毕业设计（论文）-弹箭制造工艺学设计.docx

绪论 本次毕业设计题目为编制152mm 杀爆弹弹丸加工工艺及工装。编制工艺说明,进行下料尺寸、冲孔力、拔伸力、和收口力计算。画出工艺框图,绘制工艺路线图表,编制工艺卡片,设计弹体粗加工外形、药室所用夹具和收口模具。我国大口径弹体毛坯的生产,在8O年代以前多是沿用3040年代的热冲老工艺,所用设备大部分为单工位水压机,公称压力一般均在2OO05O00kN范围内。由于设备公称压力小,精度也较低,故冲压后毛坯壁厚差较大,造成材料利用率不高。一般大口径弹体材料消耗率在50%60%左右。材料利用率的高低与工厂的设备条件、操作人员素质,管理水平以及制造水平有关。在大口径弹体制造成本中,材料费约占生产成本的8O%左右,故要提高经济效益,实现弹体制造现代化,就必须从提高毛坯制造质量,提高材料利用率方面着手进行改造。精化毛坯不仅直接关系到产品质量的提高、能源与材料的消耗以及综合生产效益,也关系到弹体切削加工先进设备的使用和先进工艺的实施。本次毕业设计中力求精化弹体毛坯,采用目前较先进的热剪切下料工艺,加热采用大功率感应加热,预压型、冲孔与拔伸采用多工位组合冲压机,冷却采用可可控冷却设备以保证毛坯机械性能,收口前采用中频感应加热,增设有独立高压系统的高压水清除氧化皮装置,冲头和模具有自动喷涂润滑剂和冷却装置,毛坯实行100%自动化热检,白动剔除废品和打标记。本文分三大部分。第一部为弹体毛坯热冲压工艺,采用合理的下料方式和毛坯料的形状可以减少钢料的浪费,有效降低废料率。热冲压分为预压型、冲孔、拔伸三道工序。通过热冲压工序可以精化毛坯的外形,为以后的机械加工和收口提供余料小、尺寸合适的坯料,有效缩短工时,提高弹丸质量。第二部分为弹体粗加工与收口工艺,包括切削外形余料和收口。粗加工切削拔伸后毛坯外形和药室的余料,为精加工工序提供定位基准和装卡基准。收口工序使弹丸头部得到设计要求的弧形。第三部分为弹体精加工工艺,精车弧形,精车全形,修内弧等部位,并精车出定心部,车弹带槽和加工弹体口部螺纹。工艺流程如下:原料进厂验收长坯料感应加热下料清除氧化皮精整对角线预压型冲孔拔伸热检冷却检验喷砂钻定心孔粗车弹体弹头部加热药室加工收口热检冷却检验修内弧形精车全形硬度及机械性能试验精车定心部车弹带槽水压试验弹体磁粉探伤车口部螺纹超声波探伤内膛喷砂、喷漆全面检验。1 弹体毛坯热冲压工艺1.1长坯料加热1.1.1 设备型号弹体坯料的加热可使用各种炉子来完成,按使用能源可将炉子分成两大类,火焰加热炉和电能加热炉。弹体毛坯热冲压的加热炉普遍采用火焰加热炉。随着科技的发展,感应加热炉被越来越多的应用到生产领域,这里我们工艺采用大功率感应加热炉。它加热快,氧化皮少,温度均匀,热效率高,便于白动化作业。同时配置坯料加热自动送进装置,改善劳动条件。1.1.2 加热温度、时间正确的加热应保证坯料达到所要求的始冲温度温度及坯料的连续、完整和温度均匀,在此前提下,尽量减少坯料的烧损和提高生产率。为满足上述要求,加热过程中必须控制加热温度、加热速度和加热时间。根据生产经验,154mm 154mm 373mm坯料(D60钢)在加热炉中的加热参数可参考表1.1和图1.1。坯料应加热到125O ;用一般感应加热,温差100加热时间约为15min。表1.1D60的电流穿透深度(单位:cm)温度 /（10-5） 50Hz 500Hz 1000Hz800 118 7.75 2.44 1.731000 122 7.85 4.53 1.7612501288.04.641.801温差100；2一温差150A 般感应加热 ；B一快速感应加热图1.1一般感应加热参数1.2下料1.2.1坯料长度设计根据毛坯用料量,加适量消耗,按照体积不变计算长度。根据拔伸毛坯的用料重量,加上适量的消耗,按照体积不变原则计算出坯料下料的长度。坯料实际用料重量计算如下:Q0=(1+1+2100).（1.1）式中Q拔伸后毛坯重量1坯料加热时的火耗，油炉为2%3%，燃气炉为1%2%;2断料的损耗。取1.5%.然后运用Caxa制造工程师画出画出拔伸后毛坯的立体图，然后我们能得到毛坯的体积约为8163.4cm3，D60钢的密度为7.85g/cm3，得到拔伸后的毛坯重量Q=66.45kg。则计算得到坯料实际用料重量Q0为69.1kg。单个坯料长度计算如下：L=Q0/S（cm）（1.2）式中 s方钢的横截面积(cm2);钢的密度。料长L=100 69.1236.37.85=37.25cm取L373mm公差取 5mm 则下料毛坯尺寸为 L=373+5mm1.2.2 下料方式生产中下料的方式有:开槽压力机折断法,锯切法,冷剪切法,热剪切法。采用热剪切下料方法。锯切法虽端面质量较好,但材料的损耗和锯片的消耗量大且生产率低;压力机上冷剪切虽生产率高,但端面质量和端面平直度低;开槽折断法虽生产效率高,简易,但开槽折断后的断面质量较差,粗糙,多毛刺,端面不平直:这不仅影响冲孔毛坯质量,而且增加材料的耗材,必要时还需进行除毛刺的工作。热剪切法能排除几种现行断料方法所存在的缺点,并适用于各种弹体材料的一种新下料方法。热剪切断料工艺是目前一种良好的弹体下料方法,能获得优质的弹体毛坯。热剪切单个坯料的长度、质量偏差和断面平直度及端部质量都能达到较高的水平,剪切断面光洁、无氧化,无锯口损失,能显著提高弹体毛坯的内腔质量。又由于加热一热剪切一压力机同步联动,可大幅提高生产线效率。热剪切下料还具有简化工艺和减少中间材料运输等优点。在生产中应注意断面公差、弯曲度和扭曲度,增设自动称重、尺寸检测、自动剔除废品、自动送料装置和独立高压系统的高压水清除氧化皮装置。热剪切有关工艺参数:热剪切的最佳剪切刀片间隙为0.5mm；热剪切速度在3.75.1m/s范围,对剪切端部质量无大影响；获得优质坯料的范围为：低碳钢9821232申碳钢9271175高碳合金钢9821093对上述几种下料方式作简单对比,见下表1.2。表中数字越小性能越好。表1.2下料方法比较下料方法 重量误差 断口耗料端面质量 弹体内 运料量 成本腔质量热剪切 2121 1 1圆锯切 1 3 1 1 2 5带锯切1 2 1 1 2 4冷剪切2 1 2 2 2 2切口折断3 1 3 3 3 31.2.3清除氧化皮钢在火炉内加热的构成中,其表层金属与炉气中的水和氧气性气体进行化学反应生成氧化皮:氧化皮由三层组成,外层为三氧化二铁,中间层为四氧化三铁,金属与氧化层的交界处为氧化铁。加热过程产生的氧化皮直接造成了金属的烧损,脱落在炉内的氧化皮对耐火砖炉子产生腐蚀作用,附着在坯料上的氧化皮会使热冲压模具的磨损加剧,同时可能被压入热冲压毛坯表面,降低毛坯的表面质量。因此,加热后的坯料,在冲压之前必须将氧化皮清除干净。通常采用喷射高压水的方法清除氧化皮。由于喷射的时间短,坯料表面只有一层受到高压水的冷却,而坯料内部的热量又能很快地使其重新升温。用高压水清除氧化皮是一种最有效的方法。它利用于高压水的冲击力，又借助于氧化铁皮和钢遇冷收缩的不同,使它迅速脱落。不论面积大小,形状如何此方法均可采用,特别是紧贴的氧化皮,用其他方法难于清除时,只要水压足够,喷嘴大小角度喷水时间和水量合适,清除效果一般都很好。高压水清除氧化皮的装置是一个箱型结构,一端进料,另一端出料,箱内四周布置喷嘴。喷嘴直径一般选用0.8-1mm,多数喷嘴与毛坯轴线的垂直面大约成15角,部分喷嘴安装角与前后端面成45角,以保证配料的六个面的氧化皮都能打掉。要避免喷射水流的互相干涉,喷嘴与配料表面间的距离可保持在200-300mm范围内,高压水压力一般为15-20MPa。1.3 预压型和冲孔增加预压型工序的好处是定心好,压型毛坯端面平整,有利于减小冲孔后毛坯的壁厚差。冲孔是热冲压成形的基本工序。若冲孔出现废品,如底部不饱满、设备型号壁厚差大等,则在拔伸工序中将无法弥补。1.3.1 预压型后毛坯设计如图1.2所示,预压型后毛坯长度H0是依据体积不变原则计算而得;因为预压型和冲孔在一台液压机上使用同一套模具,故直径D、D1、D2及长度H1与冲孔毛坯的尺寸相同。为了便于坯料放入预压型模和定位,防止料歪,D应为方钢对角线长度,模具内径应略大于方钢加热后的对角线尺寸,预压型不正,会造成冲孔壁厚差过大。根据以上原则和冲孔后毛坯尺寸,D=128mm,D1=207.611mm, D2=215.6mm,H1=36mm。体积不变下预压型毛坯的长度H0=25mm。图1.2预压型毛坯尺寸1.3.2 冲孔后毛坯设计在生产过程中,冲孔后毛坯是热状态下进行后读的拔伸工序,其形状、尺寸的确定,在满足拔伸要求的前提下,主要考虑冲孔工艺特性。弹体毛坯制造质量的优劣,很大程度上取决于冲孔,对产品质量特别是弹体毛坯的壁厚差尤为突出。设计冲孔毛坯时一般按热状态考虑,冲孔后毛坯的尺寸形状如图1.3所示。图1.3 冲孔后毛坯尺寸冲孔的后续工序是拔伸,故内腔尾锥l部分,应与拔伸冲头尺寸相同或直径略大于拔伸冲头,以保证引入拔伸冲头和稳定的定位。此外还应考虑冲孔力,使金属向下流动,确保冲孔后毛坯外端尾锥部、定心桩、及端面充满模腔。冲孔后毛坯主要尺寸为：外径D2=215.6mm； d=98mm； L=310mm冲孔力计算:影响冲孔力的因素较多,计算较为复杂,为简化计算,采用斯湟吉尔公式P=Fkb=0.25d2kb.(1.3)式中 P冲孔力(kN)；F冲孔冲头工作部分最大截面积(mm2)；D冲孔冲头工作部分最大直径(mm)；K 系数,有d/t=98/56.3的值确定(如图1.3),其中t为冲孔件壁厚；b材料在冲孔温度下的强度极限，冲孔温度约为1100。P=0.2982636=1628454 Kn=162t冲孔力P约为162t。图1.4 系数K1与ds/t1.3.3 设备型号预压型和冲孔采用同一套多工位水压机。如图1.5和1.6所示,水压机固定在水压机座上,压型模、压型中套通过导向圈和压圈用螺栓紧压在模座内。压型冲头用螺纹连接在接杆上,接杆固定在模座上、上模座固定在水压机的活动横梁的一个工位上。这种模具的结构特点是导向圈为压型冲头运动起导向作用。冲孔冲头采用复合冲孔结构,上下冲头保持同轴,并要求通水冷却,同时还装有退料机构。图1.5立式水压机预压型工位简图1-上模座；2-接杆；3-压型冲头；4-导向管；5-压圈；6-压型模；7-压型中套；8-模座；9-顶杆；10-顶杆座；11-模块；12-顶杆图1.6立式水压机冲孔工位简图1-上模座；2-水管接头；3-接杆座；4-压盖；5-压板；6-模座；7-水管接头；8-冲孔外套；9-模型；10-过水管；11-冲孔接杆；12-冲孔模；13-冲孔冲头；14-顶杆1.3.4 预压型和冲孔模具冲孔模的壁厚影响到模具的寿命。如壁厚越薄,则模具易冷却,但强度低,易将模壁压在过水套的槽内,不易退模。如果模壁过厚,则不易冷却,寿命不高并浪费材料。为此模壁厚度可按经验公式计算:D=d1-k.（1.4）式中 D冲孔模外径(正锥模大头);d冲孔模内径(指模口最薄处直径);k系数取0.2-0.25,推荐使用0.25d取161.3mm，k取0.27.则D=215mm冲孔模内工作表面和外斜度表面的粗糙度取Ra值为1.6m预压型和冲孔模具：图1.7预压型和冲孔模具模具顶杆：图1.8预压型和冲孔模具顶杆预压型冲头:内平底冲头带有一个小冲头,如图1.7所示。图1.9预压型冲头尺寸预压型冲头下端直径D比坯料热状态下对角线大10-15mm,H取5070mm，其余尺寸满足使用条件及使用强度即可,如图1.8所示。图1.10预压型冲头简图冲孔冲头:图1.11冲孔冲头尺寸图1.3.5 预压型和冲孔过程压型时，自剪切机下来的加热毛坯通过轨道进入压型模中，此时压型冲头停在压型模上方某一安全高度，操作者使用工具保证毛坯在压型模中位置正确，无填充不满、偏放、外漏等现象并浇注热冲压润滑油。电脑自动确定压型模、毛坯压型冲头的轴线重合后离开水压机装置。此时压型冲头下压使模中毛坯变形充满模腔，然后压型冲头上升到安全高度，换到冲孔工位，冲孔头向下完成冲孔，冲孔冲头上升到安全高度后转为预压型冲头，同时顶杆推出毛坯，机械手手动卸料运往下一工序。1.4拔伸采用立式三模拔伸的方法，一般采用断续拔伸，即一个模圈拔伸后再进入模圈。模圈间距应保证在毛坯进入下一道拔伸模时，其端口刚好离开前一道拔伸模，这样可以减少毛坯出模卸载和入模加载时的冲击。1.4.1拔伸后毛坯设计拔伸后毛坯应依据收口前毛坯图进行设计，收口前毛坯是拔伸毛坯经粗加工后得到的，在收口前毛坯的粗加工部位考虑适当的加工余量，未加工部位保持尺寸不变，既得到收口后毛坯的形状与尺寸。在确定加工余量时，必须考虑毛坯制造所能达到的精度及表面可能出现的缺陷情况，在确保有足够余量的同时，尽量降低原材料的消耗。图1.10为一般榴弹拔伸后毛坯图图1.12榴弹拔伸后毛坯D-拔伸后毛坯外径；D1-收口前的毛坯外径；D3-收口前毛坯后斜外径；D4-拔伸后毛坯后斜外径；D2-拔伸毛坯定心桩直径；L2-切除长度；d1-拔伸毛坯内腔底部直径；d2-收口前毛坯底部内腔直径（铣底后）；d3-产品图给定的成品内径（一般情况下选取铣底长度时的计算值）；d-收口前后变形接点处内径（产品图给定）；d0-设计收口前毛坯口部选定的内径；T1-铣底时轴向长度；T2-平底余量；H-定心桩长度；t-底厚；药室由尾部截锥、中部截锥及口部截锥等三部分组成。其中d、d3尺寸冲压成形后,不再机械加工,故与收口前毛坯尺寸相同。药室底面要求进行铣底,铣底的目的是发现和清除底部存在的金属疵病及热冲压产生的缺陷,并为后续切削加工作轴向定位。为使铣底后,在加工面和不加工面的过渡处不至于产生棱角,保持平滑过渡,并为防止因冲孔冲头的头部镦粗而造成内形不符合产品图尺寸要求,一般都在药室尾椎的末端,引入一个高度为l的过渡锥体,以便保证铣底后获得所需要的内腔底部形状。为此药室底端l和d1尺寸应小于成品尺寸,留出加工余量,铣底深度一般约在2mm左右。拔伸后毛坯的外形及断面尺寸均应考虑加工余量,加工余量应满足粗加工所需要并能消除冲压的壁厚差、拉沟、坑疤等表面缺陷。(1) 外径D的计算 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=IT21mm取1000mZ粗=4700mD=152+4.7+1.5+158.2mm（2）底厚t的计算 t=tc+Z4+Z5+Z6(1.6) 式中 Z4药室底面加工余量2mmZ5精车弹底余量0.5mm（取外径一半）；Z6粗加工弹底余量1.5mm（取外径一半）。（3）药室深度计算L0=L-Z1+L1(1.7)式中 L收口前毛坯药室深度；L1弹体口部粗车加工余量0.9mm。L0=615-2+9=622mm （4）药室尾部过渡椎体直径计算d3=d-d2L3/L2+d2.（1.8）式中 d弹体药室中部直径；d2弹体药室底部直径；L3弹体过渡椎体加上底端面的加工余量Z5+Z6；L2弹体尾部与中部截锥长度之和。d3=103-80/658+80= 82.8mm（5）药室底部直径计算d1=d2-（Z2+3）（1.9）式中 d2弹体药室中部直径；Z2铣底径向加工余量；3拔伸冲头头部直径的允许磨损量，取2mm。d1=80-2+2=76mm （6）拔伸力计算根据较为接近实际情况的涅马尔公式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拔伸面积，等于拔伸前后毛坯环形断面积之差；P拔伸面上的单位流动压力，p一般按25MPa计算。毛坯的拔伸变形程度Za=S1-S2/S1,Zd=S1/S2，SD=S1-S2式中 Za弹体毛坯拔伸时的断面收缩率；Zd拔伸率；SD拔伸面积； S1拔伸前毛坯环形断面积；S2拔伸后毛坯环形断面积；P=(215.6/2)2-(98/2)2- (180/2)2-(98/2)225=(28950.2976-17894.86)25=1171128.94kN=117.11t第一模承担拔伸量最大，其拔伸力为P178.1t。表 1.3 钢在高温时的强度极限温度20 800 900 1000 1100 1200钢种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 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 拔伸设备拔伸采用立式水压机拔伸装置。如图1.11所示,拔伸冲头、拔伸接杆及接杆头连接在一起三个拔伸模分别安装在拔伸模套内。在第三个拔伸模下面装有自动退料叉板。拔伸模之前的距离用调整环调整。在自动退料叉板下方装有收料器。收料器连接自动检测装置。图1.13 立式水压拔机伸装置1-水管接头；2-过水管；3-接杆头；4-伞模座；5-拔伸接杆；6-拔伸模；7-拔伸模套；8-模座；9-支撑座垫；10-调整环；11-重锤式退料装置；12-拔伸冲头；13-收料器1.4.3 拔伸模具1.拔伸冲头图1.14所示拔伸冲头工作部分各直径（D1-D5）按下公式计算： D=d（1+at）1+at1+k1+k2.（1.11）式中 D拔伸冲头工作部分直径（mm）；d拔伸后毛坯内腔相应的名义直径加1/4内腔直径公差（mm）；t拔伸终结温度，取850-900；t1拔伸冲头工作温度，取200；a钢料线膨胀系数，为1.1610-5k1修正系数，考虑椭圆度及冷却收缩影响，取0.4mm；k2考虑冲头制造公差的修正系数，按毛坯内腔H9级精度考虑。根据拔伸后毛坯尺寸可知d1=76mm，d2=80mm，d3=82.8mm，d4=96mm，d5=98mm，D1=76.9mm，D2=81.1mm，D3=84mm，D4=97.3mm，D5=99.3mm拔伸冲头工作部分各段长度（H1-H4）按下式进行计算：H=h1+at1+at1+.（1.12）式中 H拔伸冲头工作部分长度（mm）；h拔伸后毛坯内腔相对应段的长度（mm）；拔伸后毛坯内腔相对应长度的正公差，取H10级精度考虑；a、t、t1的含义及数据与上式相同。 根据拔伸后毛坯尺寸可知h1=46mm，h2=124mm，h3=300mm，h4=658mm，则H1=46.4，H2=125.1mm，H3=303mm，H4=663.5mm图 1.14 拔伸冲头2.拔伸冲头其他尺寸拔伸冲头端部的圆角R等于拔伸后毛坯内腔头部圆角R,则R=1Omm拔伸冲头内部加工有过水孔,孔径应根据冲头强度计算确定。根据多年生产经验,口径75mm以上的弹体,冲头全长的孔径取直径18-35mm,但随着冲头外径的变化,孔径随着变化,因而形成阶梯式的不同孔径。冲头端部与内孔顶端壁厚一般不小于1520mm,内孔顶端最好制成半球形，这样可以减少应力集中。拔仲冲头的连接大都采用细牙外螺纹。拔伸冲头的总长度,应根据拔伸后毛坯的孔深和退料叉板的厚度来考虑。拔伸冲头工作表面的粗糙度直接影响毛坯内腔表面的粗糙度,同时影响冲头的磨损,因此要求较高,一般取Ra值为0.8um。3.拔伸模(1)如图1.15中拔伸模工作带宽度h1越宽,不易丧失尺寸的准确性,寿命越长；但另一方面,工作带越宽,摩擦阻力也随之增加,工作带越窄,寿命越短,摩擦阻力小。因此工作带宽度要选择适当,据经验一般选57mm。图 1.15拔伸模工作带下部宽度h,取818mm,出口圆角取620rrm,此圆角相当于现成一个锥角,称后锥,它不做功,主要是用于防止圆柱带的边刃断裂。毛坯进入角与圆柱工作带构成一端的锥形角,称前锥,对产品质量有很大的影响,一般取14。如果拔伸模的模壁较厚,而前锥角角小,拔伸时由于摩擦阻力增加和毛坯外壁的冷却速度加快;可能出现穿底或拔断的现象。毛坯入口圆角1取51Omm。拔伸模的入口直径d1的计算d1=d+2（H-h-h1）tan.（1.13）式中 d拔伸模工作带半径（mm）；H拔伸模总高度（mm）；h1拔伸模工作带高度（mm）；h拔伸模工作带下部宽度（mm）；毛坯进入拔伸模的斜角。根据生产实践经验,拔伸模工作带直径200mm以内,外径定位225mm。拔伸模的外角1取4。拔伸模的表面粗糙度：内表面和外斜角表面取Ra值为0.8um,其余取Ra=3.2um。根据以上原则和通过拔伸变形程度及次数的计算,可得到三个拔伸模的尺寸。工作带宽度h1=10mm。工作带下部宽度h=15mm。毛坯出口圆角=10mm,前锥角=14,毛坯入口圆角1=8mm。拔伸模总高度H=80mm拔伸模外径D=255mm,拔伸模的外斜角1=4,三个拔伸模工作带的直径d1=180mm,d2=159.4mm,d3=159.4mm三个拔伸模的入口直径d11=194.3mm，d12=179.3mm，d13=179.3mm。（2）拔伸模图图 1.16 拔伸一模图 1.17 拔伸二模图 1.18 拔伸三模1.4.4 拔伸过程拔伸紧接着冲孔后进行,在同一次加热中完成。拔伸时,冲孔后的毛坯套在拔伸重头上,拔伸冲头紧顶着冲孔毛坯的内腔底面,迫使其通过一系列的拔伸模孔, 从而减薄壁厚,增长长度获得内腔的形状。弹体毛坯拔伸采用的是将冲孔毛坯套在冲头上通过一系列连续排列,直径逐步减小的环形拔伸模进行的。如图1.19示出了坯料在拔伸过程中金属的受力情况。拔伸过程的重要特征是:冲头紧顶冲孔毛坯内腔底部通过拔伸模,在拔伸模截面I-I和截面-之间的区域内产生塑性变形,在拔伸模出口处的截面-上,冲头和坯料还有相同的速度。拔伸弹体毛坯所需要的拔伸力通过两种方式传递。一部分由冲头紧顶药室底部,并经拔伸后的毛坯壁部传递;另一部分则通过沿冲头表面的摩擦力传递。可见,摩擦力的存在可以使作用于药室底部的拔伸力P相应减小,从而减小了毛坯被顶穿或拔断的可能性,提高了许可的拔伸变形程度。刚开始拔伸时,毛坯松动地套在冲头上,故拔伸力几乎全部由药室底部传递,所以在拔伸变形程度较大的情况下,拔伸开始时,底部就有可能被顶穿。冲孔毛坯拔伸时在外力的作用下,其变形区的应力状态是:沿毛坯轴向受拉伸,沿切向及径向受压缩。变形区内的材料越接近断面- ,所承受的拉应力越大。当拔伸模的表面粗糙,进入角大以及拔伸变形程度大时,毛坯已经拔伸的壁部内将引起很大的拉应力，有可能导致壁部变薄甚至断裂。图 1.19 拔伸金属受力1.4.5 拔伸后热检热检的目的是为了及时发现质量问题,及时纠正,否则,将会造成大批废品或次品。热检的项目有:壁厚差,底厚,内堂尺寸,弹体药室深度,外径及外观检查(主要观察定心桩是否饱满,外观拉钩状态等)。工作开始或更换冲孔模具后应该进行热检,壁厚差1OO%检验,内径20%检验,内膛不许有生棱,外表线痕0.5,待生产正常以后才可进行抽检。2 弹体的粗加工与收口工艺2.1 外形加工2.1.1 加工设备型号外形加工大都选用功率大,刚性好的液压仿形车床。弹体粗车外形,收口前车外形,精车全形工序所选用的机床是长城机床厂生产的CE7132,CE7132A,CE7132A /1多刀半自动液压仿形车床。这些车床的特点是:功率大,刚性好,效率高,操作方便,排屑容易。横刀架用自驱式液压传动,能自动循环,用来切沟槽,端面和倒角。仿形刀架采用液压仿形系统,可装夹三把刀具白动循环。尾架套筒进退由液压驱动,顶杆力的大小可通过液压系统调整。2.1.2 各工步内容上料夹紧车端面定内膛深度第一次粗车外形粗车内径及倒角第二次粗车外形松夹下料自检:正常生产时每10件自检一次2.1.3 卡压方式、定位基准粗车外弧形的夹紧方法与定位基准的选择,根据弹体的不同结构,其方法也各不相同。我选用的是弹体以小端口部内径作为夹紧定心基准,以大端定心桩的中心孔为辅助定心基准,以小端口部端面作为轴向:定位基准。由于上端口部内孔直径较小,而弹体外圆直径较大,其毛坯加工余量及壁厚差也都较大,因此j在切削过程中夹紧承受着较大的切削力矩,夹紧损害严重。为此改为以弹体外端的外圆柱表面作为夹紧定心标准,以小端口部作为辅助定心基准,解决了夹具损害严重,工件装夹困难的问题。钻中心孔是弹体加工的重要工序之一,也是机械加工的基础工序。应安排在粗车外形之前。钻中心孔是以弹体内腔作定心基准,保证中心孔轴线与弹体内腔的中心线同轴。否则将会使弹体壁厚差增大,甚至超出产品的规定。所以,中心孔加工精度将直接影响以后加工工序的几何精度。2.1.4 工序卡片内容(1)弹体的外表面加工用车削方法,借助靠模来获得符合产品图要求的弹体外形。(2)弹体的内表面加工弹体的内表面包括内表面的圆柱部及内表面的弧形部。(3)弹体的螺纹加工螺纹加工是弹体加工的一道关键工序。弹体螺纹包括弹口引信螺纹及大端螺纹,其加工工程如下:车备制螺纹直径车削螺纹支持端面车、铣螺纹等。2.2 药室加工2.2.1 设备型号由于药室形状简单且尺寸精度要求不高,所以加工工序所选用的设备大都为普通车床。车外形工序可选用液压仿形车床,搪孔工序则选用长床身的C630型普通车床。2.2.2 工序内容(1)先用镗刀车内腔直径,然后再用成形铣底刀铣底部形状。用铣底到与镗刀联合加工时,铣底到只铣内腔头半部分,并在镗刀车内腔直径之前进行。按着这种加工顺序,可以保证镗刀与铣底刀的连接部分:比较平滑过渡。(2)按靠模板经过多次走刀获得内腔成形表面。在刀架上安装轴向定位器,用来控制刀具的伸出量与走刀距离。将辅助定位件做成能够沿纵向稍许活动的零件。以适应定位时所发生的纵向位移。2.3 收口工艺2.3.1 口部加热设备型号:加热方法有两种:一种是感应加热,另一种是火焰加热。感应加热有立式和卧室两种。感应加热的主要优点:整个圆周加热均匀。可以保证得到满意的轴向温度分布。加热迅速,氧化皮少。火焰加热炉有孔式转炉和缝隙式炉两种。在缝隙式炉加热中,毛坯由炉的一端斜滚向另一端,故有利于周向加热均匀。孔式转炉加热需要用手工转料,加热不易均匀。加热温度、时间:(1)加热温度它是指收口前毛坯在出炉时的温度。加热温度一般不超过10O0 ,多数在850 980之间。(2)加热长度它是指达到规定的加热温度的那段长度。通常加热长度都比收口变形长度短,因有一段加热过渡区温度为0左右。加热长度加上过渡区长度等于或略长于收口变形长度,即可满足收口要求。收口后需经热处理的弹体;收口加热长度尽可能的缩短,一般约为变形长度的1/3左右,这样可以使收口后内弧尺寸稳定。(3)加热温度在保证加热温度和加热均匀的前提下,加热时间宜短不宜长。如果加热时间长,就会使应当是低温区的部位温度明显升高,对火焰加热来说尤为明显。收口是在毛坯内腔变形区与非变形区的交界区,会出现环形凸棱。为了避免出项这种现象,弹体弧形根部温度应比其口部温度要低。加热时间与壁厚有直接关系,另外还与弹径,加热长度及加热设备有关系。表 2.1 收口前毛坯加热规范弹种加热温度/加热时间/min 加热长度/mm 收口长度/mm 备注122mm榴弹体 850-890 8-10 100-120 157 包122加榴弹体 920-1000 18-20 250-270 253.5 括过130mm加榴弹体 900-1000 18-20 250-260 251 渡圆152mm榴弹体 880-910 18-20 220-240 252 弧长2.3.2 设备型号弹体收口所用的压力机,一般有两种,一种是机械压力机,一种是液压机。从收口的力的分布情况看,开始阶段较小,达到行程末端时收口力较大,这和机械压力机的压力输出性相吻合。在选用压力机吨位时,要留有30%以上的余量。当采用机械压力机时,由于一般闭式单点压力机的闭合高度较小,行程较短,不能满足要求,往往需要特殊订货。目前,中口径弹体过采用JA31-250型2452kN压力机J31-630型6178kN压力机在加大行程和闭合高度后可作为大口径弹体收口用。1-顶料杆2-收口模3-水套4-下模5-模垫6-顶杆图2.1立式水压机向下收口装置2.3.3 收口过程采用弹口部向下,弧形在下模型腔内成形。收口时,先将液压机上工作部与上模上升到安全高度,将收口前毛坯头部开口处向下放入下模中,确定毛坯在下模中位置正确后,涂润滑油,液压机上工作部与上模同时下压,使上模与下模完全对接,得到收口后的毛坯,然后液压机回到安全高度,顶杆向上运动将下模中的毛坯顶出模具,操作人员用钩子将弹体拉出放入传送带等待下一工序。这种方法适用于100mm以上口径弹体收口。该方法的模子内腔圆柱定位部与弧形部为一体,因此它比口部向上收口方法更能保证收口后外弧形对圆柱部的同轴度。毛坯易于入模和出模,便于实现生产线自动化。收口模便于喷水;冷却条件较好,有利提高模具寿命。2.3.4收口力计算收口时所做的功包括金属内部的变形功和摩擦功。变形功与弹体收口部位的体积、变形量、单位变形阻力有关。摩擦功取决于正压力、摩擦系数(包括润滑状态)和变形表面积大小。假定壁厚不变、屈服强度不变,摩擦系数不变，其行程末端的收口力按公式2.4计算。P=6.28tLcosA（tg+tgA）（2.1）式中 P收口末端压力（kN）；L锥形部长度（mm）；t收口区壁厚（mm）；A1/2锥角（）；材料屈服强度（MPa）；摩擦角（）；tg摩擦系数。 根据152mm杀爆弹收口后毛坯尺寸可知L=331mm，t=24.8mm，A=4.5，取400MPa，摩擦系数取0.5，则收口力P2060kN。2.3.5 收口后的检测(1)检查项目热检测:100%检测内弧各测量点直径、孔径、药室深度、外弧形偏差。冷检测:100%检测内弧各测量点直径、口部内径、药室深度。(2)测量所用的量具检测内弧测量点直径常用量具有两种: 轮接触式内卡,卡钳式内卡。检测口径部内径一般用样板。检测药室深度常用板式深度样板。检测外弧形偏差用机械式偏差检验器。3 弹体的精加工工艺3.1 弹头部外形加工3.1.1 设备型号采用CE7120液压仿形多刀半自动车床。3.1.2 加工过程以弹口为主要夹紧定心基准,尾部中心孔为辅助定心基准,弹口端面为轴向定位基准固定在车床上,刀具进给量通过弧形部的靠模确定。卡紧毛坯后,刀尖对准弹口的定心基准并处于安全距离。调节靠模和车床刀具定位轴紧贴。启动车床,使毛坯转动,刀尖慢慢贝占近毛坯,切到毛坯后按照靠模尺寸进给,转速高,进给量适中。3.2 精车弹体全形3.2.1 设备型号采用CE7120液压仿形多刀半自动车床。3.2.2 工步内容1.卡紧工件:以弹口为主要夹紧定心基准,尾部中心孔为辅助定心基准,弹口端面为轴向定位基准固定在车床上。2.精车外形:依靠成形靠模使刀具在弹体上切削出外形。注意调整靠模9靠模的底部基面要与机床主轴的旋转中心线保持平行。3.3 弹尾部外形加工3.3.1 设备型号采用CE7120液压仿形多刀半自动车床。3.3.2 工步内容1 .切定心桩:以下定心部外径作为主要夹紧定心基准,弧形部为辅助定心基准。用横刀夹切槽刀横向切断定心桩。2.平底端面和倒圆角:以下定心部为主要夹紧定心基准,弧形部为辅助定心基准。在内腔放置定位杆,并以内腔底部为轴向定位基准。3.4 精修内弧3.4.1 设各型号采用CE7120液压仿形多刀半自动车床。3.4.2 工步内容1.卡紧工件:以口部端面为纵向基准,尾椎部与弧形部为定心基准。尾椎顶碗气缸推动弹体,使弧形部压在中心架活动顶碗的表面上,将弹体固定。2.精修内弧:在车床上安装靠模装置,利用细长的弯刀杆进行切削加王。3.5 精车定心部3.5.1 设备型号采用数控车床CKS6145进行加工。3.5.2 工步内容1.卡紧工件:以床头顶碗与床尾气缸顶碗作为定心基准。严格控制机床主轴与弹体、顶碗的同轴度,以保证弹体外径与定心部有较好的同轴度。床尾气缸顶碗通过推动弹体弧形部,将弹体尾椎紧紧地顶住床头顶碗锥面。当主轴转动时,依靠顶碗与弹体尾椎间的摩擦力使弹体与机床主轴同步转动。2.精车定心部:在车床上安装单刀架,按照尺寸车出定心部。3.6 口部螺纹加工3.6.1 设备型号采用数控车床CKS6145进行加工。3.6.2 工步内容1、镗孔