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内容简介：

毕 业 设 计 任 务 书1毕业设计课题的任务和要求：1.1了解125型炮弹的装配工艺；1.2熟练掌握Solidworks软件的应用； 1.3设计一套装配机构实现炮弹的精密装配；1.4 对设计的精密装配机进行实体造型并生成工程图纸。 1.5 书写毕业设计说明书。2毕业设计课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：2.1 参考内容：包括一套用于精密装配的冲头尺寸图（另附），炮弹弹体的重要轮廓尺寸图（如下）。2.2技术要求：1）装成后弹体表面的圆跳动要求为：0.05；2）铜芯内表面的圆跳动为：0.03。3）装配压力：3吨2.3设计内容：1）精装机整套机构的设计，包括：弹体固定整形机构、快速压下机构、压紧机构以及机架和导向部分等结构； 2）编写操作使用说明书。毕 业 设 计 任 务 书3对毕业设计课题成果的要求（包括毕业设计、图纸、实物样品等)： 3.1 提交毕业设计说明书一份（包括相关内容的外文文献的翻译）； 3.2 提交机构及零件的工程图纸。4毕业设计课题工作进度计划：起 迄 日 期工 作 内 容2015年3月 8日3月15日3月 16日4月3日4月 4日 4月25日4月26日5月10日5月11日5月30日6月1日6月10日6月11日6月20日完成资料的查找和收集和开题报告完成方案设计完成设计工作完成系统的建模和图纸的生成、整理整理毕业设计说明书,完成所有设计工作论文修改论文答辩学生所在系审查意见： 可以书写开题报告系主任： 2016 年 3 月 8 日毕 业 论 文 开 题 报 告1结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述1.1炮弹发射药装药机概念 火炮发射装药的元件结构包括发射药容器、发射药、点传火机构、辅助元件等。 发射药容器，它是容纳火药和其它辅助元件的结构，用于保持发射装药形状和结构强度，防止火药受潮和遭受意外冲击，按结构可分为药筒和药包两大类。 传统药筒由金属材料（一般使用材质较软易于加工的黄铜）冲压制成，这种药筒结构强度高，能够方便的密闭火药燃气，发射后退出炮膛还可以进行回收重新利用，所以使用非常广泛。但是它会占用大量宝贵的金属资源，而且发射后的退壳和抛壳动作还限制了火炮射速的提高，大量废旧药筒的回收处理也给后勤部门带来巨大压力。所以随着技术的进步，出现了所谓的全可燃和半可燃药筒。这些药筒具有和金属药筒相近的结构强度和密封性能，但是药筒部分主体可以在火炮药室内燃烧殆尽，从而省去上面的各种麻烦。全可燃药筒因为无法密闭火药燃气，所以需要在炮闩上增加专用的密封紧塞具，而半可燃药筒则在药筒底部增加了一个很短的金属弹底解决燃气密闭问题，采用这种结构药筒的炮弹主要用在射速较高，而且体积有限的坦克炮上。除了可燃药筒装药以外，近年来我国还针对大口径压制火炮可燃药筒加工生产困难的问题研制开发了塑料药筒技术。同样作为金属药筒的替代产品，塑料药筒在解决了结构强度和抗烧蚀问题后，生产成本和技术难度都要低于金属及可燃药筒。药筒本身结构重量较轻，而且因为和金属药筒相比成本极低，使用后可以直接抛弃，无需回收。塑料药筒装药已经在国产新型155mm自行加榴炮武器系统上成功应用，对其它采用药筒装药的火炮（特别是大中口径火炮）来说，也具有较高的推广价值。 发射药，发射药就是通过燃烧产生能量，推动弹丸前进和火炮后座的火药，是火炮发射装药中最重要，也是直接实现其功能的部分。它的种类、尺寸、形状、质量及在药筒和药室中的配置形式对火炮的那弹道性能起着决定性作用。 现代火药有颗粒状和长管状两种形状结构，多孔粒状火药装填密度大，而且具备明显的增面燃烧特性，燃气生成速率比较稳定。它加工生产非常简单，用一种牌号的粒状火药就能广泛适应多种火炮的需求。但是粒状火药在药筒（药包）内成无规则排列，弹底发射药点燃以后容易造成传火不畅现象的发生，进而影响发射药燃烧的稳定性。比较而言，长管状装药虽然加工成本较高，容易产生侵蚀燃烧和燃烧残留现象，但是特别有利于传火，而且在低温环境下引燃稳定。所以，76mm以下中小口径航炮、高射炮、舰炮可以全部采用粒状装药；而100mm高射炮，120/152mm坦克炮等药室长度大，装药量多的大口径火炮一般都采用管状装药。以上分类主要针对药筒装药的火炮，对于采用药包装药或模块化装药的榴弹炮、加榴炮来说，虽然总装药量较大，但是单一药包（模块）体积有限，故仍然采用粒状装药。 点传火机构，点传火机构就像爆竹的火捻一样，利用最简单的外部击发冲量而产生足够的热量点燃发射药，顾名思义，由点火器件和传火器件组成。不同结构的火炮装药所采用的点传火器件也各不相同，采用金属药筒（也包括带金属弹底的半可燃药筒）的发射装药都采用火帽或者底火作为基本点火具。它们一般都安装在火炮药筒底部中心，内部装有少量对冲击非常敏感的雷汞等化学物质作为击发剂，只要火炮的击针撞击底火，就会引燃击发剂。对于25mm口径以下的火炮弹药，使用只含有击发剂的火帽就足够了，而37mm口径以上的火炮弹药因为装药量较多，需要更大的击发能量，这时就需要少量的黑火药作为辅助点火剂，辅助点火剂和火帽的结合体就是底火。采用全可燃药筒和药包（模块）装药火炮弹药因为结构强度不足，无法在底部安装底火，所以采用击发门管作为基本点火具，它的基本结构和底火相同，但是做成了黄铜外壳的独立器件，使用时直接放到火炮炮闩的击发门管室里。早期火炮的击发门管需要炮手人工装填，费时费力，目前需要使用击发门管击发的火炮一般都会在炮闩上安装门管自动装填机构，从而缩短了火炮弹药的装填时间。 大口径火炮装药还需要进一步增大击发能量才能保证发射药正常点火，这就用到了传火器件，也就是点火药包和传火管。点火药包是一小包放置在药筒底部或者缝制在药包底部的黑火药，它和底火紧密相连，由底火直接点燃，燃烧后产生足够的能量引燃全部发射药。传火管是一个开有很多传火孔的中空细管，内部装满黑火药，一头直接连接到底火上，另一头则深深插入发射药粒中，传火管在密实的发射药粒内提供了一条火药最初的燃烧通路，有力地保证了发射药点火均一性和稳定性，因此装填密实的大药量粒状发射药一般都会用到传火管作为传火器件。 辅助元件，在火炮发射装药的组成机构中，还有很多结构不同，功能各异的辅助元件，他们虽然不是装药结构的主要部分，但是都为装药效能的充分发挥起着重要作用。这些辅助元件主要包括护膛剂、消焰剂、除铜剂、紧塞具、密封盖等。 目前实际使用的身管火炮发射药结构主要有两种类型：一是采用粒状装药用传火管点火的结构，二是采用粒状药加常关状装药，或全部采用长管状装药用点火药包点火的结构。但也有少数弹药，比如采用分装式结构的俄制坦克炮用125mm脱壳穿甲弹会同时采用传火管和点火药包构成的混合结构。 护膛剂是大大威力火炮发射装药必不可少的元件，它是一层包裹在发射药外层的底燃点物质，射击时能够在高温火药燃气和炮膛内壁之间形成一个低温夹层，有效保护了火炮内膛不被火药燃气烧蚀，提高了火炮身管寿命。火药燃气在炮口和炮尾与空气中的氧气发生二次燃烧产生的强烈火焰，这些炮口（炮尾）火焰不但会暴露火炮发射阵地，而且会对炮手造成伤害，以硫酸钾为主要成分的消焰剂就是消除这些火焰影响的装药元件。使用紫铜弹带的线膛炮因为弹带材质较软，因此会在发射时产生“挂铜”现象，膛线上的残铜积攒过多就会对弹丸前进产生额外阻力，导致火炮初速下降，膛线磨损加剧。因此这类火炮的发射装药内都会添加专门的除铜剂元件，消除“挂铜”现象。 针对不同的弹道要求，火炮的发射装药可分成以下几种构造形式：药筒定装式发射装药、药筒分装式发射装药、药包分装式/模块化发射装药、特殊弹种的发射装药、迫击炮装药、无后坐力炮装药。 1.2研究现状 以下列举一系列目前国内和国际上的装药结构：美制M830型120mm多用途弹国产双管25mm高炮的可散弹链内补充炮弹，为了和自动机配合以实现高射速，各种中小口径自动炮几乎无一例外地采用了金属药筒定装式装机构。 西方国家现代主战坦克炮弹普遍采用半可燃药筒定装式发射装药，药筒白色的是可燃部分，底部银灰色的是闭气和安装底火用的金属短弹底。 俄罗斯2C19式152mm自行加榴炮为了实现弹药全自动装填，同样采用了金属药筒分装式发射药。1.3研究目的 利用掌握的Solidworks软件设计一套炮弹发射药装药机的装配机构实现炮弹的精密装配;并编写操作使用说明书参考文献： 1习重华;高危产品生产过程安全问题的探讨J;兵工自动化;2008年08期 2马云富;我国弹药装药装配技术现状及发展对策J;兵工自动化;2009年09期 3李琳琳;张欲立;张宏光;徐恒秋;常东;一种大口径战斗部分步压装药有限元模拟与实验J;兵工自动化;2011年05期 4李锦;黄权;李全俊;双计量板高效加药机的创新设计J;四川兵工学报;2011年09期 5双海军;我国通用弹药发展战略的思考;J;兵工自动化;2012年07期 6邢存震;张玉光;周威;黄维平;中大口径炮射榴弹装药技术体系化的发展对策研究J;装备制造技术;2013年03期 7王秋雨;吴军;孙家利;加强标准化科技创新 提高企业核心竞争力J;兵工自动化;2014年07期 8雷林;刘桂林;张博;国外火炸药生产安防技术装备现状及发展趋势A;第二届全国危险物质 9.梁斌;陈忠富;卢永刚;杨世全;不同材料壳体装药对爆破威力影响分析J;解放军理工大学学报(自然科学版);2007年05期 10彭旭;高丰;基于连续动态旋转结构的枪弹自动装药技术J;兵工自动化;2010年07期 11.刘猛;赵万江;倪庆杰;孙是君;炮射火箭增程发动机装药试验研究与选优J;沈阳理工大学学报;2012年06期 12李便花;潘会平;孔俊峰;和海亮;苑哲;基本装药铜座与保护帽脱落故障分析及工艺改进J;新技术新工艺;2014年03期 13陈文;张庆明;胡晓东;白润青;侵彻过程冲击载荷对装药损伤实验研究J;含能材料;2009年03期 14侯聪花;王晶禹;某装药弹振动特性的安全分析J;中国安全科学学报;2009年08期 15李家亮;董素荣;常秀英;冯雷江;星形串联装药的设计方法J;弹箭与制导学报;2013年02期 16田棣华;兵器科学技术总论.北京理工大学出版社 2003-8 17成大先。机械设计图册。化学工业出版社 2000.1 （1） 毕 业 论 文 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1研究的问题（1） 确定单体固定的整形机构所选用的材料；（2） 装药机的快速下压机构；（3） 弹药的压紧机构以及机架和导向部分等结构；2研究的手段 （1）确定炮弹弹体固定整形机构的具体材料，并保证装成后弹体表面的圆跳动要求为：0.05mm （2）根据已给的参考内容使用Solidworks软件将给出参考的冲头和弹体图设计具体的发射药容器、发射药、点传火机构、辅助元件 （3）发射药容器选择药筒定装式发射装药 ，这种药筒结构强度高，能够方便的密闭火药燃气； （4）发射药与准备做成类似蜂窝煤的形状方便装填； （5）冲头结构为快速下压机构需要保证铜芯内表面的圆跳动为：0.03mm，让弹药在装药容器内不发生晃动并与容器壁发生碰撞 （6）在装配过程中需要保证装配的压力在3吨左右，不可太大，也不可太小 毕 业 论 文 开 题 报 告指导教师意见： 接下来去完成相关零件的设计和相关数据，制定相关的设计方案。不懂的问题及时查阅资料，或者咨询老师，务必自己设计完成，同意开题。 指导教师： 2016 年 5月 5 日所在系审查意见： 同意开题 系主任： 2016年 5月 5 日附件：参考文献注释格式学术期刊 作者论文题目期刊名称，出版年份，卷(期)：页次如果作者的人数多于3人，则写前三位作者的名字后面加“等”，作者之间以逗号隔开。例如：1 李峰，胡征，景苏等. 纳米粒子的控制生长和自组装研究进展. 无机化学学报， 2001, 17(3): 3153242 J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc oxide nanorods. Journal of Crystal Growth, 2001,233:57学术会议论文集 作者论文题目文集编者姓名学术会议文集名称，出版地：出版者，出版年份：页次例如：3 司宗国，谢去病，王群重子湮没快度关联的研究见赵维勤，高崇寿编第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集，北京：中国高等科学技术中心，1996：105图书 著者书名版本出版地：出版者，出版年页次如果该书是第一版则可以略去版次。例如：4韩其智，孙洪洲群论北京：北京大学出版社，1987101预印本 作者论文题目预印本编号（出版年份）例如：5Xiaofeng Guo and Jianwei QiuThe leading power corrections to the structure functionshepph/9810548(1998)学位论文 作者论文题目学士(或硕士、博士)学位论文. 出版地：出版者，出版年份例如：6 陈异. 纳米粒子形貌控制研究. 硕士学位论文. 北京：中国科学院, 2002电子文献 主要责任者. 电子文献题名电子文献的出处或可获地址. 发表或更新日期例如：7 王明亮. 关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展. /pub/wml.txt/980810-2.html, 1998-08-16专利 专利所有者. 专利名称. 专利国别：专利号，日期.例如：8 姜锡洲.一种温热外敷药制备方案. 中国专利：881056073，1989-07-26. 炮弹发射药装药机结构设计 摘要：本文介绍了125型炮弹发射药装药机研究的意义，对研究的现状进行了分析，并对国内外本课题的发展状况进行了思索，指出了我国在本课题和世界先进水平存在的差距。本设计的关键是在solidworks环境下合理造型125型炮弹发射药装药机的各个零件以及在此基础上形成125型炮弹发射药装药机的装配体，以便直观的了解该装配机的结构和工作原理。该机在控制部分设计成液压系统。由于该装配机要求精度特别高，因此在设计精度、加工精度以及装配精度方面进行了着重介绍。为了方便操作人员使用该机，特地编写操作使用说明书。 关键词：炮弹；发射药装药机；液压系统；精度 The Design Of a certain type Of GrainCannonball Assembly Machine Abstract:This paper introduces the 125 grain Cannonball study the significance of the assembly machine, the status of the study were analyzed, both at home and abroad,the development of this subject have been thinking about and the gap on this topic between our country and the worlds developed countries have been pointed out. The key is the design environment in a reasonable shape solidworks type 125 grain Cannonball of various machine parts assembly and 125 formed the basis of grain-based shell assembly of the assembly machine in order to intuitive understanding of the assembly machine of the structure and working principle . It is designed in part to control the hydraulic system. As the assembly machine is particularly high accuracy, so accuracy in the design, processing accuracy and precision aspects of the assembly to highlight. In order to facilitate the use of aircraft operators, specifically the preparation of Operation Manual. Keywords:Cannonball; grain assembly; hydraulic system; accuracy 目 录摘要Abstract目录III1 引言11.1 125型炮弹发射药装药机的意义研究以及现状研究分析11.2 本课题的研究思路与创新性11.3 本课题的发展现状22 炮弹的结构及分类42.1 炮弹的结构42.2 炮弹的分类43 CAD技术概论93.1 Solidworks简介93.2 Solidworks功能及其对于现代产品开发的支持94 炮弹发射药装药机液压系统部分设计104.1 炮弹发射药装药机液压系统设计104.1.1 液压控制系统的优缺点104.1.2 液压系统的参数设计104.1.3 本设计对外部条件安全方面的要求134.2.1 夹具的设计154.2.2 性能验算175 炮弹发射药装药机精度设计195.1 精度设计195.2 加工精度225.3 装配精度225.4 装配步骤226 炮弹发射药装药机工艺设计247 操作使用说明书258 结论26参考文献27致谢29IV1 引言1.1 125型炮弹发射药装药机的意义研究以及现状研究分析国防科技产业是我国的战略性产业，是我国国防当代化不落后与其他国家的支柱产业，同时也也为国民经济成长与科学技术现代化奠定了坚实的基础。到目前为止，面对国防科技的高标准化。125型炮弹是直径为125mm，操纵火炮使其弹射出去，使其达到消灭、破坏、或其余目的的弹药。弹药装药是生产各种弹药和战斗部必需的组成部分，弹药装药的质量好坏对弹药的威力与安全性的大小，都有着直接的影响。具体而言，弹药装药必须能满足7项要求，分别是：保证弹药或战斗部对目标有较大的破坏作用；保证弹药在发射时的安全；保证弹药或战斗部在引信的作用下完全爆轰；保证弹药或战斗部在长期储存中不变质；保证弹药或爆破部分运输过程的安全；保证弹药装药生产者的良好的劳动条件和安全；保证装药的生产达到经济合理要求1。1.2 本课题的研究思路与创新性压装法是很古老的装药方法，迄今为止，压装法仍然是一种广泛应用的装药方法，因为它有两个突出的优点：压装法使用的炸药很广，而且生产周期很短。压装法和注装法不同，它不必使炸药熔化，只要炸药具有一定的钝感条件、一定的可压性都可以应用于压装，因此采用的炸药较广。尤其对一些熔点高于130摄氏度以上，具有高威力、高爆速的炸药，如黑索今、大安和奥克托今等，普通注装时其含量最多不能超过60%，否则浇注十分困难，所以这些高威力炸药的应用受到了限制。可是经过钝感处理后就可用于压装，含量可达95%以上6。压装药柱的爆轰感度比注装药柱的爆轰感度大。压装药柱比注装药柱具有较高的爆轰感度，这是由于两种方法药柱成型机理不同所致，压装法压制的药柱是在外力的作用下将松散颗粒状炸药压制成型，其内部和外表面有很多微小空隙，爆轰波作用时很容易产生热点而发展成为爆轰。所有传爆药柱都采用压装法装药，小口径弹药也用压装法装药，为的是使用弹药能适时、可靠地发挥作用9。 因此选用压装法装药，装完药后把带有中心孔的成型冲快速压入装药后的弹体口部，并将成型冲固定，使炸药在压力下密实成型，并由成型冲的中心孔中挤出多余的炸药。因成型冲在压入弹体口部时与弹壁发生摩擦，为安全起见，在弹口部装药之前先装上铜制保护套。成型冲中心孔直径不宜过大，直径过大影响装药密度。1.3 本课题的发展现状 面临着科学技术的突飞猛进的成长以及科学研究的普遍运用，炮弹在使用中也愈来愈多样。现代战争对发射平台以及弹药提出更新更高更精确的要求。为了实现远程精确打击目标，各国都在采取措施提高武器的射程和精度。在炮弹发射药装药机结构设计中，发射炮弹的远近、炮弹命中的精准程度、爆破范围向来都是相互约束的。普通远程榴弹射程增大必然造成射击精度变坏或威力降低或二者同时降低。在高新技术条件下，新型远程榴弹的射程精度和威力三者之间的矛盾得到了较好的解决。精确打击弹药的出现，使得远距离大丛深对付点目标得以实现。弹药是毁伤敌人的直接手段，完成同样的任务，弹药的威力大，可相应减少弹药的消耗量，亦可缩短完成任务的时间。从发展看，弹药作为火力系统是最活跃的因素，发展武器系统重点发展弹药的总趋势不会变。 在未来将会被应用于各个领域。20世纪初，梯恩梯已作为一种军用炸药广泛装填于各类弹药中。相应发展了各种航空弹药和反坦克弹药。化学弹药也用于战场。第二次世界大战期间与战后，迅速发展了更厉害的基于聚能效应的破甲弹。普通注装过程易使炸药产生各种疵病。在过去的几十年当中，国际上的专家研究出了注药的方法，该方法是通过对熔融炸药加压，并利用熔态物质压力增加，熔点升高的规律，使熔态的炸药达到凝固。国外对注装研究和报道很多，特别是以黑索今和梯恩梯为主体的注装混合炸药应用更为广泛。为提高战斗部的威力，在注装药上，西方采用了很多方法。1.离心装药：在离心力的作用下，加速黑索今的沉降速度，从而提高其固相含量和装填密度2.热探针法：把药浆注到离冒口漏斗顶部一定距离处，当药浆沿弹体由外向里凝固时，中心部位就会形成丛向缩孔。这时，用通蒸汽且加热的热探针从漏斗插至弹体内。热探针周围的炸药受热从新熔化，药浆从漏斗补充到丛向缩孔内。3.制型装填法：将熔融药浆倒入药室，注入高度视弹径而定。用定心机把固体圆形药柱沿药浆中心插至弹体，十几秒后，药浆凝固，圆形药柱便能直立在药室中心。此时,抽出定心机，再向药室的其余部分浇灌药浆。4.保温速冷却：把装药弹体的下半部分置于冷水中，弹体上半部置于形状与其适应的热油槽中。这样，弹体的下不半部分的药浆很快冷却凝固，上半部分的药浆在热油槽的作用下不凝固，并不断向下部的缩孔补充药浆。 21世纪是高新技术的兵器时代，随着计算机技术人工智能技术光电子技术生物工程与生物化学环境与大气科学先进的制造技术新材料和新能源技术的发展及其在弹药上的应用，也将给弹药装配的发展带来战略性的影响，并将大大地推动弹药装配机技术的进步。在装药过程中，炸药蒸汽和粉尘对人体十分的有害。 所以本课题要研究的就是通过此装药机进行装药的过程中安全并快洁。为了保险，在装药机上装一些警报的装置和自动控制的装置。由此装出的炮弹威力较大，发射时比较安全。而且装药设备简单，生产效率高，作业面积小，适用的弹种广。2 炮弹的结构及分类2.1 炮弹的结构图2.1 炮弹的典型结构弹丸是发射药的主要部分，通常由点火装置和弹药两部分组成。 发射装药的组成有：发射药、药筒、底火及其他辅助元件。 底火用来点燃发射药。迫击炮弹的底火和基本装药，装在纸筒制成的基本药管内，以保证附加药包中的发射药均匀一致地点火。辅助元件包括密封盖、紧塞盖、除铜剂、消焰剂、护膛剂和点火药等。 2.2 炮弹的分类主用弹、特种弹和辅助弹是炮弹的三种主要用途。主用弹：命中就会直接破坏的炮弹，例如杀伤弹、杀伤爆破弹、爆破弹、穿甲弹、碎甲弹、破甲弹、燃烧弹、榴霰弹、化学弹、群子弹这些等。特种弹：根据不同的战术达到不同的战术目标，如发烟弹、 照明弹、宣传弹、 曳光弹、干扰弹、电视侦察弹等。辅助弹：主要应用于军人们实弹训练、演习等，如演习弹、教练弹、空包弹以及各种试验弹等。 定装式和分装式是弹药的两种安装方式。也有可改变发射药量一次装填的半定装式炮弹。分装式炮弹可根据有无药筒又可以分为药筒分装式与药包分装式。药包分装式炮弹没有药筒，发射时将弹丸、药包装药和点火具分三次装填，依靠炮闩来密闭火药燃气。这类炮弹通常口径较大，但射速更慢。 “榴弹”是由 杀伤弹、爆破弹、杀伤爆破弹等的统称，主要靠与命中物撞击瞬间产生的动能和炮弹炸裂后的残片、及其爆炸时产生的震荡来摧毁周围物体的弹种。过去统称为。由很早之前世界上使用的球形滑膛炮，到1800年左右的卵形线膛炮，渐渐的进化为远射型的现代跑种，其破坏程度、攻击范围、命中率都大幅度提升。要想扩大破坏程度，就得采用威力大的经过深沉研究后的弹药，完善弹药的装填方式和弹体的制作工艺，研发可以瞬间触发引信和近距离引爆的引信，采用用各种预制破片、钢珠、小钢箭等替换，也可以利用子母弹等结构。目前世界各国为了提高射程大都采用旋转脱壳技术、火箭增程技术和“底部排气”技术等来进一步提高初速甚至会改进弹形等等。 穿甲弹 该弹种主要靠弹丸被发射之后的动能来穿破有装甲的目标物的弹种。研制于1860年左右，初衷是为了来击沉有装甲的舰艇，它的第一次使用出现在一战中，为了克制坦克的强制推进得到了很好的发展。它由最原始的普通穿甲弹，高强度合金钢被用来做弹体的材料，为了进一步研究其穿甲性能，在测试中只装填少量弹药甚至于不装药。但在半穿甲弹或穿甲爆破弹就不是这样了。为了减少在击穿装甲时会发生跳弹的情况，人们又研制出了钝头穿甲弹和被帽穿甲弹。为了弥补在第一次世界大战中的不足，人们在之后又陆续研制出了重型坦克，使坦克的装甲厚度达200毫米以上。由于装药比较少、初始速度高、碳化钨弹芯密度（1415克/厘米3）大、直径小、硬度高，因此比相同口径的炮弹动能（弹体着靶动能与横截面面积之比）有了相当大的提高，从而使得垂直穿甲深度笔直前行同类型有了很大的提高。针对炮弹在飞行中的道速度降，使得有效射程大幅度提升，旋转稳定式超速脱壳穿甲弹运用而生，弹药在由炮口发射之后，后弹托会与弹体自动飞离，带弹芯的飞行弹体靠陀螺稳定飞向目标。为了更有效的针对大倾角钢甲和现代复合装甲，1960年以后，世界各国加紧了对尾翼式超速脱壳穿甲弹的研制，使初速达13001800米/秒不只是一句空话，采纳了其他学校和提供的直径为1/2.51/4倍口径的杆状弹体(图2)以合金钢或高密度（1718克/厘米3）的钨合金材料制成。 图2.2 尾翼式超速脱売穿甲弹的结构 破甲弹 最早出现在1930年西班牙暴风打内战的时候，当时最早将破甲弹应用于战争中的是德国。第二次世界大战全面爆发之后，破甲弹才被愈来愈频繁的生产与使用，慢慢地它逐渐在实战中的效果远远优于其他炮弹，一跃成为反坦克作战的主要弹种(图2.3)。破甲弹最早被应用于线膛炮之中,由于弹丸发射后一直会高速旋转飞行,导致破甲能力没有之前高。这种静破甲深约为药型罩直径的68倍。 图2.3 破甲弹的结构 碎甲弹 具体的结构如图，可以与前边的几种炮弹相互对照理解。 燃烧弹 顾名思义，就是炮弹在发射后会产生大量的热量，将目标达到点燃的目的。 图2.4 照明弹的结构 发烟弹 亦称烟幕弹。具体可分为爆炸式。尾抛式。3 CAD技术概论3.1 Solidworks简介Solidworks是一款类似于CAD的一款绘图软件，但是相对于CAD来说，这款软件操作更加简单，而且它采用智能扫描，更加的人性化。3.2 Solidworks功能及其对于现代产品开发的支持对于现代产品开发中的各种功能需求，AutoCAD等二维CAD软件除了结构设计和尺寸标注外，基本上都无发胜任。Solidworks对于现代产品开发过程的支持体现在下面几个方面： （1）采用三维方式表达产品模型 Solidworks是基于三维造型的CAD软件，采用“塔积木”组合特征的方法生成模型，设计人员不必考虑模型的三试图关系，而可以直接考虑产品的空间形态。 （2）参数化 Solidworks可以根据用户输入的基本数据来与这款软件的方程式描述建立关联性，因此可以更好地从三维立体图中体现设计的优点和重点。 （3）一致性 Solidworks有3种基本的工作环境零件、装配体和工程图，产品信息在这3种环境之中共享。用户在其中一个环境中更改产品模型后，另外两个环境的产品模型将发生同步更新，从而保持产品模型的一致性。 （4）对于高级设计技术的支持：自顶向下设计自顶向下的设计方法容许设计者从产品全局和零部件协调关系的角度出发进行产品设计，统筹规划产品布局和设计任务，从而规避传统的零件部件产品设计路线所造成的设计冲突。 （5）丰富的工程应用支持 AutoCAD只是单纯的图形绘制工具，但是Solidworks将要设计的产品分为零件、装配体和工程图3个基本模块。每个工程应用环境都提供相应的命令支持，用户根据产品设计的状况和需求选择不同的工程应用环境。4 炮弹发射药装药机液压系统部分设计4.1 炮弹发射药装药机液压系统设计4.1.1 液压控制系统的优缺点 优点：（1）单位功率的重量轻，力矩惯量比（或力质量比）大鉴于液压系统中的相关原件的比值较大，可以由结构紧凑、体积小、重量轻、加速好的相关系统部件结合而成，对于中、大功率的控制系统，这一优点尤为突出。（2）负载的刚度大，精度高液压控制系统的输出位移（或角度）受负载变化的影响小，即有较大的速度负载刚度（速度力或转速力矩曲线斜率的倒数很大），定位准确，控制精度高。（3）液压控制系统快速性好，响应快液压动力元件安全可靠，而且再配合其他的原件时效率比其他的高（由于液压动力元件的力矩惯量比（或力质量比）大）。缺点：传动效率偏低。传动过程中，需经两次转换，常有较多的能量损失，因此传动效率偏低。工作稳定性易受温度影响。对工作油液的清洁度管理要求高。污染的油液会使阀磨损而降低其性能，甚至被堵塞而不能正常工作。这是液压伺服系统发生故障的主要原因。因此液压伺服必须采用精细过滤器。油液的体积弹性模量随油温和混入油中的空气含量而变化。容易引起油液外漏，造成环境污染。油液外漏可能引起火灾，所以有些场合不适用。液压元件制造精度要求高，成本高。4.1.2 液压系统的参数设计 （1）设计参数冲头最大行程200mm合模缸最大行程240m/s冲头载荷30000kN合模缸载荷15000kN冲头快速下压速度0.1m/s快速闭模速度0.1m/s冲头慢速下压速度0.02m/s慢速闭模速度0.02m/s冲头快速回程速度0.13m/s快速回程速度0.13m/s （2）初定系统工作压力并确定执行元件尺寸 因125型炮弹药柱装配机属小功率设备，从设备可靠性出发，选系统的工作压力为3MPa。 确定上液压缸的活塞及活塞杆直径 上活塞缸的往返速度比为0.13/0.1=1.3，因此活塞杆直径dS=0.5D，活塞直径DS为圆整后，取DS=115mm，dS=62.5mm。 确定下液压缸的活塞及活塞杆直径下活塞缸的往返速度比为0.13/0.1=1.3，因此活塞杆直径dX=0.5D，活塞直径DX为圆整后，取DX=100mm，dX=50mm。（3）制定液压系统方案和拟定液压系统工作原理图制定液压系统方案液压机的主要运动是上滑块机构和开合机构的运动。上滑块机构由上缸驱动，开合机构由下缸驱动。下缸布置在工作台的左端，驱动开合机构实现“向右顶出向左退回”的工作循环。a.下缸活塞快速右行 手按按钮，令控制夹紧缸的电磁阀电磁铁得电，此时主油路：实现从变量泵到油箱的整个运动。 当下滑块快速右行至档块压下行程开关后，控制夹紧缸的电磁阀电磁铁断电，夹紧缸的油路被断开，液压油被密封在夹紧缸，使夹紧缸保持稳定，实现压制过程的安全、可靠。 b.主缸活塞快速下行 手按有关按钮，令电磁铁得电，此时主油路：变量泵电磁换向阀2（左位）单向阀3保压阀主缸无杆腔（上腔）主缸下腔单向顺序阀电磁阀（左位）单向阀1电磁换向筏2（左位）单向阀3保压阀主缸无杆腔（上腔），实现差动供油。c.主缸活塞减速下行和系统加压 主活塞缸在必要的时候会通过反馈机制自动减小输出流量，因流量减小，活塞减速下行。 主油路:主缸下腔单向顺序阀电磁阀（右位）油箱。d.主缸保压延时 当主缸上腔压力增加到电接点压力表的设定值时，电接点压力表接通后发出信号，使电磁铁断电，电磁换向阀恢复取中位，电磁铁断电，电磁阀左位，变量泵卸荷，主缸上腔的高压油被保压阀活塞密封圈所封锁，主缸上腔保压，同时启动时间继电器开始延时，保压延时的时间为5min。e.主缸释压，快速返回 由于在上个循环阶段，主缸上腔拥有很高压力，保压阀被死死关闭。单向阀和单向顺序阀进入主缸下腔，并以大流量进入主缸下腔，主缸于是快速返回。其油路为：变量泵电磁换向阀（右位）单向顺序阀主缸下腔；变量泵电磁换向阀（右位）保压阀控制口保压阀卸荷；压力阀控制口电磁换向阀（右位）油箱；主缸上腔保压阀压力阀溢流口油箱。f.压制过程完成后需要取出产品，此时主油路：变量泵夹紧缸电磁阀（右位）下缸有杆腔（右腔）主缸左腔夹紧缸电磁阀油箱至此，压制过程的一个工作循环结束。拟定液压系统工作原理图三位四通电磁换向阀 单向阀 保压阀 单向顺序阀 二位四通电磁换向阀单向阀 溢流阀 变量泵 压力阀 单向阀图4.1 液压系统原理图单向顺序阀系统性能分析总结可得出结论为其主要性能特点是：a.由于采用了电磁溢流阀和调压阀调压，该系统有利于工作过程中的压力变换与调节，保证了安全；b.为满足空载快速下行以提高生产率的要求，系统采用了差动油路的措施；4.1.3 本设计对外部条件安全方面的要求因为此设计的用途是用来压制炸药，因此安全问题必须得到高度重视。炸药装药是以炸药为原料，经过各种装药工艺，加工成符合技术条件的具有一定形状、密度和强度的药件，无论采用何种装药工艺，都存在着对炸药的机械作用和热作用，而炸药自身又是易燃易爆物质，它对机械作用和热作用有特殊的敏感性，所以装药制备过程均属危险作业，对其每一环节都应研究相应的安全技术。由于液压系统在工作过程中存在摩擦问题，因此在装药安全技术方面的共性问题除了第一章所讲的几种情况外，还应该重点考虑静电。常用的消除静电的方法主要有以下几种：1）减少摩擦起电在应用实践中，尽量合理的使用绝缘，避免产生静电。2）接地泄漏设备接地是导除静电最重要的措施。因此，对能够产生静电的物体，如管道、容器、贮罐、设备等都要有良好的接地。3）降低电阻率对于不导电或低导电性的物质，可加人导电的填料或防静电剂，就能大大降低电阻率。增加电性，减少静电的积聚。4）增加空气湿度在条件允许时，采用提高设备内部和设备周围空气相对湿度的办法，增加空气的导电性能，除静电的积聚。5）空气电离法 尽量采用静电隔离机来防止机体与地面发生静电传递。4.2 主机设计 根据目前国内外压力机的相关性能：即上缸用螺栓垂直固定于上钢板上，然后利用四根导柱将该钢板支撑在工作台的上方，导柱与上板利用螺纹连接，导柱下方用阶梯来固定工作台。如图4.3所示。图4.2 立柱形状 将压制弹药的冲头用螺栓固定在上缸活塞上，这样液压缸工作时将带动冲头上下移动，以此来实现弹药的压制。上钢板与工作台之间的高度要选择合适，应该从弹壳的高度、导柱的受力情况以及冲头的尺寸方面来考虑。太高则柱导的直径要求越大，否则在压制过程中立柱有可能受力弯曲而。 图4.3 主机的外形4.2.1 夹具的设计 图4.4 右夹具 图4.5 右夹具 图4.6夹具与工作台连接板弹药在压制的过程中，为了保证弹壳不松动以保证压制过程的可靠，同时为了在压制的过程中实现弹壳的整形，我们设计了如图4.4、4.5所示的夹具。夹具由两部分组成，左夹具和右夹具。夹具的夹紧部分的轮廓与弹壳的外轮廓的形状是一致的，以实现正确而且可靠的夹紧。其中右夹具由螺栓固定在工作台上，左夹具固定在下缸的活塞杆上，可以随着活塞杆的往复运动实现对弹壳的夹紧。从加工的方便性方面考虑，右夹具的固定是这样：在右夹具相应的位置打有螺纹孔，工作台上也打有螺纹孔，利用如图4.6所示的连接板我们可以将右夹具安全可靠的固定在工作台上。左夹具的固定是这样的：利用螺纹将夹具固定在夹紧缸的活塞杆上，随着夹紧缸活塞杆的左右移动，带动夹具来实现装配过程弹壳的夹紧。如果左右夹具的高度一致，那么左夹具在与活塞杆固定后，下底面会整个与工作台接触，这样夹具在左右移动时，下底面回反复的与工作台摩擦，时间久了就会造成夹具的精确度下降而造成装配过程的不可靠。而且如果夹具不与工作台精确垂直，则在运动时，夹具在活塞杆以及工作台施加给它的力的作用下，很容易造成卡死。基于以上问题，本设计决定将左夹具悬空固定在夹紧缸的活塞杆上，由于活塞杆的运动行程很小，左夹具较小，而且在设计过程注重了夹紧缸的固定，因此左夹具在重力作用下造成的垂直误差非常小，在允许的范围内。主机装配后的结构如图5.8。4.2.2 性能验算主机在工作过程中，四根立柱主要承受拉力，连接上钢板与立柱的螺纹属于危险部分。夹紧时，连接夹紧缸与工作台的螺栓受到剪切力的作用，可能会造成剪应变。上钢板与上缸的连接部分在受到压力作用时可能会造成变形。因此，我们要校核的主要就是以上几个部位。1.立柱的选择 在装配过程中，四跟立柱承受拉力，为确保工作的可靠性，我们按照单根立柱承受的最大工作载荷为F=49KN，即液压缸的最大压紧力。上钢板与立柱属于紧螺纹连接，预紧力取F0=6KN，螺栓的相对刚度查表取0.2。因此立柱的总拉力为 =6+0.249=15.8KN (3.1)螺栓危险截面的拉伸强度条件为 (3.2)立柱材料为45钢，查机械设计手册，安全系数取1.5，所以螺栓材料的许用应力=160MPa所以立柱的直径 =12.7mm， 取d=27mm。2.固定夹紧缸的螺栓的选择 固定夹紧缸的螺栓在工作时候主要受到剪切力的作用，装配过程中可能的失效形式为剪断。F=250N,安全系数 =2.5，=3.螺栓材料的许用积压应力为p= =96MPa, (3.3)许用的挤压应力为=80MPa (3.4)螺栓与孔壁的挤压强度条件为 (3.5)可得，d0.8 mm.螺栓杆的剪切强度条件为 (3.6)可得d4.0mm综合以上，取d=10 mm利用以上原理可校核主机的其他结构尺寸。5 炮弹发射药装药机精度设计5.1 精度设计由于炮弹发射药装药机要求精度高,具体要求是：装成后弹体表面的圆跳动要求为0.05；铜芯内表面的圆跳动为0.03。因此，在对炮弹发射药装药机进行设计时，精度是主要要解决的问题。该机主要是由四根导柱和上导向板进行导向，因此保证工作台（下板）、上垫板导柱孔以及导柱的设计精度是关键。图5.1 下板零件设计图如图5.1，在下板的设计中，导柱孔基本尺寸为40mm，孔最大极限尺寸为40mm，最小极限尺寸为39.970mm；导柱的基本尺寸为40mm，导柱最大极限尺寸为40.030mm，最小极限尺寸为40.010mm。两孔之间在下板长度方向上间距为685mm，在宽度方向上间距为185mm，四个孔对称分布。图5.2 上垫板零件设计图如图5.2，在上垫板的设计中，导柱孔基本尺寸为27mm，孔最大极限尺寸为27mm，最小极限尺寸为26.970mm；导柱的基本尺寸为27mm，导柱最大极限尺寸为27.030mm，最小极限尺寸为27.010mm。两孔之间在下板长度方向上间距为685mm，在宽度方向上间距为185mm，四个孔对称分布。图5.3 上导向板零件设计图如图5.3，在上导向板的设计中，导套孔基本尺寸为45mm，孔最大极限尺寸为45.030mm，最小极限尺寸为45.010mm。两孔之间在下板长度方向上间距为685mm，在宽度方向上间距为185mm，四个孔对称分布。 如图5.4，在导套的设计中，导套的导柱孔内径基本尺寸为35mm，孔最大极限尺寸为35mm，最小极限尺寸为34.995mm；导柱的基本尺寸为35mm，导柱最大极限尺寸为35mm，最小极限尺寸为34.995；导套的导柱孔外径基本尺寸为45mm，最大极限尺寸为45mm，最小极限尺寸为44.970mm。图5.4 导套零件设计图图5.5 部分装配图如图5.5，根据上面的叙述可以大致总结出相关元件之间的连接为过盈配合与间隙配合。5.2 加工精度 由于炮弹发射药装药机要求精度高，因此在采用数控机床加工零件时，要注意精度。导柱外圆、导套内孔壁、下板上平面以及左夹具下平面的粗糙度很小。5.3 装配精度 由于炮弹发射药装药机要求精度特别高，特别是要保证上滑块组件与开合机构中闭合的左右夹具的同轴度，因此另做一个空心圆柱装配筒，如图5.6图5.6 装配筒零件设计图5.4 装配步骤 （1）先将下缸、左夹具以及右夹具装在下板上，用螺杆固定好；再将四根导柱采用过盈配合装在下板上；然后把上导向板装到导柱上，套上导套；再把上垫板装到导柱上，用螺母固定好，装好后如图5.7。 （2）把左右夹具闭合，将装配筒放入左右夹具中，再将冲头下部置于装配筒中，将上导向板拉下用定位销将导向板和冲头定位，调整好导套，将导套用定位销定位在上导向板上，用螺杆螺母固定在导向板上，再将上缸装在上垫板上，把上活塞杆与定好位的冲头及上导向板用螺杆螺母固定好，最后，用螺杆螺母将上缸法兰与上垫板固定，如图5.8，装配完成，取出装配筒。图5.7 装配步骤图一图5.8 装配步骤图二6 炮弹发射药装药机工艺设计 上垫板与下板的各四个导柱孔，要求保持同轴度，并且下平面的平面度要保证。相关的平面粗糙度如下;下底板的上平面粗糙度要求为Ra=1.6um，导柱外圆粗糙度要求为Ra=0.8um，导套内孔粗糙度要求为Ra=0.8um，左夹具下平面粗糙度要求为Ra=0.8um。为了能够使导向板与导套能精确导向，导套与导柱之间、左夹具与下板之间导向顺滑。冲头上端面要与冲头的轴心保证垂直度。7 操作使用说明书（1）在操作该机之前，先检查该机接地是否良好，检查无误后戴上接地绝缘手套。（2）启动开机按钮，待左右夹具夹紧以后，放入弹体。（3）上缸保压延时，用力矩扳手将压环拧紧。（4）冲头快速退回，将弹体取出。（5）待下缸活塞退回停止，按下关机按钮。注意事项：在开机前，务必检查机器接地情况是否良好，操作人员务必带上绝缘手套后再进行操作。8 结论本设计从安全和效率两方面考虑，结合当前压力机的特点，充分考虑弹药精装机的特殊性，在此基础上，我们设计了利用液压系统进行弹药压装的压力机，利用压力表可以时时观察到液压系统内的压力值，利用行程开关可以准确而高效的进行压制。由于弹药压制是危险作业，所以我们设计的压力机是在充分考虑安全问题后而设计的，比如必须隔离操作，即油压机安装于专门的防爆室内，高压泵和操作台分别置于另室内。另外，压机柱塞运行速度要求平缓，避免出现液压冲击、空穴、柱塞运行速度过快等现象。为了消除液压冲击采取了以下措施：油路尽量短、适当加大管径、为防止空穴现象管路避免出现狭窄处或急转弯。低压回油管埋入油箱油面以下，以防止空气卷入液压系统中。为使柱塞平稳运行在高压管路中加溢流阀，使部分高压油经溢流阀流回储油箱。压药时，再调节溢流阀使柱塞压力平缓升压。经过一学期以来的紧张设计，毕业设计已经基本结束了。但是，其过程的重要性远远大于结果。因为在这一过程中暴露的不仅仅是我在某些学科中对知识掌握的程度不够好，更加说明的是，在设计时思维呈现出来的状态并不是发散的，这就限制了设计的灵活性。而且也使我明白了，任何一种产品的开发，要进行真正的使用，光靠书本上的理论知识是远远不够的，还要考虑很多的实际问题。通过本次毕业设计可以发现，大学的学习不应仅仅是专业知识的学习，还要学习许多对我们以后的发展有用的知识，除此之外，我们在大学学习中要体会一种好的学习方法。这样，不论我们将来从事什么行业，学习时都会游刃有余。此次设计有别于以往的课程设计，它是对大学四年所学知识的一次综合运用，也是一次综合考察，培养了自己分析问题和解决问题的能力，巩固和深化了所学知识，为我以后步入工作岗位打下了坚实的基础。参 考 文 献1 中国军事百科全书编审委员会.中国军事大百科全书.北京:军事出版社,1997.2 万春熙.导弹设计原理.北京:国防工业出版社,1988.3 樊启发.世界制导兵器手册.北京:兵器工业出版社,1996.4 王儒策.弹药工程.北京:北京理工大学出版社,2002.5 陈国光.弹药制造工艺学.北京:北京理工大学出版社,2004.6 金志明.火炮装药设计安全学.北京:国防工业出版社,2001.7 枪弹制造编写组.枪弹弹头制造.北京:国防工业出版社,1979.8 枪弹制造编写组.枪弹弹壳制造.北京:国防工业出版社,1979.9 枪弹制造编写组.枪弹底火制造.北京:国防工业出版社,1977.10 Technical Manual 9-1904, Ammunition Inspection Guide, The War Department, March 2, 1944 11 Technical Manual 9-1901, Artillery Ammunition, Department of the Army, September, 1950.12 Technical Manual 9-1300-203, Artillery Ammunition, Department of the Army, April 1967.13 于骐等.弹药学.北京:国防工业出版社,1987.14 陆军装备部