，气管4通过第二支管6与第一真空泵7连接，第一支管5和第二支管6上均设有阀门8。

优选的，如图5~6所示，包括翻面机构，翻面机构包括机架9，机架9上设有翻面胎膜10，翻面胎膜10为与绝热套17适配的筒状结构，翻面胎膜10尾部设有抽气孔1001，抽气孔1001通过抽气管11与真空泵连接。

将绝热套17尾部开口套装在翻面胎膜10的自由端后，开启与抽气管11连接的真空泵，对翻面胎膜10产生反向吸力，将绝热套17翻转至翻面胎膜10内，实现绝热套17的翻面。

能够方便实现绝热套17的翻面，可以实现绝热套17正反面的打磨处理。

进一步的，所述机架9上设有伸缩机构12，在本实施例中，伸缩机构12为气缸，伸缩机构12相对翻面胎膜10设置，伸缩机构12的伸缩端设有施力头13，施力头13与绝热套17尺寸适配，在本实施例中，所述施力头13形状为蘑菇头结构。方面施力头13的推进。

将绝热套17翻面后，通过伸缩机构12带动施力头13伸入绝热套17内，可以对绝热套17未完全翻面展开的部分进行施力推平。

优选的，所述施力头13设有充气口1301，充气口1301通过吹气管14连接压缩空气。

在施力头13推入绝热套17内的过程中，通过吹气管14和充气口1301对绝热套17内进行充气，通过气压使绝热套17进行完全翻面，减少施力头13与绝热套17的硬性接触。

优选的，如图7所示，包括抽尘机构，抽尘机构包括固定在打磨机2的打磨机架上的抽尘头15，抽尘头15通过除尘管16与除尘器连接。除尘器选用常规的除尘设备。

通过抽尘头15随打磨机2移动，使在打磨的过程中进行灰尘抽吸，减少会环境的污染。

一种绝热套打磨表面处理方法，包括如下步骤：

步骤一、使用前检查。产品固定胎膜3夹紧可靠且位置无偏移，真空气源及压缩空气气源压力正常，装置通电后各系统运行正常。

将绝热套17开口一端对准固定胎膜3，打开第一支管5上的阀门，使绝热套17呈张开状态，轻推绝热套17使其套入固定胎膜3后关闭第一支管5上的阀门并同时打开第二支管6上的阀门，开启第一真空泵7，将绝热套17吸附固定在固定胎膜3上。

步骤二、开启数控起床1和打磨机2，数控起床1的主轴带动绝热套17进行自转，打磨机2沿数控起床1的车床旋转刀架的移动轨迹移动，完成对绝热套17表面的打磨处理，打磨完成后数控起床1停止，在启动程序前应关闭车床安全门罩，直至程序结束时方可打开。

步骤三、关闭第一真空泵7和第二支管6上的阀门，打开第一支管5上的阀门，对绝热套17进行吹气，使绝热套17与固定胎膜3进行分离，完成绝热套17的拆卸。

步骤四、将绝热套17从固定胎膜3上取下后，检查翻面机构真空及压缩空气接入情况，将绝热套17尾部开口套装在翻面胎膜10的自由端，开启与抽气管11连接的真空泵，将绝热套17翻转至翻面胎膜10内。

步骤五、开启伸缩机构12，使施力头13伸入已翻转至翻面胎膜10内的绝热套17内，对绝热套17没有完全翻转部位进行施力，伸缩机构12带动施力头13伸入绝热套17内时，同时通过充气管14对绝热套17内进行充气。

步骤六、伸缩机构12回缩，将绝热套17从翻面胎膜10内取出，重复步骤一至三进行翻面打磨处理。

打磨处理完成后，检查绝热套表面处理质量：绝热套表面处理时主要考察打磨的质量，要求打磨均匀，无局部漏打的情况，取出绝热套后检查绝热套表面处理情况，各部位绝热套表面均打磨出新面。

本发明技术在发动机上应用后，绝热套不同部位厚度打磨减薄量均在0.01mm～0.04mm。绝热套表面精确处理包覆衬层后经X射线探伤无脱粘现象，壳体装推进剂后地面试车成功。

Claims (8)

1.一种绝热套打磨表面处理装置，包括数控机床（1）和打磨机（2），其特征在于，所述数控机床（1）的机床卡盘（101）上装夹固定胎膜（3），固定胎膜（3）的头部设有气孔（301），固定胎膜（3）尾部设有气管（4），气管（4）通过第一支管（5）与压缩空气连通，气管（4）通过第二支管（6）与第一真空泵（7）连接，第一支管（5）和第二支管（6）上均设有阀门（8），包括翻面机构，翻面机构包括机架（9），机架（9）上设有翻面胎膜（10），翻面胎膜（10）尾部设有抽气孔（1001），抽气孔（1001）通过抽气管（11）与真空泵连接。

2.根据权利要求1所述的一种绝热套打磨表面处理装置，其特征在于，所述机架（9）上设有伸缩机构（12），伸缩机构（12）相对翻面胎膜（10）设置，伸缩机构（12）的伸缩端设有施力头（13）。

3.根据权利要求2所述的一种绝热套打磨表面处理装置，其特征在于，所述施力头（13）设有充气口（1301），充气口（1301）通过吹气管（14）连接压缩空气。

4.根据权利要求2所述的一种绝热套打磨表面处理装置，其特征在于，所述施力头（13）形状为蘑菇头结构。

5.根据权利要求2所述的一种绝热套打磨表面处理装置，其特征在于，所述伸缩机构（12）为气缸。

6.根据权利要求1所述的一种绝热套打磨表面处理装置，其特征在于，包括抽尘机构，抽尘机构包括固定在打磨机（2）的打磨机架上的抽尘头（15），抽尘头（15）通过除尘管（16）与除尘器连接。

7.根据权利要求1~6任一项所述的一种绝热套打磨表面处理装置进行的一种绝热套打磨表面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将绝热套（17）套装在固定胎膜（3）上，打开第二支管（6）上的阀门，开启第一真空泵（7），将绝热套（17）吸附固定在固定胎膜（3）上；

步骤二、开启数控起床（1）和打磨机（2），数控起床（1）的主轴带动绝热套（17）进行自转，打磨机（2）沿预定轨迹进行行走，完成对绝热套（17）表面的打磨处理；

步骤三、关闭第一真空泵（7）和第二支管（6）上的阀门，打开第一支管（5）上的阀门，对绝热套（17）进行吹气，使绝热套（17）与固定胎膜（3）进行分离；

步骤四、将绝热套（17）从固定胎膜（3）上取下后，将绝热套（17）尾部开口套装在翻面胎膜（10）的自由端，开启与抽气管（11）连接的真空泵，将绝热套（17）翻转至翻面胎膜（10）内；

步骤五、开启伸缩机构（12），使施力头（13）伸入已翻转至翻面胎膜（10）内的绝热套（17）内，对绝热套（17）没有完全翻转部位进行施力；

步骤六、伸缩机构（12）回缩，将绝热套（17）从翻面胎膜（10）内取出，重复步骤一至三进行翻面打磨处理。

8.根据权利要求7所述的一种绝热套打磨表面处理方法，其特征在于，所述步骤五中，伸缩机构（12）带动施力头（13）伸入绝热套（17）内时，同时通过充气管（14）对绝热套（17）内进行充气。

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