高精度枪管的设计制造

1、高精度枪管的设计制造 高精度枪管的设计制造（军工人的经验谈） 枪管 一、枪管的特点和主要技术条件 枪管是成枪上的一个很重要的零件，它的质量好坏不但关系到枪的射击精度和使用寿命，而且直接影响成枪稳、准、狠地消灭敌人。因此，在机械加工前，必须认真分析和了解枪管的特点以及它和其它部分的联系，并熟悉其主要技术要求。枪管的特点和要求是什么呢？枪管是一个细而长，内膛尺寸精度及光洁度要求高，特种工艺较为多的典型零件。它由线膛、弹膛、外圆各部所组成。枪管外形图见图 3-1-1 所示。 （一）、线膛部分 线膛的内面刻有其缠度为 240 毫米的四条右旋形槽，称为阴线来复线，它是当弹丸受huo 药气体压力推动前进时

2、，在空气中能获得稳定的飞行方向。阴线与阴线之间的突棱称为阳线。阴线的两侧面中使弹丸旋转之侧面称之为导转侧面。 阴线与阳线的中心线应当同心，阴线的缠度不能过小或过大。过小时，阴线受弹丸磨损较大，并减小阴线导转侧面使弹丸过早地离开阴线；过大时，阴线底部的间隙增大，冲入间隙的气体增多，从而降低枪口动能和初速，影响弹丸飞行稳定性和射程。 枪管线膛断面积的变化不能过大，否则弹丸连续性等现象。阳线和阴线不允许有显著的波浪纹，以保证弹丸在膛内运动稳定和正常旋转，影响弹道性能的稳定。 阴线的旋转侧面不允许有塌角，双边和不连续性等现象。阳线和阴线不允许有显著的波浪纹，以保证弹丸在膛内运动稳定和正常旋转，避免弹丸

3、飞行不稳定或产生膛炸。 线膛的表面特别是阳线光洁度，直接影响弹丸在膛内的运动。线膛表面越粗糙，弹丸的运动阻力越大。尤其是在线膛有横向细纹时，阻力就很大，这时降低线膛的耐磨性和枪管的使用寿命。 线膛的加工精度和表面光洁度的要求，决定了它的加工方法，我们应当采用专用设备和工具并且创造一定的工作条件，以消除在它表面有形成模向细线的可能性。 （二）、弹膛部分 弹膛是由连续的四个同心锥体组成（图 3-1-2）。 第一、二、三锥体是容纳弹壳的，第四锥体是弹丸的入口处。膛线的起点在第一锥体上，第四锥体的锥度大小影响弹丸卡入的压力。压力随锥度的增大而增加，并可能使弹头和弹壳脱离。 从弹膛的作用来看，要求四个锥

4、体相互间必须同心，并与线膛同心，否则弹丸退壳力增大不能顺利装入和退出，降低了拉壳钩寿命使弹底缘破坏。同时在发火后还可使弹丸不能正确地导入线膛，影响弹丸在线膛内运动和射击的准确性。 弹膛的表面不允许有显著的刀痕和线条。弹膛第 1 锥体的表面如果光洁度差，将增大弹壳对弹膛的摩擦，使弹壳不易退出。实践证明：当第 1 锥体表面存在有环刀痕时，退壳力增大很多，这样不但使自动装填发生故障，而且也将降低拉壳钩的寿命和拉脱弹壳突缘。若第三、四锥体的光洁度低，由于弹头的滑动和高温高压的 huo 药气体的作用，使线膛产生侵蚀，因而降低枪管的寿命。 （三）、枪管的外表面 枪管外形部分包括尾端让拉壳钩的缺口与弹匣结合

5、的螺纹。 汇出部分 huo 药气体并使枪机后退完成自动装填的导气箍的部位以及枪口端装准星刺刀的刺刀座部位。 枪管外表面配装表尺座，导气箍和刺刀座部位的加工精度和光洁度，必须达到规定的要求，并与线膛中心线同心，因为它们与枪管均是分级配合的。如果光洁度差，将影响装配的牢固性；基其同心度偏差过大，则装配调整困难，并影响射击准确性以及活塞杆的正确运动。 与机匣连接的螺纹光洁度必须符合规定的要求，并且其中心必须与弹膛同心，使其顺利的送入枪弹。 枪口角度必须垂直于线膛中心线，它的形状和内斜面必须与线膛中心对称，否则 huo 药气体不是均匀地向四周泄出，影响弹丸由线膛飞出是方向的正确性。 枪管尾部突缘面须与

6、弹膛中心垂直，继而的质量影响机匣与枪管尾端面紧密配合程度。如果不垂直，使用一定时间后，由于不平度的消失，造成弹膛坡度的变化，因而损伤弹膛。让拉壳钩部位是以枪管尾端螺纹起点定位而加工的，螺纹的形状和、位置须符合规定要求，否则装配后与枪管拉壳钩的位置不能对正，影响退壳。 二、枪管材料的选择 枪管的工作条件要求枪管材料具有足够的强度和足够的寿命，以承受 huo 药气体的高温、高压和弹丸与线膛间的摩擦。 1、强度的要求 枪管的材料应具有足够高的屈伏和高塑性以及冲击韧性，在高压（4200 公斤/厘米 2）的作用下不应产生永久变形，特别是在 huo 药气体的压力可能由于 huo 药量的增多，或者弹丸在线膛

7、内被卡住增高时也不会产生永久变形。根据上述要求，枪管材料一般使用 50a或 50ba。要求屈伏强度不低于 55 公斤/毫米 3，抗张强度为 80100 公斤/毫米 3，伸长率不小于 8，断面收缩率不小于 40，冲击击韧性不小于 5 公斤米/厘米 2，含硫化物2级、氧化物2 级，二者之和3.5 级。为保证具有良好的淬硬性和淬透性，要求晶粒度46 级，且要求组织均匀，以保证良好的加工性能。 2、寿命的要求 枪管的寿命决定于线膛的磨损，这种磨损又取决于 huo 药气体对枪管线膛表面的机械作用、热作用和化学作用以及弹丸沿着线膛运动的摩擦等。因此，线膛表面应有足够的耐磨性和杭蚀性。可采用线膛表面镀铬的方

8、法来提高线膛表面的耐磨性和抗腐蚀性能。 三、枪管加工基准的选定 在枪管加工之前必须考虑工序之间的关联和它们的互相影响。 1、主要设计基准 枪膛的轴线和枪管尾端面是枪管的主要设计基准，因为加工枪管的外表面各部位和加工弹膛是以枪膛为基准的，而加工弹膛的深浅以枪管尾端面为基准的。 2、附加的设计基准（或称为装配基准） 枪管的突缘端面是机匣、表尺座、导气箍和刺刀座装配在枪管上位置的基准，这个平面称为枪管的附加设计基准。 3、辅助基准 枪管尾端螺纹的起点是枪管加工的辅助基准。一方面由它确定了枪管与机匣装配的正确位置；另一方面它是加工让拉壳钩的缺口和加工表尺座与弹仓的枪管突肩的两侧面的基准。 四、枪管主要

9、工序的加工 一、钻深孔 枪管可用棒料钻削制成，也可用无缝钢管加工而成。若用钻削加工则钻深孔是枪管的关键工序之一。它的质量好坏直接影响枪管内、外圆表面的加工质量。为此提出以下技术要求： 、深孔钻的实际轴线应为一直线； 、孔不应呈椭圆或锥度； 、孔和外圆轴线的偏移不应影响下道工序加工； 、深孔的直径公差和表面光洁度应符合规定。 如果孔的光洁度差或几何形状呈椭圆形或锥体状，以致在铰削时缺陷不能消除则枪管可能报废；若孔和外圆轴线的偏移超过要求，影响枪管外圆加工也可能导致枪管报废。因此，钻深孔时应注意： 、应采用枪管旋转钻头只作进刀运动的加工工艺。 、专用空心顶针（见图 3-1-3）是保证正常钻削的重要

10、工具之一，它的几何形状及制造质量，直接影响钻削加工的排屑效果。 、专用刀具深孔钻（图 3-1-4）；它的第一个结构特点，是刃口 a 和 b 进行单边切削。不同于麻花钻的对称切削。刃磨时要求刃口 a 比刃口 b 磨得稍长一些，即尺寸 a 大于b，这样切削力的合力向着轴心，又钻头趋向轴心，以保证钻头的正确方向，它的第二个结构特点是钻削时在孔的中心留下一棵很细的心轴，称为零位心柱。因为孔的中心切削速度为零，零位心柱附后的金属不切削，留下零位心柱改善了切削条件，并提高了外头的寿命。同时零位心柱还有引导钻心沿正确方向前进的作用，使孔偏离减小。零位心轴不宜过大，否则会缠绕钻头影响钻削。 钻杆排屑槽的几何形

11、状和尺寸的正确性也对钻孔有很大影响，若进屑槽深出屑槽浅，则排屑困难，增加摩擦。 、注意枪管毛坯的枪管：在钻孔时，枪管以 2000 转/分的速度旋转，如果毛坯弯曲过大则将产生很大的离心力，使机床主轴发生跳动，加速机床主轴及尾座空心顶针的轴承磨损，降低机床的精度，并使钻头寿命降低和增大孔的偏离。因此必须对枪管毛坯进行校直。 毛坯粗较可用手搬压力机校正至弯曲度小于 1 毫米左右，然后切平尾端面，锪顶针孔和切齐枪口，要求两端而必须垂直轴线，顶针窝的几何形状和深浅必须达到技术要求，因为它将影响钻头的寿命和钻入枪管的正确性。 毛坯细校的方法是将枪口端置于卡盘内，用床尾螺杆顶紧，齿形卡盘的齿带动枪管旋转，手

12、持粉笔稳定地对着旋转的枪管，枪近弯出的部分就会接触粉笔而留下记号。将枪管放下，根据记号用锒头敲击弯曲部位进行较直，直至校直为止。 、合理选择切削刚量：由于枪管孔径小而深，靠冷却剂的压力排出切屑，因此，进刀量宜小。 影响切削用量的因素有：枪管的材料和硬度，钻头和钻杆的质量；润滑液的品种。质量和流量以及切削的形状等。例如，枪管毛坯为 50a 或 50ba，硬度 hs170217。钻头材料为高速钢，枪管转速为 28003000 转/分，削走刀量一般选为 0.0170.025 毫米/转，切屑为波纹长带，以便于排出。 如果采用不适当的大走刀量，则加工的表面光洁度差，孔的偏差加大，刀具寿命降低和影响切屑顺

13、利排出，造成剧烈摩擦，使冷却剂的温度上升，降低了润滑效果，甚至卡断钻头。 、正确选选用润滑冷却液：润滑冷却是深孔加工的关键问题。因此设计了空心杆和空心钻头，使润滑冷却液能顺利地到达加工面上，这样钻头圆柱侧面与孔壁在相对运动中得到润滑，减少了摩擦，同时使外头的切削刃得到冷却，减少了切削力。冷却油泵的压力一般为 3545 公斤/厘米 2，不断在将切屑从孔内冲出，保证连续钻削，润滑冷却油以植物油较好。使用菜油 70和柴油 30的混合油也可满足使用要求。也可用含 510植物油的硫化油作为代用品（植物油 910，锭子油 8990和含硫 1的液体：或植物油 35，锭子油 9495和含硫 1.5的液体。 为

14、了保证切屑能顺利地冲出，除了钻杆的排屑凹槽尺寸应选择适当外。还要注意调整润滑冷却剂的流量。流量的大小取决于油泵的压力和液体的粘度，而粘度随温升而减小。液体除由于吸收收切削热而温度升高外，还因液体在钻杆、钻头内的输送中及枪管孔中高速流动而升高，液体温度升高，则粘度减小而流量增大，有利于冲出铁屑，但也因粘度减小却不利于润滑。因此，应使流体温度保持在 50以下。 冷却剂中断使用，则温度降低粘度增大，此时，开泵使用，流量必然偏小。因此，在刚工作时（特别在冬季），应打开油泵让冷却剂空流预热适宜温度。否则，冷却剂温度低，粘度大，流量小，排屑困难，产生屑瘤或卡断钻头。 除了采取以上措施外，生产中还必须注意：

15、机床主轴的跳动；机床中线床身导轨的不平行性；中座空心套管轴承的松动；机床主轴、中座及尾架轴线的同心度；顶针孔的正确性；枪口端头飞边；刀头与刀杆的坡度；钻头与空心顶针间隙过大或空心顶针两锥体与内孔不同心度；枪管材料硬度的均匀性以及操作进刀过猛等，都是影响钻头偏离的因素。 二、枪膛的铰孔 铰孔是钻深孔后的精加工。若热处理前枪管不进行铰削，则淬火后就无法进行校直。若铰削质量不好，电解液压加工质量就无法保证。因此，铰孔后要求一定的光洁度，不充许有严重的刀伤、横纹和直线等缺陷。实践证明，切削用量选为机床转数为 230 转/分，走刀量 36 毫米/分较适宜；铰刀选用三个齿的较好，既便于排屑又便于背刀（图

16、3-1-5）。要求油泵的压力不低于 3545 公斤/厘米，以免铁屑堵塞而影响内孔的光洁度。冷却润滑油可采用植物油（菜油），冬季粘度较大时可加 2030的煤油。 三、膛线的加工 1、挤压膛线 挤压膛线是以挤丝冲（图 3-1-6）通过枪膛使枪管材料产生变形而形成膛线。冲子的外表面突出的部分用以沿枪膛形成阴线，凹入部分沿枪膛形成阳线。 在挤压过程中，枪管金属大部分受到局部载荷，枪管内层变形较强烈。在直径方向一定的深度上产生永久变形；而在外层仅产生弹性变形，这个弹性变形称为消逝变形。所以冲子尺寸应为枪膛在挤压后要求的尺寸加上消逝变形量。 枪膛表面材料变形值的大小，目前尚没一个公式来进行计算，但它的变形

17、大小与材料的钢号和强度，枪管的内外直径和枪膛表面的质量有关。在设计冲子和挤压前枪管的内外径时，一般是根据经验和用试验的方法来确定的。但须注意在决定尺寸时，不使材料的挤压超过弹性极限强度，因为这样会使线膛表面将产生裂纹和枪膛出现破坏现象。 枪管理工作的硬度、内外直径和润滑剂等对其变形和冲挤力影响； 、枪管在挤压膛线时，枪管的永久变形随着它的硬度增加而减少，但枪管的消逝变形和冲挤力则随着它的硬度增加而增大。因此，必须根据材料的硬度来选择冲子尺寸，即硬度大的选用大的尺寸，硬度小的选用小尺寸。如果冲子是用固定一个尺寸来挤压膛线时，必须把枪管的硬度严格控制在极小范围内，否则应将枪管按硬度分组，分别以适当

18、的冲子尺寸来进行挤压。 、随着枪管壁厚的加大，枪管的消逝变形和冲挤力也增大，但它的永久变形则减小，所以为了减小冲挤力，在挤压膛线前粗车外圆是合理和必要的。由于外圆直径不同，其变形就不同，枪管的壁薄的部分线膛各尺寸就大，而壁厚的部分线膛各尺寸就较小些。所以，挤压后接近弹膛部分的膛线尺寸一般较小。 挤压后枪管是处于应力状态，在进行外圆加工时，由于切除金属而破坏枪管各断面上平衡状态，消除枪管内层的应力增大膛线尺寸，同时使枪管发生弯曲。因此，枪管应当进行适当的回火。但若膛线的精加工在外圆精加工后进行，而且变化不大，即可不进行回火工序。 随着枪管内径的减小，材料的变形和冲击力都增大，因此冲挤前的枪膛加工

19、应当有足够的精度和光洁度，以保证挤压后的线膛具有所要求的公差。 、挤压膛线时，枪管表面如果没有润滑剂可使冲头卡死。冲挤力的大小与使用润滑的种类有关。液体润滑时的冲挤力大，使用金属润滑时冲挤力最小。一般采用在枪膛表面镀铜作为挤压膛线的润滑剂，其成分如下： 硫酸铜（cusoho） 12 盐酸（hcl 比重 1.19 化学纯） 7 氯化锡（sncl2h2o） 1 蒸馏水 80 实践表明，如果只用此镀铜溶液，则冲挤出的线膛表面光洁度较差。因此，在镀铜后可加涂一层肥皂液。在天热时，肥皂溶液中还可加植物油，以获得更高的表面光洁度。 、当室温在 39以上时，挤出的膛线光洁度较差，这是因为气温对镀铜质量有影响

20、，而且在挤压时摩擦生热温度升高，降低了钢层的润滑作用。 挤压膛线时一定要做好准备工作，因为挤压膛线质量与挤压前的准备有很大关系，例如： 、去油：前面已经讲过，挤压膛线前枪膛表面须镀上一层均匀的铜层作为润滑，为使镀层均匀稳固，须先把枪管放在 naoh 200250 克/升和 na3po4 2030 克/升配制的溶液中煮洗，去掉油和污物，然后再用冷水冲洗，直至不完全冷却为止，并立即用棉纱拉净。煮洗离镀的时间不能过长（一般不超过 23 小时），这道工序必须特别注意。因为如果去油不好，将影响镀铜的质量，同时枪管内膛还会产生锈蚀现象。 、擦净镀铜：在镀铜前须将枪膛擦净。镀铜时用包有浸过铜液的绒布或纱布迅

21、速的通过枪膛表面，然后将绒布或纱布转动往复拉擦一、二次，使镀铜层均匀一致，再涂上肥皂液和植物油的混合溶液，以备挤压膛线（但要根据气候冷热的变化确定加植物油的分量和是否植物油）。镀铜层必须均匀。如局部过厚，则挤压时会产生凹陷；如过薄，会增大冲挤力，卡住冲子或擦伤膛线影响表面光洁度。镀铜至挤压的时间一般不能超过 2 分钟，挤压时冲子须擦净后镀铜和涂上凡士林。冲挤后冲子须在空气中冷却，为此要准备几个冲子循环使用。 铜溶液不能存放过久，并须保持清洁明亮，否则由于变质，镀层呈赠红色，影响线膛光洁度。 另外，也采用灌注着铜的方法，其成分为： 硫酸铜（cuso45h2o） 10 克 二氯化锡（sncl22h

22、2o） 15 克 硫酸（比重 1.84，化学纯） 6 毫升 蒸馏水 100 毫升 每根枪管灌入量一般为 400450 克。此法操作简单，挤丝后内膛光洁度较高。 、在挤压膛线前，要仔细检查枪管内膛表面有无深的刀痕或显著的螺旋线纹，因为这些缺陷在挤压后会产生显著的波纹和斑点。 用量具检查阴线直径时，须注意由于枪口顶针斜面加工硬化，挤压后的尺寸小于线膛中部尺寸。因此在枪口尺寸时，有时不能正确反映线膛真实情况，最好是在挤压线膛切去枪口顶针锥度那一段，枪管尾端（弹膛端）粗大壁厚，在这一段挤出的膛线有所收缩，这是正常的，允许线膛通过的量具可以不能过。对缩小了的一段线膛，可用卧式短程擦线机修正，使其符合量具

23、通过。 挤压膛线常见的缺陷的分析： 挤压膛线，是一种无屑加工，挤压膛线的质量与挤压前各项准备工作和挤压操作的正确性是相互联系的。现将常见缺陷分析如下： 、膛线表面斑点：通常是由于镀铜的厚度不均匀产生的。因为铜层过厚或过薄，一方面使润滑性能降低，另一方面使内膛表面和冲子表面间的摩擦阻力增大，在高温状态下产生胶合作用。内膛表面锈蚀也是产生斑点的原因，应注意清除枪管内膛的锈蚀疵病。 、膛线表面擦伤（轻的俗称叫毛丝，重的叫螺旋线纹）：主要是由于挤压前内膛去油不良或者有微量锈蚀产生的，因此各槽的溶液成分要定期分析，调整至工艺要求之范围内。冲子光洁度不高和硬度低也是造成擦伤的原因之一。 、线膛表面波浪纹：

24、是由于机床划夹具的运动部分因磨损间隙增大工作时产生振动引起的。枪管热处理时产生软点，硬度低的地方也产生波浪纹。 2、擦光线膛（擦膛） 抛光枪管阴阳线主要是修饰线膛光洁度和由于阴阳线制造公差不致等疵病。因此，应对阴阳线分别进行擦拭，以免修饰阳线时而使阴线超过公差报废。同时在擦膛时又容易擦坏膛线的几何形状或产生其它缺陷面报废。 擦膛必须在精车枪管外圆后进行，因为挤压膛线时，枪管外圆层金属受到张力，孔壁内层金属受到压力即产生膛线有胀大，如车去外圆一层金属后，外层张力减小而线膛还具有微量胀大。因此，只能在膛线内壁胀大后进行，以免膛线尺寸超差报废。 由于弹膛端的外圆壁较厚，挤压膛线后枪管接近弹膛部位的断

25、面阴阳线尺寸小于其余部分，擦拭时须先从这部分开始。 擦膛阴阳线时，铅条在枪管内的位置要正确，否则会产生塌角，取双线使枪管报废。产生膛线塌角与冲子精度和机床的精度有关，也必须充分注意。 擦膛光洁度差的原因有两个方面，一方面，因刀痕线纹或腐蚀造成挤压后光洁度差；另一面可能由于抛光砂粒质量不好和抛光操作不良和加钢砂每次分量不均匀等所产生（抛光使用钢砂为 180200 号）。 为了使阳线获得更高的表面光洁度，以增加它的耐磨性，并提高枪管的使用寿命，擦膛之后阳线应单独再用光滑的冲子挤压，其大批量挤压膛线是一致的。如果传动部分轴承部位的齿轮啮合因磨损间隙增大，工作中产生震动，会使阳在线产生波浪纹。 四、弹膛加工 1、弹膛加工的要求和安排 弹膛是枪尾端与膛线在一根轴在线的四个锥体，是容纳弹壳，弹丸、承受高压、高温及耐腐、耐磨的重要工作部分，它的质量的好坏影响射击精度和和使用寿命。因此，对弹膛的几何形状、精度、光洁度等提出了较高的要求。 枪管弹膛加工由弹膛的粗加?庸褪止庹龉颍缃馀坠饪纱媸止庹赐瓿伞?弹膛各个锥体必须与线膛中心同心，因此弹膛加工必须以枪膛的表面为基准。基准面越精确，弹膛各锥体对枪膛的同心偏差便越小，所以弹膛的精加工必须在线膛光加工后来进行，弹膛电解加工在镀铬工序前和在机械加工各