一种用于膏状绝热材料插芯压注工艺的工装的制作方法

本实用新型涉及固体火箭发动机热防护结构内绝热层制造领域，特别是涉及一种用于膏状绝热材料插芯压注工艺的工装。

背景技术：

固体火箭发动机主要用作火箭弹、导弹和探空火箭的发动机，以及航天器发射和飞机起飞的助推发动机，目前，固体火箭发动机绝热层的制造主要方法有贴片气囊加压、模压成型及绝热管体外成型装配等工艺。气囊内撑加压因其柔性加压特性，无法满足绝热管孔尺寸的精度；模压成型工艺具有技术成熟稳定，应用范围广等优点，但操作工序复杂，生产效率较低；对于体外成型工艺，要求发动机壳体本身结构简单才可实现绝热层与壳体的装配，应用面较窄。

膏状绝热材料能够满足发动机绝热层的高效制造，目前，固体火箭发动机膏状绝热材料绝热层制造的一般方法是刮涂+热压釜加压成型于发动机内壁，这种工艺制作出的绝热层存在表面不平整、绝热层致密度难以保证等问题。且受限于刮涂工艺的可实施性，膏状绝热材料内部的填料状态，尤其是短切纤维的长度不宜过长，导致其抗冲刷性能没有得到充分的发挥，应用于热防护领域具有一定的风险。

针对上述问题，申请号为201911200328.7的发明专利申请公开了一种固体火箭发动机插芯绝热层成型装置及使用方法，其通过在壳体内插芯挤压低粘度绝热材料使绝热材料成型于壳体内壁。但该专利仅适用于低粘度、流动性很好的绝热材料，而对于粘度稍高、流动性稍差的膏状绝热材料由于模芯施加挤压力后，不能很好的流动到相应位置，而使成型效率降低、甚至成型的绝热层无法满足致密度以及均匀性的要求等。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于膏状绝热材料插芯压注工艺的工装，以解决上述现有技术存在的问题，能够提高绝热层的成型效率，保证绝热层结构的致密性与均匀性，从而保证成型的绝热层满足高标准的使用要求。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种用于膏状绝热材料插芯压注工艺的工装，包括定位导向组件和芯棒，所述定位导向组件包括导向法兰和定位法兰，所述定位法兰安装在待加工的壳体的一端，所述导向法兰安装在所述壳体的另一端，所述导向法兰中部具有导向短筒，所述导向短筒的外壁与所述壳体内壁贴合，所述芯棒通过所述导向短筒伸入到所述壳体内并与所述定位法兰的表面压紧连接，所述壳体内壁、所述导向短筒、所述芯棒外壁、所述定位法兰之间围成封闭的膏状绝热材料腔，所述定位法兰与所述芯棒接触的表面上还均布有导料槽，所述导料槽均与所述膏状绝热材料腔相连通。

优选地，所述定位法兰上设置有定位凸起，所述芯棒上设置有与所述定位凸起配合的定位凹槽。

优选地，所述定位凸起具有中间高外缘低的第一锥面结构，所述定位凹槽上设置有与所述第一锥面结构相配合的第二锥面结构，所述导料槽设置在所述第一锥面结构上。

优选地，所述导料槽为沿所述第一锥面结构径向延伸的沟槽，若干所述沟槽之间通过若干环形槽相连通。

优选地，所述定位法兰上的所述定位凸起外侧还设置有环形限位槽，所述定位法兰通过所述环形限位槽与所述壳体连接；所述定位导向组件还包括定位拉杆，所述定位拉杆将所述定位法兰与所述导向法兰固定连接。

优选地，所述导向法兰上还设置有导套，所述芯棒具有与所述导向法兰配合的翼缘，所述翼缘上设置有与所述导套滑动连接的导柱。

优选地，所述导套沿所述导向法兰周向均布若干个，所述导柱与所述导套对应设置。

优选地，还包括简易加压装置，所述简易加压装置包括第一限位盘、第二限位盘、限位拉杆以及千斤顶，所述第二限位盘设置在所述定位法兰端，位于所述定位法兰背向所述壳体的一侧，所述第一限位盘设置在所述导向法兰端，所述千斤顶设置在所述第一限位盘与所述芯棒之间，所述限位拉杆将所述第一限位盘和所述第二限位盘连接，并限制所述第一限位盘和所述第二限位盘相对向外移动。

优选地，所述限位拉杆均穿过所述第一限位盘和所述第二限位盘，所述第一限位盘和所述第二限位盘的相对外侧均设置有螺母，所述螺母与所述限位拉杆上的外螺纹连接。

优选地，所述芯棒外壁设置为利于所述芯棒脱出的锥形结构。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本实用新型通过在定位法兰上设置均匀分布的导料槽，并使导料槽与壳体内壁、导向短筒、芯棒外壁、定位法兰之间围成封闭的膏状绝热材料腔相连通的形式，保证了膏状绝热材料在受到芯棒的挤压力时，能够通过导料槽的导向，顺利的流向位于芯棒外缘的膏状绝热材料腔，从而保证有足够的膏状绝热材料流到膏状绝热材料腔内，并在一定的压力下形成均匀、致密的绝热层。

2、本实用新型中的定位法兰上还设置有定位凸起，通过与芯棒上的定位凹槽相配合，实现对芯棒的有效定位；定位凸起上还设置有第一锥面结构，第一锥面结构不但使芯棒的定位更加方便，同时将导料槽设置在第一锥面结构上还使导料槽能够进一步利用第一锥面结构的斜度，更加有利于绝热材料的流动。

3、本实用新型中还设置有简易加压装置，通过限位拉杆将第一限位盘和第二限位盘的距离固定，将千斤顶设置在第一限位盘与芯棒之间，通过第一限位盘对千斤顶的一面进行限位，从而使千斤顶能够不断对芯棒施加作用力，从而将芯棒压入壳体内，整个简易加压装置使用方便、快捷，避免了没有压力机设备无法实现绝热层成型的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为用于膏状绝热材料插芯压注工艺的工装的结构示意图；

图2为导料槽的结构示意图一；

图3为导料槽的结构示意图二；

其中，1、第一限位盘；2、千斤顶；3、芯棒；4、导向法兰；5、导套；6、导柱；7、壳体；8、膏状绝热材料腔；9、限位拉杆；10、定位拉杆；11、定位法兰；12、第二限位盘；13、沟槽；14、环形槽。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种用于膏状绝热材料插芯压注工艺的工装，以解决上述现有技术存在的问题，能够提高绝热层的成型效率，保证绝热层结构的致密性与均匀性，从而保证成型的绝热层满足高标准的使用要求。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实施例提供一种用于膏状绝热材料插芯压注工艺的工装，包括定位导向组件和芯棒3，定位导向组件包括导向法兰4、定位法兰11以及定位拉杆10；

定位法兰11安装在待加工的壳体7的一端，定位法兰11上设置有定位凸起，芯棒3上设置有与定位凸起配合的定位凹槽；具体的，定位凸起具有中间高外缘低的第一锥面结构，定位凹槽上设置有与第一锥面结构相配合的第二锥面结构；定位法兰11上，在定位凸起的外圈还设置有环形限位槽，环形限位槽的最外圈直径与壳体7的外径相等，使得定位法兰11通过该环形限位槽与壳体7相连接后，能够通过该环形限位槽限制定位法兰11相对于壳体7的径向移动；

导向法兰4安装在壳体7的另一端，导向法兰4中部具有导向短筒，导向短筒插入到壳体7内，并与壳体7内壁贴合，导向法兰4的端面与壳体7的端面贴合，限制导向法兰4的轴向移动，导向法兰4上还设置有导套5，导套5设置在导向短筒外圈，导向法兰4安装到壳体7上之后，导套5位于壳体7的外侧，为确保导向精度，本实施例中导套5选用标准件，通过螺纹与导向法兰4固定连接；导套5可沿导向法兰4的轴向均匀设置有多个，本实施例中优选设置2个；

定位拉杆10将导向法兰4与定位法兰11拉紧固定连接，保证导向法兰4和定位法兰11固定在壳体7的两端，不会相对于壳体7产生轴向位移，从而保证后续芯棒3插入壳体7施加压力时整个工装的稳定性；具体的，定位拉杆10可通过螺纹与导向法兰4和定位法兰11连接；

芯棒3的外径与导向短筒的内径相同，芯棒3通过导向短筒伸入到壳体7内并通过定位凹槽与定位法兰11的定位凸起压紧连接；芯棒3上还设置有与导向法兰4相配合的翼缘，翼缘上设置有与导向法兰4的导套5相配合的导柱6，导柱6的数量与导套5的数量相等，导柱6在导套5的导向作用下带动芯棒3沿轴向移动，进一步保证了芯棒3与壳体7之间间隙的均匀性；壳体7内壁、导向短筒、芯棒3外壁、定位法兰11之间围成封闭的膏状绝热材料腔8；在第一锥面结构上还均匀分布有导料槽，导料槽均与膏状绝热材料腔8相连通，从而保证了膏状绝热材料在受到芯棒3的挤压力时，能够通过导料槽的导向，顺利的流向位于芯棒3外缘的膏状绝热材料腔8，进而保证有足够的膏状绝热材料流到膏状绝热材料腔8内，并在一定的压力下形成均匀、致密的绝热层。

具体的，导料槽为沿第一锥面结构径向延伸的沟槽13，若干沟槽13之间通过若干环形槽14相连通，从而使位于芯棒3与定位法兰11之间的膏状绝热材料能够更加均匀的流向膏状绝热材料腔8；其中，沟槽13可以为等宽度的槽，如图2所示，也可以随着向边缘延伸，宽度不断变宽，如图3所示；由于绝热材料最终都流到位于最外圈的膏状绝热材料腔8内，那么，越靠近膏状绝热材料腔8，导料槽内的膏状绝热材料，采用宽度不断变宽的沟槽13使膏状绝热材料能更好的进入到导料槽并沿导料槽流动。

进一步的，芯棒3为中空结构，以减轻自重，外壁设置为锥形结构，以利于芯棒3在插芯完成后的顺利脱出。

进一步的，在芯棒3、定位法兰11、导向法兰4上与膏状绝热材料接触的面均镀有聚四氟乙烯，以防止膏状绝热材料与工装粘接，造成难以脱模或者脱模时损伤绝热层，镀膜表面包括芯棒3的外表面、定位法兰11外表面、导向法兰4的导向短筒端面。

进一步的，还包括简易加压装置，简易加压装置包括第一限位盘1、第二限位盘12、限位拉杆9以及千斤顶2，第二限位盘12设置在定位法兰11端，位于定位法兰11背向壳体7的一侧，第二限位盘12通过限位结构与定位法兰11的端部相连，限位结构突出于第二限位盘12的端面，定位法兰11上具有与该突出的限位结构相匹配的凹槽，通过该限位结构限制第二限位盘12相对于定位法兰11的径向移动；第一限位盘1设置在导向法兰4端，千斤顶2设置在第一限位盘1与芯棒3之间，位于芯棒3端面的中间部位，限位拉杆9将第一限位盘1和第二限位盘12连接，并限制第一限位盘1和第二限位盘12相对向外移动。

具体的，限位拉杆9均穿过第一限位盘1和第二限位盘12，且限位拉杆9的两端均设置有外螺纹，第一限位盘1和第二限位盘12的相对外侧均设置有螺母，螺母与限位拉杆9上的外螺纹连接。

进一步的，工装中的各组成部分均采用金属制作，同时需进行热处理，防止结构失效。

用于膏状绝热材料插芯压注工艺的工装的使用方法为：

1)、首先需要对壳体7的内壁进行喷砂处理；然后在壳体7内表面涂刷胶粘剂；

2)、将导套5安装在导向法兰4上，然后将导向法兰4安装在壳体7的上端面，导向短筒伸入到壳体7内，导向法兰4端面与壳体7的端面接触；

3)、将定位法兰11通过环形限位槽安装在壳体7的下端面，并利用定位拉杆10将导向法兰4和定位法兰11固定在壳体7的两端；

4)、根据事先计算得到的所需的膏状绝热材料的量，取适量膏状绝热材料放置到壳体7内部，膏状绝热材料进入到壳体7内后位于定位法兰11上；

5)、将导柱6固定在芯棒3端面，将芯棒3初步插入到壳体7内，导柱6插入到导套5内；

6)、将安装有定位法兰11和导向法兰4的壳体7放置到第二限位盘12上，将千斤顶2置于芯棒3端面的中心位置，第一限位盘1放置在千斤顶2上方，然后将限位拉杆9穿过第一限位盘1和第二限位盘12，在第一限位盘1的上表面和第二限位盘12的下表面的限位拉杆9处分别旋入螺母，限制第一限位盘1和第二限位盘12相对向外侧移动；

7)、上下按压千斤顶2压杆，千斤顶2将芯棒3缓缓压入壳体7内部，直至膏状绝热材料被充分挤压到膏状绝热材料腔8内，芯棒3到达指定位置；

8)、利用螺杆将芯棒3与导向法兰4固定连接，此时芯棒3被锁定，撤下千斤顶2、第一限位盘1、第二限位盘12以及限位拉杆9；

9)、将锁定好的整体结构移至烘箱进行加热硫化处理，最终将膏状绝热材料成型于壳体7内壁上。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。