【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及火箭发动机壳成型制造，具体地指一种防收缩结构长尺寸砂芯模及砂饼成型方法。
技术介绍
1、大长径比固体火箭纤维缠绕发动机具有高推力、强适应性、轻质、高强度、高刚度等特点。其缠绕芯模往往选用强度高、水溶性、易加工、成型快等优点的砂芯模。
2、但是随着发动机长度增加后，砂芯模的组装难度增加，且大长径比砂芯模在成型过程中存在筒段对接裂纹、轴向尺寸收缩等问题，其直接影响壳体内绝热成型质量及外形尺寸。这些问题一直是实现壳体优质高效成型的瓶颈。
3、中国专利(cn112405959a)通过砂饼减重的方式设计了一种轻质砂芯模，但其设计的芯模尺寸较小，长度较短，未考虑到大尺寸砂芯模组装以及砂芯模受压而导致的轴向收缩问题，难以适应大长径比壳体。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足之处，本专利技术提出一种防收缩结构长尺寸砂芯模及砂饼成型方法，考虑了大尺寸砂芯模组装以及砂芯模受压而导致的轴向收缩问题，满足大长径比砂芯模用于缠绕壳体的使用。
2、为达到上述目的，本专利技术设计一种防收缩结构长尺寸砂芯模，包括缠绕芯轴，其特别之处在于：所述缠绕芯轴上依次套设有多个空腔圆柱形的工字型砂饼，且相邻工字型砂饼贴合面之间呈粘接状态；
3、所述工字型砂饼轴向剖面呈工字型腔体，且工字型腔体中部预埋有轴套，所述轴套外周面开凿有间隔布置的固砂槽，所述固砂槽内填充有砂浆混料，所述轴套底端面与工字型的底变径端面齐平，所述轴套底端面设置有周向布置的第一螺纹孔，且第一螺纹
4、所述轴套内部套设有对称布置的两半式胀紧套，每半所述胀紧套卡紧在缠绕芯轴外周，每半所述胀紧套底端头沿径向延伸有法兰，每个所述法兰延伸至工字型砂饼内周预埋的轴套外侧，每个所述法兰上设置有与第一螺纹孔一一对应的通孔，所述通孔与第一螺纹孔之间通过螺钉连接固定，从而使工字型砂饼固定在缠绕芯轴上；
5、相邻通孔之间还设置有第二螺纹孔，当工字型砂饼溶解后，通过螺钉反顶第二螺纹孔将胀紧套与轴套分离。
6、进一步地，所述螺钉与通孔之间设置有用于防止松动的平垫片和弹簧垫片。
7、更进一步地，所述缠绕芯轴前端套设有与砂芯模前端相匹配的前封头砂饼，且前封头砂饼与相邻工字型砂饼之间呈粘接状态；所述前封头砂饼轴向剖面呈ⅰ字型腔体，且ⅰ字型腔体内预埋有轴套，所述轴套外周面开凿有间隔布置的固砂槽，所述固砂槽内填充有砂料，所述轴套底端面与ⅰ字型的底端面齐平，所述轴套底端面设置有周向布置的第一螺纹孔，且第一螺纹孔轴向与轴套轴向平行。
8、更进一步地，所述缠绕芯轴后端套设有砂芯模后端相匹配的后封头砂饼，且后封头砂饼与相邻工字型砂饼之间呈粘接状态；所述后封头砂饼轴向剖面呈ⅰ字型腔体，且ⅰ字型腔体内预埋有轴套，所述轴套外周面开凿有间隔布置的固砂槽，所述固砂槽内填充有砂料，所述轴套底端面与ⅰ字型的底端面齐平，所述轴套底端通过锁紧螺母固定。
9、本专利技术还设计一种防收缩结构长尺寸砂芯模的砂饼成型方法，适用于上述的防收缩结构长尺寸砂芯模，其特别之处在于，包括如下步骤：
10、s1)根据砂芯模的结构尺寸制作砂饼成型模；
11、s2)使用砂饼成型模制作工字型砂饼；
12、s3)按砂芯模的结构尺寸加工制作前封头砂饼和后封头砂饼；
13、s4)安装前封头砂饼，将胀紧套穿入前封头砂饼的轴套中，在螺钉上依次套入弹簧垫片、平垫片穿过通孔和第一螺纹孔将前封头砂饼固定缠绕芯轴上；
14、s5)按照步骤s4)安装与前封头砂饼相邻的工字型砂饼，并在前封头砂饼与相邻工字型砂饼对接面分别刮涂粘剂，将工字型砂饼与前封头砂饼紧贴并限位；
15、s6)按照步骤s4)依次安装后面的工字型砂饼在缠绕芯轴上，并将相邻工字型砂饼对接面分别刮涂粘剂，将相邻工字型砂饼紧贴并限位；
16、s7)将最后一块工字型砂饼与后封头砂饼对接面分别刮涂粘剂，再步骤s4)将后封头砂饼安装在缠绕芯轴上，并使用锁紧螺母固定后封头砂饼；
17、s8)室温固化一段时间后对组装后的砂芯模按产品内型面要求进行机加。
18、进一步地，s1)中，所述砂饼成型模包括底端封口和顶端开口的圆柱形壳体，所述圆柱形壳体底端放置有凸型下减重环，所述下减重环凸型顶端插接有纵断面呈π型的定位套，所述定位套周边设置有轴套，所述定位套和轴套之间卡接有凹型上减重环。
19、更进一步地，s2)中，制作工字型砂饼的具体步骤如下，
20、s21)将下减重环与定位套连接后至于带有1°拔模角度的圆柱形壳体底端中央位置；
21、s22)然后在组装后的模具表面涂刷硅橡胶脱模剂，再将轴套安装至定位套上，将砂浆混料分批倒入下减重环、轴套与圆柱形壳体构成的腔体内，并将砂浆混料捣实；
22、s23)当砂浆混料填充至轴套上端面时，将上减重环沿定位套放入，继续添加砂浆混料并捣实至上减重环上端面；
23、s24)最后进行固化脱模，获得工字型砂饼。
24、更进一步地，在步骤s4)之前，对工字型砂饼、前封头砂饼、以及后封头砂饼端面分别进行铣加工，保证单个砂饼的总高度。
25、更进一步地，s5)、s6)、s7)中，前封头砂饼、工字型砂饼、以及后封头砂饼对接面分别刮涂ch-31环氧胶粘剂。
26、本专利技术的优点在于：
27、1、本专利技术设计的砂饼成型模能够快速组装、拆卸，并且便于砂饼脱模；
28、2、本专利技术的轴套外周设计有固砂槽，用于有效防止砂饼与轴套分离，防止砂芯模径向塌陷与轴向收缩；
29、3、本专利技术中的相邻砂饼之间的对接面使用胶粘剂粘接，可有效防止砂芯模挠度变形导致的砂饼对接缝开裂；
30、4、在砂芯模安装过程中，胀紧套与轴套之间的连接螺钉使用弹簧垫片+平垫片，防止胀紧套与轴套在震动与受热过程中松动脱开；
31、5、砂芯模水溶解之后，胀紧套与轴套之间采用连接螺钉反顶拆卸，方便快捷，可重复使用；
32、本专利技术防收缩结构长尺寸砂芯模及砂饼成型方法，采用胀紧套和轴套对大尺寸砂芯模进行组装，避免砂芯模受压而导致的轴向收缩问题，芯模成型结构可靠，保证了发动机内绝热成型质量。
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1.一种防收缩结构长尺寸砂芯模，包括缠绕芯轴(1)，其特征在于：所述缠绕芯轴(1)上依次套设有多个空腔圆柱形的工字型砂饼(2)，且相邻工字型砂饼(2)贴合面之间呈粘接状态；
2.根据权利要求1所述的防收缩结构长尺寸砂芯模，其特征在于：所述螺钉(4-5)与通孔(4-2)之间设置有用于防止松动的平垫片(4-3)和弹簧垫片(4-4)。
3.根据权利要求2所述的防收缩结构长尺寸砂芯模，其特征在于：所述缠绕芯轴(1)前端套设有与砂芯模前端相匹配的前封头砂饼(6)，且前封头砂饼(6)与相邻工字型砂饼(2)之间呈粘接状态；所述前封头砂饼(6)轴向剖面呈Ⅰ字型腔体，且Ⅰ字型腔体内预埋有轴套(3)，所述轴套(3)外周面开凿有间隔布置的固砂槽(3-1)，所述固砂槽(3-1)内填充有砂料，所述轴套(3)底端面与Ⅰ字型的底端面齐平，所述轴套(3)底端面设置有周向布置的第一螺纹孔(3-2)，且第一螺纹孔(3-2)轴向与轴套(3)轴向平行。
4.根据权利要求2所述的防收缩结构长尺寸砂芯模，其特征在于：所述缠绕芯轴(1)后端套设有砂芯模后端相匹配的后封头砂饼(7)，且后封头
5.一种防收缩结构长尺寸砂芯模的砂饼成型方法，适用于如权利要求1～4任一项所述的防收缩结构长尺寸砂芯模，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的防收缩结构长尺寸砂芯模的砂饼成型方法，其特征在于：S1)中，所述砂饼成型模(8)包括底端封口和顶端开口的圆柱形壳体(8-1)，所述圆柱形壳体(8-1)底端放置有凸型下减重环(8-2)，所述下减重环(8-2)凸型顶端插接有纵断面呈π型的定位套(8-3)，所述定位套(8-3)周边设置有轴套(3)，所述定位套(8-3)和轴套(3)之间卡接有凹型上减重环(8-4)。
7.根据权利要求6所述的防收缩结构长尺寸砂芯模的砂饼成型方法，其特征在于：S2)中，制作工字型砂饼(2)的具体步骤如下，
8.根据权利要求7所述的防收缩结构长尺寸砂芯模的砂饼成型方法，其特征在于：在步骤S4)之前，对工字型砂饼(2)、前封头砂饼(6)、以及后封头砂饼(7)端面分别进行铣加工，保证单个砂饼的总高度。
9.根据权利要求8所述的防收缩结构长尺寸砂芯模的砂饼成型方法，其特征在于：S5)、S6)、S7)中，前封头砂饼(6)、工字型砂饼(2)、以及后封头砂饼(7)对接面分别刮涂CH-31环氧胶粘剂。
...【技术特征摘要】
1.一种防收缩结构长尺寸砂芯模，包括缠绕芯轴(1)，其特征在于：所述缠绕芯轴(1)上依次套设有多个空腔圆柱形的工字型砂饼(2)，且相邻工字型砂饼(2)贴合面之间呈粘接状态；
2.根据权利要求1所述的防收缩结构长尺寸砂芯模，其特征在于：所述螺钉(4-5)与通孔(4-2)之间设置有用于防止松动的平垫片(4-3)和弹簧垫片(4-4)。
3.根据权利要求2所述的防收缩结构长尺寸砂芯模，其特征在于：所述缠绕芯轴(1)前端套设有与砂芯模前端相匹配的前封头砂饼(6)，且前封头砂饼(6)与相邻工字型砂饼(2)之间呈粘接状态；所述前封头砂饼(6)轴向剖面呈ⅰ字型腔体，且ⅰ字型腔体内预埋有轴套(3)，所述轴套(3)外周面开凿有间隔布置的固砂槽(3-1)，所述固砂槽(3-1)内填充有砂料，所述轴套(3)底端面与ⅰ字型的底端面齐平，所述轴套(3)底端面设置有周向布置的第一螺纹孔(3-2)，且第一螺纹孔(3-2)轴向与轴套(3)轴向平行。
4.根据权利要求2所述的防收缩结构长尺寸砂芯模，其特征在于：所述缠绕芯轴(1)后端套设有砂芯模后端相匹配的后封头砂饼(7)，且后封头砂饼(7)与相邻工字型砂饼(2)之间呈粘接状态；所述后封头砂饼(7)轴向剖面呈ⅰ字型腔体，且ⅰ字型腔体内预埋有轴套(3)，所述轴套(3)外周面开凿有间隔布置的固砂槽(3-1)，所述固砂槽(3-1...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨志超，杜利亚，郭勃勃，李慧翔，任晗，王连伟，
申请(专利权)人：湖北三江航天江北机械工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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