CN108955426B - 一种带有深引信孔的薄壁壳体战斗部复合装药方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带有深引信孔的薄壁壳体战斗部复合装药方法，技术方案是先采用分步压装药的装药工艺方式进行壳体装药（使用外径为60mm的螺旋杆），然后在口部采用直接压装药法进行三次补装药（使用专门设计的压药模具），依次进行引信孔底部药面的成型（进行一次压药成型），以及引信孔的成型（进行两次压药成型）。本发明的装药方法，解决装药时薄壁壳体在压装药过程中易变形问题，保证大尺寸内腔壳体的装药密度，提高了装药质量、装药过程的工艺安全性和发射安全性，同时提高生产效率，降低生产成本，以及深引信孔如何压制成型等技术问题，对于各类带有深引信孔的薄壁壳体战斗部装药具有借鉴和推广作用。

Description

一种带有深引信孔的薄壁壳体战斗部复合装药方法

技术领域

本发明属于武器弹药战斗部壳体装填高能炸药技术领域，尤其是涉及一种带有深引信孔的薄壁壳体战斗部复合装药方法。

背景技术

为了顺应新军事变革的潮流，世界各国都在积极探索提高和完善火炮功能的发展道路,如何提高现有火炮的打击精度并尽量减少弹药消耗量就成为发展新型火炮系统的新课题,然而，常规炮弹的命中误差必然随着射程的增大而增大,为了提高火炮远距离压制的精度，开发远射程制导炮弹就成为必然趋势。高新技术，特别是微电子技术、光电子技术、探测技术、小型化技术、新材料技术的发展，则极大地推进了弹药的制导化进程,由于受火炮的约束，制导炮弹的质量和尺寸等都有严格的限制，在引入了探测和控制元件后，制导炮弹比常规炮弹的结构复杂，而且带来战斗部有效载荷的降低，影响炮弹的威力。因此，零部件的小型化和如何保证战斗部的炸药装药量及威力显得尤为重要。

战斗部是摧毁目标的有效载荷，通常由壳体、炸药装药和引信等部分组成,制导炮弹战斗部壳体一般呈圆柱形薄壁金属结构,该壳体既是弹体的一部分，又是装药部分的壳体，除起炸药容器与本体的作用外，还有支撑和联接作用。对于杀爆战斗部，爆炸后的壳体还要被炸成破片，形成杀伤元素,壳体要满足各种过载时的强度和刚度要求，结构工艺性要好,壳体的壁厚与弹丸的作用威力有着密切的联系，不同类型的炮弹，其壁厚范围往往不同，与常规炮弹相比，制导炮弹战斗部壳体的壁厚在满足弹壁强度的条件下，应尽量薄一些，并使内腔成圆柱形，以便装填更多的炸药。为了解决制导炮弹战斗部的威力问题，战斗部壳体一般采用高强度、高破片率钢（如58SiMn、50SiMnVB），并装填威力较大的高能混合炸药，例如采用梯恩梯/黑索今类混合炸药和钝黑铝类混合炸药代替梯恩梯炸药。为了尽可能增加壳体的装药量，满足威力性能，提高壳体内腔的空间利用率，在进行装药结构设计时，会使引信的周边空隙也有装药，即引信深入到主装药的口部药面以下，在药面下面形成一个深的引信孔，也就是深凹窝型的引信室（见图1）。而且把引信放入主装药的凹窝内，比单独通过引信的底部起爆主装药更有效，这是因为二者之间的界面面积变大后，能够提高爆轰传递的可靠性和有效性。

以往我国常规大口径杀爆型炮弹的壳体装药主要是采用熔注的装药方式，装填梯恩梯炸药或梯恩梯/黑索今类混合炸药（如B炸药）。该装药方式在装药过程中易产生底隙、缩孔、气孔、裂纹等装药缺陷，装药质量难以保证，缺陷严重时会导致炮弹上炮发射时发生膛炸，直接影响到整个火炮系统的发射安全性，且工艺过程复杂，生产效率低，能耗高。如果将制导炮弹的战斗部壳体装药改为采用压装药的装药方式，装填钝黑铝类炸药如A-Ⅸ-Ⅱ、RL-F炸药，则装药缺陷就会大为减少，装药质量大幅提高，能够满足战斗部的发射安全性和威力要求。但是，尤其是大口径制导炮弹战斗部的壳体壁厚通常较薄，如果采用普通的直接压装药法，使用压药模具进行装药，由于压药压力较大（壳体装填炸药时，炸药压制成型的压强高达2MPa～2.5MPa），会造成壳体变形，造成产品不合格，并且需要多次换模进行分次压制，生产效率低。由于制导炮弹战斗部壳体口部较小、内腔直径较大，口部药面下面还有一个深引信孔，如果采用普通的直接压药模具进行引信室压制成型，会出现退模困难，并且口部引信室的压药密度分布不均匀，造成口部装药密度低。装药时如何保证薄壁壳体在压装药过程中不变形，如何保证大尺寸内腔壳体的装药密度，如何保证装药质量、装药过程的安全性和发射安全性，如何提高生产效率，降低生产成本，以及深引信孔如何压制成型等便成为亟待解决的技术难题。因此，发明一种带有深引信孔薄壁壳体战斗部的新型装药方法，具有一定的必要性和现实性。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出的一种带有深引信孔的薄壁壳体战斗部复合装药方法，采用分步压装药的工艺方式简单技术成熟、生产效率高、装药质量好（无底隙），有效的解决了装药过程中底隙、缩孔、气孔、裂纹等装药缺陷。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种带有深引信孔的薄壁壳体战斗部复合装药方法，采用分步压装药和直接分次压装药相结合的复合装药方法，对带有深引信孔薄壁壳体的战斗部壳体进行炸药装填，包括如下步骤：

步骤（1）配制专门的模拟钝黑铝类炸药分步压装药和直接压装药的惰性材料，使用分步压装药设备，采用外径60mm的螺旋杆，先装填开合弹，再装填战斗部壳体，进行战斗部壳体装填模拟材料的分步压装药及引信孔成型工艺试验，以初步确定壳体采用直径60mm的螺旋杆进行分步压装药的工艺参数和工艺方法，并考核装药工装的适用性，为下一步战斗部壳体装填钝黑铝类炸药提供重要的基础数据和前提条件，以确保装药安全和装药质量，要求配制的模拟材料具有与钝黑铝类炸药相同的流散性和装填密度，试验时跟踪观察开合弹和战斗部壳体装填模拟材料的工艺过程，计算装填密度，打开开合弹检查壳体内腔的装药结构，测量装药前、后战斗部壳体的外形尺寸；

步骤（2）采用钝黑铝类炸药装填战斗部壳体，进行壳体的分步压装药，使用分步压装药设备，采用外径60mm的螺旋杆；

步骤（3）采用钝黑铝类炸药进行战斗部壳体的第一次补装药，使用油压机设备，采用第一次补装药模具，将药面补压至引信孔的底平面；

步骤（4）采用钝黑铝类炸药进行战斗部壳体的第二次补装药和第三次补装药，使用油压机设备，依次采用第二次补装药模具和第三次补装药模具，最终使引信孔成型；

步骤（5）进行装药质量检验，包括检测壳体装药密度，使用X射线或工业CT检测装药内部质量，使用千分尺检测壳体外形直径尺寸。

进一步的，所述步骤（2）中，壳体装填的药面深度为距引信孔底面10mm～20mm，装填密度达到1.68g/cm³以上。

进一步的，所述步骤（4）中，引信孔的内径尺寸公差能够达到≤0.3mm（内径可达φ55mm），引信孔的深度能够达到70mm以上。

进一步的，所述步骤（5）壳体装药密度要求达到1.68g/cm³以上，装药内部不允许有裂纹、疵孔、疏松等疵病，以满足发射安全性的要求，装药后壳体不允许有变形现象。

本发明提出的技术方案中，其技术特征和效果主要有以下几个方面：

1、在步骤（2）中，通过优化分步压装药的工艺参数，使用外径φ60mm的螺旋杆，解决了大直径尺寸内腔壳体的分步压装药装药密度低的工艺瓶颈，使得装药密度能够达到1.68g/cm³以上，并保证了炸药装药过程中的安全性。而且与熔注法相比，分步压装药法具有生产效率高、装药缺陷少、生产能耗低的优点，在提高装药密度的同时，还能保证壳体不变形，这也是普通压装法所不能达到的；

2、在步骤（4）中，通过使用专门设计的补装药模具进行两次补装药，解决了深引信孔成型困难的工艺瓶颈，能够使得压药的密度达到1.68g/cm³以上，并且引信孔的内径尺寸公差能够达到≤0.3mm（内径可达φ55mm），引信孔的深度能够达到70mm以上。为了解决模芯不易退模的难题，设计了专门的退模工装，为了避免在压药时壳体口部不变形，设计了专门的壳体固定工装，应用效果良好；

3、本发明采用专门设计的分步压装药辅具和补装药的压药模具进行战斗部壳体装药。分步压装药辅具包括弹底座、弹口套管、开合弹等工具工装；补装药的压药模具包括三次补装药的压药模具共三套，其中第二次和第三次压药模具用于深引信孔的成型，另外还有装药辅助工装等。本发明采用的装药设备主要包括：（1）分步压装药机，用于进行壳体分步压装药；（2）油压机，用于三次补装药的压药成型。壳体装药所用的炸药为钝黑铝类炸药（A-Ⅸ-Ⅱ或RL-F炸药）。其中RL-F炸药的组成成分为RDX、AL、粘结钝感剂，主要是将A-Ⅸ-Ⅱ炸药中的钝感剂改为了粘结钝感剂，RL-F炸药较A-Ⅸ-Ⅱ炸药的装药密度一般大0.03g/cm³，压药次数和时间有所减少，工艺参数更加容易实现，并且炸药更加钝感，工艺安全性好，RL-F炸药与A-Ⅸ-Ⅱ炸药在相同装药条件下，工艺参数更加合理，更加适合用于分步压装药生产，另外进行壳体分步压装药和补装药的工艺试验时还研制了专门的模拟材料。

总之，本发明提出的一种带有深引信孔的薄壁壳体战斗部复合装药方法，采用分步压装药的工艺方式简单技术成熟、生产效率高、装药质量好（无底隙），有效的解决了装药过程中底隙、缩孔、气孔、裂纹等装药缺陷，对于各类带有深引信孔的薄壁壳体战斗部装药具有借鉴和推广作用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为战斗部装药壳体的示意图；

图2为壳体分步压装药的示意图；

图3为第一次补装药的示意图；

图4为第二次补装药的示意图；

图5为第三次补装药的示意图；

图6为本发明的实施工艺路线示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的技术方案进行详细的描述：本发明提出了一种带有深引信孔的薄壁壳体战斗部复合装药方法，采用分步压装药和直接分次压装药相结合的复合装药方法，对带有深引信孔薄壁壳体的战斗部壳体进行炸药装填，参看图1至图6所示，具体实施步骤如下：

步骤（1）壳体1投料：将装有战斗部壳体1的包装箱运入工房，开箱取出壳体1放在工作台上；

步骤（2）壳体1称重：先对每发壳体1编号，然后使用电子秤称量每发战斗部壳体1的质量m1（g）并做好记录；

步骤（3）测壳体1容积：用水管往战斗部壳体1内注入洁净自来水，并用木棒不断搅拌，排除水中的气泡，水面距战斗部口部距离应与药面深度一致，称取装水后的质量m2（g），计算壳体1的装药容积V（cm³），V＝（m2－m1）/ρ水－引信孔的容积（cm³），其中ρ水（g/ cm³）为水的密度，引信孔的容积待壳体装完药后实测引信孔的内形尺寸经计算得出，测容积后用亚麻成品布将壳体1内膛水迹清擦干净，利用加热或压缩空气进行干燥处理；

步骤（4）检验内膛及外形尺寸：检验战斗部壳体1内膛，内膛应清洁、干燥、无毛刺或飞边，无油污、锈蚀等现象，内膛漆层应完整，无脱落及掉漆现象。在壳体1上、下定心部圆周上分别均布三点做标记（各圆周面三点分别标记1、2、3），分别测量三处的外径尺寸并记录；

步骤（5）炸药2准备：将炸药2运入炸药存放间，开箱检查炸药2外观质量，炸药2应有合格证，技术指标必须符合相应的技术标准的要求，并经进厂验收合格，无外来机械杂质、受潮结块等外观变化；

步骤（6）称药：检查、校准电子秤，按工艺规定的药量称取炸药2；

步骤（7）倒药：将炸药2倒入分步压装药机的料斗内；

步骤（8）分步压装药3：检查、调整分步压装药机的设备精度和螺旋杆4下端面至壳体1药室底部的距离。将螺旋杆4升起，把战斗部壳体1放置在小车内的弹底座5上,将弹口套管6放在战斗部壳体1口部，启动设备目测小车进入装药抗爆室内到位，进行炸药2装填（见图2）；

步骤（9）清理药粉：每发战斗部壳体1装填完成后用铜钩将螺纹、药面和内壁上的药粉清理干净。将清理出的药粉倒入废料箱中，然后用亚麻成品布擦净战斗部口部的浮药，要求战斗部内壁及口部螺纹处不得有药粉及杂质等；

步骤（10）第一次补装药7：利用油压机，设置好压药压力（单位面积压强2MPa～2.5MPa）。按图3所示将弹底座5、战斗部壳体1、导套8装配好，倒入称量好的炸药，放上冲头9，启动设备，目送小车进入抗爆室内到位，待抗爆窗关闭后进行压药,压药完成后将壳体1运出抗爆室，取下模具工装；

步骤（11）第二次清理药粉：用铜钩将壳体螺纹、药面和内壁上的药粉清理干净。将清理出的药粉倒入废料箱中，然后用亚麻成品布擦净壳体口部的浮药，要求壳体内壁及口部螺纹处不得有药粉及杂质等；

步骤（12）第二次补装药10：利用油压机，设置好压药压力（冲头9单位面积压强2MPa～2.5MPa）。按图4所示先将弹底座5、战斗部壳体1、导套8装配好，将模芯11放入导套8内并用定心工装定好中心位置，将称量好的炸药倒入导套8内，抽出定心工装，将药面抚平后放入冲头9，启动设备，目送小车进入抗爆室到位，待抗爆窗关闭后进行压药,压药完成后将壳体1运出抗爆室，取下冲头9；

步骤（13）第三次补装药12：利用油压机，设置好压药压力（冲头单位面积压强2MPa～2.5MPa）。按图5所示将称量好的炸药倒入导套8内，将药面抚平后放入冲头9，启动设备，目送小车进入抗爆室到位，待抗爆窗关闭后进行压药。压药完成后将壳体运出抗爆室，取下模具，使用退模工装将模芯11退出装药；

步骤（14）装药质量检验：用电子秤称量装药壳体的质量m3，计算壳体1装药密度ρ（g/ cm³），ρ＝（m3－m1）/ V，对于装填钝黑铝类炸药，一般要求壳体的装药密度达到1.68g/cm³以上。用千分尺按壳体1上、下定心部圆周上的标记测量外径尺寸并记录，与装药前的对应尺寸做对比，检测装药后壳体是否胀大变形。对装药战斗部进行X射线检测（或工业CT检测），要求装药内部不允许有裂纹、疵孔、疏松等疵病；

步骤（15）药面涂虫胶漆：将装药口部表面均匀涂上两遍浓度为40%的虫胶漆，涂漆时要求待第一遍虫胶漆完全干燥后方可涂第二遍虫胶漆。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，在于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (4)

1.一种带有深引信孔的薄壁壳体战斗部复合装药方法，采用分步压装药和直接分次压装药相结合的复合装药方法，对带有深引信孔薄壁壳体的战斗部壳体进行炸药装填，其特征在于，包括如下步骤：

步骤（1）配制与钝黑铝类炸药具有相同的流散性和装填密度的模拟惰性材料，使用分步压装药设备，采用外径60mm的螺旋杆，先装填开合弹，再装填战斗部壳体，进行战斗部壳体装填模拟材料的分步压装药及引信孔成型工艺试验，以初步确定壳体采用直径60mm的螺旋杆进行分步压装药的工艺参数和工艺方法，并考核装药工装的适用性，装药完成后，计算装填密度，打开开合弹检查壳体内腔的装药结构，测量装药前、后战斗部壳体的外形尺寸；

步骤（2）采用钝黑铝类炸药装填战斗部壳体，进行壳体的分步压装药，使用分步压装药设备，采用外径60mm的螺旋杆；

步骤（3）采用钝黑铝类炸药进行战斗部壳体的第一次补装药，使用油压机设备，采用第一次补装药模具，将药面补压至引信孔的底平面；

步骤（4）采用钝黑铝类炸药进行战斗部壳体的第二次补装药和第三次补装药，使用油压机设备，依次采用第二次补装药模具和第三次补装药模具，最终使引信孔成型；

步骤（5）进行装药质量检验，包括检测壳体装药密度，使用X射线或工业CT检测装药内部质量，使用千分尺检测壳体外形直径尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种带有深引信孔的薄壁壳体战斗部复合装药方法，其特征在于，所述步骤（2）中，壳体装填的药面深度为距引信孔底面10mm～20mm，装填密度达到1.68g/cm³以上。

3.根据权利要求1所述的一种带有深引信孔的薄壁壳体战斗部复合装药方法，其特征在于，所述步骤（4）中，引信孔的内径尺寸公差能够达到≤0.3mm，引信孔的深度能够达到70mm以上。

4.根据权利要求1所述的一种带有深引信孔的薄壁壳体战斗部复合装药方法，其特征在于，所述步骤（5）壳体装药密度要求达到1.68g/cm³以上，装药内部不允许有裂纹、疵孔、疏松疵病，以满足发射安全性的要求，装药后壳体不允许有变形现象。

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