硬质推进剂力学性能试样前处理薄片切削装置

1.一种硬质推进剂力学性能试样前处理薄片切削装置，其特征在于：包括控制系统、铍铜刀具系统和进样系统；
所述控制系统包括控制单元[16]、侧压防爆步进电机[19]、上压防爆步进电机[13]、防爆空气压缩机[14]和活塞杆[12]；控制单元[16]负责驱动上压、侧压防爆步进电机[13、19]的运动和防爆空气压缩机[14]的充放气过程；
所述进样系统包括样品池、基座[1]、水平导引槽[23]、矩形凹槽[3]、定位销[2]、固定挡板[5]、横梁[15]、上压板连接杆[11]、上压板[26]、侧压板连接杆[20]和侧压板[21]，基座[1]为整个切削装置的底座，样品池是由基座[1]、基座支架[17]、样品池前壁[24]和样品池后壁[25]围和组成，样品池前壁[24]和样品池后壁[25]两末端端面与基座[1]交汇处开有矩形凹槽[3]，将基座[1]分为样品台[18]和一定宽度的样品支撑平台[4]，矩形凹槽[3]平行于铍铜刀具[7]，样品固定挡板[5]位于样品支撑平台[4]末端，并垂直于样品支撑平台[4]，横梁平行于基座[1]并与基座支架[17]连接，侧压防爆步进电机[19]安装于基座支架[17]下端，并通过侧压板连接杆[20]与侧压板[21]连接，样品台[18]中间开有平行于样品池前壁[24]的水平导引槽[23]，侧压板[21]底部梯形限制块[21-1]咬合于水平导引槽[23]中，在水平导引槽[23]末端设有一定位销[2]，限制侧压板[21]的最大水平位移，将上压板[26]通过上压板连接杆[11]与上压防爆步进电机[13]相连；
所述铍铜刀具系统包括铍铜刀具[7]、梯形刀具导引杆[9]、垂直梯形导引槽[6]、固定螺钉螺母组[8]及刀具连接杆[10]组成，样品池前壁[24]和后壁[25]末端两端面分别刻有垂直梯形导引槽[6]垂直于样品台[18]，梯形刀具导引杆[9]置于与其相咬合的垂直梯形导引槽[6]中，铍铜刀具[7]两侧边通过固定螺钉螺母组[8]分别固定在两边梯形刀具导引杆[9]上，刀具上端依次通过刀具连接杆[10]，活塞杆[12]与防爆空气压缩机[14]连接。
2.根据权利要求1所述的硬质推进剂力学性能试样前处理薄片切削装置，其特征在于：控制单元[16]位于横梁[15]靠近基座支架[17]一侧，上压防爆步进电机[13]和防爆空气压缩机[14]位于横梁[15]远离基座支架[17]一侧，侧压防爆步进电机[19]位于基座支架[17]下端，固定挡板[5]的高度低于试样[22]的高度，切削时，试样[22]的前段置于样品支撑平台[4]上。

硬质推进剂力学性能试样前处理薄片切削装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种薄片切削装置，属于推进剂测试领域。\n背景技术\n[0002] 力学性能是推进剂的重要性能之一，关系到固体火箭发动机做功时的安全性和发动机的贮存寿命，目前已形成有相应的标准方法，如GJB770B-2005方法413.1-413.4和\n414.1等。其试验方法主要是将推进剂方坯药加工处理成规定尺寸的试样，通过材料试验机上通过施加恒定的应力或应变或应力变化速率，获得在特定条件下推进剂的力学性能，如最大抗拉强度、断裂强度、最大伸长率和断裂伸长率。试样处理首先都需要将制成的推进剂方坯药处理成具有一定厚度(厚度偏差±0.5mm)的均匀薄片，然后在其它模具下加工成试验所需的形状和尺寸。目前，规定厚度的薄片加工时，操作人员采用手工加工而成，主要存在以下缺点：1)手工切削造成试片尺寸不均匀，往往不满足国军标的测试要求。推进剂方坯药切削时，试样薄片厚度是通过直尺在方坯药的一个面上描绘出等间隔的直线定位，使用铍铜刀具手工沿线切削而成。试样薄片在加工过程中，手工绘制直线间距不均匀，切削时通过肉眼观察使得刀片与直线对其不精确，另外切削过程中方坯药容易左右偏移等，均造成切出的试样薄片厚度不均匀，往往超出标准规定的偏差，不满足国军标的测试要求，这在军品的质量控制中是不允许的。2)手工切削药量浪费较大，效率较低。试样薄片切削过程中不均匀造成的质量不合格造成了药量的浪费，且导致试验数据随机，离散性大，数据不准确，增加了试验结果的人为影响因素。全靠手工切削和人工测量，效率低，对于硬度较大的方坯药，费时费力。\n发明内容\n[0003] 为了解决现有技术问题的不足与缺陷，本发明提供一套硬质推进剂力学性能试样前处理薄片切削装置，该装置实现了推进剂试样薄片的机械加工、加工的薄片厚度均匀、一致性好、质量满足国军标测试要求、节约试样用量。\n[0004] 本发明提供的硬质推进剂力学性能试样前处理薄片切削装置，包括控制系统、铍铜刀具系统和进样系统。\n[0005] 所述控制系统包括控制单元、侧压防爆步进电机、上压防爆步进电机、防爆空气压缩机和活塞杆组成，主要负责驱动防爆步进电机的运动和防爆空气压缩机的充放气过程。\n控制单元位于横梁靠近基座支架一侧，上压防爆步进电机和防爆空气压缩机位于横梁远离基座支架的一侧，侧压防爆步进电机位于基座支架下端。\n[0006] 所述进样系统主要包括样品池、基座、水平导引槽、矩形凹槽、定位销、固定挡板、横梁、上压板连接杆、上压板、侧压板连接杆和侧压板组成。基座为整个切削装置的底座，样品池是由基座、基座支架、样品池前壁和样品池后壁围和组成，样品池前壁、样品池后壁末端端面与基座交汇处开有矩形凹槽，将基座分为样品台和一定宽度的样品支撑平台，矩形凹槽平行于铍铜刀具，样品固定挡板位于样品支撑平台末端，并垂直于样品支撑平台。横梁平行于基座并与基座支架连接。侧压板通过侧压板连接杆与侧压防爆步进电机相连，样品平台中间开有平行于样品池前壁的水平导引槽，侧压板底部梯形限制块咬合于水平导引槽中，在水平导引槽末端设有一定位销，定位销的宽度为8mm，限制侧压板的最大水平位移。上压板位于样品池上方铍铜刀具后2mm处，并垂直于铍铜刀具，上压板的宽度为10mm，上压板通过上压板连接杆与上压防爆步进电机相连。固定挡板的高度远低于试样的厚度，以便在切削时，减小挤压损伤和切削阻力。基座整体采用不锈钢材质，侧压板和上压板均采用铝材质。侧压板的高度为30mm，低于试样的厚度。\n[0007] 所述铍铜刀具系统包括铍铜刀具、梯形刀具导引杆、垂直梯形导引槽、固定螺钉螺母组及刀具连接杆组成。样品池前壁和后壁末端两端面分别刻有垂直梯形导引槽垂直于样品台，梯形刀具导引杆置于与其相咬合的垂直梯形导引槽中，铍铜刀具两侧边通过固定螺钉螺母组分别固定在两边梯形刀具导引杆上，刀具上端依次通过刀具连接杆，活塞杆与防爆空气压缩机连接。铍铜刀具和固定挡板之间的距离定为10mm。铍铜刀具采用楔形刀具，楔形角3度，最厚2.5mm。本装置最大可加工试样方坯药尺寸为200mm×120mm×60mm。\n[0008] 本发明的有益效果体现在以下几个方面：\n[0009] (一)采用本发明，可保证试片尺寸可控，提高了试样薄片的一致性。\n[0010] (二)采用本发明，切削过程中除了第一片和最后一片的边料不能利用外，其余切削试片都满足试验要求即厚度偏差在±0.5mm以内，降低了人为影响因素，减少了资源浪费，提高了试样薄片的切削效率。\n[0011] (三)本发明在试样薄片整个切削过程中，不需要人工测量，减少了切削过程中的人为因素，基本实现了试样薄片的机械加工。\n[0012] (四)本发明采用防爆步进电机、防爆空气压缩机分别作为控制系统的组成部分之一，铍铜刀具作为切削的主要工具，保证了试片加工过程中的安全性，适用于火炸药材料的安全加工。\n附图说明\n[0013] 图1是本发明硬质推进剂力学性能试样前处理薄片切削装置的总体构成示意图。\n图1中1基座，2定位销，3矩形凹槽，4样品支撑平台，5固定挡板，6垂直梯形导引槽，7铍铜刀具，8固定螺钉螺母组，9梯形刀具导引杆，10刀具连接杆，11上压板连接杆，12活塞杆，\n13上压防爆步进电机，14防爆空气压缩机，15横梁，16控制单元，17基座支架，18样品台，\n19侧压防爆步进电机，20侧压板连接杆，21侧压板，22试样，23水平导引槽，24样品池前壁，25样品池后壁，26上压板。\n[0014] 图2是图1中的铍铜刀具7和刀具连接杆10之间的连接示意图。图2中7-1刀具固定螺钉螺母，8-1，8-2，8-3，8-4固定螺钉螺母组。\n[0015] 图3是图1中的侧压板21示意图。图3中21-1梯形限制块。\n具体实施方式\n[0016] 下面结合附图及优选实施例对本发明作进一步的详述。\n[0017] 本发明包括控制系统，铍铜刀具系统和进样系统。所述控制系统主要包括控制单元16、侧压防爆步进电机19、上压防爆步进电机13、防爆空气压缩机14和活塞杆12组成，主要负责控制上压、侧压防爆步进电机13、19的运动和防爆空气压缩机14的充放气过程。\n控制单元位于横梁15靠近基座支架17一侧，上压防爆步进电机13和防爆空气压缩机14位于横梁15远离基座支架17的一端，侧压防爆步进电机19位于基座支架17下端。所述进样系统主要包括样品池、基座1、水平导引槽23、矩形凹槽3、定位销2、固定挡板5、横梁\n15、上压板连接杆11、上压板26、侧压板连接杆20和侧压板21组成。基座1为整个切削装置的底座，基座1整体采用不锈钢材质，样品池是由基座1、基座支架17、样品池前壁24和样品池后壁25围和组成，样品池前壁24、样品池后壁25末端端面与基座1交汇处开有矩形凹槽3，将基座1分为样品台18和一定宽度的样品支撑平台4，矩形凹槽3平行于铍铜刀具\n7，固定挡板5位于样品支撑平台4末端，并垂直于样品支撑平台4,铍铜刀具7和固定挡板\n5之间的距离定为10mm。固定挡板5的高度远低于试样22的厚度，以便在切削时，减小挤压损伤和切削阻力,侧压板21的高度为30mm，低于试样22的厚度。横梁15平行于基座1并与基座支架17连接。侧压板21并通过侧压板连接杆20与侧压防爆步进电机19连接，样品台18中间开有平行于样品池前壁24的水平导引槽23侧压板21底部梯形限制块21-1咬合于水平导引槽23中，在水平导引槽23末端设有一定位销2，限制侧压板21的最大水平位移,定位销2的宽度为8mm。上压板26位于样品池上方铍铜刀具7后2mm处，并垂直于铍铜刀具7。上压板26的宽度为10mm。上压板26通过上压板连接杆11与上压防爆步进电机13相连。侧压板21和上压板26均采用铝材质。所述铍铜刀具系统包括铍铜刀具\n7、梯形刀具导引杆9、垂直梯形导引槽6、固定螺钉螺母组8及刀具连接杆10组成。样品池前壁24和后壁25末端两端面分别刻有垂直梯形导引槽6垂直于样品台18，梯形刀具导引杆9置于与其相咬合的垂直梯形导引槽6中，铍铜刀具7两侧边通过固定螺钉螺母组8分别固定在两边梯形刀具导引杆9上，铍铜刀具7上端通过刀具固定螺钉螺母7-1连接于刀具连接杆10，并依次通过刀具连接杆10、活塞杆12与防爆空气压缩机14连接。铍铜刀具\n7采用楔形刀具，楔形角3度，最厚2.5mm。最大可加工方坯尺寸为200mm×120mm×60mm。\n[0018] 使用时，切削之前先将药块在55℃水浴预热30min，降低试样强度有利于铍铜刀具切削。切削时，将试样22置于样品台18，首先侧压防爆步进电机19运动，通过侧压板连接杆20推动与侧压板连接杆20焊接的侧压板21接杆的沿着水平导引槽23移动，进而推动试样22向固定挡板5方向运动。当试样22前端与固定挡板5相接触时，侧压防爆步进电机19停止运动，并保证侧压板21对试样22施加一定的侧压力。此时，上压防爆步进电机13启动，推动与之相连的上压板连接杆11向下运动，进而推动与上压板连接杆11焊接的上压板26向下运动，对试样22的上表面施加一定压力。当上压板26对试样22施加一定的压力后，与梯形刀具导引杆9相连的防爆空气压缩机14启动，带动与梯形刀具导引杆9连接的铍铜刀具7沿着垂直梯形导引槽6向下运动，当铍铜刀具7运动到最低位置的矩形凹槽3后，防爆空气压缩机14迅速放气，活塞杆12带动铍铜刀具7向上运动，使铍铜刀具\n7快速复位，接着上压防爆步进电机13带动上压板26向上运动，复位，释放试样22上表面压力。侧压防爆步进电机19带动侧压板21反向运动，释放试样22侧面的压力，一次切削结束。人工取走切下的薄片后，侧压防爆步进电机19通过侧压板21推动试样22向前运动直到与固定挡板5相接触，进入下一次切削过程。侧压板21下表面的梯形限制块21-1至定位销2时，一个切削工作周期结束，侧压防爆步进电机19带动侧压板21复位，取下残留边角料，进入下一试样的切削准备阶段。