一種某人工防雹增雨炮彈引信側(cè)擊針鉚接工裝①

宋繼秋 陳博銳 張洪宇

摘 ? 要：為了解決鉚接不實、鉚接垂直度不高、隔板開裂等問題，提高鉚接生產(chǎn)效率，展開了側(cè)擊針與隔板無釘鉚接工裝的設(shè)計研究。設(shè)計方案采用近似下凸上凹模具結(jié)構(gòu)。增加彈性定位機構(gòu)，利用重力有效定位側(cè)擊針與隔板。便于加工與更換的小型尖角沖頭，保證了隔板受沖擊后局部材料可以產(chǎn)生足夠的塑性形變，實現(xiàn)鉚接的同時卸載多余的沖擊力。該研究成果，結(jié)構(gòu)簡單有效，便于加工制造，適用于一般臺式精密壓力機。加工產(chǎn)品合格率高，性能穩(wěn)定，以成功投入批量生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：引信 ?側(cè)擊針 ?無釘鉚接 ?鉚接模具

中圖分類號：P48 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）09（b）-0136-02

2009年秋季到2010年初春，遵義市經(jīng)歷了歷史上最嚴重的秋冬春連旱，造成直接經(jīng)濟損失20多億元。2013年5月6日，遵義市遭遇冰雹災(zāi)害，11.5萬人受災(zāi)，農(nóng)作物受災(zāi)面積6433hm3，直接經(jīng)濟損失3103.5萬元[1]。由于人工影響天氣具有巨大的社會與軍事價值，有關(guān)的科學(xué)實驗和研究從來沒有停止過[2]。某人工防雹增雨彈由于使用環(huán)境特殊，對產(chǎn)品內(nèi)部引信的可靠性有極高要求。鉚有側(cè)擊針的隔板為該彈藥引信雙路發(fā)火裝置中，下路發(fā)火裝置的關(guān)鍵部件[3]。主要用于擊發(fā)火帽，使火帽點燃時間藥盤和火藥保險。其中側(cè)擊針與隔板的垂直度十分關(guān)鍵，如垂直度過低將導(dǎo)致產(chǎn)品失效。考慮到引信體內(nèi)部精密零件分布情況，增加多余部件將擠壓原有空間與不必要的重量，決定采用無釘鉚接方式，在一般臺式精密壓力機（型號：JX04-1）上完成鉚接。

1 ?原因分析

2018年4至5月期間5批鉚接產(chǎn)品，單一批次5000件，共計25000件，單批合格率均低于75%。其中6310件不合格產(chǎn)品中：鉚接垂直度不高缺陷的產(chǎn)品數(shù)量為4838件，占比76.67%;存在鉚接不實缺陷的產(chǎn)品數(shù)量為1301件，占比20.61%;存在隔板鉚接位置開裂缺陷的產(chǎn)品數(shù)量為116件，占比1.84%，其余55件存在破損、變形等其他缺陷。

針對這一現(xiàn)象對原有工裝展開了結(jié)構(gòu)工藝性分析，側(cè)擊針與隔板材料分別為T10A碳素工具鋼與45鋼（S45C），原工裝如圖1所示。

結(jié)合圖1可知：（1）操作時將隔板置于定位座上，將側(cè)擊針放入隔板上的待鉚接孔內(nèi)，沖頭下行，完成鉚接。此結(jié)構(gòu)側(cè)擊針與隔板的相對位置可受多方因素影響，可靠性較差。由于人工操作誤差，側(cè)擊針擺放位置中軸線與待鉚孔幾何中軸線無法保證重疊。若鉚接過程中，發(fā)生機床慣性晃動、鉚點擠壓不均勻等狀況，極易導(dǎo)至鉚接后垂直度不高。（2）隔板材料受沖擊產(chǎn)生塑形變形，隆起將擊針包覆在隔板中，材料分子流動符合張量規(guī)則。力由導(dǎo)桿傳至工作面，豎直方向分力為主分力，材料目標位移方向與主分力方向并不一致，沖頭做功近90%都是無效功，結(jié)構(gòu)并不合理。沖頭下行過深，則應(yīng)力超過斷裂強度極限導(dǎo)致隔板開裂。沖頭下行過淺，則隔板材料變形不足導(dǎo)致鉚接不牢固。深淺差值只有0.3mm左右，難以把控。臺式精密壓力機自帶限位塊機構(gòu)精度達不到生產(chǎn)需求。

2 ?工裝設(shè)計

為從結(jié)構(gòu)上徹底解決側(cè)擊針鉚接垂直度不高、鉚接不實、隔板開裂等問題。設(shè)計方案采用近似下凸上凹模具結(jié)構(gòu)，增加了彈簧定位管與定位芯，利用側(cè)擊針與隔板自身重力將其定位，除極端環(huán)境情況下，側(cè)擊針與隔板相對位置基本固定;分析鉚接過程中材料塑性變形方式與核心作用機制，以復(fù)合結(jié)構(gòu)代替原有帶柄沖子結(jié)構(gòu)。以線面接觸方式將隔板材料顯著形變控制在2mm3內(nèi)，有效避免隔板開裂與鉚接不牢固。其方案設(shè)計如圖2所示。

由圖2可知：沖頭內(nèi)有讓位孔。定位銷管穿過讓位孔，管口部平面與定位芯上表面平面在同一水平位置。當下壓柱（9）下壓時，推動隔板繼續(xù)下行，定位芯帶動彈簧開始壓縮，隨即隔板與側(cè)擊針底部貼緊，繼續(xù)下行推動定位銷管壓縮定位銷簧最終與沖頭接觸。小型可更換沖頭直徑10mm、總高12mm，鉚接口部為兩個內(nèi)角90°、外角120°的對稱分布的尖角，尖角擠壓隔板，使隔板材料發(fā)生塑性形變，變形的材料向待鉚孔流動，使待鉚孔口部收縮，完成鉚接。

3 ?效果檢查

該工裝經(jīng)過制造加工與安裝調(diào)試，試生產(chǎn)合格后，已正式投入批量生產(chǎn)。試生產(chǎn)記錄如表1所示。

6129件產(chǎn)品中11件不合格品，其缺陷類型為破損、變形等，鉚接不垂直、鉚接不實、隔板開裂現(xiàn)象基本消失。經(jīng)批量生產(chǎn)驗證，該工裝易損件即沖頭、彈簧定位管，單件可加工5萬件以上產(chǎn)品元件，性狀穩(wěn)定。

4 ?結(jié)語

該工裝可將產(chǎn)品平均合格率提升至99.75% 以上，大幅度避免了工藝缺陷，結(jié)構(gòu)簡單，擁有高效、長壽、易加工、易更換等屬性。小型精密零件制造成本較高，裝配過程中應(yīng)盡量避免無效裝配以及零件浪費。有效的工裝設(shè)計可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加生產(chǎn)效率，有利于產(chǎn)品成本控制，為企業(yè)帶來直觀的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] 姚章福，李志方，姚正蘭，等. 人工增雨防雹社會化認識評價[J].貴州氣象，2014，38（4）：58-60.

[2] 鄭國光，郭學(xué)良. 人工影響天氣科學(xué)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].中國工程科學(xué)，2012，14（9）：20-27.

[3] 懂怡.某防雹增雨炮彈時間引信定時精度影響因素和工藝研究[D].南京理工大學(xué)，2018.