WJ20426—2016《槍彈自動裝配生產線設計要求》標準解析

段紅+虞波+陶光成

[摘 要] 本文對兵器行業標準WJ20426-2016《槍彈自動裝配生產線設計要求》的主要技術內容進行了分析，同時給出了實施本標準的建議，為正確理解和使用本標準提供了參考。

[關鍵詞] 槍彈；自動裝配；生產線；設計要求

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 21. 043

[中圖分類號] F273 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2017）21- 0096- 05

0 引 言

相比美國和以色列等發達國家，我國主要槍彈生產企業目前大都存在技術水平低、生產設備陳舊和生產準備時間長等問題。現有制造設備難以滿足快速大批量生產要求，更談不上戰時變批快速響應、小批量柔性化生產和新品開發等能力。

針對上述情況，為提高國內槍彈生產企業的技術水平和成彈裝配效率，中國兵器裝備集團自動化研究所通過十余年的不懈努力，成功研制出了直線式大口徑槍彈成彈和轉子式小口徑槍彈自動生產線并已完成了幾千萬發以上成彈的生產任務。目前中國兵器集團自動化研究所已在槍彈自動裝配生產線設計上積累了豐富的研制經驗和技術積淀。

WJ20426-2016標準（以下簡稱本標準）就是對成彈自動裝配生產線設計經驗的總結。本標準為兵器行業標準，由中國兵器裝備集團公司提出，中國兵器裝備集團自動化研究所起草，中國兵器工業標準化研究所歸口管理，國家國防科技工業局批準發布。本標準于2016年12月14日發布， 2017年3月1日起正式實施。

本標準共分為八章，包含范圍、規范性引用文件、術語和定義、設計依據、設計原則、設計程序、設計內容和設計文件。

以下著重解析本標準的主要技術內容。

1 范 圍

本章明確了標準的對象和適用范圍。指明了標準的適用界限是“成品槍彈的彈頭、彈殼和發射藥自動裝配生產線的設計”。

2 設計依據

2.1 概述

“設計依據”一章主要提出在設計槍彈自動裝配生產線（以下簡稱生產線）時在功能和性能、安全性、可靠性及總體設計等方面應考慮到的設計要素。

2.2 功能和性能

針對影響生產線功能與性能的物流系統、裝配精度、工藝參數、自診斷功能等方面提出了要求。如：

（1）根據生產工藝，生產線應自動完成槍彈零部件的自動傳輸、定量裝藥、裝壓彈頭、罩（緊）口及質量檢測等工作。

（2）生產線的物流系統應進行防靜電和接地設計。

（3）生產線的產品裝配精度（如裝藥量、成彈長度等）應滿足工藝參數的要求。

（4）生產線應能設定和調整工藝參數，如裝藥量、成彈長度、合膛推力等。

（5）生產線應能自診斷故障，并顯示出故障位置及代碼。

（6）生產線在生產運行時應能自動剔除不合格品，并顯示出不合格品數量。

2.3 安全性

生產線的安全性是設計時應著重關注的，設計人員需保證：

（1）生產線的設計不能對操作者造成人身傷害。

（2）生產線的設計應滿足相關的防爆安全要求。

（3）生產線電氣控制系統的電磁兼容性應符合GB5226.1-2008中4.4.2條的規定。

（4）生產線布局的設計應根據現場情況，保留足夠的人員安全通道。

（5）生產線應具備自鎖、互鎖、故障報警和自動停車功能。

2.4 可靠性設計

由于電氣控制系統是影響生產線可靠性的最大因素，因此本標準主要針對電氣控制系統提出可靠性設計要求：

（1）生產線的電氣控制系統應穩定可靠，其自身故障不應導致生產線失控。

（2）生產線的電氣控制系統平均故障間隔時間（MTBF）應大于1 000h。

2.5 總體設計

（1）生產線的結構布局便于操作者的操作、維護。

（2）生產線上的各類標識應清晰易讀，且耐久性應和生產線的預期壽命相當。

（3）零、部件的選用與設計應符合“通用化、系列化、組合化”要求。

（4）指示與操作的標識應位于生產線上不妨礙工作且便于操作者觀察、操作的部位。

（5）零件應表面處理以防腐蝕。

（6）生產線的接口設計應盡量標準化以方便和其他設備的接口連接。

（7）生產線包裝的設計應滿足儲存運輸要求。

3 設計程序

本章以流程圖形式對生產線在設計時需遵循的程序進行了規范。具體流程見圖1。

4 設計內容

4.1 概述

“設計內容”一章對生產線的設計要求進行了詳細闡述。生產線的設計內容分為四個部分，分別是功能與性能設計、安全性設計、可靠性設計和總體設計。其中功能與性能設計和總體設計又分別細分為七個小系統進行闡述，具體設計內容見圖2。下面對每一項進行解析。

4.2 功能與性能設計

4.2.1 物流系統

物流系統是指生產線上槍彈零部件自動傳輸的系統，它是保證生產線正常運行的關鍵部分，設計時要求：

（1）零部件的外形棱角和邊緣應倒角或圓弧過渡，與彈部件接觸的工作面應光滑無毛刺。

（2）防靜電設計應按WJ2390-1997中第4、5章的規定選擇材料和接地方式。

4.2.2 裝藥系統

裝藥系統主要負責將發射藥自動裝入彈殼中，是控制槍彈質量的重要環節，設計時應考慮：

（1）采用計量板來控制裝藥量。

（2）計量板采用可調計量孔，裝藥量能獨立調整。endprint

（3）采用合適的結構使裝藥通道密閉，防止或減少藥物粉塵外泄，給生產帶來安全隱患。

（4）計量板采用耐磨防靜電材料，防靜電要求應滿足WJ2390-1997中第4、5章的規定。

4.2.3 壓裝系統

壓裝系統主要將彈頭壓入彈殼、并罩（緊）口，同時保證槍彈全長及撥彈力，是保證槍彈質量的主要功能組成部分，設計時應注意：

（1）采用有足夠剛度和強度的結構，保證壓制精度。

（2）成組壓制時，壓力桿應采用可獨立調整結構設計，保證壓力桿位置單獨可調。

（3）采用壓力傳感器結合調壓機構實現壓力可控，并具有超限保護功能。

（4）采用可調限位機構，實現壓制行程的調節。

4.2.4 傳動系統

傳動系統是給生產線的裝藥系統和壓裝系統提供動力的裝置，因此設計時應考慮；

（1）生產線的主傳動中采用安全可靠的扭力限制裝置，當傳動出現過載現象時能有效保護動力源。

（2）在生產線的主傳動中設置安全可靠的剎車裝置，防止生產線停機時不產生過沖現象。

（3）傳動過程平穩，空運轉情況下，噪音≤85dB（A）。測量方法應符合GB/T16769-2008的有關規定。

4.2.5 潤滑系統

潤滑系統是減小傳動摩擦、提高零部件使用壽命的重要機構，設計時：

（1）齒輪、轉動、移動部件等采用中心潤滑系統自動進行潤滑，潤滑系統包括過濾器、壓力閥和分配器，由電子裝置控制。

（2）不允許有潤滑劑的工作機構應適當選用自潤滑材料或采用無油襯套、塑料軸承等。

4.2.6 電氣控制系統

電氣控制系統是生產線能按相關工藝自動生產運行的協調控制樞紐，本標準要求電氣控制系統平均故障間隔時間（MTBF）大于1 000h，電氣控制系統設計分為模塊化設計、電氣線路原理設計、控制柜等設計：

（1）模塊化設計。本標準的模塊化設計主要指電子板卡（PCB）設計。模塊的分割和設計應滿足以下要求：①整體性。模塊功能不可太小、零碎或牽涉其他零部件太多。②繼承性。類似系統采用以前成功和可用的部件或設計。③安全性。功能模塊的輸入和輸出接口在通電或復位時，不允許產生使生產線誤動作的輸出。④通用化。采用通用總線可編程控制器，預留I/O接口、智能總線生產線接口。

（2）電氣線路原理設計。本標準的電氣線路原理設計主要指電氣設計，負責將各功能模塊用線纜連接起來實現相應功能。設計時應：

①采用成熟或受環境影響小的線路；②采用冗余設計；③采用可靠的可編程器件，便于設計更改；④多種電路混用時，應避免或減小互相間的電平匹配和動態過渡過程變化速度對雙方收發信號的影響；⑤正確處理電源、地線、復位、掉電檢測、晶振或時鐘、選通或同步脈沖、不用的輸入空腳等敏感信號或引線；⑥宜采用同步控制模式；⑦在保證可靠性的情況下，盡量減小電流或功率的輸出，降低系統整機發熱量，確保防爆控制柜內器件的可靠使用。

（3）控制柜設計?？刂乒裨O計時應注意以下問題：①采用合適的結構方便安裝、拆卸、維修和運輸； ②根據傳輸信號的物理特性、重要程度、抗擾能力、衰減等要素來選擇接插件連接方式和型號以及連接電纜種類和長度；③高壓和低壓信號電纜在機柜中的走向需科學分類，減小相互間的干擾；④系統屏蔽接地（TE）和保護接地（PE）按需要分別處理。

4.3 安全性設計

對生產線的安全性給出以下具體設計內容：

（1）設計中避免尖角、鋒利銳邊及突出部位的出現以免對人身安全造成傷害。對可能造成人身安全隱患的環節采取防護設計，并按照GB2894-2008中4.13條表1的規定標注安全標志。

（2）生產線電氣元件的選取、布線及相關的設計符合GB3836.1-4、GB3836.11、GB12476.1-2013、WJ1912-2004的有關規定。

（3）在設計時采取防靜電措施，生產線的材料選擇和接地設計符合WJ2390-1997中第4、5章的規定。

（4）控制柜的金屬柜體、柜門與地線充分搭接，加強電磁屏蔽性能。

（5）生產線的人員工作位置的設計應符合GB/T14776-1993的有關規定。

4.4 可靠性設計

（1）宜采用成熟技術、功能冗余設計以及模塊化設計等方式。

（2）元器件應降額選用。

4.5 總體設計

4.5.1 結構設計

（1）生產線的外形布局應具有足夠的穩定性，在使用時，不應存在意外翻倒、跌落或移動的危險。

（2）生產線的三維尺寸應小型化，便于加工、操作、維護和運輸。

（3）生產線外形棱角和邊緣應倒角或圓弧過渡。

（4）生產線上的表面應便于擦拭清理。

4.5.2 標識設計

（1）生產線的標識包括安全標識、操作提示標識、說明牌和產品銘牌等。

（2）生產線的標識應設置在生產線上便于觀察的位置，并在維修時不易受到損壞。

（3）生產線的標識的形式和尺寸、技術要求應符合GB/T13306-2011中第3-5章的規定。

（4）生產線的安全標識應符合GB2894-2008的要求。

（5）生產線的產品銘牌內容一般包括：產品的名稱和型號、研制單位的名稱或代號、功耗、重量和制造編號。

4.5.3 零、部件的選用與設計

（1）在滿足生產線使用性能的要求下，應選用符合標準的標準件、通用件，且盡量減少其規格和品種。

（2）零部件按JB/T9872-1999、焊接按GB/T23570-2009、鑄件按JB/T1644-2005的規定設計。endprint

（3）零、部件設計中的結構要素應符合《機械設計手冊》（第四版）（化學工業出版社）第一卷第1篇第2-5章有關要求。

（4）零、部件設計中未注公差尺寸的極限偏差按GB/T1804-2000的規定、未注形位公差按GB/T1184-1996的規定。

（5）應選用標準緊固件；有特殊要求時，允許設計專用緊固件且配備相應的專用工具；關鍵部件、重要部件的緊固件，應規定其緊固力矩。

4.5.4 指示與操作設計

（1）操作面板上的顯示器與控制器應合理布局，并盡量減少數量?？刂圃ＷC在操作時不遮擋顯示裝置，不影響臨近控制元件的操作。一般顯示器在上（或左）部，操作器在下（或右）部，主次分明，布局疏密適度。必要時可采取移動式的操作面板。

（2）操作面板上的元器件，如指示燈、開關、旋鈕等，應有文字或圖形符號標識。標識的文字和符號應清晰、可讀，耐腐蝕、耐磨損，刻度盤的刻度值應符合國家計量單位標準的規定。

（3）各種指示燈、開關、旋鈕的顏色應符合GB/T5226.1-2008中第10章的規定。

（4）報警裝置設置在便于觀察的位置。

4.5.5 表面處理

（1）生產線零件表面的金屬鍍覆與化學處理按相應標準的規定執行。

（2）生產線涂覆的涂料型號按GB/T2705-2003中第2章或行業標準的規定。涂料顏色按GB/T3181-2008中第4章的規定執行。

（3）生產線涂料涂覆的標記按GB/T4054-2008中第5、6章的規定。

（4）調試好的生產線內部應涂覆防潮漆。對于不能涂覆的部位應進行有效的防護。

4.5.6 生產線的接口設計

（1）生產線接口包括機械接口及電氣控制接口等。其結構設計應符合有關標準和產品規范的規定。

（2）機械接口主要是指生產線上可更換工裝的安裝結構，其設計時應注意以下問題：①應便于迅速、安全可靠地拆裝工裝，并應保證工裝調整、定位的準確性；②生產線中凡需經常拆裝的工裝，在不影響工作精度的情況下，應使用快夾裝置，免用工具拆裝；③宜兼容現有工裝的尺寸和接口，提高工裝的通用性，降低成本。

4.5.7 電氣控制接口的設計

（1）動力電在進入系統時，應有保護接地（PE）線和接地螺釘，控制柜內應有接地排；操作臺不允許有≥AC380V的電源進入；如需有AC220V電源進入操作臺，應使之連接可靠，接點處外套絕緣保護導管，且有醒目的閃電標志。

（2）不允許用N線代替PE線；PE線應連續，不允許以電纜金屬蛇皮管代替。

（3）應對內部高壓（110V以上）接線端子互相間以及在油、塵等環境下的裸露接點采取保護措施。

（4）不允許同一插頭（座）中弱電信號和強電混裝。

（5）控制柜外互連電纜必須有一定的機械強度，特別是兩端插頭和接線端子連接處，受力的是包裹層，而不是芯線本身。

4.5.8 包裝設計

（1）生產線的包裝設計應符合JB/T5000.13-2007的規定。

（2）生產線的包裝儲運圖示標志設計應符合GB/T191-2008的規定。

5 實施標準的要求和建議

生產線涉及高速發展的自動化制造技術，其技術水平的變化也影響到標準要求指標的變化?？紤]到技術發展的需求，應注意根據實際技術水平提高指標和技術要求，不應局限于本標準中的指標和設計思路。

6 結 語

槍彈自動裝配生產線作為在火工環境使用的設備，屬于高危特種加工設備。目前國內在國軍標、行業標準中沒有專門針對槍彈自動裝配生產線的設計標準。國外由于種種原因也沒有形成專門針對槍彈自動裝配生產線的設計標準。在公開的資料中，沒有發現有針對性的對槍彈自動裝配生產線的設計進行規范的標準。因此，本標準應是該領域首次涉及槍彈自動裝配生產線設計的標準。

本標準在國內同類標準的編制尚屬首次，它不僅在技術內容上具有科學性、先進性和實用性，而且可操作性好，填補了我國在槍彈自動裝配線類設計的空白，對保證槍彈自動裝配生產線的設計水平和設計質量具有重要意義，技術水平達到了國內先進水平。

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