Разработка технологического процесса изготовления ствола автоматического оружия

Оглавление Введение

1. Техническое задание

2. Выбор материала

3. Выбор метода получения заготовки

4. Расчет сечения нарезов

5. Проектирование заготовки

6. Обоснование способа получения нарезов и проектирования инструмента для получения нарезов

7. 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

1. Обосновать выбор материала детали.

2. Назначить метод получения заготовки.

3. Составить маршрутный ТП изготовления детали.

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

5. Спроектировать технологическую наладку на способ изготовления нарезов.

6. 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)

3. 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;

d_н — 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.

5. 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

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.

3. А. Г. Косилова, Р. К. Мещеряков «Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении» — И.: Машиностроение, 1976.