CN113719380B - 续航发动机尾管衬层毛坯及其压制模具和制作方法 - Google Patents

Abstract

一种续航发动机尾管衬层毛坯，其特征在于，续航发动机尾管衬层毛坯外形与续航发动机尾管的内腔相吻合，其尺寸留有加工余量，续航发动机尾管衬层毛坯的内腔与其外形相似，外形大端口部有一圆柱定位台阶，作为长度方向机加的基准，内部为中空的第一喇叭段，口部为圆柱段，下端为小口径的第二喇叭段，中间为圆锥段分别通过圆弧与两端连接。并设计了专用的压制模具及生产方法，采用两次压制法及增加了抽气部分的设计，保证产品质量。本发明在续航发动机铝制尾管内壁覆盖了一层有良好烧蚀和隔热性能的续航发动机尾管衬层，解决了铝制尾管在高温火焰气体的冲刷作用下容易被烧蚀，变黑，使铝合金强度降低等缺陷。模具结构简单，合理，便于制造且成本低。

Description

续航发动机尾管衬层毛坯及其压制模具和制作方法

技术领域

本发明涉及一种续航发动机尾管的改进，尤其涉及到续航发动机尾管衬层毛坯及其压制模具和制作方法。

背景技术

如图1所示，续航发动机的尾管5，它的大端通过螺纹与燃烧室连接，小端与喷管组件51连接。燃烧室推进剂燃烧产生的火焰通过尾管内孔收敛，因此它起着收集燃烧火焰，隔热抗冲刷的作用。

为了满足内弹道设计要求，新的推进剂的工作性能使燃烧工作时间延长，燃烧强度变高，现有续航发动机的铝制尾管在长时间的高温火焰气体的冲刷作用下容易被烧蚀，变黑，使铝合金强度降低，与燃烧室的连接螺纹也可能失效，从而影响了其使用性能，因此对尾管在绝热要求不断提高。

发明内容

本发明目的在于克服现有铝制尾管存在的缺点，提供一种有良好烧蚀和隔热性能的续航发动机尾管衬层毛坯及其压制模具和制作方法。

本发明所采用的技术方案为：一种续航发动机尾管衬层毛坯，其特征在于，续航发动机尾管衬层毛坯外形与续航发动机尾管的内腔相吻合，其尺寸留有加工余量，续航发动机尾管衬层毛坯的内腔与其外形相似，外形大端口部有一圆柱定位台阶，作为长度方向机加的基准，内部为中空的第一喇叭段，口部为圆柱段，下端为小口径的第二喇叭段，中间为圆锥段分别通过圆弧与两端连接。

本发明创造性地设计出续航发动机尾管衬层，所制作的毛坯已留有加工余量，加工后，将其固定于续航发动机尾管的内壁，以帮助续航发动机铝制尾管隔热，改善其工作环境。

它由高硅氧布/酚醛压制而成。高硅氧布/酚醛具有优异的力学、耐烧蚀性能及良好的隔热性。本发明所设计的尾管衬层毛坯通过加工，实现与续航发动机尾管内腔的高度吻合。

为制作尾管衬层毛坯特设计一种压制续航发动机尾管衬层毛坯的模具，其特征在于由底座、凹模体、凸模、凸模压环、定位套、气管快速接头、退模杆Ⅰ、退模杆Ⅱ、退模套构成，凸模外形结构及尺寸与续航发动机尾管衬层毛坯的内形中空尺寸相适应，凹模体的模套的型腔内孔形状与尺寸与续航发动机尾管衬层毛坯的外形尺寸相适应，其高度高于续航发动机尾管衬层毛坯的高度，模套的上端面开有第Ⅰ排气槽，大端内孔直径分别与定位套、凸模压环外圆凸台间隙配合，下端面台阶孔与底座外圆配合相接，台阶孔的外圆面与内上端面分别开有第Ⅱ排气槽。

本申请的尾管衬层毛坯是压制而成，特设计了专用的模具。上下端面的排气槽用于压制过程排除模腔里的空气。凹模体的高度高于续航发动机尾管衬层毛坯的高度，能够给予材料足够的填料空间。

凹模体由模套和手柄Ⅰ焊接组成，不少于一个手柄Ⅰ呈圆周均布固定于模套的外表面。一般是两个对称的手柄Ⅰ，方便操作。

定位套的外表面固定有手柄Ⅱ，不少于一个手柄Ⅱ呈圆周均布固定于定位套的外表面。一般是两个对称的手柄Ⅱ，方便操作。

有一预压杆其形状为柱形，直径小于定位套的内径。

凹模体由模套和手柄Ⅰ焊接组成，不少于一个手柄Ⅰ呈圆周均布固定于模套的外表面，定位套的外表面固定有手柄Ⅱ，不少于一个手柄Ⅱ呈圆周均布固定于定位套的外表面，有一预压杆其形状为柱形，直径小于定位套的内径。

一种使用如上述的压制续航发动机尾管衬层毛坯的模具制作续航发动机尾管衬层毛坯的方法，其特征在于，在底座、凹模体、凸模、凸模压环与材料接触的型腔、内外表面及端面涂上脱模剂，将凹模体套入底座，放到油压机垫板中央，接着将称好的高硅氧布/酚醛混合材料填入模套内，将定位套套入模套，再放入凸模、预压杆，油压机下行至模具闭合，压力上至20MPa～30MPa，卸压，完成预压（模具温度100℃左右），将定位套、预压杆取出，将凸模压环套入模套内，插入气管连接上气泵，打开气泵开关，油压机二次下行至模具闭合，压力上至20M Pa～30MPa，保压，固化过程中同时油压机上的加热板加温升至160℃～170℃，再保温1小时，卸压退模。

本发明在设计时充分分析零件结构特点，上端内孔直径为φ104，小端内孔直径为φ15.3，由于内孔上下直径差异大且小端直径较小，使用传统型芯定位方式，在压制过程中，材料的填充无法做到密实，模具零件的定位困难，排气不畅，生产出的产品存在气孔（高硅氧布/酚醛混合材料的零件在固化过程中，由于气体的不充分排出，使零件内部产生了气孔，降低了零件内部强度，同时也影响了后续机加零件的良品率），退模困难，本发明创造性地采用两次压制法及增加了抽气部分的设计，保证产品质量。第一次为预压，通过定位套外圆凸台与模套内孔、凸模与定位套的间隙配合，保证预压时凸模进入模套时的同轴度，为后面的凸模压环进行二次压制提供准确的定位，从而保证凹模中毛坯内孔与外形的同轴要求。不仅在模套的上下端面设计出排气槽用于压制过程排除模腔里的空气，还在预压后增加了抽气部分的设计，在二次压制及零件加热固化过程中通过气泵进行动力排气，确保产品内部的气体排出，解决了零件成型过程产生气孔的问题。

上述模具结构采用两次退模，它的退模装置有退模杆Ⅰ、Ⅱ，退模套构成，退模杆Ⅰ为柱形，直径小于凸模小端直径；退模杆Ⅱ为台阶柱形，小端圆柱尺寸略小于毛坯小头内孔，大端小于毛坯小头外径，退模套内孔大于管尾衬层毛坯的外径，上端面有与模套外径相配合的沉孔。

首次使用时：生产续航发动机尾管衬层毛坯之前先将油压机加热垫板通电，将压制模具放至在油压机加热板加热至80℃～100℃，同时将高硅氧布/酚醛混合的填充材料放到烘箱烘软，填料前，将加热的模具取出。在连续生产过程中，由于固化过程中温度为160℃～170℃，再保温1小时，卸压退模后，模具温度能保持80℃～100℃就无需加热，只要将高硅氧布/酚醛混合的填充材料放到烘箱烘软即可。

上述压制续航发动机尾管衬层毛坯的退模步骤：a）把成型后闭合的模具搬出，放在工作台面上，先分离底座和凸模压环；b）将分离后的模具倒过来，凸模大端朝下，把模套放在退模套与模套外径相配合的沉孔上，把退模杆Ⅰ放在凸模的小头端面上，退出凸模并取出；c）将退模杆Ⅱ插入毛坯小头孔中，退出零件毛坯。

以上述模具填料温度、成型温度、固化及保温时间的控制生产出的高硅氧布/酚醛混合材料的炮弹尾管衬层毛坯表面光滑紧密，在后续机加中无气孔。

本发明在续航发动机铝制尾管内壁覆盖了一层有良好烧蚀和隔热性能的续航发动机尾管衬层，解决了铝制尾管在高温火焰气体的冲刷作用下容易被烧蚀，变黑，使铝合金强度降低等缺陷。本发明所涉及的模具结构简单，合理，便于制造且成本低，充分考虑到生产过程中模具的定位、排气与退模，适合小批量生产和科研阶段的试制。本发明创造性地采用两次压制法及增加了抽气部分的设计，保证产品质量。

附图说明：

图1为续航发动机尾管的使用状态示意图

图2为尾管衬层与续航发动机尾管的结合示意图

图3为续航发动机尾管衬层毛坯的结构示意图

图4为本发明的凹模的结构示意图

图5为模套的仰视图

图6为本发明的预压过程的模具示意图

图7为本发明的二次成形过程的模具示意图

图8为本发明第一步退模的示意图

图9为本发明第二步退模的示意图

其中：1底座、2凹模体、01模套、02手柄Ⅰ、3凸模、31凸模压环、4尾管衬层毛坯、41圆柱定位台阶、42第一喇叭段、43圆柱段、44第二喇叭段、5尾管、51喷管组件、6定位套、61手柄Ⅱ、7预压杆、8气管快速接头、81气泵、82气管、9退模杆Ⅰ、10退模杆Ⅱ、21第Ⅰ排气槽、22下端面台阶孔、23第Ⅱ排气槽、12退模套、121退模套的沉孔、122退模套的内孔。

具体实施方式

下面结合视图对本发明进行详细的描述，所列举的实施例可以使本专业的技术人员更理解本发明，但不以任何形式限制本发明。

本发明的所有尺寸单位为mm。

如图1所示为续航发动机尾管，图3为本发明的续航发动机尾管衬层毛坯的结构示意图，其留有加工余量，一般外表面留0.4-2mm，本申请的余量为0.5-1mm，内表面无需加工，图2为加工好的尾管衬层与续航发动机尾管的结合示意图，从图中可以看出为配合喷管组件51，衬层毛坯的尾部加工有台阶，由于此台阶如采用压制，模具复杂，而加工成型较为简单，故外表面为光滑表面。

如图3所示，为了改善续航发动机铝制尾管的工作环境，特在其内壁设计了一个尾管衬层，用以隔热，本发明所制作的是由高硅氧布/酚醛压制而成的一种续航发动机尾管衬层毛坯，再通过机加工使其外形与续航发动机尾管及喷管组件完全吻合，并通过粘合完成固定。

本发明所设计的续航发动机尾管衬层毛坯4外形与续航发动机尾管5的内腔相吻合，其尺寸留有加工余量，续航发动机尾管衬层毛坯的内腔与其外形相似，外形大端口部有一圆柱定位台阶41，其外径不大于尾管顶面的外径，外径为φ120，内径为φ104，高度4mm，作为长度方向机加的基准，内部为中空的第一喇叭段42，第一喇叭段的口部为圆柱段43，下端为小口径的第二喇叭段44，锥度为4°，最底部内径为φ15.3，外径为φ43，中间为圆锥段45，锥度为120°，分别通过圆弧与两端光滑连接，以方便制作时脱模。

由于本设计的尾管衬层毛坯结构独特，上端内孔直径为φ104，小端内孔直径为φ15.3，内孔上下直径差异大，且小端直径较小，相对于内孔，高度较高，使用传统型芯定位方式，在压制过程中，材料的填充无法做到密实，模具零件的定位困难，由于高硅氧布/酚醛混合材料的零件在固化过程中，会产生气体，如果气体不能完全排出，零件内部容易产生气孔，降低了零件内部强度，同时也影响了后续机加零件的良品率。

本发明特别设计了如图4～7所示，一种压制上述续航发动机尾管衬层毛坯的模具，在压制过程通过两次分步骤压制完成，模具零件使用普通钢材，各个零件之间的配合主要使用间隙配合，它由底座1、凹模体2、凸模3、凸模压环31、手柄Ⅱ61、定位套6、预压杆7、气管快速接头8、气泵81、气管82、退模杆Ⅰ9、退模杆Ⅱ10、退模套12构成。凸模外形结构及尺寸与续航发动机尾管衬层毛坯的内形中空尺寸相适应。

如图4、5所示，凹模体由模套01和手柄Ⅰ02焊接组成，两个手柄Ⅰ呈圆周均布固定于模套的外表面，方便操作。凹模体2的模套的型腔内孔形状与尺寸与续航发动机尾管衬层毛坯的外形尺寸相适应，其高度高于续航发动机尾管衬层毛坯的高度，以便能够给予材料足够的填料空间，一般高30mm～40 mm，模套的上端面开有第Ⅰ排气槽21，一般是多道第Ⅰ排气槽等圆周角均布，图中为四道，大端内孔直径分别与定位套6、凸模压环外圆凸台间隙配合，下端面台阶孔22与底座外圆配合相接，台阶孔的外圆面与内圈的下端面分别开有第Ⅱ排气槽23，一般是多道第Ⅱ排气槽等圆周角均布，图中为四道。

一种使用如上述的压制续航发动机尾管衬层毛坯的模具制作续航发动机尾管衬层毛坯的方法，首次使用时：生产续航发动机尾管衬层毛坯之前先将油压机加热垫板通电，将压制模具放至在油压机加热板加热至80℃～100℃，同时将高硅氧布/酚醛混合的填充材料放到烘箱烘软，填料前，将加热的模具取出。在连续生产过程中，由于固化过程中温度为160℃～170℃，再保温1小时，卸压退模后，模具温度能保持80℃～100℃就无需加热，只要将高硅氧布/酚醛混合的填充材料放到烘箱烘软即可。

将加热的模具取出后，在底座、凹模体、凸模、凸模压环等与高硅氧布/酚醛混合的填充材料相接触的型腔、内外表面及端面涂上脱模剂，将凹模体套入底座，放到油压机垫板中央，接着将称好的高硅氧布/酚醛混合材料填入模套内，将定位套套入模套，再放入凸模、预压杆，油压机下行至模具闭合，压力上至20MPa～30MPa，卸压，完成预压（模具温度100℃左右），将定位套、预压杆取出，将凸模压环套入模套内，插入气管连接上气泵，打开气泵开关，油压机二次下行至模具闭合，压力上至20M Pa～30MPa，保压，固化过程中同时油压机上的加热板加温升至160℃～170℃，再保温1小时，卸压退模。

如图6所示为本发明的预压过程的模具示意图，它由底座1、凹模体2、凸模3、手柄Ⅱ61、定位套6、预压杆7组成，定位套6为一空心圆柱体，外表面固定有手柄Ⅱ61，两个手柄Ⅱ61呈圆周均布对称固定于定位套6的外表面，定位套6的下端面为一台阶孔，台阶孔的内孔与凸模3上端的外表面相配合，外表面与凹模体2上端的内孔相配合，预压杆7为圆柱形，直径小于定位套6内孔。使用时在底座、凹模体、凸模、定位套等与高硅氧布/酚醛混合的填充材料相接触的型腔、内外表面及端面涂上脱模剂，将凹模体套入底座，放到油压机垫板中央，接着将称好的高硅氧布/酚醛混合材料（根据体积计算材料的重量）填入模套内，将定位套套入模套，再放入凸模、预压杆，油压机下行，预压杆下压凸模至模具闭合，压力上至20MPa～30MPa，卸压，完成第预压（模具温度100℃左右）。

如图7所示为本发明的压制过程的模具示意图，它由底座1、凹模体2、凸模3、凸模压环31、气管快速接头8、气泵81，凸模压环31中加工有与气管快速接头8相通的气道，气管快速接头8通过气管82与气泵相接，凸模压环的结构与定位套相似，下端也为台阶孔，台阶孔的内孔与凸模3上端的外表面相配合，外表面与凹模体2上端的内孔相配合，只是台阶孔的高度高于定位套的台阶孔。按图6进行预压后，取出定位套与预压杆，将凸模压环套入凸模与模套内，插入气管连接上气泵，打开气泵开关，油压机再次加压使模具闭合，压力上至20M Pa～30MPa，保压，固化过程中同时油压机上的加热板加温升至160℃～170℃，再保温1小时，完成二次成形。

上述压制续航发动机尾管衬层毛坯的退模步骤：a）把成型后闭合的模具搬出，放在工作台面上，先分离底座和凸模压环；b）将分离后的模具倒过来，凸模大端朝下，把模套放在退模套与模套外径相配合的沉孔上，把退模杆Ⅰ放在凸模的小头端面上，退出凸模并取出；c）将退模杆Ⅱ插入毛坯小头孔中，退出零件毛坯。

上述模具结构采用两次退模，它的退模装置有退模杆Ⅰ9、退模杆Ⅱ10、退模套12。退模杆Ⅰ为柱形，直径小于凸模小端直径；退模杆Ⅱ为台阶柱形，小端圆柱尺寸略小于衬层毛坯小头内孔，大端小于衬层毛坯小头外径，退模套内孔122大于管尾衬层毛坯的外径，上端面有与模套外径相配合的沉孔121。

如图8所示，为本发明第一步退模的示意图，将分离后的模具倒过来，凸模大端朝下，把模套放在退模套与模套外径相配合的沉孔上，把退模杆Ⅰ放在凸模的小头端面上，退出凸模并取出。

如图9所示，为本发明第二步退模的示意图，将退模杆Ⅱ插入毛坯小头孔中，退出零件毛坯。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改进与等同替换，均落入本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种压制续航发动机尾管衬层毛坯的模具，其特征在于，续航发动机尾管衬层毛坯（4）外形与续航发动机尾管（5）的内腔相吻合，其尺寸留有加工余量，续航发动机尾管衬层毛坯的内腔与其外形相似，外形大端口部有一圆柱定位台阶（41），作为长度方向机加的基准，内部为中空的第一喇叭段（42），口部为圆柱段（43），下端为小口径的第二喇叭段（44），中间为圆锥段（45）分别通过圆弧与两端连接，它由高硅氧布/酚醛压制而成，用于制作该毛坯的模具由底座（1）、凹模体（2）、凸模（3）、凸模压环（31）、定位套（6）、气管快速接头（8）、气泵（81）、退模杆Ⅰ（9）、退模杆Ⅱ（10）、退模套（12）构成，凸模外形结构及尺寸与续航发动机尾管衬层毛坯的内形中空尺寸相适应，凹模体的模套的型腔内孔形状与尺寸与续航发动机尾管衬层毛坯的外形尺寸相适应，其高度高于续航发动机尾管衬层毛坯的高度，模套的上端面开有第Ⅰ排气槽（21），大端内孔直径分别与定位套、凸模压环外圆凸台间隙配合，下端面台阶孔（22）与底座外圆配合相接，台阶孔的外圆面与内上端面分别开有第Ⅱ排气槽（23），气泵通过气管（82）与气管快速接头（8）相接。

2.根据权利要求1所述的一种压制续航发动机尾管衬层毛坯的模具，其特征在于，凹模体由模套（01）和手柄Ⅰ（02）焊接组成，不少于一个手柄Ⅰ呈圆周均布固定于模套的外表面。

3.根据权利要求1所述的一种压制续航发动机尾管衬层毛坯的模具，其特征在于，定位套（6）的外表面固定有手柄Ⅱ（61），不少于一个手柄Ⅱ呈圆周均布固定于定位套的外表面。

4.根据权利要求1所述的一种压制续航发动机尾管衬层毛坯的模具，其特征在于，有一预压杆（7），其形状为柱形，直径小于定位套的内径。

5.根据权利要求1所述的一种压制续航发动机尾管衬层毛坯的模具，其特征在于，凹模体由模套（01）和手柄Ⅰ（02）焊接组成，不少于一个手柄Ⅰ呈圆周均布固定于模套的外表面，定位套（6）的外表面固定有手柄Ⅱ（61），不少于一个手柄Ⅱ呈圆周均布固定于定位套的外表面，有一预压杆（7）其形状为柱形，直径小于定位套的内径。

6.一种使用如权利要求1所述的压制续航发动机尾管衬层毛坯的模具制作续航发动机尾管衬层毛坯的方法，其特征在于，在底座、凹模体、凸模、凸模压环与材料接触的型腔、内外表面及端面涂上脱模剂，将凹模体套入底座，放到油压机垫板中央，接着将称好的高硅氧布/酚醛混合材料填入模套内，将定位套套入模套，再放入凸模、预压杆，油压机下行至模具闭合，压力上至20MPa～30MPa，卸压，完成预压，将定位套、预压杆取出，将凸模压环套入模套内，插入气管连接上气泵，打开气泵开关，油压机二次下行至模具闭合，压力上至20M Pa～30MPa，保压，固化过程中同时油压机上的加热板加温升至160℃～170℃，再保温1小时，卸压退模。

7.根据权利要求6所述的一种压制续航发动机尾管衬层毛坯的模具制作续航发动机尾管衬层毛坯的方法，其特征在于，生产续航发动机尾管衬层毛坯之前先将油压机加热垫板通电，将压制模具放至在油压机加热板加热至80℃～100℃，同时将高硅氧布/酚醛混合的填充材料放到烘箱烘软，填料前，将加热的模具取出。

8.根据权利要求6所述的一种压制续航发动机尾管衬层毛坯的模具制作续航发动机尾管衬层毛坯的方法，其特征在于，所述的卸压退模中的退模步骤为：a）把成型后闭合的模具搬出，放在工作台面上，先分离底座和凸模压环；b）将分离后的模具倒过来，凸模大端朝下，把模套放在退模套与模套外径相配合的沉孔上，把退模杆Ⅰ放在凸模的小头端面上，退出凸模并取出；c）将退模杆Ⅱ插入毛坯小头孔中，退出零件毛坯。

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