弹丸毛坯处理.doc

沈阳理工大学应用技术学院毕业论文第一部分 弹体毛坯的主要工艺过程11.1弹体原材料11.2下料11.2.1下料方法11.5弹体加热41.5.1 设备型号41.5.2 加热温度、时间41.6 氧化皮处理过程51.7预压型51.7.1 设备型号51.7.2 压型过程51.7.3 尺寸的确定61.8.1 设备型号61.8.2 模具图纸61.8.4冲孔力的计算81.9拔伸91.9.1设备型号91.9.2 模具图纸101.9.3拔伸力符合计算14第二部分：弹体的粗加工152.1外形的粗加工152.1.1毛坯清理152.2钻中心孔152.2.1加工方法152.2.2对中心孔的一半要求152.2.3钻中心孔的方式152.2.4中心孔疵病对单体机械加工的影响162.2.5中心孔形状和尺寸的选择162.2.6加工设备162.3切余料162.4第一次粗车外形172.5内腔加工172.6第二次粗车外形172.7172.8药室加工172.8.1设备型号182.8.2工序内容及工装182.9弹体头部加热182.9.1设备型号182.9.2加热温度、时间192.10收口192.10.1设备型号192.10.2收口模具设计192.10.3 收口过程252.10.4收口力的计算252.10.5相关工装262.10.6热检、冷检26第三部分、弹体的精加工283.1粗搪弹口平端面283.1.1加工方法283.1.2定位基准283.2半精车弧形283.3精车全形283.3.1设备型号283.3.2.所用刀具形状及简图293.3.4加工过程293.4 弹体精车全形303.4.1设备型号303.4.2.各工步内容303.4.3所用刀具形状及简图303.5弹尾外形加工313.5.1设备型号313.5.2各工步内容313.5.3所用刀具形状及简图313.6精修内弧323.6.1设备型号323.6.2各工步内容323.6.3所用刀具形状及简图323.7精车定心部323.7.1设备型号323.7.2各工步内容333.7.3所用刀具形状及简图333.7.4定心部卡规333.8口部螺纹加工343.8.1设备型号343.8.2各工步内容343.8.3螺纹的加工过程343.9弹带槽的加工353.9.1设备型号353.9.2各工步内容353.9.3所用刀具形状及简图36工艺路线图框一 弹体毛坯的主要工艺过程1.1弹体原材料 炮弹用碳素钢和炮弹合金钢，简称为炮弹钢，它是用来制造各种弹体及其零部件的主个要钢材。炮弹用碳素钢国家军用标准GJB 398-87是制造各种大、中口径榴弹弹体和零部件的主要材料。70年代以来为满足新型弹药的要求，进行了低合金高强度高破片率钢材的研制，并取得了良好的效果，如58SiMn、60SiMn。D60Mn和D60MnMo等新钢种。本文105mm榴弹采用58SiMn制造，这种钢材是高破片率钢种之一，主要用于制造榴弹弹体。1.2下料1.2.1下料方法采用锯切法进行下料。锯切是现在断料方法中的最佳工艺，能获得优质坯料，其主要优点如下：断面垂直度可达1，断面无撕裂塌陷等疵病，有利于减少冲压壁厚差，废品率较底。坯料端面光滑，有利于提高模具寿命，有利于感应加热送料。能较精确地控制坯料重量，如用高速带锯机切D60、115mm115mm圆角方钢,端面平直度可达0.060.1mm,下料长度430mm误差不大于0.3mm，故在生产中无需按重量分炉管理。圆锯机切口宽达67mm，材料损耗量大约占坯料重量的1.5%。带锯机的切口宽在12mm以内，材料损耗较少，约为返修锯片需增加圆锯片的刃磨、焊接等辅助设备。根据国内的使用情况，本文采用高速带锯机。设备型号为Marvel 15 A高速带锯机。锯切线速度80160m/min,进给速度为5080mm/min,范围内无极调速。1.2.2毛坯的直径及计算过程为保证弹体毛坯的制造质量，在选择钢材的形状和尺寸时，应对所制造的弹体毛坯的整个工艺流程进行全面的分析，结合工厂设备的具体条件，考虑变形量和变形工步及材料的特性，选择合适的钢材断面尺寸。国内各种口径弹体选用的钢材断面尺寸见表 1-1.弹体口径/（mm）钢材断面尺寸/钢材牌号757575D60858585D60100105105D6010511511558SiMn12011511558SiMn122115115D60130115115D60152154154D6015515415458SiMn 1-1 目前，为了提高毛皮的制造精度，减小壁厚差，基本上采用压型冲孔拔伸收口的成形方法。因此在选择钢材断面尺寸时，不但要考虑毛坯的锻造比，而且要考虑压力机的吨位。若单个毛坯的长径比过大，压型过程中坯料易在模膛内失稳发生弯曲变形，当压力机吨位不足和润滑条件较差的情况下会充不满模腔，或充腔的程度不一致，这样会影响冲孔后毛坯的质量。坯料长径比最好不大于3。另外，在弹体毛坯成形工艺设计时，应设法减小毛坯的壁厚差，在有条件的情况下采取短冲长拔的工艺措施。这时选择钢材断面尺寸要偏大些。近年来冲压设备向大吨位、高精度、多工位方向发展，切削加工设备向数控机床发展，因此要求毛坯更加精化。要精化毛坯，必须提高坯料尺寸精度。制造弹体毛坯采用圆角方钢。因为方钢在冲孔时近似开式冲孔，变形阻力小，需要的压力吨位小，冲头的压、弯应力也小。 如图1.1所示方钢的截面尺寸包括边长、圆角半径和对角线。影响方形截面的最大直线尺寸，此尺寸影响坯料能否方便入模及模内定位因此首先确定。使其在热状态下冲模下锥部的上端直径相等。 图1.1 毛坯尺寸D是方形截面坯料的最大直线尺寸，此尺寸影响坯料能否方便入模以及在模内的定位，因此首先确定D。D使其在热态下与预压模下锥部的上端直径相等，其余尺寸则按下法计算。冲孔毛坯的截面积S1为 式中 冲孔后毛坯的平均外径。 冲孔后毛坯的平均内径。计算上述平均直径时，不包括冲孔毛坯的尾锥在内。方形截面坯料的截面积S0为 令S0=S1，则 而方形截面材料的截面尺寸之间又存在以下关系 联立各式即可计算出a0及r0值并按实践经验加以修正。综合现行生产数据来看，方形截面坯料的边长与弹体口径相接近。由冲孔和预压型后毛坯可知，S0=14869.7mm2，D=129.7mm,则求出r0=37.7mm，0=114.2mm，修正后并比照弹体尺寸表修正，取0=115mm。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：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2897.1cm3，58SiMn钢的密度为7.85g/cm3，则计算得到坯料实际用料重量Q0为22.6kg。单个坯料长度计算如下：式中 r钢的比重 S0钢坯横截面积可得L=217mm1.2.3检验方法及内容 炮弹钢58SiMn毛坯料在经过下料工序后常出的金属自身问题有鱼鳞片状断口、非金属参杂、缩孔残余、翻皮、龟裂等。还有最重要的是断面尺寸、端面平直和垂直度、断面质量及毛坯的粗糙度，因为直接影响到以后的工艺加工。 所以检验方法对毛坯进行测量并且比照加工图纸，在对毛坯的外表面进行观察看看毛坯的质量是否合格。1.3弹体加热1.3.1 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，燃烧炉和电能炉。 燃料炉按所使用的燃料可以概括地分为三类：固体燃烧炉（煤或者焦炭），液体燃烧炉（重油），气体燃烧炉（煤气或者天然气）。比较常用的是煤炉和煤气炉。我的毕设采用感应加热炉。1.3.2 加热温度、时间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，加热过程重必须控制加热温度和加热时间。根据生产经验，115mm尺寸坯料（58SiMn）在不同种加热炉中的加热时间温度可列参考表1.2。表1.2 弹体毛坯热冲压的加热时间坯料尺寸/mm加热炉类型加热温度/加热炉温度/加热时间/min115方钢重油连续炉感应连续炉天然气连续炉1100115011001180114011801200125012001280124012801101201101404072根据所选毛坯尺寸及加热炉类型，加热温度为11001180，加热时间110140min。1.4 氧化皮处理过程钢在加热过程重，如果被氧化气氛包围，如O2、H2O、SO2等，将与金属产生氧化反应，在表面生成氧化铁皮，又称火耗损失。这种反应将随着温度的升高、加热时间的增长，氧化越加显著。氧化铁皮（氧化层）的形成，造成钢材的大量烧损，使热冲压件表面质量下降，较多的氧化会使制品表面粗糙。还会造成加热炉的损耗，所以要及时正确的处理氧化皮。清除坯料氧化铁皮的方法有以下几种：手工清除法机械清除法高压水清除法由于手工清除法和机械清除法比较费时费力，而且对附着力强的氧化铁皮往往清除不彻底，所以我采用高压水清除法。高压水清除氧化铁皮是一种最有效的方法。它是利用高压水的冲击力，又借助于氧化铁皮和钢遇冷收缩的不同，使它迅速脱落。无论截面大小及形状如何此法均可采用，特别是紧贴的氧化皮，用其他方法均难于清除时，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。高压水清除氧化皮装置时一个箱型结构，一端进料，一端出料箱内四周布置喷嘴。喷嘴直径一般选用0.81mm，多数喷嘴在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，以保证坯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，喷嘴与坯料表面的距离可保持在200300mm，坯料在箱体中移动速度取0.20.5m/s，高压水的压力一般为1520MPa。1.5预压型 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。1.5.1 设备型号预压型采用的设备为中小吨位的立式水压机压型装置。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。1.5.2 压型过程压型用立式水压机压型装置与之前的加热炉和之后工序使用的装置置于同一流水线上。压型时，自加热炉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。操作者确定压型模、毛坯、压型冲头的轴线基本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得到合格的形状，然后压型冲头上升到安全高度，水压机装置的顶杆上顶，推动毛坯向上运动直至完全脱离压型模。操作者使用工具帮助分离出来的毛坯顺利进入下一工序轨道，并等待下一毛坯进入压型模中1.5.3 尺寸的确定图1.2 预压型毛坯尺寸如图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，直径D、D1、D2及长度H1、H0要依据冲孔毛坯相应的尺寸而定，径向值要略小于冲孔模内径，以便使压型后毛坯能顺利放入冲孔模内。为了便于坯料放入预压型模和定位，防止料歪，D不能太大，只略大于坯料加热后的对角线长度即可。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，得到D=97mm，D1=137.5mm，D2=139.5mm，H1=134.5mm。体积不变下预压型毛坯的长度H0=257.3mm。1.6冲孔 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。1.6.1 设备型号冲孔常用的设备为立式水压机冲孔装置。如图1.5所示，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。1.6.2 模具图纸冲孔的模具包括冲孔冲头和冲孔模等，所以根据冲孔后毛坯尺寸进行相关计算。冲孔的冲头应在满足生产条件下参照拔伸冲头进行设计。如图1.3所示冲孔冲头各工作部分尺寸。图1.3冲孔冲头冲孔模的内形尺寸应根据冲孔后毛坯的外形尺寸设计，图1.4为冲孔模形状。图1.4 冲孔模形状榴弹冲孔模形状如图1.4所示。1.6.3 工装明细专用炉钩、专用规、料垫、长接杆、水管、手套。1.6.4冲孔力的计算影响冲孔力的因素很多，故精确计算方形截面坯料的冲孔力比较困难，生产中都应用些简单而实用的经验公式。冲孔力P 1.7式中 Sp冲孔冲头工作部分最大横截面积K1系数，由dp/t之值确定，dp为冲孔头工作部分最大直径，t为冲孔毛坯壁厚。K1与dp/t之间关系见图1.12。Rm钢材在冲孔温度下的强度极限，见表1.3。表1.3 钢在高温时强度极限温度钢种2080090010001100120045#55#30CrMo30CrMnSi40Cr725.2767.34960.4696.78782.04107.896.334115.0577.42146.0274.4868.79687.7143.14991.33655.07649.19655.8635.2858.3136.16236.16236.2624.5242.82626.16625.28424.79417.6426.46系数K1与dp/t的关系根据冲孔冲头图纸可知Sp=2797.8mm2,dp=59.7mm,t=43.75mm。可得：P=303.8。1.7拔伸 采用立式拔伸的方法，一般采用断续拔伸，即一个模圈拔伸完后再进入模圈。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，这样可以减小毛坯出模卸载和入模加载时的冲击。1.7.1设备型号 拔伸采用立式水压机拔伸装置。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。 1.7.2 模具图纸1.拔伸冲头的设计图1.5拔伸冲头2.拔伸模设计图1.7 拔伸模1.7.3拔伸力符合计算 弹体冲孔若是有合适的尾椎部，则拔伸力行程曲线的变化比较平稳，坯料的断面缩减量由小逐步增大至正常值，拔伸力随冲头行程均匀上升。在继续保持正常的断面缩减量的拔伸过程中拔伸力变化很小。拔伸终了时，拔伸力下降。拔伸力P的计算 1.13式中 S1拔伸前毛坯的环形断面积。S2拔伸后毛坯的环形断面积。Rm材料在拔伸温度下的强度极限，考虑到拔伸时速度的影响乘以1.11.5。外摩擦系数，取0.20.4。拔伸模的进入角（半锥角），一般为15左右。根据冲孔后毛坯、拔伸后毛坯和拔伸模具可知，S1=12638.3mm2，S2=7583mm2，Rm取1.3，取0.3，取14，则可得：P=143.4。1.7.4 热检过程 弹体在热冲压工艺完成后需进行热检验和冷检验。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。热检项目有：壁厚差，低厚，内膛尺寸，弹体药室深度，外径及外观检查（主要观察定心装是否饱满，外表拉钩状态等）。工作开始或更换冲模具后热检应百分之百进行，待生产正常以后才可进行抽检。二 弹体的粗加工2.1外形的粗加工2.1.1毛坯清理 毛坯清理主要是清理内腔赃物，尘土和氧化铁皮，防止在后续加工中因赃物或氧化铁皮造成定位不准或工具夹不牢出现壁厚差超差。最理想的是在热冲压之后，对毛坯内外进行一次喷丸处理。这样做能减少机床的磨损，又能保持机床的精度，从而延长机床的使用寿命。同时减少刀具的磨损，提高刀具的耐磨度。2.2钻中心孔2.2.1加工方法钻中心孔是弹体机械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。钻中心孔是弹体内腔作定心基准，保证中心孔轴线与弹体内腔中心线同轴。否则会使弹体壁厚差增大，甚至超出产品图规定。2.2.1定位基准 钻中心孔是弹体机械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。是以弹体内腔作为定心基准保证中心孔轴线与弹体内腔的中心线同轴。否则将会是弹体壁厚差增大，甚至超过弹体图的规定。所以中心孔的加工精度将直接影响以后的加工工序的集合精度。所以中心孔的加工精度将直接影响以后的加工工序的集合精度。其中钻大中口径弹的中心孔方式有钻头旋转并送进，毛坯不转动、毛坯旋转，钻头只作送进运动、毛坯与钻头都旋转，同时钻头做送进运动。 目前，国内大中口径弹体钻中心孔多采用毛坯与钻头都旋转，同时钻头做送进运动，并使用带护锥的组合中心钻头。这种钻中心孔方式的优点是切削速度不受毛坯重量限制，可以通过提高钻头的转速来提高切削速度;钻头的切削速度均匀，可以消除由于钻头的切削刃不对称而引起的钻头振动；钻头和毛坯同时旋转，保证了中心与毛坯内腔有较高的同轴度，并提高了中心孔的表面粗糙度和生产效率。 粗车外形是以毛坯内腔底面作为纵向定位尺寸，内腔口部作为主要的定心夹紧基准，尾部的中心孔作为辅助定位基准。切除余料时，可以外园作为径向定位和夹紧部位，并以毛坯外底端面或内腔端面为纵向定位基准。2.2.2卡压方式 现在国内大部分炮弹厂已经更换了数控机床，夹紧基本上一次完成。主要是在对刀时保证弹体的轴线点与刀尖重合，这样能保证高速、稳定、安全。并保证有足够的加工余量。 2.2.3相关工装 检查各个工序的完成情况以及查看尺寸和毛坯的质量是否达到标准。2.2.4对中心孔的一半要求中心孔的形状和尺寸，应毛坯定心可靠，并使与顶尖的磨损最小。在加工过程中，必须保证中心孔的精度不被破坏。对粗车后需要进行热处理的毛坯，在精车前要对中心孔的尺寸、外观进行复检，以免造成壁厚差和同轴度超差。中心孔要与弹体内腔同轴。因此，钻中心孔时，应以毛坯内腔作为定心基准2.2.5钻中心孔的方式我采用了毛坯与钻头均旋转，同时钻头作送进运动的方法，并使用带护锥的组合中心钻头。这种钻头切削速度不受毛坯重量限制，可以通过增加钻头的转速来高切削速度：钻头的切削刃均匀，可以消除由于钻头的切削刃不对称而引起的钻头振动：钻头和毛坯同时旋转，保证了中心孔与毛坯内腔有较高的同轴度，并提高了中心孔的表面粗糙度和生产效率。2.2.6中心孔疵病对单体机械加工的影响中心孔与毛坯内腔不同轴车外形后弹体壁厚差增大；顶尖磨损快中心孔内腔角大于顶尖角顶尖发生横向偏移，影响加工精度中心孔锥角小于顶尖角顶尖磨损快中心孔斜面上有磕碰撞痕壁厚差增大；工作时顶尖顶不牢，磨损快中心孔斜面上有赃物壁厚差加大；弹体串动顶尖磨损快用棒料毛坯时，中心孔与外形不同轴顶尖磨损快；降低加工精度；加工余量分布不均，加工后易出现局部黑皮2.2.7中心孔形状和尺寸的选择 中心孔的尺寸和形状根据毛坯重量、切削力和轴向作用力来选择。表2.1给出了不同口径弹体所选用中心孔的尺寸 表2.1不同口径弹体所选用的中心孔尺寸简图弹体口径d/mmL/mml/mma/mm1001221301521552036666662.5333.53.53.56060606060602.2.8加工设备目前，国内各炮弹厂钻中心孔均采用改装的普通车床。在机床主轴前端安装上气动夹紧芯轴，卸掉机床尾架，在机床导轨外侧装上可翻转的钻头传动装置。2.3切余料由于切余料的径向切削力较大，毛坯的口端不平，壁厚差又较大，在切削加工中如意产生振动。因此，切余料的设备要有足够的刚度和较大的功率。如果切余料是单独进行，可以外圆为径向定位和夹紧部位（将毛坯装夹在主轴位置的夹罐中，仅被切部分露在夹具外面），并以毛坯外低端面或内底端面为纵向定位基准。目前，国内各大弹厂的切余料工序多与粗车外形合并，这时在毛坯的内腔内需放一相应长度的定位杆老控制纵向长度，用夹心具在毛坯内腔口部涨紧。2.4第一次粗车外形 第一次粗加工的目的是，车去大部分毛坯余量，减少壁厚差，为第二次粗车外形做准备。第一次粗车余量是比较大的，而且整个长度上也是不均匀的。一般靠近口最大。尾椎次之，圆柱部最均匀且最小。第一次粗车外形是以毛坯内腔底面作为纵向定位基准，内腔口部作为主要的定心夹紧基准，尾部的中心孔为辅助定心基准。以内腔底面为基准控制内腔的深度，符合工艺基准和设计基准重合的原则。 其加工方法是按照弹体外形加工工序进行的，其工序包括以下主要切削工步：纵向粗车外形，横切低端面和口部余料。第一次粗车必须粗车必须控制壁厚差，因为壁厚差过大，将使以后的加工尺寸的精度降低。第一次粗车壁厚差大小，除了冲压后毛坯本身的壁厚差和中心孔的加工精度外，还取决机床、夹具的精度和道具、工件等工艺系统的刚度。粗车精度一般达到，表面粗糙顿可达到25。弹体粗车外形所选用的机床为CE7120型号 的多刀半自动液压仿形数控车床。这种机床的特点是：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、端面和铣角。仿形刀架采用液压仿形系统，可装夹三把刀具自动循环。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。2.5内腔加工 我的弹体口径105mm，是中小口径榴弹，所以我采用弹体内腔全部加工的方法。粗车内腔一般在粗车外形之后进行，以便利用以加工的外圆柱作为定心基准，外弧形部作为辅助定心基准和轴向定心基准。对于有口螺的弹体，如果从口部加工内腔，则底面为定位基准，确定弹体内腔深度。我选用的弹体内腔的全加工方法是先用搪刀车内腔直径，然后再用成形铣底到铣底部形状。由此我选用的粗车设备是CW6163普通车床，在导轨上安装靠膜装置，完成内腔加工。2.6第二次粗车外形装卡、定位方法和设备选用与第一次粗车外形基本相同。因为内腔底面是检验内腔收口部分直径、内腔深度尺寸的基准面，所以第二次粗车外形时，选取弹体内腔底面为基准面最合适。2.7测定实验是检验弹体的综合机械性能 测定实验是检验弹体的综合机械性能。要准确的检查各项尺寸和金属的的质量有无瑕疵等，为下一步做好准备2.8药室加工2.8.1设备型号采用CW6163液压仿形多刀半自动车床，在导轨上安装靠模装置。完成内腔加工。机床刀架作纵向经给运动，同时靠模又给刀架以横向运动，使刀具产生复合运动，即车出弹体内腔尺寸。2.8.2工序内容及工装工序内容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，见图2.1。图2.2药室加工靠模装置工装三爪卡盘，中心架，软卡爪，定位体，夹瓣，端面刀夹，过渡套及内孔刀杆。2.9弹体头部加热2.9.1设备型号目前收口前加热的设备主要是带窗孔德旋转炉壁加热炉，墙上有两排窗孔，待毛坯插入其中加热，随炉壁转动，经一定时间，即加热完成。对于不同口径的弹体，可在窗孔内插入相应的套筒，并保持与弹体毛坯有一定的间隙。这种加热炉的优点是加热长度比较容易控制，且加热迅速和比较均匀。2.9.2加热温度、时间加热温度是指收口前毛坯在出炉时的温度。加热温度一般不超过1000，多数在850980之间。加热时间要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分温度明显升高，对火焰加热来说尤为明显。收口时在毛坯内腔变形区与非变形区的交界处，会出现环形凸棱。为了避免产生这种现象，弹体弧形根部的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。表2.2给出了常见弹体头部加热规范。表2.2 弹头部加热规范弹体加热温度/加热时间/min85mm榴弹100mm高榴弹105mm加榴弹122mm榴弹122mm加榴弹130mm加榴弹152mm榴弹8208909209808508708508909201000900100088091081210151113810182018201820由上表可知，105mm榴弹的加热温度850870，加热时间1113min。2.10收口2.10.1设备型号收口采用的设备是立式水压机向上收口装置2.10.2收口模具设计收口模的形状是多种样式的，其内形决定于收口后毛坯的外形尺寸要求，而外形则取决于收口方法和模具安装要求，并要考虑冷却等因素。收口后毛坯的内部尺寸除了口部留有车螺纹加工余量外，其余均应符合弹体成品图的尺寸要求，外形各部位尺寸是在成品弹体的基础上加上一定的加工余量，加工余量的数值根据精加工需要确定，105mm榴弹的收口后毛坯加工余量参考值见表2.3表2.3 收口后毛坯加工余量部位加工余量口部内径单面口部外径单面口部端面圆柱部单面1.542.53151.11.3弹体头部外弧圆心位置h和y（图2.3所示）按公式（2.1-2.2）计算如下：图2.3 弹头部收口尺寸 2.1 2.2式中 h圆心距大端面距离 y圆心距轴线距离 D外弧大端直径 d外弧小端直径 H外弧高度 R1外弧形半径根据弹体成品图可知，D=110.5.2mm，d=42mm，H=185.5mm，R1=800mm，可得：h=44mm y=771.8mm2.2收口后毛坯外形各尺寸 图中各尺寸：1. H1是空位长度，为防止口部变形伸出过长而留的空位。一般取2050mm。2. H2是收口后毛坯变形部长度。根据收口后毛坯的要求进行设计。3. Hn为由收口变形的理论分界线处至圆柱定位部之间的衔接圆锥长度。4. Hn+1是为了保证变形部位与不变形的圆柱部的同轴度而设定的定位长度。其长度一般不小于20mm。因收口是在热状态下进行的，故模具H2至Hn各高度尺寸是由收口后毛坯图冷状态尺寸，按公式（2.3）计算得到的： 2.3式中 H收口模设计尺寸。 H收口后毛坯尺寸。 钢的线膨胀系数，取1.1610-5。 t1收口时弹体变形部位的温度。 t2收口模温度，一般约为200250。5. d1由收口后毛坯口部外径确定。6. dn由收口后毛坯外径确定。d1至dn范围内各直径的尺寸按公式（2.4）计算： 2.4式中 d收口模设计尺寸。 d收口后毛坯尺寸。 t1收口时弹体变形部的温度。 t2模具温度一般约为200250。 钢的线膨胀系数，取1.1610-5。7.dn+1由收口前毛坯不变形区的圆柱部外径确定。按公式（2.5）计算：2.5式中 dn+1收口模设计尺寸。 dn+1收口前毛坯不变形区圆柱部直径。 t1收口时弹体变形部的温度。 t2模具温度一般约为200250。 钢的线膨胀系数，取1.1610-5。 K收口乳型系数，根据弹体入型难易而定。一般取0.51mm。8R是收口模内腔弧形的半径，与收口后毛坯外弧形半径相同。通常模子口部壁厚取1025mm。根据以上计算和收口后毛坯尺寸图可得：H1=29.4mm，H2=131mm，Hn=54.5mm，Hn+1=29.4mm。d1=42mm，dn=99.3mm，dn+1=107mm，R=846mm。 据以上计算，得到105mm榴弹收口模（上模）如图2.5所示 图2.5 105mm榴弹收口模（上模） 收口模具（下模）各尺寸如图2.6所示：图2.6收口模（下模）尺寸如图所示，图中d1尺寸与收口模（上模）dn+1相同。d2尺寸与收口模口部外径采用配合。高度H1根据收口后毛坯长度确定， H值应保证在收口完毕时，上模落入下模中其长度不短于10mm。通水管的位置满足使用要求即可。其他尺寸要符合收口后毛坯尺寸图即可。则可得：d1=107mm，d2=127mm，H=20mm，H1=235mm。根据上述计算，可得105mm榴弹收口模（下模）如图2.7所示：图2.7 105mm榴弹收口模（下模）根据以上条件，可得105mm榴弹收口后毛坯基本尺寸如图2.4所示。 图2.4 105mm榴弹收口后毛坯基本尺寸 2.10.3 收口过程采用弹口部向上，弧形在上模型腔内成形。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上放入下模中，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。这种方法可以防止上模细微偏斜和振动以致引起收口时弧形部的偏歪。2.10.4收口力的计算收口过程中，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2.6计算。式中 P收口末端压力（kN） R弹体弧部半径（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e自然对数的底根据105mm榴弹收口后毛坯图可知，R=846mm，t=17.5mm，A=4.5，=15，取520kPa,摩擦系数取0.5，则收口力P=13002.10.5相关工装料垫，钩子，润滑油。2.10.6热检、冷检热检测：100%检测内弧各测量点直径、口部内径、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。三 弹体的精加工3.1粗搪弹口平端面3.1.1加工方法粗搪弹口平端面的目的是切除弹口端面和弹口的余量，确定弹体内腔的深度，为半精车弧形，精车全形工序提供夹紧定位的精基准，并为精搪弹口做好准备。粗搪弹口平端面的工步是：1、 用扁钻粗钻弹口2、 平端面，确定弹体内腔深度3、 粗搪弹口弹口粗加工一般在六角车床上进行，在六角刀架的刀座上装有扁钻、活动定位杆、搪刀。首先用扁钻钻孔，然后转动六角刀架，将定位杆插入内腔并使其处于极左端，轴向送进端面刀完成弹口端面的加工。内腔的深度靠定位杆触及内腔底面来保证。3.1.2定位基准粗搪弹口平端面是以毛坯外圆柱面为定心基准，尾椎部为辅助定心基准。这种定心方法可保证弹口与毛坯外表面之间有良好的同轴度。3.2半精车弧形半精车弧形的目的是消除收口后毛坯弧形部的过多余量和过大壁厚差。由于热冲压毛坯余量和偏差较大，虽然经过俩次粗车外形，但是毛坯外形仍保留有较大的偏差，在收口变形时，又增加了新的偏差，故在精车全形之前需增加一道半精车弧形。这样为精车全形提供均匀的加工余量，确保精车全形后的外形与尺寸符合产品图和技术条件的要求。半精车弧形是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。弧形部的形状和尺寸用靠模来保证。3.3精车全形3.3.1设备型号采用CE7120液压仿形多刀半自动车床。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，刀尖慢慢贴近毛坯，切到毛坯后按照靠模尺寸进给，转速高，进给量适中。3.3.2加工过程精车全形的目的是使外形达到产品图和技术条件所规定的形状、尺寸精度。精车全形的夹紧定位方式与半精车完全相同。精车全形是以靠模来保证加工形状和尺寸精度。要注意调整靠模，靠模的底部基面要与机床主轴的旋转中心线保持平行，否则大弹体的直径部分会出现锥度，影响径向尺寸。靠模纵向位置串动将直接影响弹体外形各部分的轴向位置尺寸。在加工中，为了保证精车外形表面粗糙度的一致性，机床的走刀量及刀具的主要切削角，特别是刀尖角不能随意变动。刀具要保持在标准状态下工作，磨损的刀具要及时修磨和更换。加工中夹具的精度及工作状态是十分重要的，因此要定期检查夹具的跳动量。夹具精度用标准来检验。检查的位置有：头部端面、头部和尾部。各种口径榴弹弹体精车全形工序所允许的夹具偏差列于表3.1工序名称弹体口径检验周期85120121160161203钻中心孔粗车外形切余料铣底收口前车外形粗搪口部平面半精车弧形部精车全形切定心桩平底面倒圆角精搪弹口内径精车定心部车弹带槽铣丝滚花精车单带铜带成形0.08.300.200.180.12/0.040.100.100.200.07/0.100.080.040.120.060.160.040.040.100.400.300.200.20/0.100.200.120.300.09/0.120.100.060.140.080.180.060.060.100.400.300.200.20/0.100.300.140.400.10/0.140.120.080.160.080.200.080.08每班一次每周二次每周二次俩班一次每班一次每周一次每班一次俩周一次每周二次每班一次每班一次每周三次每周三次每周一次每班一次每班一次3.1精车全形工序所允许的夹具偏差3.4 弹体精车全形3.4.1设备型号采用CE7120液压仿形多刀半自动车床。3.4.2.各工步内容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，靠模的底部基面要与机床主轴的旋转中心线保持平行。3.4.3所用刀具形状及简图弹体精车全形所用车刀如图3.2所示。图3.2 精车全形车刀（精车）3.5弹尾外形加工3.5.1设备型号采用CE7120液压仿形多刀半自动车床。3.5.2各工步内容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