[发明专利]电磁发射用组合体金属固体电枢及其制造方法

权利要求书

1.一种电磁发射用组合体金属固体电枢，其特征是：所述组合体金属固体电枢由形状相似的工业纯钛块(1)、纯铝块(2)和纯铜块(3)通过硬铝双燕尾槽联接键Ⅰ、Ⅱ(4、4′)过盈配合组合为一体，所述组合体金属固体电枢为C型电枢，其中，导电率最大的纯铜块(3)为组合体固体电枢的头部；导电率次之的纯铝块(2)为中部；导电率相对较小而强度最大的工业纯钛块(1)为固体电枢的尾部；所述组合体金属固体电枢中纯铜块(3)、纯铝块(2)和工业纯钛块(1)与电磁发射轨道的接触面积比例为1:2:1.3。

2.根据权利要求1所述的电磁发射用组合体金属固体电枢，其特征是：所述纯铜块(3)、纯铝块(2)和工业纯钛块(1)与发射轨道接触面积比例为1:2:1.3时，所述组合体金属固体电枢的长度L＝30～40毫米，高度H＝18～24毫米；宽度W₁＝16～21毫米。

3.根据权利要求1所述的电磁发射用组合体金属固体电枢，其特征是：所述工业纯钛块(1)尾部凹面为抛物线曲面，所述抛物线曲面的抛物线方程为Y＝0.2016X²-h，其中：Y轴沿工业纯钛块(1)的中心轴方向向固体电枢运动的反方向延伸；X轴沿工业纯钛块(1)的后端端面向一侧延伸；h为抛物线顶点到坐标轴原点的距离；所述组合体金属固体电枢的长度L从30毫米变化到40毫米时，h从5.04毫米变化到6.72毫米；工业纯钛块(1)前端加工为凸圆弧曲面，圆弧半径为R₁，在该凸圆弧曲面的正中位置开有组合固定用的燕尾槽；纯铝块(2)后端凹面、前端凸面均为圆弧曲面，圆弧半径也为R₁，在所述纯铝块(2)的前端凸圆弧曲面和后端凹圆弧曲面的正中位置均开有组合固定用的燕尾槽；纯铜块(3)后端凹面、前端凸面均为圆弧曲面，圆弧半径为R₁，在纯铜块后端凹圆弧曲面的正中位置开有组合固定用的燕尾槽。

4.根据权利要求1所述的电磁发射用组合体金属固体电枢，其特征是：所述组合体金属固体电枢的长度L从30毫米变化到40毫米时，固定联接用的双燕尾槽联接键Ⅰ(4)和双燕尾槽联接键Ⅱ(4′)的顶部宽度L₃的变化范围是6～8毫米，底部宽度L₄的变化范围是4～6毫米，双燕尾槽联接键的高度L₇的变化范围是5.20～6.93毫米，双燕尾槽联接键Ⅰ、Ⅱ(4、4′)的长度W₂等于所述组合体金属固体电枢的宽度W₁。

5.根据权利要求1所述的电磁发射用组合体金属固体电枢，其特征是：所述组合体金属固体电枢的平均密度为4.55±0.2克/立方厘米。

6.根据权利要求1所述的电磁发射用组合体金属固体电枢，其特征是：所述组合体金属固体电枢的适用范围是脉冲电流变化范围200千安～500千安，电压变化范围是3000伏～8000伏。

7.根据权利要求6所述的电磁发射用组合体金属固体电枢，其特征是：所述组合体金属固体电枢上分布的电流强度从小到大依次为：中部纯铝块(2)>头部纯铜块(3)>尾部工业纯钛块(1)；磁场强度相对均匀地分布在尾部工业纯钛块(1)和中部纯铝块(2)的后端，磁场强度从尾部向头部平滑过渡；组合体金属固体电枢各部分承受电磁力的比例为：纯铝块(2)占38％～39％，纯铜块(3)占7％～11％，工业纯钛块(1)占51％～54％；组合体金属固体电枢受焦耳热产生的温度变化明显区域占所述组合体金属固体电枢体积的1/3～1/2，且温度变化明显区域主要在工业纯钛块(1)及中部纯铝块(2)的后端。

8.一种根据权利要求1所述的电磁发射用组合体金属固体电枢的制造方法，其特征是：所述方法的步骤如下：

(a)工业纯钛块(1)、纯铝块(2)和纯铜块(3)的加工

所述组合体金属固体电枢中工业纯钛块(1)、纯铝块(2)和纯铜块(3)都采用数控机床加工；工业纯钛块(1)加工精度为国际公差IT 7；纯铝块(2)和纯铜块(3)的加工精度为IT 9；其中IT 7和IT 9为International Organization for Standardization Tolerance 7和9，简称ISO IT 7和ISO IT 9；

(a.1)工业纯钛块(1)的加工

工业纯钛块(1)后端凹面为抛物线曲面，抛物线曲面方程：Y＝0.2016X²-h，其中：Y轴沿工业纯钛块(1)的中心轴方向向固体电枢运动的反方向延伸，X轴沿工业纯钛块(1)的后端端面向一侧延伸，h为抛物线顶点到坐标轴原点的距离，组合体金属固体电枢的长度L从30毫米变化到40毫米时，h从5.04毫米变化到6.72毫米；工业纯钛块(1)前端加工凸面为圆弧曲面，圆弧半径为R₁，在圆弧曲面的正中位置开有组合固定用的燕尾槽；

(a.2)纯铝块(2)的加工

纯铝块(2)后端的凹面为圆弧曲面，圆弧半径为R₁，前端的凸面为圆弧曲面，圆弧的半径为R₁；在所述纯铝块(2)的前端凸圆弧曲面和后端凹圆弧曲面的正中位置均开有组合固定用的燕尾槽；

(a.3)纯铜块(3)的加工

纯铜块(3)后端的凹面为圆弧曲面，圆弧半径为R₁，在该圆弧曲面上开有组合固定用的燕尾槽；纯铜块(3)前端的凸面为圆弧曲面，圆弧半径为R₁；

(b)双燕尾槽联接键Ⅰ、Ⅱ(4、4′)的尺寸和加工

尺寸要求：当组合体金属固体电枢长度L从30毫米变化到40毫米时，固定联接用的双燕尾槽Ⅰ、Ⅱ(4、4′)顶部宽度尺寸L₃的变化范围是6毫米～8毫米；底宽度L₄的变化范围是4毫米～6毫米；双燕尾槽联接键Ⅰ、Ⅱ(4、4′)的长度W₂等于组合体金属固体电枢的宽度W₁；双燕尾槽联接键Ⅰ、Ⅱ(4、4′)的高度L₇变化范围为5.20毫米～6.93毫米；材料牌号为YL12硬铝；加工要求：双燕尾槽联接键Ⅰ、Ⅱ(4、4′)的加工精度为IT 9；

(c)工业纯钛块(1)前端圆弧、纯铝块(2)前端、后端圆弧和纯铜块(3)前端、后端圆弧的半径均为R₁，半径R₁变化范围为7.50毫米～9.75毫米；

(d)组装顺序：首先是工业纯钛块(1)与纯铝块(2)通过双燕尾槽联接键Ⅰ(4)过盈配合；然后钛铝组合体和纯铜块(3)通过双燕尾槽联接键Ⅱ(4′)过盈配合；组成电磁发射用组合体金属固体电枢。