彈箭制造工藝學

1、緒論 本次畢業(yè)設計題目為編制152mm 殺爆彈彈丸加工工藝及工裝。編制工藝說明,進行下料尺寸、沖孔力、拔伸力、和收口力計算。畫出工藝框圖,繪制工藝路線圖表,編制工藝卡片,設計彈體粗加工外形、藥室所用夾具和收口模具。我國大口徑彈體毛坯的生產,在8O年代以前多是沿用3040年代的熱沖老工藝,所用設備大部分為單工位水壓機,公稱壓力一般均在2OO05O00kN范圍內。由于設備公稱壓力小,精度也較低,故沖壓后毛坯壁厚差較大,造成材料利用率不高。一般大口徑彈體材料消耗率在50%60%左右。材料利用率的高低與工廠的設備條件、操作人員素質,管理水平以及制造水平有關。在大口徑彈體制造成本中,材料費約占生產成本的

2、8O%左右,故要提高經濟效益,實現彈體制造現代化,就必須從提高毛坯制造質量,提高材料利用率方面著手進行改造。精化毛坯不僅直接關系到產品質量的提高、能源與材料的消耗以及綜合生產效益,也關系到彈體切削加工先進設備的使用和先進工藝的實施。本次畢業(yè)設計中力求精化彈體毛坯,采用目前較先進的熱剪切下料工藝,加熱采用大功率感應加熱,預壓型、沖孔與拔伸采用多工位組合沖壓機,冷卻采用可可控冷卻設備以保證毛坯機械性能,收口前采用中頻感應加熱,增設有獨立高壓系統(tǒng)的高壓水清除氧化皮裝置,沖頭和模具有自動噴涂潤滑劑和冷卻裝置,毛坯實行100%自動化熱檢,白動剔除廢品和打標記。本文分三大部分。第一部為彈體毛坯熱沖壓工藝,

3、采用合理的下料方式和毛坯料的形狀可以減少鋼料的浪費,有效降低廢料率。熱沖壓分為預壓型、沖孔、拔伸三道工序。通過熱沖壓工序可以精化毛坯的外形,為以后的機械加工和收口提供余料小、尺寸合適的坯料,有效縮短工時,提高彈丸質量。第二部分為彈體粗加工與收口工藝,包括切削外形余料和收口。粗加工切削拔伸后毛坯外形和藥室的余料,為精加工工序提供定位基準和裝卡基準。收口工序使彈丸頭部得到設計要求的弧形。第三部分為彈體精加工工藝,精車弧形,精車全形,修內弧等部位,并精車出定心部,車彈帶槽和加工彈體口部螺紋。工藝流程如下:原料進廠驗收長坯料感應加熱下料清除氧化皮精整對角線預壓型沖孔拔伸熱檢冷卻檢驗噴砂鉆定心孔粗車彈體

4、彈頭部加熱藥室加工收口熱檢冷卻檢驗修內弧形精車全形硬度及機械性能試驗精車定心部車彈帶槽水壓試驗彈體磁粉探傷車口部螺紋超聲波探傷內膛噴砂、噴漆全面檢驗。1 彈體毛坯熱沖壓工藝1.1長坯料加熱1.1.1 設備型號彈體坯料的加熱可使用各種爐子來完成,按使用能源可將爐子分成兩大類,火焰加熱爐和電能加熱爐。彈體毛坯熱沖壓的加熱爐普遍采用火焰加熱爐。隨著科技的發(fā)展,感應加熱爐被越來越多的應用到生產領域,這里我們工藝采用大功率感應加熱爐。它加熱快,氧化皮少,溫度均勻,熱效率高,便于白動化作業(yè)。同時配置坯料加熱自動送進裝置,改善勞動條件。1.1.2 加熱溫度、時間正確的加熱應保證坯料達到所要求的始沖溫度溫度及

5、坯料的連續(xù)、完整和溫度均勻,在此前提下,盡量減少坯料的燒損和提高生產率。為滿足上述要求,加熱過程中必須控制加熱溫度、加熱速度和加熱時間。根據生產經驗,154mm 154mm 373mm坯料(D60鋼)在加熱爐中的加熱參數可參考表1.1和圖1.1。坯料應加熱到125O ;用一般感應加熱,溫差100加熱時間約為15min。表1.1D60的電流穿透深度(單位:cm)溫度 /（10-5） 50Hz 500Hz 1000Hz800 118 7.75 2.44 1.731000 122 7.85 4.53 1.76.04.641.801溫差100；2一溫差150A 般感應加熱 ；B一快速感應加熱圖1.1一

6、般感應加熱參數1.2下料1.2.1坯料長度設計根據毛坯用料量,加適量消耗,按照體積不變計算長度。根據拔伸毛坯的用料重量,加上適量的消耗,按照體積不變原則計算出坯料下料的長度。坯料實際用料重量計算如下:Q0=(1+1+2100).（1.1）式中Q拔伸后毛坯重量1坯料加熱時的火耗，油爐為2%3%，燃氣爐為1%2%;2斷料的損耗。取1.5%.然后運用Caxa制造工程師畫出畫出拔伸后毛坯的立體圖，然后我們能得到毛坯的體積約為8163.4cm3，D60鋼的密度為7.85g/cm3，得到拔伸后的毛坯重量Q=66.45kg。則計算得到坯料實際用料重量Q0為69.1kg。單個坯料長度計算如下：L=Q0/S（c

7、m）（1.2）式中 s方鋼的橫截面積(cm2);鋼的密度。料長L=100 69.1236.37.85=37.25cm取L373mm公差取 5mm 則下料毛坯尺寸為 L=373+5mm1.2.2 下料方式生產中下料的方式有:開槽壓力機折斷法,鋸切法,冷剪切法,熱剪切法。采用熱剪切下料方法。鋸切法雖端面質量較好,但材料的損耗和鋸片的消耗量大且生產率低;壓力機上冷剪切雖生產率高,但端面質量和端面平直度低;開槽折斷法雖生產效率高,簡易,但開槽折斷后的斷面質量較差,粗糙,多毛刺,端面不平直:這不僅影響沖孔毛坯質量,而且增加材料的耗材,必要時還需進行除毛刺的工作。熱剪切法能排除幾種現行斷料方法所存在的缺點

8、,并適用于各種彈體材料的一種新下料方法。熱剪切斷料工藝是目前一種良好的彈體下料方法,能獲得優(yōu)質的彈體毛坯。熱剪切單個坯料的長度、質量偏差和斷面平直度及端部質量都能達到較高的水平,剪切斷面光潔、無氧化,無鋸口損失,能顯著提高彈體毛坯的內腔質量。又由于加熱一熱剪切一壓力機同步聯動,可大幅提高生產線效率。熱剪切下料還具有簡化工藝和減少中間材料運輸等優(yōu)點。在生產中應注意斷面公差、彎曲度和扭曲度,增設自動稱重、尺寸檢測、自動剔除廢品、自動送料裝置和獨立高壓系統(tǒng)的高壓水清除氧化皮裝置。熱剪切有關工藝參數:熱剪切的最佳剪切刀片間隙為0.5mm；熱剪切速度在3.75.1m/s范圍,對剪切端部質量無大影響；獲得

9、優(yōu)質坯料的范圍為：低碳鋼9821232申碳鋼9271175高碳合金鋼9821093對上述幾種下料方式作簡單對比,見下表1.2。表中數字越小性能越好。表1.2下料方法比較下料方法 重量誤差 斷口耗料端面質量 彈體內 運料量 成本腔質量熱剪切 2121 1 1圓鋸切 1 3 1 1 2 5帶鋸切1 2 1 1 2 4冷剪切2 1 2 2 2 2切口折斷3 1 3 3 3 31.2.3清除氧化皮鋼在火爐內加熱的構成中,其表層金屬與爐氣中的水和氧氣性氣體進行化學反應生成氧化皮:氧化皮由三層組成,外層為三氧化二鐵,中間層為四氧化三鐵,金屬與氧化層的交界處為氧化鐵。加熱過程產生的氧化皮直接造成了金屬的燒損

10、,脫落在爐內的氧化皮對耐火磚爐子產生腐蝕作用,附著在坯料上的氧化皮會使熱沖壓模具的磨損加劇,同時可能被壓入熱沖壓毛坯表面,降低毛坯的表面質量。因此,加熱后的坯料,在沖壓之前必須將氧化皮清除干凈。通常采用噴射高壓水的方法清除氧化皮。由于噴射的時間短,坯料表面只有一層受到高壓水的冷卻,而坯料內部的熱量又能很快地使其重新升溫。用高壓水清除氧化皮是一種最有效的方法。它利用于高壓水的沖擊力，又借助于氧化鐵皮和鋼遇冷收縮的不同,使它迅速脫落。不論面積大小,形狀如何此方法均可采用,特別是緊貼的氧化皮,用其他方法難于清除時,只要水壓足夠,噴嘴大小角度噴水時間和水量合適,清除效果一般都很好。高壓水清除氧化皮的裝

11、置是一個箱型結構,一端進料,另一端出料,箱內四周布置噴嘴。噴嘴直徑一般選用0.8-1mm,多數噴嘴與毛坯軸線的垂直面大約成15角,部分噴嘴安裝角與前后端面成45角,以保證配料的六個面的氧化皮都能打掉。要避免噴射水流的互相干涉,噴嘴與配料表面間的距離可保持在200-300mm范圍內,高壓水壓力一般為15-20MPa。1.3 預壓型和沖孔增加預壓型工序的好處是定心好,壓型毛坯端面平整,有利于減小沖孔后毛坯的壁厚差。沖孔是熱沖壓成形的基本工序。若沖孔出現廢品,如底部不飽滿、設備型號壁厚差大等,則在拔伸工序中將無法彌補。1.3.1 預壓型后毛坯設計如圖1.2所示,預壓型后毛坯長度H0是依據體積不變原則

12、計算而得;因為預壓型和沖孔在一臺液壓機上使用同一套模具,故直徑D、D1、D2及長度H1與沖孔毛坯的尺寸相同。為了便于坯料放入預壓型模和定位,防止料歪,D應為方鋼對角線長度,模具內徑應略大于方鋼加熱后的對角線尺寸,預壓型不正,會造成沖孔壁厚差過大。根據以上原則和沖孔后毛坯尺寸,D=128mm,D1=207.611mm, D2=215.6mm,H1=36mm。體積不變下預壓型毛坯的長度H0=25mm。圖1.2預壓型毛坯尺寸1.3.2 沖孔后毛坯設計在生產過程中,沖孔后毛坯是熱狀態(tài)下進行后讀的拔伸工序,其形狀、尺寸的確定,在滿足拔伸要求的前提下,主要考慮沖孔工藝特性。彈體毛坯制造質量的優(yōu)劣,很大程度

13、上取決于沖孔,對產品質量特別是彈體毛坯的壁厚差尤為突出。設計沖孔毛坯時一般按熱狀態(tài)考慮,沖孔后毛坯的尺寸形狀如圖1.3所示。圖1.3 沖孔后毛坯尺寸沖孔的后續(xù)工序是拔伸,故內腔尾錐l部分,應與拔伸沖頭尺寸相同或直徑略大于拔伸沖頭,以保證引入拔伸沖頭和穩(wěn)定的定位。此外還應考慮沖孔力,使金屬向下流動,確保沖孔后毛坯外端尾錐部、定心樁、及端面充滿模腔。沖孔后毛坯主要尺寸為：外徑D2=215.6mm； d=98mm； L=310mm沖孔力計算:影響沖孔力的因素較多,計算較為復雜,為簡化計算,采用斯湟吉爾公式P=Fkb=0.25d2kb.(1.3)式中 P沖孔力(kN)；F沖孔沖頭工作部分最大截面積(m

14、m2)；D沖孔沖頭工作部分最大直徑(mm)；K 系數,有d/t=98/56.3的值確定(如圖1.3),其中t為沖孔件壁厚；b材料在沖孔溫度下的強度極限，沖孔溫度約為1100。P=0.2982636= Kn=162t沖孔力P約為162t。圖1.4 系數K1與ds/t1.3.3 設備型號預壓型和沖孔采用同一套多工位水壓機。如圖1.5和1.6所示,水壓機固定在水壓機座上,壓型模、壓型中套通過導向圈和壓圈用螺栓緊壓在模座內。壓型沖頭用螺紋連接在接桿上,接桿固定在模座上、上模座固定在水壓機的活動橫梁的一個工位上。這種模具的結構特點是導向圈為壓型沖頭運動起導向作用。沖孔沖頭采用復合沖孔結構,上下沖頭保持同

15、軸,并要求通水冷卻,同時還裝有退料機構。圖1.5立式水壓機預壓型工位簡圖1-上模座；2-接桿；3-壓型沖頭；4-導向管；5-壓圈；6-壓型模；7-壓型中套；8-模座；9-頂桿；10-頂桿座；11-模塊；12-頂桿圖1.6立式水壓機沖孔工位簡圖1-上模座；2-水管接頭；3-接桿座；4-壓蓋；5-壓板；6-模座；7-水管接頭；8-沖孔外套；9-模型；10-過水管；11-沖孔接桿；12-沖孔模；13-沖孔沖頭；14-頂桿1.3.4 預壓型和沖孔模具沖孔模的壁厚影響到模具的壽命。如壁厚越薄,則模具易冷卻,但強度低,易將模壁壓在過水套的槽內,不易退模。如果模壁過厚,則不易冷卻,壽命不高并浪費材料。為此模

16、壁厚度可按經驗公式計算:D=d1-k.（1.4）式中 D沖孔模外徑(正錐模大頭);d沖孔模內徑(指模口最薄處直徑);k系數取0.2-0.25,推薦使用0.25d取161.3mm，k取0.27.則D=215mm沖孔模內工作表面和外斜度表面的粗糙度取Ra值為1.6m預壓型和沖孔模具：圖1.7預壓型和沖孔模具模具頂桿：圖1.8預壓型和沖孔模具頂桿預壓型沖頭:內平底沖頭帶有一個小沖頭,如圖1.7所示。圖1.9預壓型沖頭尺寸預壓型沖頭下端直徑D比坯料熱狀態(tài)下對角線大10-15mm,H取5070mm，其余尺寸滿足使用條件及使用強度即可,如圖1.8所示。圖1.10預壓型沖頭簡圖沖孔沖頭:圖1.11沖孔沖頭尺

17、寸圖1.3.5 預壓型和沖孔過程壓型時，自剪切機下來的加熱毛坯通過軌道進入壓型模中，此時壓型沖頭停在壓型模上方某一安全高度，操作者使用工具保證毛坯在壓型模中位置正確，無填充不滿、偏放、外漏等現象并澆注熱沖壓潤滑油。電腦自動確定壓型模、毛坯壓型沖頭的軸線重合后離開水壓機裝置。此時壓型沖頭下壓使模中毛坯變形充滿模腔，然后壓型沖頭上升到安全高度，換到沖孔工位，沖孔頭向下完成沖孔，沖孔沖頭上升到安全高度后轉為預壓型沖頭，同時頂桿推出毛坯，機械手手動卸料運往下一工序。1.4拔伸采用立式三模拔伸的方法，一般采用斷續(xù)拔伸，即一個模圈拔伸后再進入模圈。模圈間距應保證在毛坯進入下一道拔伸模時，其端口剛好離開前一

18、道拔伸模，這樣可以減少毛坯出模卸載和入模加載時的沖擊。1.4.1拔伸后毛坯設計拔伸后毛坯應依據收口前毛坯圖進行設計，收口前毛坯是拔伸毛坯經粗加工后得到的，在收口前毛坯的粗加工部位考慮適當的加工余量，未加工部位保持尺寸不變，既得到收口后毛坯的形狀與尺寸。在確定加工余量時，必須考慮毛坯制造所能達到的精度及表面可能出現的缺陷情況，在確保有足夠余量的同時，盡量降低原材料的消耗。圖1.10為一般榴彈拔伸后毛坯圖圖1.12榴彈拔伸后毛坯D-拔伸后毛坯外徑；D1-收口前的毛坯外徑；D3-收口前毛坯后斜外徑；D4-拔伸后毛坯后斜外徑；D2-拔伸毛坯定心樁直徑；L2-切除長度；d1-拔伸毛坯內腔底部直徑；d2-

19、收口前毛坯底部內腔直徑（銑底后）；d3-產品圖給定的成品內徑（一般情況下選取銑底長度時的計算值）；d-收口前后變形接點處內徑（產品圖給定）；d0-設計收口前毛坯口部選定的內徑；T1-銑底時軸向長度；T2-平底余量；H-定心樁長度；t-底厚；藥室由尾部截錐、中部截錐及口部截錐等三部分組成。其中d、d3尺寸沖壓成形后,不再機械加工,故與收口前毛坯尺寸相同。藥室底面要求進行銑底,銑底的目的是發(fā)現和清除底部存在的金屬疵病及熱沖壓產生的缺陷,并為后續(xù)切削加工作軸向定位。為使銑底后,在加工面和不加工面的過渡處不至于產生棱角,保持平滑過渡,并為防止因沖孔沖頭的頭部鐓粗而造成內形不符合產品圖尺寸要求,一般都在

20、藥室尾椎的末端,引入一個高度為l的過渡錐體,以便保證銑底后獲得所需要的內腔底部形狀。為此藥室底端l和d1尺寸應小于成品尺寸,留出加工余量,銑底深度一般約在2mm左右。拔伸后毛坯的外形及斷面尺寸均應考慮加工余量,加工余量應滿足粗加工所需要并能消除沖壓的壁厚差、拉溝、坑疤等表面缺陷。(1) 外徑D的計算 D=D1+Z精Z粗（1.5）Z精=2Ra粗+Ta粗+2a粗+b精+IT粗Ra粗=50mTa粗=50ma粗=300mb精=200mIT粗=1113取IT12=300mZ精=1500mZ粗=2Ra拔+Ta拔+2a拔+b粗+IT拔Ra拔=50mTa拔=50ma拔=1250mb粗=500mIT拔=IT21

21、mm取1000mZ粗=4700mD=152+4.7+1.5+158.2mm（2）底厚t的計算 t=tc+Z4+Z5+Z6(1.6) 式中 Z4藥室底面加工余量2mmZ5精車彈底余量0.5mm（取外徑一半）；Z6粗加工彈底余量1.5mm（取外徑一半）。（3）藥室深度計算L0=L-Z1+L1(1.7)式中 L收口前毛坯藥室深度；L1彈體口部粗車加工余量0.9mm。L0=615-2+9=622mm （4）藥室尾部過渡椎體直徑計算d3=d-d2L3/L2+d2.（1.8）式中 d彈體藥室中部直徑；d2彈體藥室底部直徑；L3彈體過渡椎體加上底端面的加工余量Z5+Z6；L2彈體尾部與中部截錐長度之和。d3

22、=103-80/658+80= 82.8mm（5）藥室底部直徑計算d1=d2-（Z2+3）（1.9）式中 d2彈體藥室中部直徑；Z2銑底徑向加工余量；3拔伸沖頭頭部直徑的允許磨損量，取2mm。d1=80-2+2=76mm （6）拔伸力計算根據較為接近實際情況的涅馬爾公式P=SDp（1.10）式中 P拔伸力（kN），因是三模拔伸，一模拔伸力P12/3P，二模拔伸力P21/3P； SD拔伸面積，等于拔伸前后毛坯環(huán)形斷面積之差；P拔伸面上的單位流動壓力，p一般按25MPa計算。毛坯的拔伸變形程度Za=S1-S2/S1,Zd=S1/S2，SD=S1-S2式中 Za彈體毛坯拔伸時的斷面收縮率；Zd拔伸率

23、；SD拔伸面積； S1拔伸前毛坯環(huán)形斷面積；S2拔伸后毛坯環(huán)形斷面積；P=(215.6/2)2-(98/2)2- (180/2)2-(98/2)225=(28950.2976-17894.86)25=.94kN=117.11t第一模承擔拔伸量最大，其拔伸力為P178.1t。表 1.3 鋼在高溫時的強度極限溫度20 800 900 1000 1100 1200鋼種45#725.2 107.8 74.48 55.076 36.162 26.166D60767.34 96.334 65.296 49.196 36.162 25.284 30CrMo 960.4 115.05 87.71 55.86

24、36.26 24.794 30CrMnSi 696.78 77.42 43.149 35.28 24.52 17.6440Cr 782.04 146.02 91.336 58.31 42.826 26.46 1.4.2 拔伸設備拔伸采用立式水壓機拔伸裝置。如圖1.11所示,拔伸沖頭、拔伸接桿及接桿頭連接在一起三個拔伸模分別安裝在拔伸模套內。在第三個拔伸模下面裝有自動退料叉板。拔伸模之前的距離用調整環(huán)調整。在自動退料叉板下方裝有收料器。收料器連接自動檢測裝置。圖1.13 立式水壓拔機伸裝置1-水管接頭；2-過水管；3-接桿頭；4-傘模座；5-拔伸接桿；6-拔伸模；7-拔伸模套；8-模座；9-支撐

25、座墊；10-調整環(huán)；11-重錘式退料裝置；12-拔伸沖頭；13-收料器1.4.3 拔伸模具1.拔伸沖頭圖1.14所示拔伸沖頭工作部分各直徑（D1-D5）按下公式計算： D=d（1+at）1+at1+k1+k2.（1.11）式中 D拔伸沖頭工作部分直徑（mm）；d拔伸后毛坯內腔相應的名義直徑加1/4內腔直徑公差（mm）；t拔伸終結溫度，取850-900；t1拔伸沖頭工作溫度，取200；a鋼料線膨脹系數，為1.1610-5k1修正系數，考慮橢圓度及冷卻收縮影響，取0.4mm；k2考慮沖頭制造公差的修正系數，按毛坯內腔H9級精度考慮。根據拔伸后毛坯尺寸可知d1=76mm，d2=80mm，d3=82.

26、8mm，d4=96mm，d5=98mm，D1=76.9mm，D2=81.1mm，D3=84mm，D4=97.3mm，D5=99.3mm拔伸沖頭工作部分各段長度（H1-H4）按下式進行計算：H=h1+at1+at1+.（1.12）式中 H拔伸沖頭工作部分長度（mm）；h拔伸后毛坯內腔相對應段的長度（mm）；拔伸后毛坯內腔相對應長度的正公差，取H10級精度考慮；a、t、t1的含義及數據與上式相同。 根據拔伸后毛坯尺寸可知h1=46mm，h2=124mm，h3=300mm，h4=658mm，則H1=46.4，H2=125.1mm，H3=303mm，H4=663.5mm圖 1.14 拔伸沖頭2.拔伸沖

27、頭其他尺寸拔伸沖頭端部的圓角R等于拔伸后毛坯內腔頭部圓角R,則R=1Omm拔伸沖頭內部加工有過水孔,孔徑應根據沖頭強度計算確定。根據多年生產經驗,口徑75mm以上的彈體,沖頭全長的孔徑取直徑18-35mm,但隨著沖頭外徑的變化,孔徑隨著變化,因而形成階梯式的不同孔徑。沖頭端部與內孔頂端壁厚一般不小于1520mm,內孔頂端最好制成半球形，這樣可以減少應力集中。拔仲沖頭的連接大都采用細牙外螺紋。拔伸沖頭的總長度,應根據拔伸后毛坯的孔深和退料叉板的厚度來考慮。拔伸沖頭工作表面的粗糙度直接影響毛坯內腔表面的粗糙度,同時影響沖頭的磨損,因此要求較高,一般取Ra值為0.8um。3.拔伸模(1)如圖1.15

28、中拔伸模工作帶寬度h1越寬,不易喪失尺寸的準確性,壽命越長；但另一方面,工作帶越寬,摩擦阻力也隨之增加,工作帶越窄,壽命越短,摩擦阻力小。因此工作帶寬度要選擇適當,據經驗一般選57mm。圖 1.15拔伸模工作帶下部寬度h,取818mm,出口圓角取620rrm,此圓角相當于現成一個錐角,稱后錐,它不做功,主要是用于防止圓柱帶的邊刃斷裂。毛坯進入角與圓柱工作帶構成一端的錐形角,稱前錐,對產品質量有很大的影響,一般取14。如果拔伸模的模壁較厚,而前錐角角小,拔伸時由于摩擦阻力增加和毛坯外壁的冷卻速度加快;可能出現穿底或拔斷的現象。毛坯入口圓角1取51Omm。拔伸模的入口直徑d1的計算d1=d+2（H

29、-h-h1）tan.（1.13）式中 d拔伸模工作帶半徑（mm）；H拔伸模總高度（mm）；h1拔伸模工作帶高度（mm）；h拔伸模工作帶下部寬度（mm）；毛坯進入拔伸模的斜角。根據生產實踐經驗,拔伸模工作帶直徑200mm以內,外徑定位225mm。拔伸模的外角1取4。拔伸模的表面粗糙度：內表面和外斜角表面取Ra值為0.8um,其余取Ra=3.2um。根據以上原則和通過拔伸變形程度及次數的計算,可得到三個拔伸模的尺寸。工作帶寬度h1=10mm。工作帶下部寬度h=15mm。毛坯出口圓角=10mm,前錐角=14,毛坯入口圓角1=8mm。拔伸?？偢叨菻=80mm拔伸模外徑D=255mm,拔伸模的外斜角1=

30、4,三個拔伸模工作帶的直徑d1=180mm,d2=159.4mm,d3=159.4mm三個拔伸模的入口直徑d11=194.3mm，d12=179.3mm，d13=179.3mm。（2）拔伸模圖圖 1.16 拔伸一模圖 1.17 拔伸二模圖 1.18 拔伸三模1.4.4 拔伸過程拔伸緊接著沖孔后進行,在同一次加熱中完成。拔伸時,沖孔后的毛坯套在拔伸重頭上,拔伸沖頭緊頂著沖孔毛坯的內腔底面,迫使其通過一系列的拔伸?？? 從而減薄壁厚,增長長度獲得內腔的形狀。彈體毛坯拔伸采用的是將沖孔毛坯套在沖頭上通過一系列連續(xù)排列,直徑逐步減小的環(huán)形拔伸模進行的。如圖1.19示出了坯料在拔伸過程中金屬的受力情況。

31、拔伸過程的重要特征是:沖頭緊頂沖孔毛坯內腔底部通過拔伸模,在拔伸模截面I-I和截面-之間的區(qū)域內產生塑性變形,在拔伸模出口處的截面-上,沖頭和坯料還有相同的速度。拔伸彈體毛坯所需要的拔伸力通過兩種方式傳遞。一部分由沖頭緊頂藥室底部,并經拔伸后的毛坯壁部傳遞;另一部分則通過沿沖頭表面的摩擦力傳遞?？梢?摩擦力的存在可以使作用于藥室底部的拔伸力P相應減小,從而減小了毛坯被頂穿或拔斷的可能性,提高了許可的拔伸變形程度。剛開始拔伸時,毛坯松動地套在沖頭上,故拔伸力幾乎全部由藥室底部傳遞,所以在拔伸變形程度較大的情況下,拔伸開始時,底部就有可能被頂穿。沖孔毛坯拔伸時在外力的作用下,其變形區(qū)的應力狀態(tài)是:

32、沿毛坯軸向受拉伸,沿切向及徑向受壓縮。變形區(qū)內的材料越接近斷面- ,所承受的拉應力越大。當拔伸模的表面粗糙,進入角大以及拔伸變形程度大時,毛坯已經拔伸的壁部內將引起很大的拉應力，有可能導致壁部變薄甚至斷裂。圖 1.19 拔伸金屬受力1.4.5 拔伸后熱檢熱檢的目的是為了及時發(fā)現質量問題,及時糾正,否則,將會造成大批廢品或次品。熱檢的項目有:壁厚差,底厚,內堂尺寸,彈體藥室深度,外徑及外觀檢查(主要觀察定心樁是否飽滿,外觀拉鉤狀態(tài)等)。工作開始或更換沖孔模具后應該進行熱檢,壁厚差1OO%檢驗,內徑20%檢驗,內膛不許有生棱,外表線痕0.5,待生產正常以后才可進行抽檢。2 彈體的粗加工與收口工藝2

33、.1 外形加工2.1.1 加工設備型號外形加工大都選用功率大,剛性好的液壓仿形車床。彈體粗車外形,收口前車外形,精車全形工序所選用的機床是長城機床廠生產的CE7132,CE7132A,CE7132A /1多刀半自動液壓仿形車床。這些車床的特點是:功率大,剛性好,效率高,操作方便,排屑容易。橫刀架用自驅式液壓傳動,能自動循環(huán),用來切溝槽,端面和倒角。仿形刀架采用液壓仿形系統(tǒng),可裝夾三把刀具白動循環(huán)。尾架套筒進退由液壓驅動,頂桿力的大小可通過液壓系統(tǒng)調整。2.1.2 各工步內容上料夾緊車端面定內膛深度第一次粗車外形粗車內徑及倒角第二次粗車外形松夾下料自檢:正常生產時每10件自檢一次2.1.3 卡壓

34、方式、定位基準粗車外弧形的夾緊方法與定位基準的選擇,根據彈體的不同結構,其方法也各不相同。我選用的是彈體以小端口部內徑作為夾緊定心基準,以大端定心樁的中心孔為輔助定心基準,以小端口部端面作為軸向:定位基準。由于上端口部內孔直徑較小,而彈體外圓直徑較大,其毛坯加工余量及壁厚差也都較大,因此j在切削過程中夾緊承受著較大的切削力矩,夾緊損害嚴重。為此改為以彈體外端的外圓柱表面作為夾緊定心標準,以小端口部作為輔助定心基準,解決了夾具損害嚴重,工件裝夾困難的問題。鉆中心孔是彈體加工的重要工序之一,也是機械加工的基礎工序。應安排在粗車外形之前。鉆中心孔是以彈體內腔作定心基準,保證中心孔軸線與彈體內腔的中心

35、線同軸。否則將會使彈體壁厚差增大,甚至超出產品的規(guī)定。所以,中心孔加工精度將直接影響以后加工工序的幾何精度。2.1.4 工序卡片內容(1)彈體的外表面加工用車削方法,借助靠模來獲得符合產品圖要求的彈體外形。(2)彈體的內表面加工彈體的內表面包括內表面的圓柱部及內表面的弧形部。(3)彈體的螺紋加工螺紋加工是彈體加工的一道關鍵工序。彈體螺紋包括彈口引信螺紋及大端螺紋,其加工工程如下:車備制螺紋直徑車削螺紋支持端面車、銑螺紋等。2.2 藥室加工2.2.1 設備型號由于藥室形狀簡單且尺寸精度要求不高,所以加工工序所選用的設備大都為普通車床。車外形工序可選用液壓仿形車床,搪孔工序則選用長床身的C630型

36、普通車床。2.2.2 工序內容(1)先用鏜刀車內腔直徑,然后再用成形銑底刀銑底部形狀。用銑底到與鏜刀聯合加工時,銑底到只銑內腔頭半部分,并在鏜刀車內腔直徑之前進行。按著這種加工順序,可以保證鏜刀與銑底刀的連接部分:比較平滑過渡。(2)按靠模板經過多次走刀獲得內腔成形表面。在刀架上安裝軸向定位器,用來控制刀具的伸出量與走刀距離。將輔助定位件做成能夠沿縱向稍許活動的零件。以適應定位時所發(fā)生的縱向位移。2.3 收口工藝2.3.1 口部加熱設備型號:加熱方法有兩種:一種是感應加熱,另一種是火焰加熱。感應加熱有立式和臥室兩種。感應加熱的主要優(yōu)點:整個圓周加熱均勻?？梢员ＷC得到滿意的軸向溫度分布。加熱迅速

37、,氧化皮少?；鹧婕訜釥t有孔式轉爐和縫隙式爐兩種。在縫隙式爐加熱中,毛坯由爐的一端斜滾向另一端,故有利于周向加熱均勻?？资睫D爐加熱需要用手工轉料,加熱不易均勻。加熱溫度、時間:(1)加熱溫度它是指收口前毛坯在出爐時的溫度。加熱溫度一般不超過10O0 ,多數在850 980之間。(2)加熱長度它是指達到規(guī)定的加熱溫度的那段長度。通常加熱長度都比收口變形長度短,因有一段加熱過渡區(qū)溫度為0左右。加熱長度加上過渡區(qū)長度等于或略長于收口變形長度,即可滿足收口要求。收口后需經熱處理的彈體;收口加熱長度盡可能的縮短,一般約為變形長度的1/3左右,這樣可以使收口后內弧尺寸穩(wěn)定。(3)加熱溫度在保證加熱溫度和加熱

38、均勻的前提下,加熱時間宜短不宜長。如果加熱時間長,就會使應當是低溫區(qū)的部位溫度明顯升高,對火焰加熱來說尤為明顯。收口是在毛坯內腔變形區(qū)與非變形區(qū)的交界區(qū),會出現環(huán)形凸棱。為了避免出項這種現象,彈體弧形根部溫度應比其口部溫度要低。加熱時間與壁厚有直接關系,另外還與彈徑,加熱長度及加熱設備有關系。表 2.1 收口前毛坯加熱規(guī)范彈種加熱溫度/加熱時間/min 加熱長度/mm 收口長度/mm 備注122mm榴彈體 850-890 8-10 100-120 157 包122加榴彈體 920-1000 18-20 250-270 253.5 括過130mm加榴彈體 900-1000 18-20 250-2

39、60 251 渡圓152mm榴彈體 880-910 18-20 220-240 252 弧長2.3.2 設備型號彈體收口所用的壓力機,一般有兩種,一種是機械壓力機,一種是液壓機。從收口的力的分布情況看,開始階段較小,達到行程末端時收口力較大,這和機械壓力機的壓力輸出性相吻合。在選用壓力機噸位時,要留有30%以上的余量。當采用機械壓力機時,由于一般閉式單點壓力機的閉合高度較小,行程較短,不能滿足要求,往往需要特殊訂貨。目前,中口徑彈體過采用JA31-250型2452kN壓力機J31-630型6178kN壓力機在加大行程和閉合高度后可作為大口徑彈體收口用。1-頂料桿2-收口模3-水套4-下模5-模

40、墊6-頂桿圖2.1立式水壓機向下收口裝置2.3.3 收口過程采用彈口部向下,弧形在下模型腔內成形。收口時,先將液壓機上工作部與上模上升到安全高度,將收口前毛坯頭部開口處向下放入下模中,確定毛坯在下模中位置正確后,涂潤滑油,液壓機上工作部與上模同時下壓,使上模與下模完全對接,得到收口后的毛坯,然后液壓機回到安全高度,頂桿向上運動將下模中的毛坯頂出模具,操作人員用鉤子將彈體拉出放入傳送帶等待下一工序。這種方法適用于100mm以上口徑彈體收口。該方法的模子內腔圓柱定位部與弧形部為一體,因此它比口部向上收口方法更能保證收口后外弧形對圓柱部的同軸度。毛坯易于入模和出模,便于實現生產線自動化。收口模便于噴

41、水;冷卻條件較好,有利提高模具壽命。2.3.4收口力計算收口時所做的功包括金屬內部的變形功和摩擦功。變形功與彈體收口部位的體積、變形量、單位變形阻力有關。摩擦功取決于正壓力、摩擦系數(包括潤滑狀態(tài))和變形表面積大小。假定壁厚不變、屈服強度不變,摩擦系數不變，其行程末端的收口力按公式2.4計算。P=6.28tLcosA（tg+tgA）（2.1）式中 P收口末端壓力（kN）；L錐形部長度（mm）；t收口區(qū)壁厚（mm）；A1/2錐角（）；材料屈服強度（MPa）；摩擦角（）；tg摩擦系數。 根據152mm殺爆彈收口后毛坯尺寸可知L=331mm，t=24.8mm，A=4.5，取400MPa，摩擦系數取0

42、.5，則收口力P2060kN。2.3.5 收口后的檢測(1)檢查項目熱檢測:100%檢測內弧各測量點直徑、孔徑、藥室深度、外弧形偏差。冷檢測:100%檢測內弧各測量點直徑、口部內徑、藥室深度。(2)測量所用的量具檢測內弧測量點直徑常用量具有兩種: 輪接觸式內卡,卡鉗式內卡。檢測口徑部內徑一般用樣板。檢測藥室深度常用板式深度樣板。檢測外弧形偏差用機械式偏差檢驗器。3 彈體的精加工工藝3.1 彈頭部外形加工3.1.1 設備型號采用CE7120液壓仿形多刀半自動車床。3.1.2 加工過程以彈口為主要夾緊定心基準,尾部中心孔為輔助定心基準,彈口端面為軸向定位基準固定在車床上,刀具進給量通過弧形部的靠模

43、確定?？ňo毛坯后,刀尖對準彈口的定心基準并處于安全距離。調節(jié)靠模和車床刀具定位軸緊貼。啟動車床,使毛坯轉動,刀尖慢慢貝占近毛坯,切到毛坯后按照靠模尺寸進給,轉速高,進給量適中。3.2 精車彈體全形3.2.1 設備型號采用CE7120液壓仿形多刀半自動車床。3.2.2 工步內容1.卡緊工件:以彈口為主要夾緊定心基準,尾部中心孔為輔助定心基準,彈口端面為軸向定位基準固定在車床上。2.精車外形:依靠成形靠模使刀具在彈體上切削出外形。注意調整靠模9靠模的底部基面要與機床主軸的旋轉中心線保持平行。3.3 彈尾部外形加工3.3.1 設備型號采用CE7120液壓仿形多刀半自動車床。3.3.2 工步內容1 .

44、切定心樁:以下定心部外徑作為主要夾緊定心基準,弧形部為輔助定心基準。用橫刀夾切槽刀橫向切斷定心樁。2.平底端面和倒圓角:以下定心部為主要夾緊定心基準,弧形部為輔助定心基準。在內腔放置定位桿,并以內腔底部為軸向定位基準。3.4 精修內弧3.4.1 設各型號采用CE7120液壓仿形多刀半自動車床。3.4.2 工步內容1.卡緊工件:以口部端面為縱向基準,尾椎部與弧形部為定心基準。尾椎頂碗氣缸推動彈體,使弧形部壓在中心架活動頂碗的表面上,將彈體固定。2.精修內弧:在車床上安裝靠模裝置,利用細長的彎刀桿進行切削加王。3.5 精車定心部3.5.1 設備型號采用數控車床CKS6145進行加工。3.5.2 工步內容1.卡緊工件:以床頭頂碗與床尾氣缸頂碗作為定心基準。嚴格控制機床主軸與彈體、頂碗的同軸度,以保證彈體外徑與定心部有較好的同軸度。床尾氣缸頂碗通過推動彈體弧形部,將彈體尾椎緊緊地頂住床頭頂碗錐面。當主軸轉動時,依靠頂碗與彈體尾椎間的摩擦力使彈體與機床主軸同步轉動。2.精車定心部:在車床上安裝單刀架,按照尺寸車出定心部。3.6 口部螺紋加工3.6.1 設備型號采用數控車床CKS6145進行加工。3.6.2 工步內容1、鏜孔