火藥裝藥模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)

羅鵬 張洪宇 宋繼秋

摘 要：針對(duì)火藥在壓裝過程中因上模套內(nèi)臺(tái)階面不平、火藥粉顆粒過小等原因，導(dǎo)致在藥柱壓制過程中上下模間隙滲入過多火藥粉，使藥柱高度尺寸無(wú)法保證，影響成品質(zhì)量。并且模具縫隙中的火藥粉在壓制過程中存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)。基于以上問題對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：火藥；壓藥模具；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.037

0 引言

彈藥在武器裝備中有舉足輕重的作用。彈藥裝藥的質(zhì)量直接關(guān)系到彈藥對(duì)目標(biāo)的毀傷效果和打擊程度的精確性。在彈藥生產(chǎn)中，彈藥裝藥工藝設(shè)備與彈藥裝藥的質(zhì)量有著密切的關(guān)系，而壓裝模具是彈藥裝藥設(shè)備的重要組成部分。因此，壓裝模具的選擇是提高彈藥裝藥質(zhì)量的一個(gè)重要前提[1]。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的彈藥裝藥技術(shù)起源于在蘇聯(lián)援建時(shí)期，在我國(guó)的彈藥生產(chǎn)企業(yè)的幾次的技術(shù)改造后彈藥裝藥生產(chǎn)工藝水平、彈藥安全生產(chǎn)性都有了較大幅度提高。目前國(guó)內(nèi)批量生產(chǎn)彈藥裝藥方法主要有注裝壓裝藥裝填和壓裝裝藥裝填，其中一些對(duì)成型藥柱密度要求相對(duì)較低、藥柱體積較大的炸藥裝藥通常采用注裝裝藥裝填，注裝裝藥抗過載能力較差、感度較高，導(dǎo)致成品易爆，對(duì)人員操作、轉(zhuǎn)運(yùn)、存放都有較高要求。為了達(dá)到更高密度裝藥，壓藥裝藥工藝在彈藥裝藥在壓力裝藥的制造中得到更廣泛的應(yīng)用。壓力裝藥擁有適用的炸藥范圍廣、抗爆轟感度高、生產(chǎn)周期短等優(yōu)點(diǎn)。壓裝裝藥裝填中其中壓藥壓力、加壓速度、保壓時(shí)間等重要工藝參數(shù)都直接影響其質(zhì)量[2]。而壓裝模具的選擇與優(yōu)化對(duì)壓藥壓力、加壓速度、保壓時(shí)間有著直接影響。

1 簡(jiǎn)單壓裝模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

傳統(tǒng)壓裝模具通常使用于較小的杠桿式壓力機(jī)設(shè)備以固定壓力進(jìn)行藥柱壓裝。一般由壓藥桿、模套、底座等3個(gè)零件組成，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分件零件加工成本低廉。實(shí)際生產(chǎn)中簡(jiǎn)單壓裝模具因?yàn)椴捎霉潭▔毫M(jìn)行藥柱壓裝，使得壓裝模具操作準(zhǔn)確性不穩(wěn)定，使得藥柱高度尺寸不能保證，產(chǎn)品報(bào)廢率偏高。由于火藥粉顆粒較小，火藥壓裝生產(chǎn)時(shí)模套內(nèi)孔的臺(tái)階面容易粘附藥粉，臺(tái)階面需要較高的光潔度，而使用傳統(tǒng)的工藝加工辦法很難達(dá)到模具工藝要求。

2 改進(jìn)后的火藥壓裝模具結(jié)構(gòu)

針對(duì)因火藥顆粒較小而容易粘附模具的特點(diǎn)及壓裝生產(chǎn)過程中藥柱報(bào)廢率偏高的問題，改進(jìn)后的火藥壓裝模具結(jié)構(gòu)由壓藥桿、模套分件Ⅰ、模套分件Ⅱ、鑲件、底座5個(gè)零件組成。

2.1 壓藥桿長(zhǎng)度優(yōu)化

簡(jiǎn)單的壓裝模具一般采用定壓方式進(jìn)行藥柱壓裝，模具的壓藥桿較長(zhǎng)，在藥柱最終成型時(shí)，壓藥桿柄下端臺(tái)階面離模套上端面有一個(gè)固定距離，能使下模座脫離上模套后，按壓壓藥桿能后能順利將藥柱從模套中頂出，但藥柱高度和操作安全性不能得到保證。改進(jìn)后的定程壓藥裝置原理是將在藥柱產(chǎn)品壓制到工藝要求密度和藥柱高度時(shí)，壓藥桿柄下端臺(tái)階面與模套上端面接觸，限制壓藥桿伸入模套孔內(nèi)長(zhǎng)度，使壓藥桿受壓藥機(jī)較大壓力下沉至藥柱成型位置后不能繼續(xù)下移擠壓藥柱。定程壓裝比定壓壓裝操作生產(chǎn)上更安全，藥柱高度尺寸與密度更能得到保證。

2.2 模套結(jié)構(gòu)優(yōu)化

針對(duì)大部分產(chǎn)品藥柱尺寸小，在壓藥模具設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮：模套內(nèi)徑小、模套長(zhǎng)徑比較大，一些較小藥粉顆粒容易粘附模套內(nèi)孔，藥柱壓制過程中的一些浮藥因模套內(nèi)臺(tái)階面光潔度不高粘附在模套內(nèi)孔臺(tái)階面，影響藥柱產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)顾幏圻M(jìn)入壓藥桿與模套縫隙中，使壓藥操作時(shí)產(chǎn)生擠炸風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中對(duì)于壓模內(nèi)腔體粗糙度提出了較為苛刻的要求，按照常規(guī)機(jī)械加工方法與鍍絡(luò)表面處理不易滿足要求。為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低制造成本、規(guī)避安全隱患，改進(jìn)方案將模套更替為復(fù)合嵌套式結(jié)構(gòu)。

2.2.1 模套的機(jī)械加工工藝

模套分件Ⅰ的內(nèi)孔尺寸和兩平面的制造加工和模套分件Ⅱ的內(nèi)孔尺寸，按照一般機(jī)械加工方法和表面處理工藝流程非常容易實(shí)現(xiàn)工藝要求的高粗糙度要求。具體加工方法為模套分件Ⅰ的外圓尺寸按照H7的公差進(jìn)行加工，模套分件Ⅱ的內(nèi)孔尺寸按照k6公差進(jìn)行加工，控制模套分件Ⅰ的總高和模套分件Ⅱ的沉孔深度，確保使模套分件Ⅰ的總高比模套分件Ⅱ的沉孔深度長(zhǎng)0.1毫米∽0.15毫米，并測(cè)量和記錄模套分件Ⅰ的總高和模套分件Ⅱ的沉孔深度的實(shí)際尺寸及其差值。模套兩個(gè)分件加工完成后，手動(dòng)用模套分件Ⅰ、模套分件Ⅱ按照H7/k6基孔過渡配合配對(duì)壓緊，使用壓力機(jī)將模套分件Ⅰ壓入模套分件Ⅱ后，用百分表指示器測(cè)量模套分件Ⅰ表面高出模套分件Ⅱ表面實(shí)際尺寸，若測(cè)量尺寸與模套分件Ⅰ零件總高和模套分件Ⅱ沉孔深度的差值記錄尺寸相符，從而判斷模套分件Ⅰ與模套分件Ⅱ裝配是否到位。若測(cè)量尺寸與模套分件Ⅰ零件總高和模套分件Ⅱ沉孔深度的差值記錄不相符，則重復(fù)利用壓力機(jī)對(duì)模套進(jìn)行擠壓并利用百分表指示器重復(fù)測(cè)量，直至擠壓后測(cè)量尺寸合格。

2.3 底座機(jī)構(gòu)優(yōu)化

底座機(jī)構(gòu)的優(yōu)化主要是基于工裝成本與工裝使用壽命因素考慮。壓裝模具改進(jìn)后的模座將傳統(tǒng)的模座拆分成了鑲件與模座兩個(gè)零件。傳統(tǒng)壓裝模座的凸緣因?yàn)橹貜?fù)合模、退模操作時(shí)常常跟模套摩擦擠碰，易遭到磨損。結(jié)構(gòu)優(yōu)化后將傳統(tǒng)壓裝模座的凸緣分解成獨(dú)立零件鑲件，當(dāng)模座的凸緣磨損或因碰撞變形時(shí)，通過更換鑲件而不是來更換整個(gè)模座來保證模具的繼續(xù)使用。改進(jìn)后的壓藥工裝底座節(jié)約了工裝使用成本、延長(zhǎng)模具的使用壽命。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)小尺寸藥柱傳統(tǒng)壓藥模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了基本，對(duì)壓藥方式、壓裝模具結(jié)構(gòu)提出了優(yōu)化方案。通過模具的制造過程與藥柱壓裝過程的生產(chǎn)實(shí)踐，確定了該優(yōu)化方案的可行性。驗(yàn)證了優(yōu)化后壓藥模具的加工質(zhì)量滿足工藝上的技術(shù)要求，并且降低了加工難度。同時(shí)證明，該優(yōu)化方案可延長(zhǎng)壓裝的使用壽命、確保安全生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬云富.我國(guó)彈藥裝藥裝備技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策[J].兵工自動(dòng)化，

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[2]張方宇.我國(guó)彈藥生產(chǎn)技術(shù)和發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策初探[J].兵工自動(dòng)化，2008，27（04）：1-4.