一种固体火箭发动机药柱端面整形装置的制作方法

本实用新型涉及一种固体火箭发动机药柱端面整形装置，主要用于固体火箭发动机药柱的端面整形，属于固体火箭发动机生产设备制造技术领域。

背景技术：

固体发动机所用复合固体推进剂一般由混合、浇注、固化和整形等工序组成，为了保证推进剂装药的质量和尺寸满足发动机要求，一般在浇注时会装填稍多于要求的药量，整形工序是为了将成型后的推进剂药柱的浇注面不规则、多余的部分除去，以得到满足所要求尺寸和型面的过程。

复合固体推进剂是一种氧化剂和燃料共混的复合材料，对机械摩擦、撞击、静电和热等能量刺激都十分敏感，且是一种橡胶弹性体材料，对其整形的难度较大，是行业内经常发生安全事故的危险工序。

目前一般是人工或机械采用车削的方式对发动机药柱端面进行整形，采用人工方式时，操作人员需要直接对具有较好韧性和燃爆危险药柱进行操作，危险性和劳动强度均很大，需要用机械代替人工操作，目前业内常用防爆车床对端面进行车削，该方法虽然可以实现远程控制，避免了人工面对危险品操作，但是该方法是将发动机当作一个旋转的工件，转动惯量大，一方面发动机壳体并不完全是圆柱体，其上有很多挂件，旋转过程中难以同心，振动很大，加工精度低，极易发生车刀与壳体内壁摩擦，产生火花点燃装药，同时需要借助专用工装对发动机壳体进行防护，保证旋转过程不被支撑架划伤，因而整形前期装夹调整时间长，适用性、效率不高。

现有的数控装备，可以利用3轴加工原理，进行药柱端面切削，但需要专用工装(不同型号需要不同工装)与发动机端口固定，适用性不高。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题为：克服现有技术的不足，提供一种能适用性更强，更容易实现自动化火箭发动机药柱端面整形装置。该装置可以适用不同尺寸的发动机产品，准备时间短，效率高，隔离操作，大幅度提高工作效率和自动化水平。

本实用新型解决的技术方案为：一种固体火箭发动机药柱端面整形装置，包括：固定待整形发动机(1)的水平滑台(2)、直线导轨(3)、水平滑台(2)两端的垂直雕刻机(4)以及控制装置；

控制装置能够控制水平滑台(2)沿直线导轨(3)左右滑动；通过滑动调节滑台(2)与两端的垂直雕刻机(4)的距离；

控制装置能够两端垂直雕刻机(4)上下垂直调节高度，以适应不同尺寸发动机轴心高度变化。

水平滑台(2)上设有固定待处理发动机抱紧装置，抱紧装置在液压作用下抱紧固体发动机(1)的壳体，实现对固体发动机的固定，抱紧装置内壁设有防止压伤壳体的橡胶垫。

水平滑台(2)在直线导轨(3)上通过丝杠转动带动定位，

丝杠上设有防止药屑的伸缩套。

垂直雕刻机(4)上设有铣刀，垂直雕刻机(4)的铣刀在固体发动机径向和轴向动作，在固体发动机(1)药柱端面按控制装置输入尺寸的要求，铣削出要求的型面。

垂直雕刻机(4)的铣刀下方有抽风口，抽风口通过管道连接专用收集容器，将铣削出的药屑通过管道吸入专用收集容器中。

垂直雕刻机(4)上有扫描摄像头，对铣削出的型面进行的3d扫描成像。

控制装置包括：伺服涡杆1，伺服涡杆1连接水平滑台(2)，能够控制水平滑台(2)沿直线导轨(3)左右滑动。

控制装置包括伺服涡杆2，伺服涡杆2连接垂直雕刻机(4)，能够两端垂直雕刻机(4)上下垂直调节高度，以适应不同尺寸发动机轴心高度变化。

控制装置，包括铣刀控制器，能够预先输入要求铣削出的型面尺寸，铣刀控制器连接铣刀，向铣刀发出控制指令，控制铣削的运动，在固体发动机(1)药柱端面，铣削出要求的型面。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

(1)本实用新型结构简单、适用不同尺寸的发动机产品，可以实现连续作业和远距离控制，大幅度提高作业效率和安全性。

(2)本实用新型提供的整形装置，不需要发动机转动，降低了对发动机装夹固定和对中的要求，整形时没有大的转动惯量，整形精度高，操作安全性提高。

(3)本实用新型提供的整形装置，只需要装夹固定发动机一次，就可以进行发动机头尾两个端面的整形，不同端面的整形转换很快，同时可以适应壳体为非对称结构产品的整形，效率更高、通用性更好。

附图说明

图1本实用新型固体火箭发动机药柱端面整形装置的俯视示意图；

图2本实用新型固体火箭发动机药柱端面整形装置的细节示意图；

图3本实用新型固体火箭发动机药柱端面整形装置的正面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细描述。

本实用新型涉及一种固体火箭发动机药柱端面整形装置，属于固体火箭发动机生产设备制造技术领域，主要用于固体火箭发动机药柱的端面整形。包括固定待整形发动机的水平滑台、直线导轨、水平滑台两端的垂直雕刻机以及装置的必要的控制装置；水平滑台可以沿直线导轨左右滑动；通过滑动调节滑台与两端垂直雕刻机的距离。两端垂直雕刻机，可以上下垂直调节高度，以适应不同尺寸发动机轴心高度变化。水平滑台上设有固定待处理发动机抱紧装置，抱紧装置在液压作用下抱紧发动机壳体，实现对发动机的固定。垂直雕刻机的铣刀在发动机径向和轴向动作，可以在发动机药柱端面按控制装置输入尺寸的要求，铣削出要求的型面。铣刀下方有抽风口，可以将铣削出的药屑通过管道吸入专用收集容器中。垂直雕刻机上有扫描摄像头，可以对铣削出的型面进行的3d扫描成像，实时监测铣削型面。本实用新型结构简单、适用不同尺寸的发动机产品，可以实现连续作业和远距离控制，大幅度提高作业效率和安全性。

本实用新型的装置能够用于固体火箭发动机燃烧室装药的端面整形。燃烧室装药一般由浇注、固化和整形等工序组成，一般在燃烧室浇注时会装填稍多于要求的药量，固化完成后需将燃烧室两后端口不规则、多余的推进剂除去，以得到满足要求的尺寸和型面。而装药所用推进剂是一种氧化剂和燃料共混的橡胶弹性体材料，对摩擦、撞击、静电和热都十分敏感，对其整形的难度较大，是行业内经常发生事故的危险工序。

一般固体发动机除了两端部分对接尺寸是精加工外，其余部分精度要求并不高，这些精加工的尺寸宽度小需要保护，不适于做整形过程的装夹定位同时发动机壳体表面还布置了一些非对称的转接件，这些现实的情况决定了发动机作为旋转体时，其中心并不会是几何设计中心，旋转振动大，难以对其中的装药作精细加工。

本实用新型转变思路，将发动机和整形刀相对运动的主客体互换，发动机固定不动，让体积、质量更小的整形刀作相对运动，有利于安全和精度控制，同时，采用了多个导向滑动设计，使得发动机装夹、对位能够更简单，适用性更好，自动化控制更方便。

本实用新型提供的整形方法相比传统方法不需要发动机转动，避免了非对称结构转动振动、惯量大，解决了传统机械整形整形精度不高，安全风险大的问题。本实用新型，只需要装夹固定发动机一次，就可以进行头尾两个端面的整形，效率更高，同时不需要专用工装，通用性更好。

如图1、图2、图3所示，标号的具体表示为：1、固体发动机，2、水平滑台，3、直线导轨，4、垂直雕刻机，5、滑台丝杠，6、伸缩套，7、铣刀，8、抽风口，9、扫描摄像头，10、橡胶垫，11、发动机抱紧装置，12、液压油缸，13、垂直运行导柱，14、水平运行导柱，15、轴向运行导柱，16、垂直运行丝杠，17、水平运行丝杠，18、轴向运行丝杠。19、间距调节正反丝杠，20、间距调节导柱，21、驱动伺服电机；

如图1所示，本实用新型一种固体火箭发动机药柱端面整形装置，包括：固定待整形发动机(1)的水平滑台(2)、直线导轨(3)、水平滑台(2)两端的垂直雕刻机(4)以及控制装置；

垂直雕刻机(4)，包括：铣刀7、抽风口8、垂直运行导柱13、水平运行导柱14、轴向运行导柱15、垂直运行丝杠16、水平运行丝杠17、轴向运行丝杠18；

优选还包括：滑台丝杠5、伸缩套6、扫描摄像头9、橡胶垫10、发动机抱紧装置11、液压油缸12、间距调节正反丝杠19、间距调节导柱20、驱动伺服电机21；

如图2所示，水平滑台2上设有2副发动机抱紧装置11，2副发动机抱紧装置11间设有间距调节导柱20、间距调节正反丝杠19；间距调节导柱20固定在水平滑台2上，发动机抱紧装置11安装在导柱20上，间距调节正反丝杠19安装在水平滑台2上，通过涡杆与发动机抱紧装置11相连，间距调节正反丝杠19的旋转能够带动发动机抱紧装置11沿间距调节导柱20滑动，调节两副抱紧装置11间的间距。发动机抱紧装置11上设有两副相对的液压油缸12，液压油缸12的底部固定在抱紧装置11上，夹紧部固定在油缸12顶部，夹紧部位设有橡胶垫10。抱紧装置11上两副油缸12同时顶出或收缩，带动加紧部实现对发动机夹紧和松开动作，橡胶垫10缓冲对发动机的夹紧力。直线导轨3与地面固定，滑台丝杠5与直线导轨3平行，两端设有与直线导轨3固定的装置，水平滑台2与滑台丝杠5通过丝套相连，驱动伺服电机21固定在水平滑台2上，并用作于与滑台丝杠5连接的涡杆上，伺服电机21的正反转动通过涡杆和丝杠5作用，使水平滑台2在直线导轨3上来回滑动。滑台丝杠5上设有伸缩套6保护罩。

如图3所示，垂直雕刻机4设有2副垂直运行导柱13、水平运行导柱14、轴向运行导柱15，相应设有垂直运行丝杠16、水平运行丝杠17和轴向运行丝杠18。

整形装置进行整形作业时，通过控制间距调节正反丝杠19的涡杆(涡杆可由伺服电机控制，也可手动控制)，调节正反转和转速，使水平滑台2上的2副发动机抱紧装置11沿间距调节导柱20相对和相反运动，直到距离满足所要整形固体发动机1的尺寸，然后将发动机1水平放在抱紧装置11间，调节发动机抱紧装置11上的液压油缸12，通过橡胶垫10抱紧固定固体发动机1。

控制装置按要求驱动伺服电机21，水平滑台2在滑台丝杠5的作用下，运动至指定的垂直雕刻机4工作位置。

控制垂直运行丝杠16、水平运行丝杠17、轴向运行丝杠18(垂直运行丝杠16、水平运行丝杠17、轴向运行丝杠18均与涡杆连接，涡杆与涡杆伺服电机连接，涡杆受涡杆伺服电机带动，也可手动控制)，通过垂直运行导柱13、水平运行导柱14、轴向运行导柱15，完成铣刀7的定位，按控制装置输入尺寸的要求，铣削出要求的型面，切下的药屑由抽风口8抽入专用容器。扫描摄像头9按要求进行工作面型扫描，并与工艺尺寸要求进行比对，保证铣削型面满足要求。

完成一端整形后，水平滑台2在滑台丝杠5的作用下，沿直线导轨3滑动到另一面垂直雕刻机4工作位置，按控制装置输入尺寸的要求，铣削出另一端面要求的型面。

1)实现连续作业和远距离控制，大幅度提高作业效率和安全性的进一步方案为：电机采用精密伺服电机，并在水平滑台2上增加位移传感器，实时测量水平滑台2的位置信息，在抱紧装置11的夹紧部位上装有压力传感器，实时测量夹紧力，在铣刀7固定机构上安装的红外定位开关和红外测温传感器；用于防止位置、温度异常情况给出报警和停止信号。通过该优选方案对装置过程参数进行测量反馈，控制相应的部件进行工作，实现远距离控制作业。

2)实现高精度整形的进一步方案：在垂直雕刻机上增加形面视觉识别系统，可以自动识别待加工的金属壳体特征位置，对照任务要求自动建立整形面坐标系。

3)实现提高整形效率的进一步方案增加任务管理系统，安装在中控机上，任务管理系统根据录入的产品数据库，在开始工作时，任务管理系统自动按下发的任务，调入数据库，将控制指令发送给控制装置，调节控制装置的卡握固定尺寸、卡握液压(力)，切削工艺过程和参数，对过程进行自动视觉检测和参数反馈。

用a、b两种产品(a只整形一端，b整形两端)，对比了采用本实用新型与传统机床用时。结果如下表所示。

可以看出，采用本实用新型可以大幅度提高整形效率，减少人工干预，并可实现连续作业，自动化程度高。

本实用新型结构简单、适用不同尺寸的发动机产品，可以实现连续作业和远距离控制，大幅度提高作业效率和安全性。本实用新型提供的整形装置，不需要发动机转动，降低了对发动机装夹固定和对中的要求，整形时没有大的转动惯量，整形精度高，操作安全性提高。本实用新型提供的整形装置，只需要装夹固定发动机一次，就可以进行发动机头尾两个端面的整形，不同端面的整形转换很快，同时可以适应壳体为非对称结构产品的整形，效率更高、通用性更好。