喷管入口锥的成型模具的制作方法

1.本实用新型涉及固体火箭发动机的加工领域，特别涉及喷管入口锥的成型模具。


背景技术：

2.喷管入口锥是火箭发动机喷管的关键部位。发动机点火后，高温高压气流首先冲击到的位置就是喷管入口锥，所以喷管入口锥的耐烧蚀性好坏将直接影响喷管整体的性能，进而影响到火箭的整体性能。由于喷管入口锥坯料是由纤维预浸料一层一层的铺放再经固化后制成，其各层之间的密实程度与整体耐高温高压气流冲击的性能密切相关，因此需要优化当前入口锥成型模具设计，提高入口锥坯料整体密实程度是火箭发动机喷管急需解决的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型为解决上述问题，提供一种喷管入口锥的成型模具。
4.为实现上述目的，本实用新型采用以下具体技术方案：
5.喷管入口锥的成型模具，包括上板、底板、均为环状的预压块、预压垫环、分瓣模和侧模；
6.底板从上到下包括柱部、圆台部和基座部；
7.圆台部的顶面直径小于圆台部的底面直径并等于柱部的直径，圆台部的侧面用以铺放预浸料，分瓣模和侧模均集成在基座部上；
8.分瓣模套在预浸料的外部，侧模的内表面贴合分瓣模的外表面；
9.预压块与上板可拆卸连接；
10.分瓣模、侧模和底板共同形成下模组件，预压块和上板形成预压模上模组件；使用下模组件和预压模上模组件进行预压工序时，至少一个的预压垫环套在预压块的外部并夹在上板和侧模之间，预压垫环调整上板与预浸料之间的距离；预压块夹套在分瓣模和柱部之间。
11.进一步的，分瓣模为分体结构且包括至少两个扇环结构的子分瓣模，多个子分瓣模首尾拼接成一个环状。
12.进一步的，分瓣包括三个子分瓣模。
13.进一步的，分瓣模的外表面设有一圈的锥形过渡面且锥形过渡面朝向基座部的外径变大。
14.进一步的，锥形过渡面相对分瓣的轴线的倾斜角度为3-8
°
。
15.进一步的，预压垫环与上板和侧模可拆卸连接。
16.进一步的，分瓣模和侧模分别与底板可拆卸连接。
17.进一步的，还包括环状的固化块，固化块与上板可拆卸连接；
18.固化块和上板形成固化模上模组件，使用下模组件和预压模上模组件进行固化工序时，固化块夹套在分瓣模和柱部之间。
19.进一步的，基座部为上端细、下端粗的法兰结构，分瓣模的内表面的下方贴合基座部的上端的外表面，分瓣模的下表面抵接基座部的下端。
20.进一步的，预压垫环的数量至少为两个时，所有预压垫环依次叠置在上板和侧模之间。
21.本实用新型能够取得以下技术效果：
22.在入口锥成型过程中，先通过预压工序成型模具进行多次铺层分区预压，增加铺层材料之间的密实程度，最后再使用固化工序成型模具固化成型，极大提高了喷管入口锥毛坯的密实度；在预压工序中，通过改变预压垫坏的数量或厚度，可以实现预浸料铺放成型过程中的多次预加压，而不是全部铺层完成后仅一次加压，增加了坯料的密实度，极大的提高了入口锥产品的耐烧蚀性能，对于喷管产品整体性能的提升有很大帮助；并且下模组件具有通用性，用于两个工序中，具有降低成本的优点。
附图说明
23.图1是本实用新型实施例提供的预压工序的成型模具的结构示意图；
24.图2是本实用新型实施例提供的固化工序的成型模具的结构示意图；
25.图3是本实用新型实施例提供的底板的结构示意图。
26.其中的附图标记包括：11、上板；12、预压块；13、预压垫环；14、分瓣；15、侧模；16、底板；161、柱部；162、圆台部；163、基座部；164、侧面；21、固化块。
具体实施方式
27.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，而不构成对本实用新型的限制。
28.一种喷管入口锥的成型模具，包括预压工序和固化工序两个模具，如图1所示，预压工序的成型模具包括相对布置的上板11、底板16、均为环状的预压块12、预压垫环13、分瓣模14和侧模15。
29.使用时，底板16安装在压机平台的下工作台上，底板16用来固定支撑预压工序的模具的下模；上板11安装在压机平台上的上工作台上，上板11用来固定支撑预压工序的预压模上模。
30.具体的，底板16一体成型，如图3所示，其从上到下包括整体为圆柱状的柱部161、圆台状的圆台部162和基座部163。圆台部162的顶面直径等于柱部161的直径。圆台部162的顶面直径小于其底面直径，即圆台部162是上细下粗的结构，圆台部162的侧面用以铺放预浸料，该侧面的倾斜角度由产品的形状决定。
31.下工作台上由内到外分别设置圆台部162、铺放预浸料、分瓣模14和侧模15。分瓣模14和侧模15均集成在基座部163上。
32.其中，分瓣模14套在预浸料的外部。
33.优选的，分瓣模14为分体结构且包括至少两个扇环结构的子分瓣模，多个子分瓣模首尾拼接成一个环状。
34.优选的，分瓣模14包括三个子分瓣模。三个圆心角120
°
的子分瓣模共同成型，分为
三瓣方便安装拆卸。
35.优选的，分瓣模14的外表面设有一圈的锥形过渡面且锥形过渡面朝向基座部163的外径变大。这样才能使后文的侧模从上到下套入到分瓣模14上。子分瓣模拼合后其外圆为一定角度的锥面，锥角即相对分瓣模14的轴线的夹角的范围为3
°
～8
°
。这样利于后文的侧模15来锁定分瓣模14。
36.其中，侧模15的内表面为倒锥形，与锥形过渡面相配合后固定在底板16上。侧模15不仅可以锁紧分体结构的分瓣模14，更是通过其倒锥面将分瓣模14固定在底板16上。
37.其中，预压块12与上板11可拆卸连接，为了提供模具的通用性，降低模具的成本，上板11可以择一与预压块12或后文的固化块21固定连接。预压块12为预压工序的上模，固化块21为固化工序的上模。具体的，预压块12和固化块21均为环状，外径相同。上板11的下表面开设有与预压块12外径尺寸一致的圆槽，预压块12和固化块21的上端伸入到圆槽中。
38.其中，预压垫环13为圆环形，只用在预压工序中，使用时套在预压块12的外部。预压垫环13的数量依加工工艺要求的压力而变化，所有预压垫环13依次叠置在上板11和侧模15之间；根据压力大小也可能每次使用一个预压垫环13。通过预压垫环13的厚度和数量变化可以调整调整上板11与预浸料之间的距离，从而改变预浸料的压力。防止预压垫环13在使用时位置有窜动，可以使用螺钉等机械常用可拆卸连接件，将其安装在上板11和侧模15上。可拆卸连接是为了固化工序不用预压垫环13。
39.分瓣模14和侧模15形成下模，分瓣模14、侧模15和底板16共同形成下模组件，预压块12和上板11形成预压模上模组件，预压垫环13和这两个组件共同形成了预压工序成型模具。分瓣模14的内表面、柱部161的外表面、圆台部162的侧面和预压块12的下表面共同形成了预浸料型腔、即入口锥纤维预浸料铺层区。容易想到，产品外形有变化时，这些表面形状跟随变化。使用下模组件和预压模上模组件进行预压工序时，压机平台带动上模组件向下运动时，预压块12伸入到分瓣模14内，预压块12的内表面贴合柱部161的外表面，预压块12的外表面贴合分瓣模14的外表面。
40.如图2所示，预压工序的成型模具包括前述的下模组件、上板11和固化块21。固化块21与上板11可拆卸连接。固化块21和上板11形成固化模上模组件，使用下模组件和预压模上模组件进行固化工序时，固化块21伸入到分瓣模14内，固化块21的内表面贴合柱部161的外表面，固化块21的外表面贴合分瓣模14的外表面。固化工序的成型模具与预压工序的成型模具共用底板16、分瓣模14、侧模15和上板11，另外加上单独的固化块21组成，底板16的锥面台阶(即圆台部162的侧面)为铺放预浸料锥面。
41.优选的，基座部163为上端细、下端粗的法兰结构，这样用以两端连接处形成一个轴肩作用的台阶。分瓣模14的内表面的下方贴合基座部163的上端的外表面，其下表面坐落在下端上。利用轴肩定位是机械常用手段，这里不再赘述。
42.使用时，预压工序的成型模具中的底板16平放在压机平台上，其立柱部周边的一圈锥面台阶为铺料面。成型时，为方便铺料操作，采取先铺料后安装分瓣模14的顺序，即先铺一定厚度的预浸料，然后在底板法兰上端面安装分瓣模14，分瓣模4的锥形过渡面安装侧模15，侧模15通过螺钉与底板16的法兰安装固定在一起，侧模16与分瓣模14安装后通过其倒锥面将分瓣模14固定在底板16上，在侧模16的上端面安放一层预压垫环13，预压垫环13厚度与每次预压铺的预浸料压缩厚度一致，保证预浸料不会因压机压力过大而被压坏。将
预压块12与上板11组装在一起，然后将二者组合体压在已铺好的预浸料上，最后由压机对上板11施加一定压力，完成第一次预压。后续多次预压过程循环以上各步骤，即每次铺料相同厚度后进行一次预压，同时每循环一次增加一层预压垫环13，直至完成所有预压步骤。
43.预压工序结束后，进行固化工序，固化工序成型模具沿用预压工序成型模具中的底板16、分瓣模14、侧模15、上板11，并且保持预压工序结束状态不变，将预压块12与上板11组合体拆卸后，将固化块21与上板11组装在一起，然后将二者组合体压在预压好的预浸料上，最后由压机对上板11施加一定压力，持续一定时间后完成入口锥坯料的固化成型。
44.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
45.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制。本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
46.以上本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。