一种双层管状组合推进剂药柱螺压包覆模具的制作方法

本发明涉及一种双层管状组合推进剂药柱螺压包覆模具，属于螺压成型领域。

背景技术：

当导弹在发射筒内弹射时，需用燃气发生器产生气体作为动力将导弹弹出发射筒，为提高速度并降低导弹承受的过载，希望弹丸在发射筒内呈匀加速运动。但随着弹丸运动，弹底的空间逐渐增大，排气速率均匀增大方能满足这一要求。因此要求气体发生器内压力应随时间呈线性上升。传统推进剂药柱采用同种材料制成，内外侧燃速一致，药柱表面燃烧，燃面随燃烧层厚度增大而减小，压力降低，排气速率降低。

目前采取的措施是：对推进剂药柱外表面进行包覆，将惰性材料粘贴在药柱外侧及端面。外表面及端面不参与燃烧，内侧表面燃烧且燃烧面积随燃烧层厚度增大而增大，压力增加，排气速率增加。该类药柱虽然达到增面(压)效果，但也存在如下弊端：包覆层属于惰性材料，属于消极重量；推进剂中溶剂迁移导致包覆层失效，侧面包覆药柱贮存寿命较未包覆药柱短；包覆层可能脱落，堵塞通道；包覆层碳化燃烧造成燃气烟雾增大，干扰导航信号，对制导不利；也可能在储存过程中包覆层脱落失去增压效果。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决传统推进剂药柱内外侧燃速一致，药柱燃烧后压力和排气速率逐渐降低，无法满足弹丸在发射筒内呈匀加速运动，弹体承受过载大。为此，本发明提供一种双层管状组合推进剂药柱螺压包覆模具，通过该模具可制备双层不同燃速的管状组合推进剂药柱，以实现增压燃烧。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种双层管状组合推进剂药柱螺压包覆模具，包括模芯、外模、进药嘴和铜套；

外模内腔为压伸通道，压伸通道的后段为圆柱段，压伸通道的后段侧向向外开有进药口，压伸通道的前段为向口部收敛的圆台段，压伸通道前端口部的内径与外层管状药柱的外径相匹配；

模芯为管状结构，模芯内孔的内径与内层管状药柱的外径相匹配，模芯外壁的前段为向内孔口部收敛的圆台段，模芯外壁的中段为外径小于后段支撑段外径的圆柱段，模芯外壁的后段为外径与外模内腔压伸通道后段的圆柱段内径相匹配的支撑段，模芯后端端部外缘向外延伸出环形定位台；

模芯外壁前段圆台段的锥度和长度与外模内腔压伸通道前段圆台段的长度相匹配；模芯外壁后段支撑段的前端面为与模芯中轴线呈30～60度角倾斜的过渡斜面；模芯外壁中段圆柱段的中部设置有第一阻力环，第一阻力环为外环一侧与模芯外壁中段圆柱段外壁相切、外环另一侧突出模芯外壁中段圆柱段的偏心圆环；第一阻力环外环的最高点与模芯外壁后段支撑段前端过渡斜面外圆的最远端连线平行于模芯的中轴线；第一阻力环的后端面为与模芯中轴线垂直的遮挡面，第一阻力环的前端面为向模芯外壁中段圆柱段锥面过渡的圆台面；模芯外壁前段圆台段的后端设置有第二阻力环，第二阻力环的前端面为与模芯外壁前段相接的圆台段，第二阻力环的后端面为向模芯外壁中段圆柱段锥面过渡的圆台面；

模芯插入外模的压伸通道内，使模芯与外模中轴线同轴，通过模芯后端端部外缘的环形定位台与外模后端面螺钉固定，使模芯与外模固定；外模的进药口与模芯外壁后段支撑段前端过渡斜面外圆的最远端相对；模芯外壁中段圆柱段的外壁和外模内腔压伸通道后段圆柱段的内壁围成的环形空腔的横截面与外层管状药柱横截面之比，相匹配于外层管状药柱的压制压缩比；第一阻力环外环的最高点距外模内腔压伸通道后段圆柱段内壁的最小间距，等于第二阻力环距外模内腔压伸通道后段圆柱段内壁的最小间距，两最小间距值均为模芯外壁中段圆柱段的外壁与外模内腔压伸通道后段圆柱段的内壁之间最小距离的0.25～0.75倍；

铜套的内径与外层管状药柱的外径相匹配，铜套通过压板固定在外模压伸通道的前端，使铜套的内孔与外模压伸通道的前端口部相接；外模的进药口通过进药嘴与挤出机的出口相连。

工作过程

压制时，首先将螺压成型后的内层管状药柱装入模芯的内孔，使内层管状药柱的前端穿过铜套的内孔。挤出机通过进药嘴将物料挤入外模与模芯围成的压伸通道内，物料在模芯外壁后段支撑段前端过渡斜面反作用力下沿外模与模芯围成的压伸通道向前端口部流动。物料刚挤入时，位于同一圆周下的压伸通道进药口一侧物料向前流动的速度较快，而压伸通道另一侧物料向前流动的速度较慢；偏心设置在模芯外壁中段圆柱段中部的第一阻力环对压伸通道同一圆周下物料流动速度较快的一侧物料进行限流，使经过第一阻力环后，物料在压伸通道的同一圆周下保持流动速度相同。之后物料经过第二阻力环的进一步挤压后，进入压伸通道的圆台段，再从压伸通道的出口进入铜套的内腔，并在内层管状药柱的外壁形成外层管状药柱包覆层。随着后端物料的不断挤出，成型后的外层管状药柱包覆层通过粘接力将内层管状药柱向前带出，后端物料对内层管状药柱后端进行完全包覆。当内层管状药柱后端被带出压伸通道后，关闭挤出机，将包覆后组合药柱两端的缺陷部分切除后，得到双层管状组合推进剂药柱。

有益效果

本发明的螺压包覆模具，实现了通过螺旋压伸手段加工双层管状组合推进剂药柱结构，从而通过选用不同燃速的组合内外层管状推进剂药柱，可实现增压燃烧或是实现单室双推力的工作需求，本发明的螺旋压伸包覆推进剂模具为管状推进剂的内外组合结构提供了制备基础，具有广泛的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明螺压包覆模具的结构示意图；

图2为本发明螺压包覆模具中的模芯零件图；

图3为图2的A-A向剖视图；

图4为图2的B-B向剖视图；

图5为压制后产品的结构示意图；

图中，1-进药嘴；2-内层管状药柱；3-模芯；4-外模；5-铜套；11-第一阻力环；12-第二阻力环；21-外层管状药柱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的内容作进一步描述。

实施例：

本发明的一种双层管状组合推进剂药柱螺压包覆模具，如图1所示，包括模芯3、外模4、进药嘴1和铜套5；

外模4内腔为压伸通道，压伸通道的后段为圆柱段，压伸通道的后段侧向向外开有进药口，压伸通道的前段为向口部收敛的圆台段，压伸通道前端口部的内径与外层管状药柱21的外径相匹配；

如图2所示，模芯3为管状结构，模芯3内孔的内径与内层管状药柱2的外径相匹配，模芯3外壁的前段为向内孔口部收敛的圆台段，模芯3外壁的中段为外径小于后段支撑段外径的圆柱段，模芯3外壁的后段为外径与外模4内腔压伸通道后段的圆柱段内径相匹配的支撑段，模芯3后端端部外缘向外延伸出环形定位台；

模芯3外壁前段圆台段的锥度和长度与外模4内腔压伸通道前段圆台段的长度相匹配；模芯3外壁后段支撑段的前端面为与模芯3中轴线呈45度角倾斜的过渡斜面；模芯3外壁中段圆柱段的中部设置有第一阻力环11，如图3所示，第一阻力环11为外环一侧与模芯3外壁中段圆柱段外壁相切、外环另一侧突出模芯3外壁中段圆柱段的偏心圆环；第一阻力环11外环的最高点与模芯3外壁后段支撑段前端过渡斜面外圆的最远端连线平行于模芯3的中轴线；第一阻力环11的后端面为与模芯3中轴线垂直的遮挡面，第一阻力环11的前端面为向模芯3外壁中段圆柱段锥面过渡的圆台面；模芯3外壁前段圆台段的后端设置有第二阻力环12，如图4所示，第二阻力环12的前端面为与模芯3外壁前段相接的圆台段，第二阻力环12的后端面为向模芯3外壁中段圆柱段锥面过渡的圆台面；

模芯3插入外模4的压伸通道内，使模芯3与外模4中轴线同轴，通过模芯3后端端部外缘的环形定位台与外模4后端面螺钉固定，使模芯3与外模4固定；外模4的进药口与模芯3外壁后段支撑段前端过渡斜面外圆的最远端相对；模芯3外壁中段圆柱段的外壁和外模4内腔压伸通道后段圆柱段的内壁围成的环形空腔的横截面与外层管状药柱21横截面之比，相匹配于外层管状药柱21的压制压缩比；第一阻力环11外环的最高点距外模4内腔压伸通道后段圆柱段内壁的最小间距，等于第二阻力环12距外模4内腔压伸通道后段圆柱段内壁的最小间距，两最小间距值均为模芯3外壁中段圆柱段的外壁与外模4内腔压伸通道后段圆柱段的内壁之间最小距离的0.5倍；

铜套5的内径与外层管状药柱21的外径相匹配，铜套5通过压板固定在外模4压伸通道的前端，使铜套5的内孔与外模4压伸通道的前端口部相接；外模4的进药口通过进药嘴1与挤出机的出口相连。

工作过程

压制时，首先将螺压成型后的内层管状药柱2装入模芯3的内孔，使内层管状药柱2的前端穿过铜套的内孔。挤出机通过进药嘴1将物料挤入外模4与模芯3围成的压伸通道内，物料在模芯3外壁后段支撑段前端过渡斜面反作用力下沿外模4与模芯3围成的压伸通道向前端口部流动。物料刚挤入时，位于同一圆周下的压伸通道进药口一侧物料向前流动的速度较快，而压伸通道另一侧物料向前流动的速度较慢；偏心设置在模芯3外壁中段圆柱段中部的第一阻力环11对压伸通道同一圆周下物料流动速度较快的一侧物料进行限流，使经过第一阻力环11后，物料在压伸通道的同一圆周下保持流动速度相同。之后物料经过第二阻力环12的进一步挤压后，进入压伸通道的圆台段，再从压伸通道的出口进入铜套5的内腔，并在内层管状药柱2的外壁形成外层管状药柱21包覆层。随着后端物料的不断挤出，成型后的外层管状药柱21包覆层通过粘接力将内层管状药柱2向前带出，后端物料对内层管状药柱2后端进行完全包覆。当内层管状药柱2后端被带出压伸通道后，关闭挤出机，将包覆后组合药柱两端的缺陷部分切除后，得到如图5所示的双层管状组合推进剂药柱。