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炮彈發(fā)射藥裝藥機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計 摘要：本文介紹了125型炮彈發(fā)射藥裝藥機(jī)研究的意義，對研究的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對國內(nèi)外本課題的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了思索，指出了我國在本課題和世界先進(jìn)水平存在的差距。本設(shè)計的關(guān)鍵是在solidworks環(huán)境下合理造型125型炮彈發(fā)射藥裝藥機(jī)的各個零件以及在此基礎(chǔ)上形成125型炮彈發(fā)射藥裝藥機(jī)的裝配體，以便直觀的了解該裝配機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。該機(jī)在控制部分設(shè)計成液壓系統(tǒng)。由于該裝配機(jī)要求精度特別高，因此在設(shè)計精度、加工精度以及裝配精度方面進(jìn)行了著重介紹。為了方便操作人員使用該機(jī)，特地編寫操作使用說明書。 關(guān)鍵詞：炮彈；發(fā)射藥裝藥機(jī)；液壓系統(tǒng)；精度 The Design Of a certain type Of Grain Cannonball 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 world's 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 錄 摘要 Ⅰ Abstract Ⅱ 目錄 III 1 引言 1 1.1 125型炮彈發(fā)射藥裝藥機(jī)的意義研究以及現(xiàn)狀研究分析 1 1.2 本課題的研究思路與創(chuàng)新性 1 1.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀 2 2 炮彈的結(jié)構(gòu)及分類 4 2.1 炮彈的結(jié)構(gòu) 4 2.2 炮彈的分類 4 3 CAD技術(shù)概論 9 3.1 Solidworks簡介 9 3.2 Solidworks功能及其對于現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)的支持 9 4 炮彈發(fā)射藥裝藥機(jī)液壓系統(tǒng)部分設(shè)計 10 4.1 炮彈發(fā)射藥裝藥機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計 10 4.1.1 液壓控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點 10 4.1.2 液壓系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計 10 4.1.3 本設(shè)計對外部條件安全方面的要求 13 4.2.1 夾具的設(shè)計 15 4.2.2 性能驗算 17 5 炮彈發(fā)射藥裝藥機(jī)精度設(shè)計 19 5.1 精度設(shè)計 19 5.2 加工精度 22 5.3 裝配精度 22 5.4 裝配步驟 22 6 炮彈發(fā)射藥裝藥機(jī)工藝設(shè)計 24 7 操作使用說明書 25 8 結(jié)論 26 參考文獻(xiàn) 27 致謝 29 IV 1 引言 1.1 125型炮彈發(fā)射藥裝藥機(jī)的意義研究以及現(xiàn)狀研究分析 國防科技產(chǎn)業(yè)是我國的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是我國國防當(dāng)代化不落后與其他國家的支柱產(chǎn)業(yè)，同時也也為國民經(jīng)濟(jì)成長與科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化奠定了堅實的基礎(chǔ)。到目前為止，面對國防科技的高標(biāo)準(zhǔn)化。 125型炮彈是直徑為125mm，操縱火炮使其彈射出去，使其達(dá)到消滅、破壞、或其余目的的彈藥。 彈藥裝藥是生產(chǎn)各種彈藥和戰(zhàn)斗部必需的組成部分，彈藥裝藥的質(zhì)量好壞對彈藥的威力與安全性的大小，都有著直接的影響。具體而言，彈藥裝藥必須能滿足7項要求，分別是：保證彈藥或戰(zhàn)斗部對目標(biāo)有較大的破壞作用；保證彈藥在發(fā)射時的安全；保證彈藥或戰(zhàn)斗部在引信的作用下完全爆轟；保證彈藥或戰(zhàn)斗部在長期儲存中不變質(zhì)；保證彈藥或爆破部分運輸過程的安全；保證彈藥裝藥生產(chǎn)者的良好的勞動條件和安全；保證裝藥的生產(chǎn)達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理要求[1]。 1.2 本課題的研究思路與創(chuàng)新性 壓裝法是很古老的裝藥方法，迄今為止，壓裝法仍然是一種廣泛應(yīng)用的裝藥方法，因為它有兩個突出的優(yōu)點： ①壓裝法使用的炸藥很廣，而且生產(chǎn)周期很短。壓裝法和注裝法不同，它不必使炸藥熔化，只要炸藥具有一定的鈍感條件、一定的可壓性都可以應(yīng)用于壓裝，因此采用的炸藥較廣。尤其對一些熔點高于130攝氏度以上，具有高威力、高爆速的炸藥，如黑索今、大安和奧克托今等，普通注裝時其含量最多不能超過60%，否則澆注十分困難，所以這些高威力炸藥的應(yīng)用受到了限制?？墒墙?jīng)過鈍感處理后就可用于壓裝，含量可達(dá)95%以上[6]。 ②壓裝藥柱的爆轟感度比注裝藥柱的爆轟感度大。 壓裝藥柱比注裝藥柱具有較高的爆轟感度，這是由于兩種方法藥柱成型機(jī)理不同所致，壓裝法壓制的藥柱是在外力的作用下將松散顆粒狀炸藥壓制成型，其內(nèi)部和外表面有很多微小空隙，爆轟波作用時很容易產(chǎn)生熱點而發(fā)展成為爆轟。所有傳爆藥柱都采用壓裝法裝藥，小口徑彈藥也用壓裝法裝藥，為的是使用彈藥能適時、可靠地發(fā)揮作用[9]。 因此選用壓裝法裝藥，裝完藥后把帶有中心孔的成型沖快速壓入裝藥后的彈體口部，并將成型沖固定，使炸藥在壓力下密實成型，并由成型沖的中心孔中擠出多余的炸藥。因成型沖在壓入彈體口部時與彈壁發(fā)生摩擦，為安全起見，在彈口部裝藥之前先裝上銅制保護(hù)套。成型沖中心孔直徑不宜過大，直徑過大影響裝藥密度。 1.3 本課題的發(fā)展現(xiàn)狀 面臨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)的成長以及科學(xué)研究的普遍運用，炮彈在使用中也愈來愈多樣。現(xiàn)代戰(zhàn)爭對發(fā)射平臺以及彈藥提出更新更高更精確的要求。為了實現(xiàn)遠(yuǎn)程精確打擊目標(biāo)，各國都在采取措施提高武器的射程和精度。在炮彈發(fā)射藥裝藥機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，發(fā)射炮彈的遠(yuǎn)近、炮彈命中的精準(zhǔn)程度、爆破范圍向來都是相互約束的。普通遠(yuǎn)程榴彈射程增大必然造成射擊精度變壞或威力降低或二者同時降低。在高新技術(shù)條件下，新型遠(yuǎn)程榴彈的射程﹑精度和威力三者之間的矛盾得到了較好的解決。精確打擊彈藥的出現(xiàn)，使得遠(yuǎn)距離﹑大叢深對付點目標(biāo)得以實現(xiàn)。彈藥是毀傷敵人的直接手段，完成同樣的任務(wù)，彈藥的威力大，可相應(yīng)減少彈藥的消耗量，亦可縮短完成任務(wù)的時間。 從發(fā)展看，彈藥作為火力系統(tǒng)是最活躍的因素，發(fā)展武器系統(tǒng)重點發(fā)展彈藥的總趨勢不會變。 在未來將會被應(yīng)用于各個領(lǐng)域。 20世紀(jì)初，梯恩梯已作為一種軍用炸藥廣泛裝填于各類彈藥中。相應(yīng)發(fā)展了各種航空彈藥和反坦克彈藥。化學(xué)彈藥也用于戰(zhàn)場。第二次世界大戰(zhàn)期間與戰(zhàn)后，迅速發(fā)展了更厲害的基于聚能效應(yīng)的破甲彈。 普通注裝過程易使炸藥產(chǎn)生各種疵病。在過去的幾十年當(dāng)中，國際上的專家研究出了注藥的方法，該方法是通過對熔融炸藥加壓，并利用熔態(tài)物質(zhì)壓力增加，熔點升高的規(guī)律，使熔態(tài)的炸藥達(dá)到凝固。。 國外對注裝研究和報道很多，特別是以黑索今和梯恩梯為主體的注裝混合炸藥應(yīng)用更為廣泛。為提高戰(zhàn)斗部的威力，在注裝藥上，西方采用了很多方法。1.離心裝藥：在離心力的作用下，加速黑索今的沉降速度，從而提高其固相含量和裝填密度2.熱探針法：把藥漿注到離冒口漏斗頂部一定距離處，當(dāng)藥漿沿彈體由外向里凝固時，中心部位就會形成叢向縮孔。這時，用通蒸汽且加熱的熱探針從漏斗插至彈體內(nèi)。熱探針周圍的炸藥受熱從新熔化，藥漿從漏斗補充到叢向縮孔內(nèi)。3.制型裝填法：將熔融藥漿倒入藥室，注入高度視彈徑而定。用定心機(jī)把固體圓形藥柱沿藥漿中心插至彈體，十幾秒后，藥漿凝固，圓形藥柱便能直立在藥室中心。此時,抽出定心機(jī)，再向藥室的其余部分澆灌藥漿。4.保溫速冷卻：把裝藥彈體的下半部分置于冷水中，彈體上半部置于形狀與其適應(yīng)的熱油槽中。這樣，彈體的下不半部分的藥漿很快冷卻凝固，上半部分的藥漿在熱油槽的作用下不凝固，并不斷向下部的縮孔補充藥漿。 21世紀(jì)是高新技術(shù)的兵器時代，隨著計算機(jī)技術(shù)﹑人工智能技術(shù)﹑光電子技術(shù)﹑生物工程與生物化學(xué)﹑環(huán)境與大氣科學(xué)﹑先進(jìn)的制造技術(shù)﹑新材料和新能源技術(shù)的發(fā)展及其在彈藥上的應(yīng)用，也將給彈藥裝配的發(fā)展帶來戰(zhàn)略性的影響，并將大大地推動彈藥裝配機(jī)技術(shù)的進(jìn)步。 在裝藥過程中，炸藥蒸汽和粉塵對人體十分的有害。 所以本課題要研究的就是通過此裝藥機(jī)進(jìn)行裝藥的過程中安全并快潔。為了保險，在裝藥機(jī)上裝一些警報的裝置和自動控制的裝置。由此裝出的炮彈威力較大，發(fā)射時比較安全。而且裝藥設(shè)備簡單，生產(chǎn)效率高，作業(yè)面積小，適用的彈種廣。 2 炮彈的結(jié)構(gòu)及分類 2.1 炮彈的結(jié)構(gòu) 圖2.1 炮彈的典型結(jié)構(gòu) 彈丸是發(fā)射藥的主要部分，通常由點火裝置和彈藥兩部分組成。 發(fā)射裝藥的組成有：發(fā)射藥、藥筒、底火及其他輔助元件。 底火用來點燃發(fā)射藥。迫擊炮彈的底火和基本裝藥，裝在紙筒制成的基本藥管內(nèi)，以保證附加藥包中的發(fā)射藥均勻一致地點火。輔助元件包括密封蓋、緊塞蓋、除銅劑、消焰劑、護(hù)膛劑和點火藥等。 2.2 炮彈的分類 主用彈、特種彈和輔助彈是炮彈的三種主要用途。主用彈：命中就會直接破壞的炮彈，例如殺傷彈、殺傷爆破彈、爆破彈、穿甲彈、碎甲彈、破甲彈、燃燒彈、榴霰彈、化學(xué)彈、群子彈這些等。特種彈：根據(jù)不同的戰(zhàn)術(shù)達(dá)到不同的戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)，如發(fā)煙彈、 照明彈、宣傳彈、 曳光彈、干擾彈、電視偵察彈等。輔助彈：主要應(yīng)用于軍人們實彈訓(xùn)練、演習(xí)等，如演習(xí)彈、教練彈、空包彈以及各種試驗彈等。 定裝式和分裝式是彈藥的兩種安裝方式。也有可改變發(fā)射藥量一次裝填的半定裝式炮彈。分裝式炮彈可根據(jù)有無藥筒又可以分為藥筒分裝式與藥包分裝式。藥包分裝式炮彈沒有藥筒，發(fā)射時將彈丸、藥包裝藥和點火具分三次裝填，依靠炮閂來密閉火藥燃?xì)狻＿@類炮彈通?？趶捷^大，但射速更慢。 “榴彈”是由 殺傷彈、爆破彈、殺傷爆破彈等的統(tǒng)稱，主要靠與命中物撞擊瞬間產(chǎn)生的動能和炮彈炸裂后的殘片、及其爆炸時產(chǎn)生的震蕩來摧毀周圍物體的彈種。過去統(tǒng)稱為。由很早之前世界上使用的球形滑膛炮，到1800年左右的卵形線膛炮，漸漸的進(jìn)化為遠(yuǎn)射型的現(xiàn)代跑種，其破壞程度、攻擊范圍、命中率都大幅度提升。要想擴(kuò)大破壞程度，就得采用威力大的經(jīng)過深沉研究后的彈藥，完善彈藥的裝填方式和彈體的制作工藝，研發(fā)可以瞬間觸發(fā)引信和近距離引爆的引信，采用用各種預(yù)制破片、鋼珠、小鋼箭等替換，也可以利用子母彈等結(jié)構(gòu)。目前世界各國為了提高射程大都采用旋轉(zhuǎn)脫殼技術(shù)、火箭增程技術(shù)和“底部排氣”技術(shù)等來進(jìn)一步提高初速甚至?xí)倪M(jìn)彈形等等。 穿甲彈 該彈種主要靠彈丸被發(fā)射之后的動能來穿破有裝甲的目標(biāo)物的彈種。研制于1860年左右，初衷是為了來擊沉有裝甲的艦艇，它的第一次使用出現(xiàn)在一戰(zhàn)中，為了克制坦克的強制推進(jìn)得到了很好的發(fā)展。它由最原始的普通穿甲彈，高強度合金鋼被用來做彈體的材料，為了進(jìn)一步研究其穿甲性能，在測試中只裝填少量彈藥甚至于不裝藥。但在半穿甲彈或穿甲爆破彈就不是這樣了。為了減少在擊穿裝甲時會發(fā)生跳彈的情況，人們又研制出了鈍頭穿甲彈和被帽穿甲彈。為了彌補在第一次世界大戰(zhàn)中的不足，人們在之后又陸續(xù)研制出了重型坦克，使坦克的裝甲厚度達(dá)200毫米以上。由于裝藥比較少、初始速度高、碳化鎢彈芯密度（14～15克/厘米3）大、直徑小、硬度高，因此比相同口徑的炮彈動能（彈體著靶動能與橫截面面積之比）有了相當(dāng)大的提高，從而使得垂直穿甲深度筆直前行同類型有了很大的提高。針對炮彈在飛行中的道速度降，使得有效射程大幅度提升，旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定式超速脫殼穿甲彈運用而生，彈藥在由炮口發(fā)射之后，后彈托會與彈體自動飛離，帶彈芯的飛行彈體靠陀螺穩(wěn)定飛向目標(biāo)。為了更有效的針對大傾角鋼甲和現(xiàn)代復(fù)合裝甲，1960年以后，世界各國加緊了對尾翼式超速脫殼穿甲彈的研制，使初速達(dá)1300～1800米/秒不只是一句空話，采納了其他學(xué)校和提供的直徑為1/2.5～1/4倍口徑的桿狀彈體(圖2)以合金鋼或高密度（17～18克/厘米3）的鎢合金材料制成。 圖2.2 尾翼式超速脫売穿甲彈的結(jié)構(gòu) 破甲彈 最早出現(xiàn)在1930年西班牙暴風(fēng)打內(nèi)戰(zhàn)的時候，當(dāng)時最早將破甲彈應(yīng)用于戰(zhàn)爭中的是德國。第二次世界大戰(zhàn)全面爆發(fā)之后，破甲彈才被愈來愈頻繁的生產(chǎn)與使用，慢慢地它逐漸在實戰(zhàn)中的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他炮彈，一躍成為反坦克作戰(zhàn)的主要彈種(圖2.3)。破甲彈最早被應(yīng)用于線膛炮之中,由于彈丸發(fā)射后一直會高速旋轉(zhuǎn)飛行,導(dǎo)致破甲能力沒有之前高。這種靜破甲深約為藥型罩直徑的6～8倍。 圖2.3 破甲彈的結(jié)構(gòu) 碎甲彈 具體的結(jié)構(gòu)如圖，可以與前邊的幾種炮彈相互對照理解。 燃燒彈 顧名思義，就是炮彈在發(fā)射后會產(chǎn)生大量的熱量，將目標(biāo)達(dá)到點燃的目的。 圖2.4 照明彈的結(jié)構(gòu) 發(fā)煙彈 亦稱煙幕彈。具體可分為①爆炸式。②尾拋式。 3 CAD技術(shù)概論 3.1 Solidworks簡介 Solidworks是一款類似于CAD的一款繪圖軟件，但是相對于CAD來說，這款軟件操作更加簡單，而且它采用智能掃描，更加的人性化。 3.2 Solidworks功能及其對于現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)的支持 對于現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)中的各種功能需求，AutoCAD等二維CAD軟件除了結(jié)構(gòu)設(shè)計和尺寸標(biāo)注外，基本上都無發(fā)勝任。。 Solidworks對于現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)過程的支持體現(xiàn)在下面幾個方面： （1）采用三維方式表達(dá)產(chǎn)品模型 Solidworks是基于三維造型的CAD軟件，采用“塔積木”組合特征的方法 生成模型，設(shè)計人員不必考慮模型的三試圖關(guān)系，而可以直接考慮產(chǎn)品的空間形態(tài)。 （2）參數(shù)化 Solidworks可以根據(jù)用戶輸入的基本數(shù)據(jù)來與這款軟件的方程式描述建立關(guān)聯(lián)性，因此可以更好地從三維立體圖中體現(xiàn)設(shè)計的優(yōu)點和重點。 （3）一致性 Solidworks有3種基本的工作環(huán)境——零件、裝配體和工程圖，產(chǎn)品信息 在這3種環(huán)境之中共享。用戶在其中一個環(huán)境中更改產(chǎn)品模型后，另外兩個環(huán)境的產(chǎn)品模型將發(fā)生同步更新，從而保持產(chǎn)品模型的一致性。 （4）對于高級設(shè)計技術(shù)的支持：自頂向下設(shè)計 自頂向下的設(shè)計方法容許設(shè)計者從產(chǎn)品全局和零部件協(xié)調(diào)關(guān)系的角度出發(fā) 進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，統(tǒng)籌規(guī)劃產(chǎn)品布局和設(shè)計任務(wù)，從而規(guī)避傳統(tǒng)的零件——部件——產(chǎn)品設(shè)計路線所造成的設(shè)計沖突。 （5）豐富的工程應(yīng)用支持 AutoCAD只是單純的圖形繪制工具，但是Solidworks將要設(shè)計的產(chǎn)品分為零件、裝配體和工程圖3個基本模塊。每個工程應(yīng)用環(huán)境都提供相應(yīng)的命令支持，用戶根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計的狀況和需求選擇不同的工程應(yīng)用環(huán)境。 4 炮彈發(fā)射藥裝藥機(jī)液壓系統(tǒng)部分設(shè)計 4.1 炮彈發(fā)射藥裝藥機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計 4.1.1 液壓控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點 優(yōu)點：（1）單位功率的重量輕，力矩－慣量比（或力－質(zhì)量比）大 鑒于液壓系統(tǒng)中的相關(guān)原件的比值較大，可以由結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、加速好的相關(guān)系統(tǒng)部件結(jié)合而成，對于中、大功率的控制系統(tǒng)，這一優(yōu)點尤為突出。 （2）負(fù)載的剛度大，精度高 液壓控制系統(tǒng)的輸出位移（或角度）受負(fù)載變化的影響小，即有較大的速度負(fù)載剛度（速度力或轉(zhuǎn)速力矩曲線斜率的倒數(shù)很大），定位準(zhǔn)確，控制精度高。 （3）液壓控制系統(tǒng)快速性好，響應(yīng)快 液壓動力元件安全可靠，而且再配合其他的原件時效率比其他的高（由于液壓動力元件的力矩－慣量比（或力－質(zhì)量比）大）。 缺點：①傳動效率偏低。傳動過程中，需經(jīng)兩次轉(zhuǎn)換，常有較多的能量損失，因此傳動效率偏低。 ②工作穩(wěn)定性易受溫度影響。 ③對工作油液的清潔度管理要求高。污染的油液會使閥磨損而降低其性能，甚至被堵塞而不能正常工作。這是液壓伺服系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因。因此液壓伺服必須采用精細(xì)過濾器。 ④油液的體積彈性模量隨油溫和混入油中的空氣含量而變化。 ⑤容易引起油液外漏，造成環(huán)境污染。油液外漏可能引起火災(zāi)，所以有些場合不適用。 ⑥液壓元件制造精度要求高，成本高。 4.1.2 液壓系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計 （1）設(shè)計參數(shù) 沖頭最大行程 200mm 合模缸最大行程 240m/s 沖頭載荷 30000kN 合模缸載荷 15000kN 沖頭快速下壓速度 0.1m/s 快速閉模速度 0.1m/s 沖頭慢速下壓速度 0.02m/s 慢速閉模速度 0.02m/s 沖頭快速回程速度 0.13m/s 快速回程速度 0.13m/s （2）初定系統(tǒng)工作壓力并確定執(zhí)行元件尺寸 因125型炮彈藥柱裝配機(jī)屬小功率設(shè)備，從設(shè)備可靠性出發(fā)，選系統(tǒng)的工作壓力為3MPa。 ?確定上液壓缸的活塞及活塞桿直徑 上活塞缸的往返速度比為0.13/0.1=1.3，因此活塞桿直徑dS=0.5D，活塞直徑DS為 圓整后，取DS=115mm，dS=62.5mm。 ?確定下液壓缸的活塞及活塞桿直徑 下活塞缸的往返速度比為0.13/0.1=1.3，因此活塞桿直徑dX=0.5D，活塞直徑DX為 圓整后，取DX=100mm，dX=50mm。 （3）制定液壓系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖 ⅰ制定液壓系統(tǒng)方案 液壓機(jī)的主要運動是上滑塊機(jī)構(gòu)和開合機(jī)構(gòu)的運動。上滑塊機(jī)構(gòu)由上缸驅(qū)動，開合機(jī)構(gòu)由下缸驅(qū)動。下缸布置在工作臺的左端，驅(qū)動開合機(jī)構(gòu)實現(xiàn)“向右頂出→向左退回”的工作循環(huán)。 a.下缸活塞快速右行 手按按鈕，令控制夾緊缸的電磁閥電磁鐵得電，此時 主油路：實現(xiàn)從變量泵到油箱的整個運動。 當(dāng)下滑塊快速右行至檔塊壓下行程開關(guān)后，控制夾緊缸的電磁閥電磁鐵斷電，夾緊缸的油路被斷開，液壓油被密封在夾緊缸，使夾緊缸保持穩(wěn)定，實現(xiàn)壓制過程的安全、可靠。 b.主缸活塞快速下行 手按有關(guān)按鈕，令電磁鐵①得電，此時主油路：變量泵電磁換向閥2（左位）單向閥3保壓閥主缸無桿腔（上腔）主缸下腔單向順序閥電磁閥（左位）單向閥1電磁換向筏2（左位）單向閥3保壓閥主缸無桿腔（上腔），實現(xiàn)差動供油。 c.主缸活塞減速下行和系統(tǒng)加壓 主活塞缸在必要的時候會通過反饋機(jī)制自動減小輸出流量，因流量減小，活塞減速下行。 主油路:主缸下腔→單向順序閥→電磁閥（右位）→油箱。 d.主缸保壓延時 當(dāng)主缸上腔壓力增加到電接點壓力表的設(shè)定值時，電接點壓力表接通后發(fā)出信號，使電磁鐵①斷電，電磁換向閥恢復(fù)取中位，電磁鐵⑤斷電，電磁閥左位，變量泵卸荷，主缸上腔的高壓油被保壓閥活塞密封圈所封鎖，主缸上腔保壓，同時啟動時間繼電器開始延時，保壓延時的時間為5min。 e.主缸釋壓，快速返回 由于在上個循環(huán)階段，主缸上腔擁有很高壓力，保壓閥被死死關(guān)閉。單向閥⑥和單向順序閥進(jìn)入主缸下腔，并以大流量進(jìn)入主缸下腔，主缸于是快速返回。其油路為： 變量泵→電磁換向閥①（右位）→單向順序閥→主缸下腔； 變量泵→電磁換向閥①（右位）→保壓閥控制口→保壓閥卸荷； 壓力閥控制口→電磁換向閥①（右位）→油箱； 主缸上腔→保壓閥→壓力閥溢流口→油箱。 f.壓制過程完成后需要取出產(chǎn)品，此時 主油路：變量泵→夾緊缸電磁閥（右位）→下缸有桿腔（右腔）主缸左腔→夾緊缸電磁閥→油箱 至此，壓制過程的一個工作循環(huán)結(jié)束。 ⅱ擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖 ①三位四通電磁換向閥 ②單向閥 ③保壓閥 ④單向順序閥 ⑤二位四通電磁換向閥 ⑥單向閥 ⑦溢流閥 ⑧變量泵 ⑨壓力閥 ⑩單向閥 圖4.1 液壓系統(tǒng)原理圖單向順序閥 ⅲ系統(tǒng)性能分析 總結(jié)可得出結(jié)論為其主要性能特點是： a.由于采用了電磁溢流閥和調(diào)壓閥調(diào)壓，該系統(tǒng)有利于工作過程中的壓力變換與調(diào)節(jié)，保證了安全； b.為滿足空載快速下行以提高生產(chǎn)率的要求，系統(tǒng)采用了差動油路的措施； 4.1.3 本設(shè)計對外部條件安全方面的要求 因為此設(shè)計的用途是用來壓制炸藥，因此安全問題必須得到高度重視。炸藥裝藥是以炸藥為原料，經(jīng)過各種裝藥工藝，加工成符合技術(shù)條件的具有一定形狀、密度和強度的藥件，無論采用何種裝藥工藝，都存在著對炸藥的機(jī)械作用和熱作用，而炸藥自身又是易燃易爆物質(zhì)，它對機(jī)械作用和熱作用有特殊的敏感性，所以裝藥制備過程均屬危險作業(yè)，對其每一環(huán)節(jié)都應(yīng)研究相應(yīng)的安全技術(shù)。由于液壓系統(tǒng)在工作過程中存在摩擦問題，因此在裝藥安全技術(shù)方面的共性問題除了第一章所講的幾種情況外，還應(yīng)該重點考慮靜電。常用的消除靜電的方法主要有以下幾種： 1）減少摩擦起電 在應(yīng)用實踐中，盡量合理的使用絕緣，避免產(chǎn)生靜電。 2）接地泄漏 設(shè)備接地是導(dǎo)除靜電最重要的措施。因此，對能夠產(chǎn)生靜電的物體，如管道、容器、貯罐、設(shè)備等都要有良好的接地。 3）降低電阻率 對于不導(dǎo)電或低導(dǎo)電性的物質(zhì)，可加人導(dǎo)電的填料或防靜電劑，就能大大降低電阻率。增加電性，減少靜電的積聚。 4）增加空氣濕度 在條件允許時，采用提高設(shè)備內(nèi)部和設(shè)備周圍空氣相對濕度的辦法，增加空氣的導(dǎo)電性能，除靜電的積聚。 5）空氣電離法 盡量采用靜電隔離機(jī)來防止機(jī)體與地面發(fā)生靜電傳遞。 4.2 主機(jī)設(shè)計 根據(jù)目前國內(nèi)外壓力機(jī)的相關(guān)性能：即上缸用螺栓垂直固定于上鋼板上，然后利用四根導(dǎo)柱將該鋼板支撐在工作臺的上方，導(dǎo)柱與上板利用螺紋連接，導(dǎo)柱下方用階梯來固定工作臺。如圖4.3所示。 圖4.2 立柱形狀 將壓制彈藥的沖頭用螺栓固定在上缸活塞上，這樣液壓缸工作時將帶動沖頭上下移動，以此來實現(xiàn)彈藥的壓制。上鋼板與工作臺之間的高度要選擇合適，應(yīng)該從彈殼的高度、導(dǎo)柱的受力情況以及沖頭的尺寸方面來考慮。太高則柱導(dǎo)的直徑要求越大，否則在壓制過程中立柱有可能受力彎曲而。 圖4.3 主機(jī)的外形 4.2.1 夾具的設(shè)計 圖4.4 右夾具 圖4.5 右夾具 圖4.6夾具與工作臺連接板 彈藥在壓制的過程中，為了保證彈殼不松動以保證壓制過程的可靠，同時為了在壓制的過程中實現(xiàn)彈殼的整形，我們設(shè)計了如圖4.4、4.5所示的夾具。 夾具由兩部分組成，左夾具和右夾具。夾具的夾緊部分的輪廓與彈殼的外輪廓的形狀是一致的，以實現(xiàn)正確而且可靠的夾緊。其中右夾具由螺栓固定在工作臺上，左夾具固定在下缸的活塞桿上，可以隨著活塞桿的往復(fù)運動實現(xiàn)對彈殼的夾緊。 從加工的方便性方面考慮，右夾具的固定是這樣：在右夾具相應(yīng)的位置打有螺紋孔，工作臺上也打有螺紋孔，利用如圖4.6所示的連接板我們可以將右夾具安全 可靠的固定在工作臺上。左夾具的固定是這樣的：利用螺紋將夾具固定在夾緊缸的活塞桿上，隨著夾緊缸活塞桿的左右移動，帶動夾具來實現(xiàn)裝配過程彈殼的夾緊。如果左右夾具的高度一致，那么左夾具在與活塞桿固定后，下底面會整個與工作臺接觸，這樣夾具在左右移動時，下底面回反復(fù)的與工作臺摩擦，時間久了就會造成夾具的精確度下降而造成裝配過程的不可靠。而且如果夾具不與工作臺精確垂直，則在運動時，夾具在活塞桿以及工作臺施加給它的力的作用下，很容易造成卡死?；谝陨蠁栴}，本設(shè)計決定將左夾具懸空固定在夾緊缸的活塞桿上，由于活塞桿的運動行程很小，左夾具較小，而且在設(shè)計過程注重了夾緊缸的固定，因此左夾具在重力作用下造成的垂直誤差非常小，在允許的范圍內(nèi)。主機(jī)裝配后的結(jié)構(gòu)如圖5.8。 4.2.2 性能驗算 主機(jī)在工作過程中，四根立柱主要承受拉力，連接上鋼板與立柱的螺紋屬于危險部分。夾緊時，連接夾緊缸與工作臺的螺栓受到剪切力的作用，可能會造成剪應(yīng)變。上鋼板與上缸的連接部分在受到壓力作用時可能會造成變形。因此，我們要校核的主要就是以上幾個部位。 1.立柱的選擇 在裝配過程中，四跟立柱承受拉力，為確保工作的可靠性，我們按照單根立柱承受的最大工作載荷為F=49KN，即液壓缸的最大壓緊力。上鋼板與立柱屬于緊螺紋連接，預(yù)緊力取F0=6KN，螺栓的相對剛度查表取0.2。因此立柱的總拉 力為 =6+0.2×49=15.8KN (3.1) 螺栓危險截面的拉伸強度條件為 (3.2) 立柱材料為45鋼，查機(jī)械設(shè)計手冊，安全系數(shù)取1.5，所以螺栓材料的許用應(yīng)力[]=160MPa 所以立柱的直徑 =12.7mm， 取d=27mm。 2.固定夾緊缸的螺栓的選擇 固定夾緊缸的螺栓在工作時候主要受到剪切力的作用，裝配過程中可能的失效形式為剪斷。F=250N,安全系數(shù) =2.5，=3.螺栓材料的許用積壓應(yīng)力為 [p]= =96MPa, (3.3) 許用的擠壓應(yīng)力為 []==80MPa (3.4) 螺栓與孔壁的擠壓強度條件為 (3.5) 可得，d≥0.8 mm. 螺栓桿的剪切強度條件為 (3.6) 可得d≥4.0mm 綜合以上，取d=10 mm 利用以上原理可校核主機(jī)的其他結(jié)構(gòu)尺寸。 5 炮彈發(fā)射藥裝藥機(jī)精度設(shè)計 5.1 精度設(shè)計 由于炮彈發(fā)射藥裝藥機(jī)要求精度高,具體要求是：裝成后彈體表面的圓跳動要求為0.05㎜；銅芯內(nèi)表面的圓跳動為0.03㎜。因此，在對炮彈發(fā)射藥裝藥機(jī)進(jìn)行設(shè)計時，精度是主要要解決的問題。該機(jī)主要是由四根導(dǎo)柱和上導(dǎo)向板進(jìn)行導(dǎo)向，因此保證工作臺（下板）、上墊板導(dǎo)柱孔以及導(dǎo)柱的設(shè)計精度是關(guān)鍵。 圖5.1 下板零件設(shè)計圖 如圖5.1，在下板的設(shè)計中，導(dǎo)柱孔基本尺寸為Ф40mm，孔最大極限尺寸為Ф40mm，最小極限尺寸為Ф39.970mm；導(dǎo)柱的基本尺寸為Ф40mm，導(dǎo)柱最大極限尺寸為Ф40.030mm，最小極限尺寸為Ф40.010mm。兩孔之間在下板長度方向上間距為685mm，在寬度方向上間距為185mm，四個孔對稱分布。 圖5.2 上墊板零件設(shè)計圖 如圖5.2，在上墊板的設(shè)計中，導(dǎo)柱孔基本尺寸為Ф27mm，孔最大極限尺寸為Ф27mm，最小極限尺寸為Ф26.970mm；導(dǎo)柱的基本尺寸為Ф27mm，導(dǎo)柱最大極限尺寸為Ф27.030mm，最小極限尺寸為Ф27.010mm。兩孔之間在下板長度方向上間距為685mm，在寬度方向上間距為185mm，四個孔對稱分布。 圖5.3 上導(dǎo)向板零件設(shè)計圖 如圖5.3，在上導(dǎo)向板的設(shè)計中，導(dǎo)套孔基本尺寸為Ф45mm，孔最大極限尺寸為Ф45.030mm，最小極限尺寸為Ф45.010mm。兩孔之間在下板長度方向上間距為685mm，在寬度方向上間距為185mm，四個孔對稱分布。 如圖5.4，在導(dǎo)套的設(shè)計中，導(dǎo)套的導(dǎo)柱孔內(nèi)徑基本尺寸為Ф35mm，孔最大極限尺寸為Ф35mm，最小極限尺寸為Ф34.995mm；導(dǎo)柱的基本尺寸為Ф35mm，導(dǎo)柱最大極限尺寸為Ф35mm，最小極限尺寸為Ф34.995；導(dǎo)套的導(dǎo)柱孔外徑基本尺寸為Ф45mm，最大極限尺寸為Ф45mm，最小極限尺寸為Ф44.970mm。 圖5.4 導(dǎo)套零件設(shè)計圖 圖5.5 部分裝配圖 如圖5.5，根據(jù)上面的敘述可以大致總結(jié)出相關(guān)元件之間的連接為過盈配合與間隙配合。 5.2 加工精度 由于炮彈發(fā)射藥裝藥機(jī)要求精度高，因此在采用數(shù)控機(jī)床加工零件時，要注意精度。導(dǎo)柱外圓、導(dǎo)套內(nèi)孔壁、下板上平面以及左夾具下平面的粗糙度很小。 5.3 裝配精度 由于炮彈發(fā)射藥裝藥機(jī)要求精度特別高，特別是要保證上滑塊組件與開合機(jī)構(gòu)中閉合的左右夾具的同軸度，因此另做一個空心圓柱裝配筒，如圖5.6 圖5.6 裝配筒零件設(shè)計圖 5.4 裝配步驟 （1）先將下缸、左夾具以及右夾具裝在下板上，用螺桿固定好；再將四根導(dǎo)柱采用過盈配合裝在下板上；然后把上導(dǎo)向板裝到導(dǎo)柱上，套上導(dǎo)套；再把上墊板裝到導(dǎo)柱上，用螺母固定好，裝好后如圖5.7。 （2）把左右夾具閉合，將裝配筒放入左右夾具中，再將沖頭下部置于裝配 筒中，將上導(dǎo)向板拉下用定位銷將導(dǎo)向板和沖頭定位，調(diào)整好導(dǎo)套，將導(dǎo)套用定位銷定位在上導(dǎo)向板上，用螺桿螺母固定在導(dǎo)向板上，再將上缸裝在上墊板上，把上活塞桿與定好位的沖頭及上導(dǎo)向板用螺桿螺母固定好，最后，用螺桿螺母將上缸法蘭與上墊板固定，如圖5.8，裝配完成，取出裝配筒。 圖5.7 裝配步驟圖一 圖5.8 裝配步驟圖二 6 炮彈發(fā)射藥裝藥機(jī)工藝設(shè)計 上墊板與下板的各四個導(dǎo)柱孔，要求保持同軸度，并且下平面的平面度要保證。相關(guān)的平面粗糙度如下;下底板的上平面粗糙度要求為Ra=1.6um，導(dǎo)柱外圓粗糙度要求為Ra=0.8um，導(dǎo)套內(nèi)孔粗糙度要求為Ra=0.8um，左夾具下平面粗糙度要求為Ra=0.8um。為了能夠使導(dǎo)向板與導(dǎo)套能精確導(dǎo)向，導(dǎo)套與導(dǎo)柱之間、左夾具與下板之間導(dǎo)向順滑。沖頭上端面要與沖頭的軸心保證垂直度。 7 操作使用說明書 （1）在操作該機(jī)之前，先檢查該機(jī)接地是否良好，檢查無誤后戴上接地絕緣手套。 （2）啟動開機(jī)按鈕，待左右夾具夾緊以后，放入彈體。 （3）上缸保壓延時，用力矩扳手將壓環(huán)擰緊。 （4）沖頭快速退回，將彈體取出。 （5）待下缸活塞退回停止，按下關(guān)機(jī)按鈕。 注意事項：在開機(jī)前，務(wù)必檢查機(jī)器接地情況是否良好，操作人員務(wù)必帶上絕緣手套后再進(jìn)行操作。 8 結(jié)論 本設(shè)計從安全和效率兩方面考慮，結(jié)合當(dāng)前壓力機(jī)的特點，充分考慮彈藥精裝機(jī)的特殊性，在此基礎(chǔ)上，我們設(shè)計了利用液壓系統(tǒng)進(jìn)行彈藥壓裝的壓力機(jī)，利用壓力表可以時時觀察到液壓系統(tǒng)內(nèi)的壓力值，利用行程開關(guān)可以準(zhǔn)確而高效的進(jìn)行壓制。由于彈藥壓制是危險作業(yè)，所以我們設(shè)計的壓力機(jī)是在充分考慮安全問題后而設(shè)計的，比如必須隔離操作，即油壓機(jī)安裝于專門的防爆室內(nèi)，高壓泵和操作臺分別置于另室內(nèi)。另外，壓機(jī)柱塞運行速度要求平緩，避免出現(xiàn)液壓沖擊、空穴、柱塞運行速度過快等現(xiàn)象。為了消除液壓沖擊采取了以下措施：油路盡量短、適當(dāng)加大管徑、為防止空穴現(xiàn)象管路避免出現(xiàn)狹窄處或急轉(zhuǎn)彎。低壓回油管埋入油箱油面以下，以防止空氣卷入液壓系統(tǒng)中。為使柱塞平穩(wěn)運行在高壓管路中加溢流閥，使部分高壓油經(jīng)溢流閥流回儲油箱。壓藥時，再調(diào)節(jié)溢流閥使柱塞壓力平緩升壓。 經(jīng)過一學(xué)期以來的緊張設(shè)計，畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)基本結(jié)束了。但是，其過程的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于結(jié)果。因為在這一過程中暴露的不僅僅是我在某些學(xué)科中對知識掌握的程度不夠好，更加說明的是，在設(shè)計時思維呈現(xiàn)出來的狀態(tài)并不是發(fā)散的，這就限制了設(shè)計的靈活性。而且也使我明白了，任何一種產(chǎn)品的開發(fā)，要進(jìn)行真正的使用，光靠書本上的理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要考慮很多的實際問題。 通過本次畢業(yè)設(shè)計可以發(fā)現(xiàn)，大學(xué)的學(xué)習(xí)不應(yīng)僅僅是專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，還要學(xué)習(xí)許多對我們以后的發(fā)展有用的知識，除此之外，我們在大學(xué)學(xué)習(xí)中要體會一種好的學(xué)習(xí)方法。這樣，不論我們將來從事什么行業(yè)，學(xué)習(xí)時都會游刃有余。 此次設(shè)計有別于以往的課程設(shè)計，它是對大學(xué)四年所學(xué)知識的一次綜合運用，也是一次綜合考察，培養(yǎng)了自己分析問題和解決問題的能力，鞏固和深化了所學(xué)知識，為我以后步入工作崗位打下了堅實的基礎(chǔ)。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 中國軍事百科全書編審委員會.中國軍事大百科全書.北京:軍事出版社,1997. 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