Разработка технологического процесса изготовления ствола автоматического оружия

Разработка технологического процесса изготовления ствола автоматического оружия

Оглавление

Введение

.        Техническое задание

.        Выбор материала

.        Выбор метода получения заготовки

.        Расчет сечения нарезов

.        Проектирование заготовки

.        Обоснование способа получения нарезов и проектирования инструмента для получения нарезов

.        Маршрутно-технологический процесс изготовления детали

Список литературы

Введение

Целью лабораторной работы является разработка технологического процесса изготовления ствола.

Ствол является основной деталью автоматического оружия. Он служит каморой для превращения потенциальной энергии какого-либо вещества или физического эффекта в кинетическую энергию пули (снаряда). Ствол выполняет важнейшие функции в системе средств доставки, являясь двигателем и трансмиссией, обеспечивая строго ориентированное в пространстве положение вектора начальной скорости снаряда и, в большинстве видов современного оружия, придавая снаряду вращательное движение, обеспечивающее ему гироскопическую устойчивость в полете.

Поскольку ствол в процессе эксплуатации испытывает сложные высокоскоростные термо-силовые нагрузки, то к нему предъявляются определенные требования по надежности, в частности - безотказности и долговечности (живучести). Безотказность обеспечивается прочностью стенок ствола, способностью его выдерживать давление до 450МПа и более. Долговечность обеспечивается износостойкостью и жаропрочностью канала ствола.

Прочность, безотказность, долговечность и другие требования, предъявляемые к стволам, обеспечиваются технологией изготовления ствола.

Следует иметь в виду, что все стволы автоматического оружия являются нетехнологичными, так как при их производстве требуется применение специальных методов обработки, оборудования и технологического оснащения.

1.      
Техническое задание

Условия эксплуатации:

·        Скорострельность 3000 выст/мин;

·        Длина непрерывной очереди 50 выст.;

·        P_max = 1000 МПа;

·        Температура пороховых газов Т = 5000 ⁰С;

·        Температура эксплуатации Т = ± 50 ⁰С;

·        Тип производства - единичное.

Исходные данные:

·        Калибр: d_п = 35 мм (внутренний диаметр ствола по полям нарезов);

·        Число нарезов: 26;

·        Форма нарезов: эвольвентная;

·        Основные размеры детали:

d_н = 1,1d_п = 1,1·35 = 38.5 мм (внутренний диаметр ствола по нарезам);

d = 2d_п = 2·35 = 70 мм (наружный диаметр ствола);

l = 50d_п = 50·35 = 1750 мм (длина ствола);

·        Шаг нарезов: h = 25d_п = 25·35 =875 мм;

·        Направление нарезов: правое.

Технические требования:

точность поверхности отверстия соответствует 8-му квалитету по СТ СЭВ 145 - 75,

шероховатость поверхности Ra = 0,16 мкм по ГОСТ 2789 - 73.

Задание

.        Обосновать выбор материала детали.

.        Назначить метод получения заготовки.

.        Составить маршрутный ТП изготовления детали.

.        Исходя из анализа формы нарезов, условий работы детали и технологии её производства, предложить размеры нарезов и рациональную технологию их изготовления.

.        Спроектировать технологическую наладку на способ изготовления нарезов.

.        Спроектировать инструмент для формообразования нарезов.

2.       Выбор материала

К стволам автоматического оружия предъявляются следующие требования: прочность, живучесть, жёсткость, износостойкость, коррозионная и эрозионная стойкость. В связи с этим к материалам для изготовления стволов также предъявляются определённые требования: высокие значения прочности, пластичности, вязкости, износостойкости, жаропрочности, коррозионной и эрозионной стойкости.

Основными конструкционными материалами для производства стволов являются стали типа углеродистой 50РА ОСТ 3-98-88, хромоникельмолибденованадиевых 30ХН2МФА ОСТ 3-98-88 (ГОСТ 4534-88) и ОХН3МФА ГОСТ 5192-88.

Сталь 50РА применяется для изготовления стволов калибром до 9 мм с низкой скорострельностью (темпом стрельбы) до 1000 выстрелов в минуту. Малые добавки бора используются для увеличения прокаливаемости.

Сталь 30ХН2МФА используется для стволов калибром до 23 мм со средней скорострельностью (до 1500 выст./мин).

Сталь ОХН3МФА применяется для стволов калибром 30 мм и более с высокой скорострельностью (свыше 1500 выст./мин).

Для скорострельных систем с целью повышения живучести применяется лейнирование поверхности канала ствола жаропрочными сплавами типа ЭП131 (Х18К60В14Н11) ТУ 14-1-1637-76 и ЭП720 (Х26К30Н28М2В14) ТУ 14-131-330-76 соответственно на кобальтовой и кобальт-никель-хромовой основе.

Таким образом выбираем сталь ОХН3МФА. Химический состав стали приведен в таблице 1, а механические свойства в таблице 2.

Таблица 1.

Химический состав ствольной стали, %

Таблица 2.

Механические свойства стали ОХН3МФА (после закалки и высокого отпуска)

.        Выбор метода получения заготовки

На машиностроительных заводах полуфабрикат подвергается переделу. Цель передела - изготовление заготовки по конфигурации максимально приближённой к готовой детали с минимальными припусками для обеспечения высокого коэффициента использования материала (КИМ).

К заготовкам предъявляются следующие требования: прямолинейность по длине, концентричность по сечению, ровность базовых поверхностей, минимальные величины обезуглероженного слоя, окалины, облоя, бездефектность структуры и текстуры, отсутствие раковин, пор, неметаллических включений и т.д.

Существуют следующие методы получения ствольных заготовок:

·        ковка на молотах;

·        штамповка на прессах в открытых и закрытых штампах;

·        высадка на горизонтально-ковочных машинах;

·        поперечно-винтовая прокатка;

·        прошивка труб винтовой прокаткой;

·        центробежное литьё.

Ковка и штамповка штучных заготовок являются наиболее старыми и известными методами. Горячая высадка казённого торца заготовок на горизонтально-ковочных машинах проводиться в следующей последовательности: разрезка пруткового материала на прессах или ножницах; нагрев конца, подлежащего высадке (Т = 1150-1200 ° С); высадка в штампе.

Периодический прокат с перепадом диаметров изготавливают на станах поперечно-винтовой прокатки.

Наиболее рациональным способом получения высокоточных трубных заготовок является прошивка их на стане винтовой прокатки с последующей калибровкой.

При изготовлении трубных заготовок для стволов калибром свыше 30 мм применяется центробежное литьё. Различают горизонтальный и вертикальный способ литья.

Независимо от метода получения заготовки к ней предъявляются следующие требования: прямолинейность, концентричность, однородность и качество структуры по длине и сечению.

Для изготовления ствола с размерами dп=35мм,dн=38.5мм,lст=1750мм, рациональнее взять трубную заготовку D=87.5мм,d=34.5мм,l=1200мм.

D-внешний диаметр заготовки.

d-диаметр отверстия в заготовке.

l-длина заготовки.

4. Обоснование способа получения нарезов

Нарезы в канале ствола могут быть получены следующими способами:

·        путём снятия стружки (строгание нарезов шпалерами, образование нарезов нарезательными головками, строгание нарезов режущей протяжкой);

·        дорнованием;

·        электрохимической обработкой;

·        радиальным обжатием.

Для данного случая формообразования нарезов наиболее подходящим методом является радиальное обжатие, т.к. эта операция позволяет получить точность обрабатываемых поверхностей порядка 8-9 квалитетов и шероховатость поверхностей Ra = 0,16-0,32 мкм (необходимо 8-ой квалитет и шероховатость Ra = 0,16 мкм); широко применяется в массовом производстве; позволяет получить профиль нарезов за один проход. Использование радиального обжатия рационально, т.к. этот способ используется для образования нарезов в канале ствола совместно с патронником.

Радиальное обжатие - процесс уменьшения площади поперечного сечения заготовки под воздействием перемещающегося в радиальном направлении инструмента (бойка) при относительном вращении и перемещении заготовки.

Обжатию могут подвергаться сплошные и трубчатые осесимметричные детали с вытянутой осью. Радиальное обжатие трубчатых деталей может быть оправочным и безоправочным. Высокоточные детали (стволы) изготовляются только радиальным обжатием на оправке.

Существует два способа радиального обжатия: при холодном и горячем ведении процесса. Горячее радиальное обжатие применяется при изготовлении тонкостенных трубчатых деталей (например, заготовок стволов охотничьих ружей) и крупногабаритных деталей (например, стволов артиллерийских систем).Радиальное обжатие применяется с целью снижения трудоемкости изготовления стволов за счет совмещения операций, связанных с формообразованием канала ствола и патронника, а также повышения производительности и качества выпускаемой продукции.

Технология радиального обжатия стволов включает следующие этапы: анализ напряженно-деформированного состояния, анализ технологичности детали, проектирование поковки, определение формы и размеров заготовки и способа ее получения, определение последовательности и содержания технологических операций, выбор и проектирование средств технологической документации.

Выбираем холодное радиальное обжатие, т.к. у этого процесса более высокая точность и качество обработанных деталей.

Расчет сечения нарезов:

d = 35 мм, d_н = 38.5мм, n=26, Р=1000мм

a - ширина дна нарезов;

b - ширина поля нарезов;

d - диаметр по полям нарезов;

n - число нарезов;

P - шаг нарезов.

Расчет

Ширина нареза делается больше ширины поля не менее чем в 2 раза

Полученные размеры округляются, для того, чтобы получить удобный размер для режущего инструмента.

Остальные размеры получаются построением эвольвенты.

. Проектирование заготовки

Рис.1. Технологическая схема холодного радиального обжатия стволов: I - начало обработки, II - конец обработки; I - патрон поводковый. 2 - заготовка. 2 - поковка. 3 - боек, 4 - контрфиксатор, э - оправка: а - быстрая подача заготовки в зону обработки, б - обработка направляющей части канала ствола, в - разведение бойков для обработки патронника, г - обработка патронника. д - разведение бойков, е - возвращение поковки в исходное положение, ж - сведение бойков; а' - быстрая подача оправки в зону деформации, б' - оправка в осевом направлении неподвижна при обработке направляющей части канала ствола, W - перемещение оправки при обработке патронника, г - возвращение оправки в исходное положение; А - радиусный боек, Б - ромбический боек

Наружный диаметр деформируемой части цилиндрической заготовки:

- наружный диаметр поковки

 - диаметр отверстия в поковке

- диаметр отверстия в заготовке

 - степень деформации (0,25..0,4)

Диаметр отверстия в заготовке:

 - максимальный диаметр оправки

 - минимальный зазор между оправкой и заготовкой

Рис.2. Заготовка

Длина деформируемой части цилиндрической заготовки:

 - длина поковки, равная длине детали + припуск на прорезку торцов

ствол оружие обжатие заготовка

Рис.3. Форма заходной части при толщине стенки S_o>6мм (R≤)

Размеры заходной части:

Рис.4. Форма поводковой части заготовки при толщине стенки S_o>6мм

Размеры поводковой части:

Длина заготовки:

 - длина заходной части

 - длина поводковой части

Рис.5. Схема к расчету длины поводковой части

Длина поводковой части:

 - размеры соответствующих участков заходной части бойка

Таблица 1. Маршрутно-технологический процесс изготовления детали

Список литературы

1.       Крекнин Л.Т. «Производство автоматического оружия» - Ижевск, Часть 1, 2004.

2.       А.Г. Косилова, Р.К. Мещеряков “Справочник технолога-машиностроителя” - И.: Машиностроение, 1986, том 1, 2.

.        А.Г. Косилова, Р.К. Мещеряков “Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении” - И.: Машиностроение, 1976.