一种真空计量浇铸装置的制作方法

1.本发明属于真空浇铸技术领域，具体涉及一种真空计量浇铸装置。


背景技术：

2.真空浇铸工艺是复合推进剂最主要的成型工艺之一。通过真空浇铸，可以除去药浆内部的气泡，提高推进剂燃烧稳定性和发动机工作的安全性。目前，真空浇铸工艺最主要的工艺设备是真空浇铸罐，带有热水保温夹套，内部是圆柱形空腔，顶部有盖子，同时配套有热水循环系统和真空系统。
3.目前国内真空浇铸罐内部是圆柱形空腔，配套一些内部调整高度的升降台，对于多发发动机装药的浇铸，普遍采用单个浇铸口，浇铸完成一发，停止浇铸，关闭浇铸口，泄真空，将浇铸完成的发动机移开，放入另一个发动机，重新抽真空，循环开始下一发浇铸。这种浇铸方式，存在的问题是：(1)循环泄真空、移动发动机、抽真空，不仅浪费时间，而且造成后期推进剂药浆流变性能变差，容易出现气孔，影响装药工艺可靠性；(2)对浇铸终点没有准确的判断方法，不能实现精确计量浇铸。
4.国内也报道过分料多通道浇铸工艺方法，苏昌银等人介绍了一种固体发动机捆绑式加压成型装药工艺研究方法(苏昌银，姚谦，史旭辉，等.固体发动机捆绑式加压成型装药工艺研究.固体火箭技术，2006，29(6)：432-434)，实现了1次6发捆绑式燃烧室药柱成型。该工艺需要二次料斗进行除气，不仅装置复杂，也给后期的药浆清理带来不便，尤其是较多的管道和下料胶管阀，都是清理的危险环节，因为复合推进剂的摩擦和撞击感度较高，浇铸结束，工装的清理是最危险的工艺步骤；浇铸终点是通过药浆从浇铸系统排气孔溢出判断，该套工艺系统适用于较大装药量的装药，对于较小装药量，如公斤级装药量，或对于多种装药结构的发动机，局限性较大，这种二次料斗及其配套的浇铸管阀、下料管道、料斗的加热循环系统，导致该真空浇铸系统工装十分复杂；料斗下料过程，若推进剂药浆的表观黏度较大，药浆也容易出现明显的挂壁现象，需要现场操作人员手工进行刮料。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明的目的是提供一种真空计量浇铸装置，通过对部件结构的合理设置，超声振动单元对浇铸料斗产生超声波振动，减少药浆在浇铸料斗内壁的挂壁，操作的安全性提高，同时超声振动产生的热效应可以加热药浆，简化浇铸装置；整体避免了多个管路系统的清理环节，超声振动也代替了人工刮料和热水循环系统，系统简化、安全性提高；同时旋转驱动机构和升降驱动机构的设置，实现一次抽真空后通过旋转驱动机构控制周向旋转各浇铸发动机依次浇铸，浇铸时间缩短，效率提高，增加了装置整体的适用性。
6.为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括：
7.一种真空计量浇铸装置，包括浇铸罐体，浇铸罐体为四周密封且内腔真空的柱体，浇铸罐体内腔设有放置发动机的空间，浇铸罐体上表面设有与其内腔连通的浇铸口，还包括浇铸机构；
8.浇铸机构包括浇铸料斗、浇铸管和浇铸阀，浇铸料斗为两端开口的柱体结构，浇铸管同轴设在浇铸料斗下方、且浇铸料斗下端口与浇铸管上端口重合，浇铸管与浇铸口结构相匹配、且浇铸管通过浇铸口与浇铸罐体内腔连通，浇铸阀设在浇铸管上；浇铸机构还包括设在浇铸料斗外侧壁的超声振动单元。
9.优选的，超声振动单元包括振动杆、第一导线和振动模块，振动杆在浇铸料斗外侧壁均匀设有多个，各振动杆与振动模块间通过第一导线连接。
10.优选的，振动杆分为两组、每组各三个，两组振动杆分别周向均匀设在靠近进料段上端口外侧壁和靠近进料段下端口外侧壁，各振动杆垂直于进料段侧壁，且上下两个相邻振动杆间的水平夹角为60
°
。
11.优选的，浇铸料斗自上而下包括同轴设置的进料段、过渡段和出料段；过渡段为上开口面积＞下开口面积的圆台，出料段下端口与浇铸管上端口的结构相匹配。
12.优选的，进料段与过渡段的侧壁内侧和外侧间周向设有第二夹层，第二夹层内设有导热液；浇铸机构还包括设在浇铸料斗外侧壁的温度传感器，温度传感器与振动模块间通过第一导线连接。
13.优选的，浇铸罐体内腔水平设有承载板，承载板上表面周向均匀设有多个安装发动机的定位孔，且浇铸口位于各定位孔排布周线的正上方；
14.浇铸罐体包括罐体，罐体为两端开口且内部中空的圆柱，罐体的侧壁内侧和外侧间周向设有第一夹层，第一夹层内设有导热液，罐体靠近下端口的侧壁和靠近上端口的侧壁分别设有热水进口和热水出口，热水进口和热水出口均连通第一夹层，罐体的侧壁还设有与罐体内腔连通的真空接口；浇铸罐体还包括设在罐体上端口且与罐体上端口结构匹配的罐盖，浇铸罐体还包括设在罐体下端口且与罐体下端口结构匹配的罐底，浇铸口设在罐盖上，罐盖上还设有放气阀。
15.进一步的，装置还包括旋转驱动机构，旋转驱动机构包括设在浇铸罐体外侧的第一旋转轴、第一带轮、第一传动带、第二带轮和第一传动轴，第一旋转轴和第一传动轴分别与第一带轮和第二带轮同轴连接，第一带轮和第二带轮在垂直方向相邻设置、且第一带轮和第二带轮间设置第一传动带；旋转驱动机构还包括设在浇铸罐体下方且与第一传动轴同轴连设的第一传动齿轮，还包括与第一传动齿轮机械接触且其轴线相互垂直的第二传动齿轮，第二传动齿轮与浇铸罐体轴线重合且位于浇铸罐体下方；旋转驱动机构还包括与第二传动齿轮同轴连设的旋转座，旋转座为圆柱结构且旋转座上端穿过罐底位于浇铸罐体内，旋转座与承载板间还这有第一联动单元，第一联动单元包括设在旋转座上端的旋转托盘，旋转托盘与承载板间周向均匀设有多个第一支撑杆。
16.进一步的，装置还包括升降驱动机构，升降驱动机构包括设在浇铸罐体外侧的第二旋转轴、第三带轮、第二传动带、第二传动轴和第四带轮，第二旋转轴和第二传动轴分别与第三带轮和第四带轮同轴连接，第三带轮和第四带轮在垂直方向相邻设置、且第三带轮和第四带轮间设置第二传动带；升降驱动机构还包括设在浇铸罐体下方且与第二传动轴同轴连设的第三传动齿轮，还包括与第三传动齿轮机械接触且其轴线相互垂直的第四传动齿轮，第四传动齿轮与浇铸罐体轴线重合且位于浇铸罐体下方；升降驱动机构还包括与第四传动齿轮同轴连设的升降座，升降座为柱体结构且升降座上端穿过罐底位于浇铸罐体内的旋转托盘上方，升降座与承载板间还这有第二联动单元，第二联动单元包括设在升降座上
端的升降托盘，升降托盘与承载板间周向均匀设有多个第二支撑杆。
17.优选的，旋转座和罐底接触处设有第一密封套，旋转座与升降座接触处设有第二密封套。
18.进一步的，装置还包括防爆称量机构，防爆称量机构包括设在承载板底面的压力传感器，防爆称量机构还包括第二导线，第二导线一端连接压力传感器，第二导线另一端穿出浇铸罐体侧壁连设显示器。
19.与现有技术相比，本发明的优点为：
20.(1)本发明的一种真空计量浇铸装置，通过对部件结构的合理设置，超声振动单元对浇铸料斗产生超声波振动，减少药浆在浇铸料斗内壁的挂壁，操作的安全性提高，同时超声振动产生的热效应可以加热药浆，简化浇铸装置；整体避免了多个管路系统的清理环节，超声振动也代替了人工刮料和热水循环系统，系统简化、安全性提高。
21.(2)本发明的一种真空计量浇铸装置，通过对部件结构的合理设置，超声振动单元包括多个振动杆、第一导线和振动模块，振动杆在浇铸料斗外侧壁均匀设有多个使得超声振动更加均匀稳定；振动模块和各路振动杆相连接，每路振动杆的超声波功率可调，调节范围为0～1000w，振动模块具备调节振动杆的启动、工作时间、振动频率、超声波功率、停止和超温停止止等功能；同时振动杆的设置排布角度分布，主要起到对振动杆的保护，减少相邻、相对之间振动杆的影响，延长振动杆的使用寿命。
22.(3)本发明的一种真空计量浇铸装置，通过对部件结构的合理设置，旋转驱动机构的设置实现各发动机的周向旋转，在浇筑过程中，避免反复的抽真空、泄真空过程，实现一次抽真空后通过旋转驱动机构控制周向旋转各浇铸发动机依次浇铸，浇铸时间缩短，效率提高。
23.(4)本发明的一种真空计量浇铸装置，通过对部件结构的合理设置，升降驱动机构的设置便于同高度发动机浇铸口的调节，增加了装置整体的适用性。
24.(5)本发明的一种真空计量浇铸装置，通过对部件结构的合理设置，温度传感器测试第二夹层内导热液的温度、确定浇铸料斗内药浆的温度，并将测试的温度通过第一导线传送给振动模块，当导热液的温度高于40℃时，减少工作时间，当导热液温度高于50℃时，停止工作。
附图说明
25.附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
26.图1为本发明的真空计量浇铸装置的结构示意图；
27.图2为图1中浇铸机构的结构示意图；
28.图3为图2中浇铸料斗的主视图；
29.图4为图2中浇铸料斗和的振动杆的俯视图。
30.图中各标号表示为：
31.0发动机；1浇铸罐体；2浇铸机构；3旋转驱动机构；4升降驱动机构；5防爆称量机构；6移动车；
32.01承载板；1-1罐体，1-2第一夹层，1-3真空接口，1-4热水出口，1-5罐盖，1-6浇铸
1200y超声波细胞粉碎机的超声波振动源。
46.具体的，振动杆2-5分为两组、每组各三个，两组振动杆2-5分别周向均匀设在靠近进料段2-1a上端口外侧壁和靠近进料段2-1a下端口外侧壁，各振动杆2-5垂直于进料段2-1a侧壁，且上下两个相邻振动杆2-5间的水平夹角为60
°
；
47.其作用为：振动杆2-5的设置排布角度分布，主要起到对振动杆2-5的保护，减少相邻、相对之间振动杆2-5的影响，延长振动杆2-5的使用寿命。
48.具体的，浇铸料斗2-1自上而下包括同轴设置的进料段2-1a、过渡段2-1b和出料段2-1c；过渡段2-1b为上开口面积＞下开口面积的圆台，出料段2-1c下端口与浇铸管2-2上端口的结构相匹配。
49.具体的，进料段2-1a与过渡段2-1b的侧壁内侧和外侧间周向设有第二夹层2-10，第二夹层2-10内设有导热液；浇铸机构2还包括设在浇铸料斗2-1外侧壁的温度传感器2-4，温度传感器2-4与振动模块2-7间通过第一导线2-6连接；
50.其作用为：温度传感器2-4用于测试第二夹层2-10内导热液的温度、已确定浇铸料斗2-1内药浆的温度，并将测试的温度通过第一导线2-6传送给振动模块2-7，当导热液的温度高于40℃时，减少工作时间，当导热液温度高于50℃时，停止工作。
51.其中，夹套材质为不锈钢，内壁厚度1.0mm，外壁1.5mm，内外壁连接采用焊接工艺成型，内壁直径为400mm,内壁直段高度为300mm，锥段高度为150mm,内外壁的间隙为15mm；导热液优选为纯净水。
52.具体的，浇铸罐体1内腔水平设有承载板01，承载板01上表面周向均匀设有多个安装发动机0的定位孔，且浇铸口1-6位于各定位孔排布周线的正上方；
53.其作用为：根据不同发动机0的尺寸，在承载板01周向均匀摆放多个发动机0，当浇铸完一个发动机0时，旋转承载板01将浇铸口1-6对准下一个发动机0进行浇铸；
54.浇铸罐体1包括罐体1-1，罐体1-1为两端开口且内部中空的圆柱，罐体1-1的侧壁内侧和外侧间周向设有第一夹层1-2，第一夹层1-2内设有导热液，罐体1-1靠近下端口的侧壁和靠近上端口的侧壁分别设有热水进口1-7和热水出口1-4，热水进口1-7和热水出口1-4均连通第一夹层1-2，罐体1-1的侧壁还设有与罐体1-1内腔连通的真空接口1-3；
55.其作用为：通过热水进口1-7与热水出口1-4的配合循环第一夹层1-2中的导热液，实现对罐体1-1内部药浆的保温；通过真空接口1-3连接真空泵，实现罐体1-1内腔抽真空，保证真空度达到-0.096mpa；
56.浇铸罐体1还包括设在罐体1-1上端口且与罐体1-1上端口结构匹配的罐盖1-5，浇铸罐体1还包括设在罐体1-1下端口且与罐体1-1下端口结构匹配的罐底1-9，浇铸口1-6设在罐盖1-5上，罐盖1-5上还设有放气阀1-8；
57.其作用为：放气阀1-8用于浇铸完成后，对罐体1-1进行快速泄真空。
58.其中，罐盖1-5采用有机玻璃板材质，质量轻，观察无死角，便于操作，为了提高强度和安全性，优选配备加强钢板。
59.具体的，装置还包括旋转驱动机构3，旋转驱动机构3包括设在浇铸罐体1外侧的第一旋转轴3-1、第一带轮3-2、第一传动带3-3、第二带轮3-4和第一传动轴3-5，第一旋转轴3-1和第一传动轴3-5分别与第一带轮3-2和第二带轮3-4同轴连接，第一带轮3-2和第二带轮3-4在垂直方向相邻设置、且第一带轮3-2和第二带轮3-4间设置第一传动带3-3；
60.旋转驱动机构3还包括设在浇铸罐体1下方且与第一传动轴3-5同轴连设的第一传动齿轮3-6，还包括与第一传动齿轮3-6机械接触且其轴线相互垂直的第二传动齿轮3-7，第二传动齿轮3-7与浇铸罐体1轴线重合且位于浇铸罐体1下方；
61.旋转驱动机构3还包括与第二传动齿轮3-7同轴连设的旋转座3-8，旋转座3-8为圆柱结构且旋转座3-8上端穿过罐底1-9位于浇铸罐体1内，旋转座3-8与承载板01间还这有第一联动单元，第一联动单元包括设在旋转座3-8上端的旋转托盘3-10，旋转托盘3-10与承载板01间周向均匀设有多个第一支撑杆3-11；
62.其作用为：旋转驱动机构3通过第一传动带3-3将第一带轮3-2和第二带轮3-4连接起来，使用时顺时针/逆时针摇动第一旋转轴3-1，联动第一带轮3-2，并通过第一传动带3-3带动第二带轮3-4、第一传动轴3-5和第一传动齿轮3-6转动，再通过第一传动齿轮3-6和第二传动齿轮3-7的机械接触联动第二传动齿轮3-7在水平方向旋转，再通过旋转座3-8、旋转托盘3-10和第一支撑杆3-11带动承载板01在水平方向转动；整体实现各发动机0的周向旋转，在浇筑过程中，避免反复的抽真空、泄真空过程，实现一次抽真空后通过旋转驱动机构3控制周向旋转各浇铸发动机0依次浇铸，浇铸时间缩短，效率提高。
63.其中，第一旋转轴3-1同轴连接手摇支板，便于操作对第一旋转轴3-1的转动；
64.需要说明的是，本实施例中的机械接触为两个齿轮相互啮合。
65.具体的，装置还包括升降驱动机构4，升降驱动机构4包括设在浇铸罐体1外侧的第二旋转轴4-1、第三带轮4-2、第二传动带4-3、第二传动轴4-4和第四带轮4-5，第二旋转轴4-1和第二传动轴4-4分别与第三带轮4-2和第四带轮4-5同轴连接，第三带轮4-2和第四带轮4-5在垂直方向相邻设置、且第三带轮4-2和第四带轮4-5间设置第二传动带4-3；
66.升降驱动机构4还包括设在浇铸罐体1下方且与第二传动轴4-4同轴连设的第三传动齿轮4-6，还包括与第三传动齿轮4-6机械接触且其轴线相互垂直的第四传动齿轮4-7，第四传动齿轮4-7与浇铸罐体1轴线重合且位于浇铸罐体1下方；
67.升降驱动机构4还包括与第四传动齿轮4-7同轴连设的升降座4-9，升降座4-9为柱体结构且升降座4-9上端穿过罐底1-9位于浇铸罐体1内的旋转托盘3-10上方，升降座4-9与承载板01间还这有第二联动单元，第二联动单元包括设在升降座4-9上端的升降托盘4-10，升降托盘4-10与承载板01间周向均匀设有多个第二支撑杆4-11；
68.其作用为：升降驱动机构4通过第二传动带4-3将第三带轮4-2和第四带轮4-5连接起来，使用时顺时针/逆时针摇动第二旋转轴4-1，联动第三带轮4-2，并通过第二传动带4-3带动第四带轮4-5、第二传动轴4-4和第三传动齿轮4-6转动，再通过第三传动齿轮4-6和第四传动齿轮4-7的机械接触联动第四传动齿轮4-7在垂直方向旋转，再通过升降座4-9、升降托盘4-10和第二支撑杆4-11带动承载板01在垂直方向上下移动；整体便于同高度发动机0浇铸口1-6的调节，增加了装置整体的适用性；
69.其中，为了便于升降高度的计量，当升降托盘4-10位于最低位置时，在罐体11内壁标注起始零点，量度内壁高度，标注尺寸，考虑到便于操作和设计的罐体11高度，升降托盘4-10底部到罐盖1-5的高度为600mm，升降驱动机构4上下移动的高度范围为0-300mm。
70.具体的，旋转座3-8和罐底1-9接触处设有第一密封套3-9，旋转座3-8与升降座4-9接触处设有第二密封套4-8；
71.其作用为：第一密封套3-9用于旋转座3-8和罐底1-9间的密封，第二密封套4-8用
于旋转座3-8与升降座4-9间的密封。
72.具体的，装置还包括防爆称量机构5，防爆称量机构5包括设在承载板01底面的压力传感器5-1，防爆称量机构5还包括第二导线5-2，第二导线5-2一端连接压力传感器5-1，第二导线5-2另一端穿出浇铸罐体1侧壁连设显示器5-3；
73.其作用为：压力传感器5-1用于测量承载板01底面的压力，并通过第二导线5-2将测得压力结果传送至显示器5-3，实时监控罐体内的浇铸情况。
74.优选的，本实施例的压力传感器5-1共有4个、且均匀布设在承载板01下方；第二导线5-2穿过罐体1-1的通孔采用外置橡胶塞、密封泥实现内部抽真空过程的密封。
75.其中，压力传感器5-1优选型号为深圳沧正传感仪器有限公司的cazf-y51；
76.显示器5-3为最大量程140kg、精度为1g的电子秤，优选型号为广州一量计量设备有限公司tc150k；电子秤配备可拆卸电池，安装完毕，在压力传感器5-1承载承载板01的情况下，按照电子秤的标定程序，采用标准砝码，对电子秤进行0-120kg的标定(保留一定超限余量)。
77.其中，上述旋转过程，为了防止在旋转时将第二导线5-2损坏，除了保持第二导线5-2合适的长度，在浇铸罐内部标有旋转起始点，标为0
°
，当逆时针旋转到300
°
位置，设置为报警点，最大旋转到起点，浇铸完毕，按顺时针旋转回到0
°
起始点，这样可以有效防止将第二导线5-2旋转扯断。
78.优选的，为了便于浇铸系统使用，给浇铸罐体配备了一体化的移动车6，便于装置的安装和在浇铸间内移动。
79.实施例2
80.本实施例公开了实施例1的真空计量浇铸装置的使用说明，具体如下：
81.(1)放置发动机：将8发ф50
×
300mm发动机0均匀、依次放置于承载板01，发动机口0与罐盖1-5的浇铸口1-6对齐，每个发动机0近似位于同心圆上；
82.(2)调节发动机0上端与罐盖1-5距离：通过升降驱动机构4，使发动机0上端距离罐盖1-5为100mm，放置罐盖1-5，打开热水循环系统(即为通过热水进口1-7与热水出口1-4的配合循环第一夹层1-2中的热水)；
83.(3)放置浇铸料斗：将连接好的浇铸料斗2-1放置于浇铸口，关闭浇铸阀1-6，给浇铸料斗2-1加入推进剂药浆，然后将罐体1-1抽真空，真空度达到-0.096mpa，启动显示器5-3(电子秤)，进行清零；并启动振动模块2-7(超声波振动器)；
84.(4)发动机浇铸药浆：打开浇铸阀2-3，给第1发发动机0浇铸药浆，当电子秤的显示值达到500g时，关闭浇铸阀2-3和超声波振动器，给每发发动机0保留0～50g的浇铸富余量，并对电子秤再次清零；通过旋转驱动机构3，将第2发发动机旋转到浇铸口1-6下方，打开浇铸阀1-6和超声波振动器，按照与第一发类似的流程，依次完成8发发动机0的浇铸，关闭电子称和超声波振动器，拆除超声波振动器与浇铸料斗2-1的连接，最后将发动机抽真空30min；
85.(5)罐体泄真空、取出发动机：关闭真空泵和热水循环，通过罐盖1-5上的放气阀1-8进行罐体1-1泄真空，取下浇铸料斗2-1，清零残留药浆，取走罐盖1-5，取出发动机0，完成发动机0浇铸；
86.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实
施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
87.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
88.此外，本发公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所发明的内容。