Разработка технологического процесса изготовления ствола автоматического оружия

Тип работы:
Лабораторная работа
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

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. ;

· Pmax = 1000 МПа;

· Температура пороховых газов Т = 5000 0С;

· Температура эксплуатации Т = ± 50 0С;

· Тип производства — единичное.

Исходные данные:

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

· Число нарезов: 26;

· Форма нарезов: эвольвентная;

· Основные размеры детали:

dн = 1,1dп = 1,1·35 = 38.5 мм (внутренний диаметр ствола по нарезам);

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

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

· Шаг нарезов: h = 25dп = 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, %

С

Si

Мn

S

P

Cr

Ni

Мо

Fe

V

Cu

0,33−0. 4

0,17−0. 27

0,25−0. 5

до0,016

до 0,015

1,2−1. 5

3−3. 5

0,35−0. 45

ост.

0. 1−0,18

до0,25

Таблица 2.

Механические свойства стали ОХН3МФА (после закалки и высокого отпуска)

Марка стали

Механические характеристики

увр,

у0,2,

упц,

д

ш

KCV

КСТ

дс

HRC

МПа

%

МДж/м2

мм

ед

0ХН3МФА

1260

1120

1030

17,7

63,6

1,29

0,9

0,19

35

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. 5 мм, lст=1750мм, рациональнее взять трубную заготовку D=87. 5 мм, d=34. 5 мм, 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, dн = 38. 5 мм, n=26, Р=1000мм

a — ширина дна нарезов;

b — ширина поля нарезов;

d — диаметр по полям нарезов;

dн — 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 So> 6 мм (R?)

Размеры заходной части:

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

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

№ операции

Операция

Оборудование

Технологическая оснастка

СОЖ

Режимы резания

Приспособление

Образующий

Мерительный

t,

мм

v,

м/мин

S, мм/об

n, об/мин

005

Отрезная (отрезать заготовку в размер 1)

8Г642

Тисы

Пила дисковая ГОСТ 4047–82

калибр

Эмульсия

20

5

12

010

Термообработка

Газовая печь

Изотермический отжиг по графику (780−550−660 0С в течении 6,5 часов) и охлаждение на воздухе НВ< 240.

Закалка: нагреть до температуры 870−890 оС. Охлаждение в минеральном масле с температурой 30−90оС. Температура отпуска находится в пределах 550−680 оС. НВ 248. 285

015

Сверлильная (сверлить отверстие, выдерживая размер 2)

Горизонтальный одношпиндельный станок РТ601

Цанговый патрон

сверло

калибр-пробка

МР-3

5

20

0,1

200

020

Развертывание черновое (довести отверстие до размера 3)

РТ-601

Цанговый патрон

Расточная головка

Калибр-пробка

МР-3

4. 5

15

0,2

45

025

Развертывание чистовое (довести отверстие до размера 4)

РТ-601

Цанговый патрон

Расточная головка

Калибр-пробка

МР-3

0,3

12

0,4

40

030

Токарная (точить под угол 5)

16К20

3-х кулачковый патрон, люнет

Резцы проходной

уступометр

2

100

0,1

700

035

Токарная (точить диаметр до размера 6)

16К20

3-х кулачковый патрон, люнет

Резцы проходной упорный

Измерительная скоба

5

100

0,1

700

040

ЭХО (довести отверстие до размера 5)

045

Радиальное обжатие

SHK-17

Поводковый патрон, оправка

Боек

Калибр-пробка, скоба

Масло ИСП-14

80

500

580

050

Слесарная (почистить канал)

050

Токарная (отрезать заготовку в размер 6, снять фаски)

16К20

3-х кулачковый патрон, люнет

Резцы проходной, отрезной ГОСТ 18 871 073

Измерительная скоба, микрометр

2

100

0,1

700

055

Хромирование

По технологии ОГМ

060

Термическая

Газовая печь

Отпуск низкий для снятия внутренних напряжений в хроме, охлаждение на воздухе при температуре 25°.

065

Контроль

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.

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

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой