CN115849993A - 一种含能粉体悬浮式压制工装及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含能粉体悬浮式压制工装及方法，悬浮式压制工装包括定位套、下压头、装药套、上压头，所述下压头放置在定位套内孔底面，所述装药套小圆柱段放置在定位套孔内并由定位套支撑，所述定位套、下压头、装药套构成初始装含能粉体容腔，所述初始含能粉体容腔内装入含能粉体，所述上压头小圆柱段放入装有含能粉体的容腔内。本发明在简单模具结构条件下，利用含能粉体与装含能粉体容腔内壁摩擦阻力使装药套及含能粉体悬浮在上压头与下压头之间，在单向压机上压制时使含能粉体上下面同时均匀受压，保证压制品密度均匀性、尺寸一致性，提高生产效率及压制品质量，具有很高的经济效益和实用价值。

Description

一种含能粉体悬浮式压制工装及方法

技术领域

本发明涉及一种含能粉体悬浮式压制工装及方法，属于含能材料装填技术领域。

背景技术

火工作动(燃气)装置工作原理为内装含能药柱燃烧产生的高温高压燃气，推动活塞工作，或直接输出高温高压燃气推动装置运动。含能药柱采用烟火药压制而成，其均匀性、一致性直接影响输出性能，是该类火工装置的核心部件。

目前火工作动(燃气)装置用含能药柱一般采用含能粉体在模具中压缩成型的方法压制，压制成型过程包含组合容纳含能粉体的模具、向模具施加压力并保持一定时间、解除模具受压压力、拆分模具、加压使药饼退出等步骤，压制成型装备主要包含施加压力的设备、约束含能粉体的模具。药柱压制过程受压力机压头施加的轴向压力，含能粉体在模具中被压缩时，粉体在模具中流动、变形，存在由颗粒相对位移和变形所引起的粉体内摩擦力和由颗粒相对模具内壁位移所引起的粉体与模具之间的外摩擦力，压制压力必须克服这两种阻力粉体才能被压缩。

压制过程一般使用单向加压设备对模具单向施压或使用双向加压设备对模具上下双向施压压制。单向施压时，含能粉体一面受直接加载的压力载荷，另一面受下压头的反作用力，因粉体颗粒之间摩擦力及粉体与模具内壁摩擦力的因素，反作用力一般小于受到的压力载荷，药柱两面受力不一致、压制密度不均匀。双向加压设备在施压过程中其上方的压头及下方的承压平台均需上下移动，压力设备需两套液压控制系统，装置结构复杂、体积庞大、价格昂贵。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种含能粉体悬浮式压制工装及方法，利用含能粉体与装含能粉体容腔内壁摩擦阻力使装药套及含能粉体悬浮在上压头与下压头之间，在单向压机上压制时使含能粉体上下面同时均匀受压，保证压制品密度均匀性、尺寸一致性，提高生产效率及压制品质量。

本发明解决技术的方案是：

一种含能粉体悬浮式压制工装，包括定位套、下压头、装药套、上压头和含圆柱凸起的压机工作台面，

下压头放置在定位套内孔底面，且下压头大圆柱端面与定位套内孔底面贴合；所述装药套小圆柱段放置在定位套孔内并由定位套孔口端面支撑，同时装药套内孔套在下压头小圆柱段，装药套小圆柱端面与下压头台阶面留出间隙；

所述定位套、下压头、装药套构成初始装含能粉体容腔；初始含能粉体容腔内装入含能粉体；上压头小圆柱段放入装有含能粉体的容腔内；所述包括含能粉体的定位套、下压头、装药套及上压头整体放置在含圆柱凸起的压机工作台面上，圆柱凸起穿过定位套与下压头底端面接触。

进一步的，定位套外形为圆柱体结构、内部为台阶通孔结构；装药套内部为通孔结构、外部为圆柱体台阶结构；下压头、上压头为实心圆柱体台阶结构。

进一步的，定位套内孔底面与下压头大圆柱端面贴合，定位套内孔与下压头大圆柱面配合，装药套小圆柱段与定位套内孔圆面配合，定位套孔口端面支撑装药套台阶面。

进一步的，装药套内孔圆面与下压头小圆柱面配合，装药套小圆柱端面与下压头台阶面配合间隙至少5mm。

进一步的，包括在由下压头、装药套构成容腔内的含能粉体上放置上压头，给上压头手动加压使含能粉体轻微压缩并与容腔内壁产生摩擦阻力。

进一步的，凸起圆柱穿过定位套小孔与下压头底端面接触，定位套由于自重下移与含圆柱凸起的压机工作台面接触，在含能粉体与装药套侧壁的摩擦力作用下，下压头、装药套、含能粉体及上压头相互位置保持不变。

进一步的，装药套外圆台阶与定位套端面分离并悬浮在上压头与下压头之间。

进一步的，所述上压头受压力机加压时，上压头受到的压力全部传递至下压头上，下压头给含能粉体反作用支撑力与上压头受到的力一致，含能粉体双面受压一致。

进一步的，所述含能粉体受压压制后形成致密圆柱体，将受压后的含能粉体、装药套、上压头整体从定位套及下压头中取出同时放置在定位套中，放置在含圆柱凸起的压机工作台面上，启动压机向上压头施加压力，受压缩的含能粉体圆柱从装药套下端退出，获得致密的含能粉体圆柱。

一种含能粉体悬浮式压制方法，包括：

将下压头放置在定位套孔内，下压头大圆柱端面与定位套孔内台阶面贴合；

将装药套放置在定位套孔内，装药套内孔套在下压头小圆柱段，装药套外圆台阶面与定位套孔端面贴合；

将含能粉体装入由装药套与下压头构成的容腔内；

将上压头放置在装有含能粉体的装药套孔内，并加压；

将装有含能粉体的定位套、下压头、装药套、上压头整体转移至压机面上，定位套小孔套在凸起圆柱上；

启动压机，压机向上压头施加压力，含能粉体受上压头压力作用收缩，在下压头支撑下，含能粉体上下两面受压收缩形成致密含能粉体圆柱；

压装保压完成后，将受压后的含能粉体、上压头、装药套整体取出并放置在定位套中，放置在压机台面上，启动压机向上压头施加压力，受压缩的含能粉体圆柱从装药套下端退出，获得致密的含能粉体。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明悬浮压制过程含能粉体上下面受到的压力一致，压制成型的药柱的上下面密实程度一致，避免了传统单向压制含能粉体成型的药柱上表面密实、下表面稀疏的缺点；

(2)本发明采用悬浮工装实现含能粉体双向受压，无需使用结构复杂的双向加压的压力设备，降低了设备结构复杂度，减少设备占地面积，节约了装备成本；

(3)本发明利用含能粉体与装药套摩擦力设计的悬浮压制工装结构简单、操作方便，无需采用弹簧结构支撑装药套。

附图说明

图1是本发明含能粉体悬浮式压制方法工艺流程图；

图2是本发明涉及的含能粉体悬浮式压制工装各部件结构图；

图3是本发明涉及的含能粉体悬浮式压制工装其装含能粉体过程时的结构组成图；

图4是本发明涉及的含能粉体悬浮式压制工装其上压头放置预压时的结构组成图；

图5是本发明涉及的含能粉体悬浮式压制工装其放置在压力设备平台时的结构组成图；

图6是本发明涉及的含能粉体悬浮式压制工装其施压压制时的结构组成图；

图7是本发明涉及的含能粉体悬浮式压制工装其退模时的结构组成图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

一种含能粉体悬浮式压制工装，如图1-7所示，包括定位套1、下压头2、装药套3、上压头4和含圆柱凸起的压机工作台面6，

下压头2放置在定位套1内孔底面，且下压头2大圆柱端面与定位套2内孔底面贴合；所述装药套3小圆柱段放置在定位套1孔内并由定位套1孔口端面支撑，同时装药套3内孔套在下压头1小圆柱段，装药套3小圆柱端面与下压头2台阶面留出间隙；

所述定位套1、下压头2、装药套3构成初始装含能粉体容腔；初始含能粉体容腔内装入含能粉体5；上压头小圆柱段放入装有含能粉体5的容腔内；所述包括含能粉体5的定位套1、下压头2、装药套3及上压头4整体放置在含圆柱凸起的压机工作台面6上，圆柱凸起穿过定位套1与下压头底端面接触。

定位套1外形为圆柱体结构、内部为台阶通孔结构；装药套3内部为通孔结构、外部为圆柱体台阶结构；下压头2、上压头4为实心圆柱体台阶结构。

定位套1内孔底面与下压头2大圆柱端面贴合，定位套2内孔与下压头2大圆柱面配合，装药套3小圆柱段与定位套1内孔圆面配合，定位套1孔口端面支撑装药套3台阶面。

装药套3内孔圆面与下压头1小圆柱面配合，装药套3小圆柱端面与下压头2台阶面配合间隙至少5mm。

包括在由下压头2、装药套3构成容腔内的含能粉体5上放置上压头4，给上压头4手动加压使含能粉体5轻微压缩并与容腔内壁产生摩擦阻力。

凸起圆柱穿过定位套小孔与下压头底端面接触，定位套1由于自重下移与含圆柱凸起的压机工作台面6接触，在含能粉体5与装药套3侧壁的摩擦力作用下，下压头2、装药套3、含能粉体5及上压头4相互位置保持不变。

装药套3外圆台阶与定位套1端面分离并悬浮在上压头2与下压头4之间。

所述上压头4受压力机加压时，上压头4受到的压力全部传递至下压头2上，下压头2给含能粉体反作用支撑力与上压头4受到的力一致，含能粉体5双面受压一致。

所述含能粉体5受压压制后形成致密圆柱体，将受压后的含能粉体5、装药套3、上压头整体从定位套1及下压头2中取出同时放置在定位套1中，放置在含圆柱凸起的压机工作台面6上，启动压机向上压头2施加压力，受压缩的含能粉体5圆柱从装药套2下端退出，获得致密的含能粉体5圆柱。

一种含能粉体悬浮式压制方法，包括：

将下压头2放置在定位套1孔内，下压头2大圆柱端面与定位套1孔内台阶面贴合；

将装药套3放置在定位套1孔内，装药套3内孔套在下压头2小圆柱段，装药套3外圆台阶面与定位套1孔端面贴合；

将含能粉体5装入由装药套3与下压头2构成的容腔内；

将上压头4放置在装有含能粉体5的装药套3孔内，并加压；

将装有含能粉体5的定位套1、下压头2、装药套3、上压头4整体转移至压机面上，定位套1小孔套在凸起圆柱上；

启动压机，压机向上压头4施加压力，含能粉体5受上压头4压力作用收缩，在下压头2支撑下，含能粉体5上下两面受压收缩形成致密含能粉体5圆柱；

压装保压完成后，将受压后的含能粉体5、上压头4、装药套3整体取出并放置在定位套1中，放置在压机台面上，启动压机向上压头2施加压力，受压缩的含能粉体5圆柱从装药套2下端退出，获得致密的含能粉体5。

实施例

针对一种含能粉体悬浮式压制工装及方法，选择某燃气发生器内装含能药柱BPN进行压制，压制流程如图1所示，压制工装部件旋转图2中所示的定位套1、下压头2、装药套3、上压头4，所述下压头2放置在定位套1内孔底面、装药套3放置在定位套1孔内形成容腔，装入一份5.6g硼粉烟火药，如图3所示，所述上压头4放置在装有硼粉烟火药的装药套3孔内并手动加压，如图4所示，所述装有硼粉烟火药的定位套1、下压头2、装药套3、上压头4整体转移至压机面上，定位套1小孔套在压机台面的凸起圆柱上，如图5所示，启动油压机向上压头4施加20吨压力，硼粉烟火药受上压头4压力作用收缩，在下压头2支撑下，硼粉烟火药上下两面受压收缩形成致密硼粉烟火药圆柱，如图6所示，保压完成后将受压后的硼粉烟火药、上压头4、装药套3整体取出并放置在定位套1中，放置在压机台面上，启动压机向上压头2施加压力，受压缩的硼粉烟火药圆柱从装药套2下端退出，如图7所示，获得两面密度均匀的BPN药柱。

本发明悬浮压制过程含能粉体上下面受到的压力一致，压制成型的药柱的上下面密实程度一致，避免了传统单向压制含能粉体成型的药柱上表面密实、下表面稀疏的缺点；

本发明采用悬浮工装实现含能粉体双向受压，无需使用结构复杂的双向加压的压力设备，降低了设备结构复杂度，减少设备占地面积，节约了装备成本；

本发明利用含能粉体与装药套摩擦力设计的悬浮压制工装结构简单、操作方便，无需采用弹簧结构支撑装药套。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种含能粉体悬浮式压制工装，其特征在于，包括定位套(1)、下压头(2)、装药套(3)、上压头(4)和含圆柱凸起的压机工作台面(6)，

下压头(2)放置在定位套(1)内孔底面，且下压头(2)大圆柱端面与定位套(2)内孔底面贴合；所述装药套(3)小圆柱段放置在定位套(1)孔内并由定位套(1)孔口端面支撑，同时装药套(3)内孔套在下压头(1)小圆柱段，装药套(3)小圆柱端面与下压头(2)台阶面留出间隙；

所述定位套(1)、下压头(2)、装药套(3)构成初始装含能粉体容腔；初始含能粉体容腔内装入含能粉体(5)；上压头小圆柱段放入装有含能粉体(5)的容腔内；所述包括含能粉体(5)的定位套(1)、下压头(2)、装药套(3)及上压头(4)整体放置在含圆柱凸起的压机工作台面(6)上，圆柱凸起穿过定位套(1)与下压头底端面接触。

2.根据权利要求1所述的一种含能粉体悬浮式压制工装，其特征在于：定位套(1)外形为圆柱体结构、内部为台阶通孔结构；装药套(3)内部为通孔结构、外部为圆柱体台阶结构；下压头(2)、上压头(4)为实心圆柱体台阶结构。

3.根据权利要求2所述的一种含能粉体悬浮式压制工装，其特征在于：定位套(1)内孔底面与下压头(2)大圆柱端面贴合，定位套(2)内孔与下压头(2)大圆柱面配合，装药套(3)小圆柱段与定位套(1)内孔圆面配合，定位套(1)孔口端面支撑装药套(3)台阶面。

4.根据权利要求1所述的一种含能粉体悬浮式压制工装，其特征在于：装药套(3)内孔圆面与下压头(1)小圆柱面配合，装药套(3)小圆柱端面与下压头(2)台阶面配合间隙至少5mm。

5.根据权利要求1所述的一种含能粉体悬浮式压制工装，其特征在于：包括在由下压头(2)、装药套(3)构成容腔内的含能粉体(5)上放置上压头(4)，给上压头(4)手动加压使含能粉体(5)轻微压缩并与容腔内壁产生摩擦阻力。

6.根据权利要求1所述的一种含能粉体悬浮式压制工装，其特征在于：凸起圆柱穿过定位套小孔与下压头底端面接触，定位套(1)由于自重下移与含圆柱凸起的压机工作台面(6)接触，在含能粉体(5)与装药套(3)侧壁的摩擦力作用下，下压头(2)、装药套(3)、含能粉体(5)及上压头(4)相互位置保持不变。

7.根据权利要求1所述的一种含能粉体悬浮式压制工装，其特征在于：装药套(3)外圆台阶与定位套(1)端面分离并悬浮在上压头(2)与下压头(4)之间。

8.根据权利要求7所述的一种含能粉体悬浮式压制工装，其特征在于：所述上压头(4)受压力机加压时，上压头(4)受到的压力全部传递至下压头(2)上，下压头(2)给含能粉体反作用支撑力与上压头(4)受到的力一致，含能粉体(5)双面受压一致。

9.根据权利要求8所述的一种含能粉体悬浮式压制工装，其特征在于：所述含能粉体(5)受压压制后形成致密圆柱体，将受压后的含能粉体(5)、装药套(3)、上压头整体从定位套(1)及下压头(2)中取出同时放置在定位套(1)中，放置在含圆柱凸起的压机工作台面(6)上，启动压机向上压头(2)施加压力，受压缩的含能粉体(5)圆柱从装药套(2)下端退出，获得致密的含能粉体(5)圆柱。

10.一种含能粉体悬浮式压制方法，利用权利要求1所述的压制工装，其特征在于，包括：

将下压头(2)放置在定位套(1)孔内，下压头(2)大圆柱端面与定位套(1)孔内台阶面贴合；

将装药套(3)放置在定位套(1)孔内，装药套(3)内孔套在下压头(2)小圆柱段，装药套(3)外圆台阶面与定位套(1)孔端面贴合；

将含能粉体(5)装入由装药套(3)与下压头(2)构成的容腔内；

将上压头(4)放置在装有含能粉体(5)的装药套(3)孔内，并加压；

将装有含能粉体(5)的定位套(1)、下压头(2)、装药套(3)、上压头(4)整体转移至压机面上，定位套(1)小孔套在凸起圆柱上；

启动压机，压机向上压头(4)施加压力，含能粉体(5)受上压头(4)压力作用收缩，在下压头(2)支撑下，含能粉体(5)上下两面受压收缩形成致密含能粉体(5)圆柱；

压装保压完成后，将受压后的含能粉体(5)、上压头(4)、装药套(3)整体取出并放置在定位套(1)中，放置在压机台面上，启动压机向上压头(2)施加压力，受压缩的含能粉体(5)圆柱从装药套(2)下端退出，获得致密的含能粉体(5)。

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