彈箭制造工藝學(xué)

1、緒論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jìn)行下料尺寸、沖孔力、拔伸力、和收口力計(jì)算。畫出工藝框圖,繪制工藝路線圖表,編制工藝卡片,設(shè)計(jì)彈體粗加工外形、藥室所用夾具和收口模具。我國(guó)大口徑彈體毛坯的生產(chǎn),在8O年代以前多是沿用3040年代的熱沖老工藝,所用設(shè)備大部分為單工位水壓機(jī),公稱壓力一般均在2OO05O00kN范圍內(nèi)。由于設(shè)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(shè)備條件、操作人員素質(zhì),管理水平以及制造水平有關(guān)。在大口徑彈體制造成本中,材料費(fèi)約占生產(chǎn)成本的

2、8O%左右,故要提高經(jīng)濟(jì)效益,實(shí)現(xiàn)彈體制造現(xiàn)代化,就必須從提高毛坯制造質(zhì)量,提高材料利用率方面著手進(jìn)行改造。精化毛坯不僅直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的提高、能源與材料的消耗以及綜合生產(chǎn)效益,也關(guān)系到彈體切削加工先進(jìn)設(shè)備的使用和先進(jìn)工藝的實(shí)施。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中力求精化彈體毛坯,采用目前較先進(jìn)的熱剪切下料工藝,加熱采用大功率感應(yīng)加熱,預(yù)壓型、沖孔與拔伸采用多工位組合沖壓機(jī),冷卻采用可可控冷卻設(shè)備以保證毛坯機(jī)械性能,收口前采用中頻感應(yīng)加熱,增設(shè)有獨(dú)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(dòng)噴涂潤(rùn)滑劑和冷卻裝置,毛坯實(shí)行100%自動(dòng)化熱檢,白動(dòng)剔除廢品和打標(biāo)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(fèi),有效降低廢料率。熱沖壓分為預(yù)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(jī)械加工和收口提供余料小、尺寸合適的坯料,有效縮短工時(shí),提高彈丸質(zhì)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(zhǔn)和裝卡基準(zhǔn)。收口工序使彈丸頭部得到設(shè)計(jì)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(nèi)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(jìn)廠驗(yàn)收長(zhǎng)坯料感應(yīng)加熱下料清除氧化皮精整對(duì)角線預(yù)壓型沖孔拔伸熱檢冷卻檢驗(yàn)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(yàn)修內(nèi)弧形精車全形硬度及機(jī)械性能試驗(yàn)精車定心部車彈帶槽水壓試驗(yàn)彈體磁粉探傷車口部螺紋超聲波探傷內(nèi)膛噴砂、噴漆全面檢驗(yàn)。1 彈體毛坯熱沖壓工藝1.1長(zhǎng)坯料加熱1.1.1 設(shè)備型號(hào)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(yīng)加熱爐被越來越多的應(yīng)用到生產(chǎn)領(lǐng)域,這里我們工藝采用大功率感應(yīng)加熱爐。它加熱快,氧化皮少,溫度均勻,熱效率高,便于白動(dòng)化作業(yè)。同時(shí)配置坯料加熱自動(dòng)送進(jìn)裝置,改善勞動(dòng)條件。1.1.2 加熱溫度、時(shí)間正確的加熱應(yīng)保證坯料達(dá)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(chǎn)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(shí)間。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),154mm 154mm 373mm坯料(D60鋼)在加熱爐中的加熱參數(shù)可參考表1.1和圖1.1。坯料應(yīng)加熱到125O ;用一般感應(yīng)加熱,溫差100加熱時(shí)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(yīng)加熱 ；B一快速感應(yīng)加熱圖1.1一

6、般感應(yīng)加熱參數(shù)1.2下料1.2.1坯料長(zhǎng)度設(shè)計(jì)根據(jù)毛坯用料量,加適量消耗,按照體積不變計(jì)算長(zhǎng)度。根據(jù)拔伸毛坯的用料重量,加上適量的消耗,按照體積不變?cè)瓌t計(jì)算出坯料下料的長(zhǎng)度。坯料實(shí)際用料重量計(jì)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(shí)的火耗，油爐為2%3%，燃?xì)鉅t為1%2%;2斷料的損耗。取1.5%.然后運(yùn)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(jì)算得到坯料實(shí)際用料重量Q0為69.1kg。單個(gè)坯料長(zhǎng)度計(jì)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(zhǎng)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(chǎn)中下料的方式有:開槽壓力機(jī)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(zhì)量較好,但材料的損耗和鋸片的消耗量大且生產(chǎn)率低;壓力機(jī)上冷剪切雖生產(chǎn)率高,但端面質(zhì)量和端面平直度低;開槽折斷法雖生產(chǎn)效率高,簡(jiǎn)易,但開槽折斷后的斷面質(zhì)量較差,粗糙,多毛刺,端面不平直:這不僅影響沖孔毛坯質(zhì)量,而且增加材料的耗材,必要時(shí)還需進(jìn)行除毛刺的工作。熱剪切法能排除幾種現(xiàn)行斷料方法所存在的缺點(diǎn)

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(zhì)的彈體毛坯。熱剪切單個(gè)坯料的長(zhǎng)度、質(zhì)量偏差和斷面平直度及端部質(zhì)量都能達(dá)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(nèi)腔質(zhì)量。又由于加熱一熱剪切一壓力機(jī)同步聯(lián)動(dòng),可大幅提高生產(chǎn)線效率。熱剪切下料還具有簡(jiǎn)化工藝和減少中間材料運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。在生產(chǎn)中應(yīng)注意斷面公差、彎曲度和扭曲度,增設(shè)自動(dòng)稱重、尺寸檢測(cè)、自動(dòng)剔除廢品、自動(dòng)送料裝置和獨(dú)立高壓系統(tǒng)的高壓水清除氧化皮裝置。熱剪切有關(guān)工藝參數(shù):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(duì)剪切端部質(zhì)量無大影響；獲得

9、優(yōu)質(zhì)坯料的范圍為：低碳鋼9821232申碳鋼9271175高碳合金鋼9821093對(duì)上述幾種下料方式作簡(jiǎn)單對(duì)比,見下表1.2。表中數(shù)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(zhì)量 彈體內(nèi) 運(yùn)料量 成本腔質(zhì)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(nèi)加熱的構(gòu)成中,其表層金屬與爐氣中的水和氧氣性氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)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(chǎn)生的氧化皮直接造成了金屬的燒損

10、,脫落在爐內(nèi)的氧化皮對(duì)耐火磚爐子產(chǎn)生腐蝕作用,附著在坯料上的氧化皮會(huì)使熱沖壓模具的磨損加劇,同時(shí)可能被壓入熱沖壓毛坯表面,降低毛坯的表面質(zhì)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(shí)間短,坯料表面只有一層受到高壓水的冷卻,而坯料內(nèi)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(shí),只要水壓足夠,噴嘴大小角度噴水時(shí)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(gè)箱型結(jié)構(gòu),一端進(jìn)料,另一端出料,箱內(nèi)四周布置噴嘴。噴嘴直徑一般選用0.8-1mm,多數(shù)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(gè)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(nèi),高壓水壓力一般為15-20MPa。1.3 預(yù)壓型和沖孔增加預(yù)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(xiàn)廢品,如底部不飽滿、設(shè)備型號(hào)壁厚差大等,則在拔伸工序中將無法彌補(bǔ)。1.3.1 預(yù)壓型后毛坯設(shè)計(jì)如圖1.2所示,預(yù)壓型后毛坯長(zhǎng)度H0是依據(jù)體積不變?cè)瓌t

12、計(jì)算而得;因?yàn)轭A(yù)壓型和沖孔在一臺(tái)液壓機(jī)上使用同一套模具,故直徑D、D1、D2及長(zhǎng)度H1與沖孔毛坯的尺寸相同。為了便于坯料放入預(yù)壓型模和定位,防止料歪,D應(yīng)為方鋼對(duì)角線長(zhǎng)度,模具內(nèi)徑應(yīng)略大于方鋼加熱后的對(duì)角線尺寸,預(yù)壓型不正,會(huì)造成沖孔壁厚差過大。根據(jù)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(yù)壓型毛坯的長(zhǎng)度H0=25mm。圖1.2預(yù)壓型毛坯尺寸1.3.2 沖孔后毛坯設(shè)計(jì)在生產(chǎn)過程中,沖孔后毛坯是熱狀態(tài)下進(jìn)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(zhì)量的優(yōu)劣,很大程度

13、上取決于沖孔,對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量特別是彈體毛坯的壁厚差尤為突出。設(shè)計(jì)沖孔毛坯時(shí)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(nèi)腔尾錐l部分,應(yīng)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(yīng)考慮沖孔力,使金屬向下流動(dòng),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(jì)算:影響沖孔力的因素較多,計(jì)算較為復(fù)雜,為簡(jiǎn)化計(jì)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(shù),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(qiáng)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(shù)K1與ds/t1.3.3 設(shè)備型號(hào)預(yù)壓型和沖孔采用同一套多工位水壓機(jī)。如圖1.5和1.6所示,水壓機(jī)固定在水壓機(jī)座上,壓型模、壓型中套通過導(dǎo)向圈和壓圈用螺栓緊壓在模座內(nèi)。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(jī)的活動(dòng)橫梁的一個(gè)工位上。這種模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是導(dǎo)向圈為壓型沖頭運(yùn)動(dòng)起導(dǎo)向作用。沖孔沖頭采用復(fù)合沖孔結(jié)構(gòu),上下沖頭保持同

15、軸,并要求通水冷卻,同時(shí)還裝有退料機(jī)構(gòu)。圖1.5立式水壓機(jī)預(yù)壓型工位簡(jiǎn)圖1-上模座；2-接桿；3-壓型沖頭；4-導(dǎo)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(jī)沖孔工位簡(jiǎn)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(yù)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(qiáng)度低,易將模壁壓在過水套的槽內(nèi),不易退模。如果模壁過厚,則不易冷卻,壽命不高并浪費(fèi)材料。為此模

16、壁厚度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:D=d1-k.（1.4）式中 D沖孔模外徑(正錐模大頭);d沖孔模內(nèi)徑(指?？谧畋√幹睆?;k系數(shù)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(nèi)工作表面和外斜度表面的粗糙度取Ra值為1.6m預(yù)壓型和沖孔模具：圖1.7預(yù)壓型和沖孔模具模具頂桿：圖1.8預(yù)壓型和沖孔模具頂桿預(yù)壓型沖頭:內(nèi)平底沖頭帶有一個(gè)小沖頭,如圖1.7所示。圖1.9預(yù)壓型沖頭尺寸預(yù)壓型沖頭下端直徑D比坯料熱狀態(tài)下對(duì)角線大10-15mm,H取5070mm，其余尺寸滿足使用條件及使用強(qiáng)度即可,如圖1.8所示。圖1.10預(yù)壓型沖頭簡(jiǎn)圖沖孔沖頭:圖1.11沖孔沖頭尺

17、寸圖1.3.5 預(yù)壓型和沖孔過程壓型時(shí)，自剪切機(jī)下來的加熱毛坯通過軌道進(jìn)入壓型模中，此時(shí)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(xiàn)象并澆注熱沖壓潤(rùn)滑油。電腦自動(dòng)確定壓型模、毛坯壓型沖頭的軸線重合后離開水壓機(jī)裝置。此時(shí)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?jīng)_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(zhuǎn)為預(yù)壓型沖頭，同時(shí)頂桿推出毛坯，機(jī)械手手動(dòng)卸料運(yùn)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(gè)模圈拔伸后再進(jìn)入模圈。模圈間距應(yīng)保證在毛坯進(jìn)入下一道拔伸模時(shí)，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(shí)的沖擊。1.4.1拔伸后毛坯設(shè)計(jì)拔伸后毛坯應(yīng)依據(jù)收口前毛坯圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，收口前毛坯是拔伸毛坯經(jīng)粗加工后得到的，在收口前毛坯的粗加工部位考慮適當(dāng)?shù)募庸び嗔?，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(shí)，必須考慮毛坯制造所能達(dá)到的精度及表面可能出現(xiàn)的缺陷情況，在確保有足夠余量的同時(shí)，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(zhǎng)度；d1-拔伸毛坯內(nèi)腔底部直徑；d2-

19、收口前毛坯底部?jī)?nèi)腔直徑（銑底后）；d3-產(chǎn)品圖給定的成品內(nèi)徑（一般情況下選取銑底長(zhǎng)度時(shí)的計(jì)算值）；d-收口前后變形接點(diǎn)處內(nèi)徑（產(chǎn)品圖給定）；d0-設(shè)計(jì)收口前毛坯口部選定的內(nèi)徑；T1-銑底時(shí)軸向長(zhǎng)度；T2-平底余量；H-定心樁長(zhǎng)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(jī)械加工,故與收口前毛坯尺寸相同。藥室底面要求進(jìn)行銑底,銑底的目的是發(fā)現(xiàn)和清除底部存在的金屬疵病及熱沖壓產(chǎn)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(chǎn)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(nèi)形不符合產(chǎn)品圖尺寸要求,一般都在

20、藥室尾椎的末端,引入一個(gè)高度為l的過渡錐體,以便保證銑底后獲得所需要的內(nèi)腔底部形狀。為此藥室底端l和d1尺寸應(yīng)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(yīng)考慮加工余量,加工余量應(yīng)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(zhǎng)度之和。d3

22、=103-80/658+80= 82.8mm（5）藥室底部直徑計(jì)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(jì)算根據(jù)較為接近實(shí)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(dòng)壓力，p一般按25MPa計(jì)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(shí)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(dān)拔伸量最大，其拔伸力為P178.1t。表 1.3 鋼在高溫時(shí)的強(qiáng)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(shè)備拔伸采用立式水壓機(jī)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(gè)拔伸模分別安裝在拔伸模套內(nèi)。在第三個(gè)拔伸模下面裝有自動(dòng)退料叉板。拔伸模之前的距離用調(diào)整環(huán)調(diào)整。在自動(dòng)退料叉板下方裝有收料器。收料器連接自動(dòng)檢測(cè)裝置。圖1.13 立式水壓拔機(jī)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(diào)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(jì)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(nèi)腔相應(yīng)的名義直徑加1/4內(nèi)腔直徑公差（mm）；t拔伸終結(jié)溫度，取850-900；t1拔伸沖頭工作溫度，取200；a鋼料線膨脹系數(shù)，為1.1610-5k1修正系數(shù)，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(shù)，按毛坯內(nèi)腔H9級(jí)精度考慮。根據(jù)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(zhǎng)度（H1-H4）按下式進(jìn)行計(jì)算：H=h1+at1+at1+.（1.12）式中 H拔伸沖頭工作部分長(zhǎng)度（mm）；h拔伸后毛坯內(nèi)腔相對(duì)應(yīng)段的長(zhǎng)度（mm）；拔伸后毛坯內(nèi)腔相對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度的正公差，取H10級(jí)精度考慮；a、t、t1的含義及數(shù)據(jù)與上式相同。 根據(jù)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(nèi)腔頭部圓角R,則R=1Omm拔伸沖頭內(nèi)部加工有過水孔,孔徑應(yīng)根據(jù)沖頭強(qiáng)度計(jì)算確定。根據(jù)多年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),口徑75mm以上的彈體,沖頭全長(zhǎng)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(nèi)孔頂端壁厚一般不小于1520mm,內(nèi)孔頂端最好制成半球形，這樣可以減少應(yīng)力集中。拔仲?zèng)_頭的連接大都采用細(xì)牙外螺紋。拔伸沖頭的總長(zhǎng)度,應(yīng)根據(jù)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(nèi)腔表面的粗糙度,同時(shí)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(zhǔn)確性,壽命越長(zhǎng)；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(dāng),據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(dāng)于現(xiàn)成一個(gè)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(jìn)入角與圓柱工作帶構(gòu)成一端的錐形角,稱前錐,對(duì)產(chǎn)品質(zhì)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(shí)由于摩擦阻力增加和毛坯外壁的冷卻速度加快;可能出現(xiàn)穿底或拔斷的現(xiàn)象。毛坯入口圓角1取51Omm。拔伸模的入口直徑d1的計(jì)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?？偢叨龋╩m）；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(jìn)入拔伸模的斜角。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),拔伸模工作帶直徑200mm以內(nèi),外徑定位225mm。拔伸模的外角1取4。拔伸模的表面粗糙度：內(nèi)表面和外斜角表面取Ra值為0.8um,其余取Ra=3.2um。根據(jù)以上原則和通過拔伸變形程度及次數(shù)的計(jì)算,可得到三個(gè)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(gè)拔伸模工作帶的直徑d1=180mm,d2=159.4mm,d3=159.4mm三個(gè)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(jìn)行,在同一次加熱中完成。拔伸時(shí),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(nèi)腔底面,迫使其通過一系列的拔伸模孔, 從而減薄壁厚,增長(zhǎng)長(zhǎng)度獲得內(nèi)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(jìn)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(nèi)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(nèi)產(chǎn)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(jīng)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(yīng)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(shí),毛坯松動(dòng)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(shí),底部就有可能被頂穿。沖孔毛坯拔伸時(shí)在外力的作用下,其變形區(qū)的應(yīng)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(nèi)的材料越接近斷面- ,所承受的拉應(yīng)力越大。當(dāng)拔伸模的表面粗糙,進(jìn)入角大以及拔伸變形程度大時(shí),毛坯已經(jīng)拔伸的壁部?jī)?nèi)將引起很大的拉應(yīng)力，有可能導(dǎo)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(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題,及時(shí)糾正,否則,將會(huì)造成大批廢品或次品。熱檢的項(xiàng)目有:壁厚差,底厚,內(nèi)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(yīng)該進(jìn)行熱檢,壁厚差1OO%檢驗(yàn),內(nèi)徑20%檢驗(yàn),內(nèi)膛不許有生棱,外表線痕0.5,待生產(chǎn)正常以后才可進(jìn)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(shè)備型號(hào)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(jī)床是長(zhǎng)城機(jī)床廠生產(chǎn)的CE7132,CE7132A,CE7132A /1多刀半自動(dòng)液壓仿形車床。這些車床的特點(diǎn)是:功率大,剛性好,效率高,操作方便,排屑容易。橫刀架用自驅(qū)式液壓傳動(dòng),能自動(dòng)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(dòng)循環(huán)。尾架套筒進(jìn)退由液壓驅(qū)動(dòng),頂桿力的大小可通過液壓系統(tǒng)調(diào)整。2.1.2 各工步內(nèi)容上料夾緊車端面定內(nèi)膛深度第一次粗車外形粗車內(nèi)徑及倒角第二次粗車外形松夾下料自檢:正常生產(chǎn)時(shí)每10件自檢一次2.1.3 卡壓

34、方式、定位基準(zhǔn)粗車外弧形的夾緊方法與定位基準(zhǔn)的選擇,根據(jù)彈體的不同結(jié)構(gòu),其方法也各不相同。我選用的是彈體以小端口部?jī)?nèi)徑作為夾緊定心基準(zhǔn),以大端定心樁的中心孔為輔助定心基準(zhǔn),以小端口部端面作為軸向:定位基準(zhǔn)。由于上端口部?jī)?nèi)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(yán)重。為此改為以彈體外端的外圓柱表面作為夾緊定心標(biāo)準(zhǔn),以小端口部作為輔助定心基準(zhǔn),解決了夾具損害嚴(yán)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(jī)械加工的基礎(chǔ)工序。應(yīng)安排在粗車外形之前。鉆中心孔是以彈體內(nèi)腔作定心基準(zhǔn),保證中心孔軸線與彈體內(nèi)腔的中心

35、線同軸。否則將會(huì)使彈體壁厚差增大,甚至超出產(chǎn)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(nèi)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(chǎn)品圖要求的彈體外形。(2)彈體的內(nèi)表面加工彈體的內(nèi)表面包括內(nèi)表面的圓柱部及內(nèi)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(guān)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(shè)備型號(hào)由于藥室形狀簡(jiǎn)單且尺寸精度要求不高,所以加工工序所選用的設(shè)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(zhǎng)床身的C630型

36、普通車床。2.2.2 工序內(nèi)容(1)先用鏜刀車內(nèi)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(lián)合加工時(shí),銑底到只銑內(nèi)腔頭半部分,并在鏜刀車內(nèi)腔直徑之前進(jìn)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(jīng)過多次走刀獲得內(nèi)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(dòng)的零件。以適應(yīng)定位時(shí)所發(fā)生的縱向位移。2.3 收口工藝2.3.1 口部加熱設(shè)備型號(hào):加熱方法有兩種:一種是感應(yīng)加熱,另一種是火焰加熱。感應(yīng)加熱有立式和臥室兩種。感應(yīng)加熱的主要優(yōu)點(diǎn):整個(gè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)爐加熱需要用手工轉(zhuǎn)料,加熱不易均勻。加熱溫度、時(shí)間:(1)加熱溫度它是指收口前毛坯在出爐時(shí)的溫度。加熱溫度一般不超過10O0 ,多數(shù)在850 980之間。(2)加熱長(zhǎng)度它是指達(dá)到規(guī)定的加熱溫度的那段長(zhǎng)度。通常加熱長(zhǎng)度都比收口變形長(zhǎng)度短,因有一段加熱過渡區(qū)溫度為0左右。加熱長(zhǎng)度加上過渡區(qū)長(zhǎng)度等于或略長(zhǎng)于收口變形長(zhǎng)度,即可滿足收口要求。收口后需經(jīng)熱處理的彈體;收口加熱長(zhǎng)度盡可能的縮短,一般約為變形長(zhǎng)度的1/3左右,這樣可以使收口后內(nèi)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(shí)間宜短不宜長(zhǎng)。如果加熱時(shí)間長(zhǎng),就會(huì)使應(yīng)當(dāng)是低溫區(qū)的部位溫度明顯升高,對(duì)火焰加熱來說尤為明顯。收口是在毛坯內(nèi)腔變形區(qū)與非變形區(qū)的交界區(qū),會(huì)出現(xiàn)環(huán)形凸棱。為了避免出項(xiàng)這種現(xiàn)象,彈體弧形根部溫度應(yīng)比其口部溫度要低。加熱時(shí)間與壁厚有直接關(guān)系,另外還與彈徑,加熱長(zhǎng)度及加熱設(shè)備有關(guān)系。表 2.1 收口前毛坯加熱規(guī)范彈種加熱溫度/加熱時(shí)間/min 加熱長(zhǎng)度/mm 收口長(zhǎng)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(zhǎng)2.3.2 設(shè)備型號(hào)彈體收口所用的壓力機(jī),一般有兩種,一種是機(jī)械壓力機(jī),一種是液壓機(jī)。從收口的力的分布情況看,開始階段較小,達(dá)到行程末端時(shí)收口力較大,這和機(jī)械壓力機(jī)的壓力輸出性相吻合。在選用壓力機(jī)噸位時(shí),要留有30%以上的余量。當(dāng)采用機(jī)械壓力機(jī)時(shí),由于一般閉式單點(diǎn)壓力機(jī)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(jī)J31-630型6178kN壓力機(jī)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(jī)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(nèi)成形。收口時(shí),先將液壓機(jī)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(rùn)滑油,液壓機(jī)上工作部與上模同時(shí)下壓,使上模與下模完全對(duì)接,得到收口后的毛坯,然后液壓機(jī)回到安全高度,頂桿向上運(yùn)動(dòng)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(nèi)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(duì)圓柱部的同軸度。毛坯易于入模和出模,便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線自動(dòng)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(jì)算收口時(shí)所做的功包括金屬內(nèi)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(guān)。摩擦功取決于正壓力、摩擦系數(shù)(包括潤(rùn)滑狀態(tài))和變形表面積大小。假定壁厚不變、屈服強(qiáng)度不變,摩擦系數(shù)不變，其行程末端的收口力按公式2.4計(jì)算。P=6.28tLcosA（tg+tgA）（2.1）式中 P收口末端壓力（kN）；L錐形部長(zhǎng)度（mm）；t收口區(qū)壁厚（mm）；A1/2錐角（）；材料屈服強(qiáng)度（MPa）；摩擦角（）；tg摩擦系數(shù)。 根據(jù)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(shù)取0

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

43、確定。卡緊毛坯后,刀尖對(duì)準(zhǔn)彈口的定心基準(zhǔn)并處于安全距離。調(diào)節(jié)靠模和車床刀具定位軸緊貼。啟動(dòng)車床,使毛坯轉(zhuǎn)動(dòng),刀尖慢慢貝占近毛坯,切到毛坯后按照靠模尺寸進(jìn)給,轉(zhuǎn)速高,進(jìn)給量適中。3.2 精車彈體全形3.2.1 設(shè)備型號(hào)采用CE7120液壓仿形多刀半自動(dòng)車床。3.2.2 工步內(nèi)容1.卡緊工件:以彈口為主要夾緊定心基準(zhǔn),尾部中心孔為輔助定心基準(zhǔn),彈口端面為軸向定位基準(zhǔn)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(diào)整靠模9靠模的底部基面要與機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)中心線保持平行。3.3 彈尾部外形加工3.3.1 設(shè)備型號(hào)采用CE7120液壓仿形多刀半自動(dòng)車床。3.3.2 工步內(nèi)容1 .

44、切定心樁:以下定心部外徑作為主要夾緊定心基準(zhǔn),弧形部為輔助定心基準(zhǔn)。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(zhǔn),弧形部為輔助定心基準(zhǔn)。在內(nèi)腔放置定位桿,并以內(nèi)腔底部為軸向定位基準(zhǔn)。3.4 精修內(nèi)弧3.4.1 設(shè)各型號(hào)采用CE7120液壓仿形多刀半自動(dòng)車床。3.4.2 工步內(nèi)容1.卡緊工件:以口部端面為縱向基準(zhǔn),尾椎部與弧形部為定心基準(zhǔn)。尾椎頂碗氣缸推動(dòng)彈體,使弧形部壓在中心架活動(dòng)頂碗的表面上,將彈體固定。2.精修內(nèi)弧:在車床上安裝靠模裝置,利用細(xì)長(zhǎng)的彎刀桿進(jìn)行切削加王。3.5 精車定心部3.5.1 設(shè)備型號(hào)采用數(shù)控車床CKS6145進(jìn)行加工。3.5.2 工步內(nèi)容1.卡緊工件:以床頭頂碗與床尾氣缸頂碗作為定心基準(zhǔn)。嚴(yán)格控制機(jī)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(dòng)彈體弧形部,將彈體尾椎緊緊地頂住床頭頂碗錐面。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),依靠頂碗與彈體尾椎間的摩擦力使彈體與機(jī)床主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)。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(shè)備型號(hào)采用數(shù)控車床CKS6145進(jìn)行加工。3.6.2 工步內(nèi)容1、鏜孔