1、摘 要 本文重要研究和设计76mm杀爆弹的热成型工艺中对弹丸成型工艺中冲孔所用的模具进行设计和计算。机械加工工艺流程是指工件或者零件制造加工的环节,采用机械加工的方法,直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等,使其成为公司所需要的零件。采用上述的环节,完毕76mm杀伤爆破弹的冲孔尺寸及模具的拟定。根据金属塑性变形规律及成型弹丸尺寸设计冲头形状和大小,计算过程中运用CAD、CAM计算机软件对加工过程中的弹体毛坯进行绘图模拟仿真,最终拟定冲孔过程中毛坯及模具的形状尺寸。在设计中通过度析选用合适的加工材料和加工方法,使冲孔毛坯达成设计规定。 关键词:冲孔工艺;工艺设计;模具设计。
2、 目 录 1 坯料加热 1 1.1 坯料加热过程中的氧化与脱碳 1 1.2坯料加热方法 2 1.3加热温度 2 1.4加热速度和加热时间 3 2 清除氧化皮 4 3 冲孔前毛坯质量及温度检验 5 4 冲孔设计 6 4.1 弹体毛坯冲孔的变形过程 6 4.2 冲孔后毛坯尺寸 6 4.2.1 药室精加工余量 7 4.2.2 药室粗加工余量 7 4.2.3 冲头平均直径 7 4.3 冲孔后毛坯尺寸计算 8 4.4 冲孔前毛坯尺寸 9 4.5 冲孔毛坯形状 10 4.6 冲孔力计算 11 5 模具设计 12
3、5.1模具材料选择 12 5.2 冲头设计 13 5.3 凹模的设计 13 5.4 模套设计 14 5.5 整体设备 15 6 检验 17 7 总结 18 参考文献 19 1 坯料加热 温度对金属塑性和变形抗力有着重要的影响。当金属被加热到某一范围时,其塑性提高,变形抗力减少,此时坯料即能顺利成型,能减小所需成型设备的压力和所消耗的能量,热冲压前坯料加热的目的既在于此。坯料的加热还对热冲压毛坯的质量和材料的损耗有影响,对的的加热应能使热冲压毛坯有良好的组织,使其性能符合技术规定,并使材料的损耗尽也许的减小。对进入冲孔模冲孔的坯料其加热必须均匀。否则,冲孔冲头会由于侧向
4、力的作用而偏向变形抗力较小的一侧,从而增大弹体毛坯的厚度差,严重时,作用于冲孔冲头的弯曲力矩也许折断冲头,导致设备的损坏。 1.1 坯料加热过程中的氧化与脱碳 材料钢在加热炉内加热的过程中,其表层金属与炉其中的H2O和O2等氧化性气体进行化学反映生成氧化皮。氧化皮由三层组成,外层为Fe2O3,中间层为Fe3O4,金属与氧化层的交界为FeO。 影响金属氧化的重要因素是加热温度、加热时间、炉气成分和金属的化学成分。200℃以下钢表面没有显著的氧化痕迹;加热到600-700℃时开始显著氧化;900-950℃时则剧烈氧化;高于1300℃时,氧化皮熔化,氧化更剧烈进行。加热时间越长,氧化皮生成量越
5、多,特别在高温下其影响更大,所以必须使钢在高温下停留在加热炉中的时间尽量短,即加热速度应尽量快。在氧化性炉气中加热刚,氧化皮就会大量产生;在中性炉气中加热刚,就不易产生氧化皮。 加热过程中产生的氧化皮直接导致了金属的烧损,脱落在炉内的氧化皮会对加热炉内材料产生腐蚀作用,附着在坯料上的氧化皮会使热冲压模具的磨损加剧,同时也许被压入热冲压毛坯的表面,减少毛坯的表面质量。因此,加热后的坯料,在冲压之前必须将氧化皮清除干净。特别应注意清除皮料朝向热冲压冲头的端面上的氧化皮,否则氧化皮将被冲头压入弹体药室底部,导致严重的弹底缺陷。通常采用喷射高压水的方法清除氧化皮。由于喷射时间较短,坯料表面只有很薄一
6、层受到高压水的冷却,而坯料内部的热量又能不久地使其重新升温。 脱碳是加热过程中刚表层中的碳与炉气中的H2O、O2、CO2、H2等产生化学反映,形成CO被烧掉或生成非金属碳化物。脱碳层深度也是和加热温度、时间、钢的化学成分以及炉气有关。脱碳层的深度随加热时间、加热温度的增长而增长。钢的含碳量越高,脱碳层越深。脱碳导致了钢料表层含碳量的下降,对中碳及高碳钢特别明显。脱碳后,其硬度和强度减少,如脱碳层深度小于机械加工余量,则对工件没有危害,否则将影响其使用性能。 1.2坯料加热方法 弹体坯料的加热可使加热炉来完毕,按使用能源可将炉子提成两大类:火焰加热炉和电能加热炉。弹体毛坯热冲压的加热炉普遍
7、采用火焰加热炉。随着科技的发展,感应加热炉被越来越多的应用到生产领域,这里我们工艺采用大功率电感应加热炉。电感应加热时加热温度均匀,加热速度快,氧化脱碳很小,且机械化、自动化限度高。同时配置坯料加热自动送进装置,改善劳动条件。 1.3加热温度 热冲压都在一定的温度范围内进行,一方面应拟定合适的终冲温度,然后根据热冲压过程中温度下降值拟定其始冲温度,以避免由于始冲温度过高,致使热冲压完毕时的终冲温度过高而影响弹体毛坯质量。对的的加热应保证坯料达成所规定的始冲温度且材料内部温度均匀,在此前提下,尽量减少坯料的烧损和提高生产率。 从减少变形抗力的角度出发,加热温度应尽也许高。冲压终了的最低温度
8、应保证获得组织均、晶粒细小而没有硬化现象和裂纹的热冲压毛坯。由金属材料的性质拟定碳钢热冲压温度范围(如图1.1)。 图1.1 碳钢热冲压温度范围 由于生产条件不同,各生产单位采用的热冲压温度范围也不尽相同。生产单体毛坯的热冲压温度范围如表1.1所示。 表1.1 热冲压温度范围 弹体口径/mm 坯料尺寸/(mm×mm) 钢号 始冲温度/℃ 终冲温度/℃ 炉温/℃ 85 85×85 D60 1100~1180 ≥850 ≤1250 100 105×105 D60 1100~1150 ≥800 ≤1250 122 115×115 D60 110
9、0~1180 ≥820 ≤1250 130 115×115 D60 1120~1180 ≥850 ≤1250 根据生产经验,本次冲孔前毛坯加热温度为1150℃。 1.4加热速度和加热时间 对的的加热应保证坯料达成所规定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。如坯料加热不均匀,则各部位的变形抗力也不相同,冲压时就会使弹体毛坯的壁厚差增大、弹口部偏斜以及弹体薄厚不均。为满足上述规定,加热过程中必须控制加热温度、加热速度和加热时间。冲孔坯料(D60钢)在加热炉中的加热参数可参考表1.2和表1.3。 表1.2 D60的电流穿透
10、深度(cm) 温度 ρ/(Ω) 50Hz 500Hz 1000Hz 800 118 7.75 2.44 1.73 1000 122 7.85 4.53 1.76 1250 128 8.0 4.64 1.80 表1.3 毛坯热冲压加热时间 材料 坯料尺寸/mm 加热温度
11、/℃ 加热炉温度/℃ 加热时间/min D60 85方钢 1100~1180 1200~1280 70~100 D60 105方钢 1100~1180 1200~1280 100~120 D60 115方钢 1100~1150 1200~1300 110~140 根据生产经验,坯料应加热到1150℃,加热时间为85min。 2 清除氧化皮 材料钢在加热炉内加热的过程中,其表层金属与炉其中的H2O和O2等氧化性气体进行化学反映生成氧化皮。氧化皮由三层组成,外层为Fe2O3,中间层为Fe3O4,金属与氧化层的交界为FeO。 加热过程
12、中产生的氧化皮直接导致了金属的烧损,脱落在炉内的氧化皮会对加热炉内材料产生腐蚀作用,附着在坯料上的氧化皮会使热冲压模具的磨损加剧,同时也许被压入热冲压毛坯的表面,减少毛坯的表面质量。因此,加热后的坯料,在冲压之前必须将氧化皮清除干净。特别应注意清除皮料朝向热冲压冲头的端面上的氧化皮,否则氧化皮将被冲头压入弹体药室底部,导致严重的弹底缺陷。通常采用喷射高压水的方法清除氧化皮。由于喷射的时间短,坯料表面只有一层受到高压水的冷却,而坯料内部的热量又能不久地使其重新升温。用高压水清除氧化皮是一种最有效的方法。它运用于高压水的冲击力,又借助于氧化铁皮和钢遇冷收缩的不同,使它迅速脱落。不管面积大小、形状如
13、何此方法均可采用,特别是紧贴的氧化皮,用其他方法难于清除时,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。 高压水清除氧化皮的原理如下: 1、冷却效应:当坯料收到高压水喷射而冷却时,由于基体材料及氧化皮的收缩率不同而产生的切向剪力,促使氧化皮脱落。 2、破裂效应:指在高压水枪的压力作用下氧化皮层发生破裂,破裂效应随压力则大而增大。 3、蒸汽效应:由于氧化皮层厚度不均匀且有裂痕,个别水滴在滴落皮料与氧化皮之间忽然受热汽化爆炸,从而使氧化皮脱落。 4、冲刷效应:高压水将破碎后的氧化皮冲离坯料表面,使其不至于被模具压入坯料表面。冲刷水流的入射角越大,冲刷效果越好,但作用
14、在压花皮上的冲击力也越小。 高压水清除氧化皮的装置是一个箱型结构,一端进料,另一端出料,箱内四周布置喷嘴。喷嘴直径一般选用0.8-1mm,多数喷嘴与毛坯轴线的垂直面大约成15°,部分喷嘴安装角与前后端面成45°,以保证配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,喷嘴与配料表面间的距离可保持在200-300mm范围内,高压水压力一般为15-20MPa。 3 冲孔前毛坯质量及温度检查 坯料在冲孔前的工艺解决过后,需要对坯料的加热温度和坯料的表面质量进行检测,判断其误差是否在允许范围内,以保证坯料在冲孔过程中达成设计规定。这对工艺加工过程有着重要的意义。 1、毛坯表面质量的检
15、查。 该检查过程重要依靠专业化的电子设备和操作员自身的经验和来完毕,检测坯料表面质量后,与已知数据进行对比分析,鉴定改坯料能否进入下一步加工工序。如若出现数据偏差过大,则需要上报问题并分析问题形成因素。 2、温度检查。 毛坯温度检查时重要依靠电子测温设备来完毕,测量毛坯温度分析其是否满足下一步热冲压工序的规定。合理的加热温度可以改变坯料的内部组织性能,对后续热冲压工艺的成型过程有着重要的影响。 4 冲孔设计 4.1 弹体毛坯冲孔的变形过程 热冲压毛坯的质量,其中特别是弹体毛坯壁厚差的大小,很大限度上取决于冲孔。方形
16、截料在模具内冲孔的变形过程比较复杂,整个变形过程由如4下种变形方式组成。 1、坯料被压至模底。坯料放入冲孔模后,冲头下行顶住坯料端面,将坯料压向冲孔模的下部锥孔,此时皮料处在其下部由方形向圆锥形趋近的局部变形过程。随着此局部变形过程的发展,坯料接近锥底,材料继续填充,尾椎阻力也逐渐增大。 2、坯料全长被镦粗。当填充尾椎的阻力增大到大于材料被敦促的流动阻力时,坯料即转向以镦粗变形为主。坯料全长被敦促的阶段比较短,敦促到一定限度后,冲头开始进入材料内部。 3、坯料被挤向四周。冲头压入材料后,挤开材料使之向四周空隙填充,随着冲头压入材料内部,挤向四周的材料增多,直至填满所有空隙。 4、坯料反
17、挤。由于坯料全长上被镦粗,因而被冲头挤开的材料除了一部分填满材料与模壁间的空隙外,另一部分材料将沿着冲头运动相反的方向流动,形成反挤变形,反挤变形是冲头压入材料一定深度后,随着着材料被挤向四周是开始出现的,当四周空隙所有填满后,冲头继续下行时,就出现了材料的钝反挤变形。 材料总是按最小阻力法则变形,随着各变形过程变形阻力的改变,材料的变形方式也随之改变,各变形方式也许交替进行,也也许同时进行。 图4.1 弹体毛坯冲孔的变形过程 4.2 冲孔后毛坯尺寸 为使弹体药室加工余量均匀,冲头形状与药室底部形状相同,为了减小定位误差,药室加工采用一次装夹,粗、精加工在一次安装上进行。 4.
18、2.1 药室精加工余量 (4.1) 式中 Ra——拔伸后粗糙度0.03; Ta——拔伸后表面缺陷0.03; ta——拔伸后药室形状公差; ——拔伸加工误差; IT车——药室粗加工误差。 4.2.2 药室粗加工余量 (4.2) 式中 ——冲孔后粗糙度; ——冲孔后表面缺陷; ——冲孔后药室形状公差; ——冲孔加工误差; IT内——药室加工误差。 4.2.3 冲头平均直径
19、4.3) (4.4) (4.5) 冲头平均截面积: 。 4.3 冲孔后毛坯尺寸计算 根据已知弹丸成品图推倒其拔伸结束时毛坯尺寸,运用三维绘图软件可计算其毛坯环形断面积及毛坯体积(图4.2),其数据为 图4.2 拔伸毛坯 毛坯拔伸过程中的变形限度可用下式表达 (4.6) 式中 Zd——弹体毛坯拔伸时的断面拔伸率; S1、S2——分别为拔伸前后毛坯环形断面积。 工艺过程中采用3模连续拔伸,
20、第一模承担约三分之二的拔伸变形量,第二模约承担三分之一,第三模进行校正。 各次拔伸模承担的拔伸率相等为Zdm,则 (4.7) 式中 n——拔伸模数。 Zdm一般取1.35,S2=3578.27mm2已知,拔伸模数n=3已知,则 Zd=2.46 S1=8803.89mm2 根据S1求得拔伸前毛坯直径为118mm。本次设计选取冲孔前坯料外径与冲孔后毛坯外径形同,即凹模内壁直径为118mm。 根据金属塑性变性规律:塑性变形时金属密度的变化很微小,这种微小的变化在解决应力与变形有关的问题中,没有什么实际的意义。所以一般认为物体塑性
21、变形前的体积,等于塑性变形后的体积,即塑性变形体的体积保持不变。 经三维绘图软件辅助分析可求得拔伸前毛坯即冲孔后毛坯(图4.3)的高度为139mm。 图4.3 冲孔毛坯 4.4 冲孔前毛坯尺寸 1、冲孔毛坯的截面积S1为: (4.8) 式中 Dm——冲孔后毛坯的平均外径,118mm; dm——冲孔后毛坯的平均内径,46mm。 D0已知 (4.9) (4.10) 得出 , :,。 2、毛坯重量 由三维图
22、测绘得 V=1.4×106mm3 已知ρ=7.8g/cm3 m计算=V·ρ (4.11) =1.4×7.8 =10.92kg 坯料实际用料重量计算如下: (4.12) 式中 λ——热量带来的损耗,一般为5%~8%。 m实际=m计算·(1+λ) =10.92×(1+5%) =11
23、47kg 3、下料尺寸 所以取截面为mm,圆角为,长度l为189mm的方形圆角坯料。 4.5 冲孔毛坯形状 图4.4 冲孔毛坯的形状 冲孔毛坯由于有后续的拔伸工序,其形状、尺寸的拟定应重要从冲孔工艺角度出发。图4.4是冲孔毛坯的一般形状。药室的过渡锥体部分应与拔伸毛坯相同,其目的是为了拔伸时拔伸冲头有稳定的定位。过渡锥体以上的截锥部分和圆柱部分,以拔伸冲头能方便地进入药室为设计依据。 冲孔的后续工序是拔伸,故内腔尾锥部分应与拔伸冲头尺寸相同或直径略大于拔伸冲头,以保证引入拔伸冲头和稳定的定位。此外还应考虑冲孔力,使金属向下流动,保证冲孔后毛坯外端尾锥部、定心桩、及
24、端面充满模腔。 根据前文计算,冲孔后毛坯重要尺寸为:D=118mm, L=139mm。 4.6 冲孔力计算 影响冲孔力因素很多,故精确地计算方形截面坯料的冲孔力比较困难,生产中都应用一些简朴而实用的经验公式,公式如下 (4.13) 式中 Sp——冲孔冲头工作部分的最大横截面积; K1——系数,由dp/t之值拟定,dp为冲孔冲头工作部分最大直径,t为冲孔毛坯壁厚; Rm——钢材在冲孔温度下的强度极限。 根据冲头设计和已知弹体尺寸,可得dp=42mm,t=38mm。所以K1=1.1,Sp=1384.74mm
25、2。一般冲孔温度控制在1000℃左右,而本次设计所选用的毛坯材料D60钢在1150℃下的强度极限Rm=4.3×9.8MPa。从而可求得冲孔力P=64188.2N。 根据冲孔力大小,本次冲孔压力为6.4t,故选用10t压力机作为本次冲孔设备。 5 模具设计 5.1模具材料选择 1、模具的寿命除了取决于模具结构设计及使用与维护情况外,最主线的问题是制模材料的基本性能是否和模具加工规定与作用条件相适应。因此,根据模具的结构和使用情况,合理选用制模材料是模具设计的重要工作之一。 目前,冲压模、塑料模、压铸模、锻模、粉末冶金模等制模材料仍以钢为主。一般来说,
26、制造模具所采用的钢材应具有以下基本性能:加工性能良好,热解决后变形小;抛光性好,不应具有粗糙的杂质和气孔;耐磨性好,使得模具的表面硬度高,寿命长;较好的淬透性,能经受较大的注射压力和锁模压力;耐腐蚀性好;需要进行表面装饰加工的,规定金属模具有良好的装饰纹加工性能。以上各性能之间是有一定矛盾的,实际生产中,应根据模具的用途、性能规定、生产零件的性质等进行综合考虑,合理选择制模材料。 2、模具工作时受力状态的分析。 冲孔冲头在工作过工程中重要受到压力机所施加的压力、冲头压入坯料时所受到的摩擦力以及坯料对冲头的反作用力和冲头压入坯料后坯料对冲头外壁的压力。所以冲头制造材料的强度应大于冲压坯料的强
27、度,且应具较高的硬度和足够高的表面质量。 凹模在坯料冲孔过程中,在坯料下压至模底时凹模受到来自坯料挤压力,同时坯料在模具内运动过程中模具受到接触面之间产生的摩擦力,以及模具与坯料底端面接触面受到来自坯料的反作用力。因此,凹模的材料选择应具有较高的的强度,高的硬度,同时应具有良好的表面质量以保证坯料表面的粗糙度。 3、根据表5.1生产中常用碳素结构钢的力学性能。50#钢具有良好的加工性能、较高的强度硬度和良好的耐磨性。所以本次设计中选用50#钢作为模具制造材料。 表5.1 碳素结构钢的力学性能 钢号 硬度(HBS) 40 335 57 19 45 60
28、 217 45 355 600 16 40 50 229 50 375 630 14 40 40 241 5.2 冲头设计 冲孔冲头的尺寸重要根据冲孔毛坯内部的尺寸进行设计,冲头选择钝头冲头,只要冲孔冲头在强度上满足其强度条件,那么冲头对于弹体毛坯的压力就足够使得毛坯在变形基础上成型,并且冲孔过程还可以对毛坯有自检的作用,可以检测出毛坯内部是否存在着瑕疵。由于热冲压过程后会对弹体内腔进行药室精加工,所以在冲孔阶段对于冲头的精度规定不是很高,此处对冲头采用铸造工艺。且铸件的形状和尺寸接近零件,加工余量小,可节省金属材料和加工工时。 图5.1 冲头 冲孔冲头
29、的设计重要根据成型弹丸内部的药室结构尺寸来进行拟定。根据已知的弹体药室尺寸和加工余量,可以拟定冲头的尺寸。冲头小端直径为33mm,冲头楔形中段直径为40mm,冲头楔形有效段尾端直径为42.4mm,冲头有效工作部分长度为115mm。由于设计需要,为避免下料过多导致冲孔后加工余量过多影响加工时间,根据生产经验制造的冲头整体长度为125mm,冲头最大直径处为43mm。 5.3 凹模的设计 冲孔凹模的尺寸重要根据冲孔毛坯外部的尺寸进行设计,并且凹模在冲孔过程对坯料外表面质量有着自检的作用,可以检测出毛坯表面是否存在着瑕疵,保证坯料表面的粗糙度。由于热冲压过程后会对坯料外部进行拔伸加工,所以在冲孔阶
30、段对于凹模的精度规定不是很高,凹模的制造采用铸造工艺。且铸件的形状与尺寸与冲孔后坯料大体相同,加工余量小,可节省金属材料和加工工时。 冲孔模的壁厚影响到模具的寿命。如壁厚越薄,则模具容易冷却,但强度低,易将模壁压在过水套的槽内,不易退模。假如模具壁后过厚,则不易冷却,寿命不高且浪费材料,为此模具壁厚可按照经验公式计算: (5.1) 式中 D ——冲孔模外径(正锥模大头); d ——冲孔模内径(指模口最薄处直径); k ——系数取0.2~0.25,推荐使用0.25。 d取118mm,k取0.25。则D=15
31、8mm。 冲孔模内工作表面和外表面的粗糙度取值为Ra=2。 图5.2 凹模 冲孔模具中凹模的设计重要根据冲孔毛坯数据计算来进行拟定。根据拟定的冲孔毛坯尺寸,可以拟定凹模的尺寸。根据计算,凹模内壁直径为118mm,外壁直径158mm,壁厚为20mm;根据生产经验,选取顶杆头部壁厚为25mm,杆部直径为30mm,定心桩尺寸高为10mm,底部宽为15mm,夹角为30°;凹模内壁下端锥角选取为9°,与弹丸成型时尾部锥角相同;退模结构距凹模顶部6mm,宽度8mm,高度10mm;整体凹模全长为256mm。由于本次设计中凹模内壁上下两端直径相同,在坯料放入模具过程中已将坯料定位,所以在模具设计中未
32、选取定心工具。 5.4 模套设计 模套的设计对于磨具有着重要意义,模套起着固定磨具和对冲孔工艺过程简朴化,快捷化进行,模套中的冷却管可以有效的防止磨具由于温度过高而破坏,提高磨具的使用寿命,提高了运用率和对工艺效率也有提高。冲孔过后直接进行拔伸,在两个工序之间进行热检,重要检查冲孔毛坯的形状尺寸和有无瑕疵,保证本工序的完整和毛坯的质量。 模套设计重要的功能就是保护冲头、凹模,保证凹模在压力机的作用下不会发生移动,提高热冲压冲孔的精度,延长模具的使用寿命。 图5.3 冲孔模套外形 图中的尺寸全是按照冲孔凹模的形状进行设计,采用过盈装配,运用冷凝管对模具进行冷却。根据经验选择模套壁厚
33、为15mm,模套高度为255mm,模套上端固定结构采用直径为10mm的通孔,以便与其他部件相配合。但其安装高度低于凹模高度,重要是为了由于模具磨损更换时可以容易退出模具。 5.5 整体设备 冲孔采用一套多工位水压机。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的一个工位上。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。冲孔冲头采用复合冲孔结构,上下冲头保持同轴,并规定通水冷却,同时还装有退料机构。 图5.4 立式水压机冲孔工位简图 1-上模座;2-水管接头;3-接杆座;4
34、压盖;5-压板;6-模座;7-水管接头;8-冲孔外套; 9-模型;10-过水管;11-冲孔接杆;12-冲孔模;13-冲孔冲头;14-顶杆。 6 检查 运用设计好的模具,配合压力机对坯料冲孔,冲孔后,得到相应的弹体坯料,为保证弹体质量,需要检查冲孔后的毛坯的误差是否在允许范围内。 1、冲孔后坯料壁厚的检测。 运用精度为0.02mm的游标卡尺,对冲孔后坯料的壁厚部分进行多次测量,并记录数据。测量完毕后,对数据进行整理分析,检查是否有壁厚差超多最大允许壁厚差2.5的数据存在,并分析其形成因素。 2、冲孔后坯料孔深的测量。 运用
35、游标卡尺吃冰部分对冲孔后的孔深进行测量,冲孔深度可以比给定图纸中弹丸药室深度小,但不允许大于图纸中的深度,即冲孔后毛坯底部壁厚要大于给定弹丸图纸的壁厚,在随后的拔伸工序中,可以对药室深度进行修正解决。 3、冲孔后坯料长度测量。 该部检查需要刻度尺、三角板、量角器等测量工具。测量长度时,运用刻度尺配合其他工具进行测量,以减小测量误差,必要时可选用电子设备对冲孔后坯料进行整体测量。冲孔后的坯料总长度须小于图纸中弹体的总长度。 7 总结 本次课程设计中,运用所学知识独立的对76mm杀爆弹弹体毛坯的冲孔进行了模具的设计和尺寸的计算。对于下料→预压
36、型→冲孔→拔伸→收口等重要的弹体毛坯加工工艺有所掌握,并对预压型结束至拔伸前之间的工序内容进行了设计与分析。期间对弹体毛坯加工工艺过程中冲孔工序内的毛坯尺寸进行了计算,根据对本工序前后毛坯尺寸的计算与分析,设计出热冲压冲孔工序过程中所需模具的形状并计算其尺寸。计算过程中多次应用CAD/CAM进行辅助设计分析,简化了许多程序计算。对工程材料机械制图等方面的知识加以回顾,消化知识的同时也提高了动手操作的能力。 在课设初期阶段,小组成员对现有76mm杀爆弹弹体数据进行互相交流,并对现有弹体毛坯加工工艺过程进行了探讨。而后编制出76mm弹体加工总工艺路线表,定制了毛坯冲孔工序的工序卡片。在实际的坯料
37、尺寸数据计算和加工模具设计过后,得出以下结果:冲孔后毛坯重要尺寸为118mm×139mm,冲孔毛坯尾部锥角和药室形状与弹丸下部形状相同,坯料药室平均直径为36.38mm:下料尺寸为90mm×90mm×189mm方形圆角料,由于本组压型后毛坯外径为118mm,所以下料部分可以忽略;冲头尺寸为小端直径为33mm,楔形中段直径为40mm,冲头楔形有效段尾端直径为42.4mm,冲头整体长度为125mm,冲头最大直径处为43mm;冲孔力为64188.2N,选用10t压力机作为本次冲孔压力设备;凹模内部形状与冲孔毛坯外部相同,凹模内壁直径为118mm,外壁直径158mm,壁厚为20mm;顶杆头部壁厚为25
38、mm,杆部直径为30mm,定心桩尺寸高为10mm,底部宽为15mm,夹角为30°;凹模内壁下端锥角选取为9°;退模结构距凹模顶部6mm,宽度8mm,高度10mm;整体凹模全长为256mm,未选取定心工具;模套壁厚为15mm,模套高度为255mm,模套上端固定结构采用直径为10mm的通孔。 运用设计好的模具,配合压力机对坯料冲孔,冲孔后,得到相应的弹体坯料,为保证弹体质量,需要对冲孔后的毛坯的误差进行检查判断是否在允许范围内。检查过程中重要是对冲孔毛坯长度、壁厚及冲孔的深度的检测,运用直尺游标卡尺等测量工具对现有坯料数据进行测量并与现有数据进行对比分析,判断坯料质量是否满足工艺规定,发现问题并解决问题。课设后期阶段根据冲孔工艺设计计算过程撰写工艺说明书,完毕课程设计任务。 参考文献 [1] 陈国光.弹药制造工艺学[M].北京理工大学,2023.10:60-135. [2] 陈国光.机械设计基础[M].北京理工大学,2023.10:35-170. [3] 吕明.机械制造技术基础[M].武汉理工大学出版社,2023:42-105. [4] 张景耀.机械制图AutoCAD绘图实用教程[M].中国计量出版社,2023:25-70. [5] 崔占全.工程材料[M].机械工业出版社,2023:19-84.






