CN115780611A - 一种壳体外表面预制槽冲压成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种壳体外表面预制槽冲压成型装置，包括加工预制槽钢板、冲压模具和冲压落锤，冲压模具放置于加工预制槽钢板的上端，冲压模具的第二V形凸起与加工预制槽钢板的第一矩形板上端面接触，加工预制槽钢板的上表面的预制V形槽由冲压模具的第二V形凸起冲压而成；本发明通过模具在钢板外表面通过冲压的方式加工竖直预制槽的，冲压成型的预制槽深度由模具尺寸决定，不受钢板变形的影响，预制槽深度精度大幅度提高；冲压成型的预制槽与铣床上加工预制槽相比，加工速度大幅度提高，成本大幅度降低。

Description

一种壳体外表面预制槽冲压成型装置

技术领域

本发明属于成型装置技术领域，涉及一种冲压成型装置，特别涉及一种壳体外表面预制槽冲压成型装置。

背景技术

体爆轰战斗部内部装填高能燃料，通过炸药爆炸抛撒驱动作用，高能燃料被抛撒到空气中，高能燃料与空气混合，形成大范围的活性云团，再经炸药二次起爆，活性云团产生体爆轰，释放出强烈的冲击波，是威力最大的武器之一。

李秀丽等人在文献“红外热成像技术在云团爆炸测温中的应用”(含能材料，2008年6月，第16卷第3期344页)中报道：在体爆轰战斗部壳体外表面刻环向均匀的竖直预制槽后，壳体均匀破裂，燃料抛撒均匀，形成的云团形状规则，爆炸威力提高。

对于外表面为圆柱面的体爆轰战斗部，体爆轰战斗部直径为1200mm，壳体通常由钢板卷成圆筒再焊接成型，卷筒前先在钢板上刻预制槽，钢板带预制槽进行圆筒，焊接成壳体时焊缝在非刻槽部位。钢板的刻槽通常是在铣床上加工完成的，钢板的四个角装夹在铣床的台面上，使用铣刀在钢板上加工出V形预制槽。陈战士等人在文献“复杂薄壁、薄板类零件高速加工技术初探”(航空精密制造技术，2012年2月，第48卷第1期47页)中报道：钢板的壁厚与宽度之比小于1：20时，定义为薄板，薄板刚性差，装夹时薄板容易产生弹性变形，导致表面不平整，部分位置翘曲。整个钢板平面与铣床台面不能完全贴合，加工V形槽时钢板的不同部位是高低不平的，严重影响V形槽深度尺寸的精度，钢板凸起部位V形槽深度较大，钢板凹陷部位V形槽深度较小。进而影响体爆轰战斗部壳体外表面竖直预制槽的尺寸精度，导致壳体破裂不均匀，影响燃料抛撒均匀程度，导致云团形状不规则，导致爆炸威力降低；另外，在铣床上加工竖直预制槽是靠铣刀旋转，在钢板上端面上沿横向缓慢移动完成加工的，铣床上加工速度缓慢，成本较高。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种壳体外表面预制槽冲压成型装置。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种壳体外表面预制槽冲压成型装置，包括加工预制槽钢板，其特征在于，还包括冲压模具、冲压落锤；

所述加工预制槽钢板的形状为第一矩形板，材料选择Q235钢；

加工预制槽钢板水平放置，在加工预制槽钢板的上表面加工V形预制槽，V形预制槽加工完成后卷成圆筒后在接口处焊接，焊接后作为体爆轰战斗部壳体；

所述冲压模具的形状为第二长方体，第二长方体上端面中心带有第二圆柱形凸台，第二长方体下端面带有两条平行的第二V形凸起，该第二V形凸起与冲压模具的第二长方体下端面左右连接处各带有一个第二半圆形凹槽；

冲压模具放置于加工预制槽钢板的上端，冲压模具的第二V形凸起与加工预制槽钢板的上端面接触，加工预制槽钢板的上表面的预制V形槽由冲压模具的第二V形凸起冲压而成；

所述冲压落锤的形状为第三圆环体，且为回转体；

冲压落锤的回转体轴线与冲压模具的第二圆柱形凸台中轴线重合，冲压落锤位于冲压模具的上端，冲压模具的第二圆柱形凸台穿过冲压落锤的第三圆环体中心圆孔；

冲压模具的第二半圆形凹槽半径与加工预制槽钢板的上表面的V形预制槽深度之比为1：2～2.5；

上述壳体外表面预制槽冲压成型装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将加工预制槽钢板放在水平台上；

步骤2：将冲压模具放在加工预制槽钢板上端，冲压模具的第二V形凸起正对加工预制槽钢板需要加工V形预制槽的位置；

步骤3：将冲压落锤套在冲压模具的第二圆柱形凸台上，冲压落锤的重量为20kg，冲压落锤的下端面距离冲压模具的第二长方体上端面一米；

步骤4：将冲压落锤自由放落，冲压落锤在重力作用下向下加速运动，冲压落锤撞击冲压模具的第二长方体上端面，冲压模具受到撞击后向下运动，冲压模具的第二V形凸起对加工预制槽钢板的第一矩形板上端面强行冲压并在加工预制槽钢板的第一矩形板上端面上留下V形预制槽，冲压模具的第二长方体下端面接触加工预制槽钢板的上端面后，冲压模具停止运动，冲压模具的第二V形凸起与冲压模具的第二长方体下端面之间的垂直距离即为V形预制槽的深度；

步骤5：将冲压模具与冲压落锤抬起，将冲压模具放置在下一处需要加工V形预制槽的位置，重新冲压形成V形槽，直至加工预制槽钢板上表面所有需要加工的V形预制槽均加工完成。

关于冲压模具的第二半圆形凹槽半径与加工预制槽钢板上表面的V形预制槽深度之比，可以采取以下种方式的任意一种：

实现方式1：冲压模具的第二半圆形凹槽半径与加工预制槽钢板上表面的V形预制槽深度之比为1：2。

实现方式2：冲压模具的第二半圆形凹槽半径与加工预制槽钢板的上表面的第一矩形板V形预制槽深度之比为1：2.5。

本发明的壳体外表面预制槽冲压成型装置，带来的技术效果体现为：

通过冲压模具和冲压落锤在钢板外表面通过冲压的方式加工竖直预制槽，冲压成型的预制槽深度由模具尺寸决定，不受钢板变形的影响，预制槽深度精度大幅度提高；冲压成型的预制槽与铣床上加工预制槽相比，加工速度大幅度提高，成本大幅度降低。

附图说明

图1是本发明的壳体外表面预制槽冲压成型装置的结构示意图。图中的标记分别表示：1、加工预制槽钢板，2、冲压模具，3、冲压落锤。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

需要说明的是，以下的实施例是本发明较优的例子，本发明不限于以下的实施例，凡在本发明技术方案基础上进行的增加、同等变换均属于本发明的保护范围。

实施例1：

如图1所示，本实施例给出一种壳体外表面预制槽冲压成型装置。包括加工预制槽钢板1，其特征在于，还包括冲压模具2、冲压落锤3；

加工预制槽钢板1的形状为第一矩形板，材料为Q235钢；该第一矩形板水平放置，在加工预制槽钢板1的上表面加工V形预制槽，V形预制槽加工完成后卷成圆筒后在接口处焊接，焊接后的第一矩形板作为体爆轰战斗部壳体；

冲压模具2的形状为第二长方体，第二长方体上端面中心带有第二圆柱形凸台，第二长方体下端面带有两条平行的第二V形凸起，该第二V形凸起与冲压模具2的第二长方体下端面左右连接处各带有一个第二半圆形凹槽；

冲压模具2放置于加工预制槽钢板1的上端，冲压模具2的第二V形凸起与加工预制槽钢板1的第一矩形板上端面接触，加工预制槽钢板1上表面的预制V形槽由冲压模具2的第二V形凸起冲压而成；

冲压落锤3的形状为第三圆环体，冲压落锤3的第三圆环体为回转体；

冲压落锤3的回转体轴线与冲压模具2的第二圆柱形凸台中轴线重合，冲压落锤3位于冲压模具2的上端，冲压模具2的第二圆柱形凸台穿过冲压落锤3的第三圆环体中心圆孔；

本实施例的壳体外表面预制槽冲压成型装置的使用方法及工作原理分别为：

所述壳体外表面预制槽冲压成型装置的使用方法包括以下步骤：

步骤1：将加工预制槽钢板1放在水平台上；

步骤2：将冲压模具2放在加工预制槽钢板1上端，冲压模具2的第二V形凸起正对加工预制槽钢板1需要加工V形预制槽的位置；

步骤3：将冲压落锤3套在冲压模具2的第二圆柱形凸台上，冲压落锤3的重量为20kg，冲压落锤3的下端面距离冲压模具2的第二长方体上端面一米；

步骤4：将冲压落锤3自由放落，冲压落锤3在重力作用下向下加速运动，冲压落锤3撞击冲压模具2的第二长方体上端面，冲压模具2受到撞击后向下运动，冲压模具2的第二V形凸起对加工预制槽钢板1的第一矩形板上端面强行冲压并在加工预制槽钢板1的第一矩形板上端面上留下V形预制槽，冲压模具2的第二长方体下端面接触加工预制槽钢板1的上端面后，冲压模具2停止运动，冲压模具2的第二V形凸起与冲压模具2的第二长方体下端面之间的垂直距离即为V形预制槽的深度；

步骤5：将冲压模具2与冲压落锤3抬起，将冲压模具2放置在下一处需要加工V形预制槽的位置，重新冲压形成V形槽，直至加工预制槽钢板1上表面所有需要加工的V形预制槽均加工完成。

上述壳体外表面预制槽冲压成型装置的工作原理如下：

在钢板表面加工V形槽常规的方法为铣床上进行，加工时间长，加工费用高，由于钢板装夹的时候会产生翘曲，加工精度存在误差。

本实施例给出的壳体外表面预制槽冲压成型装置，通过冲压方式在加工预制槽钢板上加工V形槽，和铣削加工相比，前期辅助准备时间会稍长，但加工时间则大幅度降低，大幅度降低了机加生产成本，加工精度也大幅度提高。

因为，一次冲压时间很短，与铣削加工的时间相比，速度快且效率高。而且不用机床加工，成本少了很多。

V形槽的深度是模具保证的，一致性非常好，加工预制槽钢板翘曲也不影响深度精度，因此，精度大幅度提高。

冲压落锤3的重量为20kg，是因为冲压的过程中，既有剪切挤压，又有冲击，而且冲击起主要作用，V形槽靠冲击形成。如此加工的V形槽一致性较好，而单靠剪切挤压存在随机性，剪切挤压制造出来的V形槽表面较粗糙，且容易形成裂纹。

发明人在实验过程中发现，若冲压落锤3的重力太小，冲击的能力太小，V形槽主要靠剪切挤压而形成，钢板被剪切挤压的过程中V形槽的切口是剪切出来的，表面的规则性会较差。尺寸一致性较差。若冲压落锤3的重力太大，冲击能力足够，但由于冲击能力太强，容易造成冲压模具2弹起或者侧向滑移，均会破坏加工预制槽钢板1上表面。

发明人通过大量试验证明，冲压落锤3的重量为20kg时，在加工预制槽钢板1加工的V形槽尺寸一致性最好，使用过程中最稳定。

冲压模具2的第二半圆形凹槽为排屑槽，即V形槽被冲击、挤压成型后，被挤压出来的金属进入排屑槽，如果没有排屑槽，V形槽的加工过程中，被冲击、挤压处的金属无处运动，只能向下运动造成裂纹，裂纹会导致战斗部壳体强度削弱，影响战斗部后续抛撒时壳体破裂的一致性，进而形成不规则云团形状，影响云团爆炸的威力。

冲压模具2的第二半圆形凹槽半径若太小，不足以存放加工V形槽时多于的金属向其流动，还是会使多于的金属向下运动对加工预制槽钢板1造成挤压破坏，形成裂纹。影响后续使用。冲压模具2的第二半圆形凹槽半径若太大，减小了冲压模具2的第二长方体与加工预制槽钢板1的接触面积，冲压模具2的第二长方体与加工预制槽钢板1接触后，冲压模具2才会停止运动，若接触面积减小，接触压强会大幅度提高，会对加工预制槽钢板1上表面进行冲击破坏。

通过部分理论计算，并召集有相关工作经验的技术人员集体讨论，并将以上问题进行分解，单独进行实验评估和实验，最终结果表明，冲压模具2的第二半圆形凹槽半径与加工预制槽钢板1上表面的V形预制槽深度之比为1：2～2.5时，以上问题均可以避免，期设计优势均可以体现，壳体外表面预制槽冲压成型装置的功能可以完好的发挥，使用该壳体外表面预制槽冲压成型装置可以完好的解决上述技术问题。

本实施例中，冲压模具2的第二半圆形凹槽半径与加工预制槽钢板1上表面的V形预制槽深度之比为1：2；

加工1个本实施例的壳体外表面预制槽冲压成型装置，在加工预制槽钢板1上进行加工V形预制槽，再使用原铣削工艺在加工预制槽钢板1上铣削加工V形预制槽进行对比。

采用本实施例的壳体外表面预制槽冲压成型装置，在加工预制槽钢板1上进行加工V形槽所用时间为2小时；而使用原铣削工艺在加工预制槽钢板1上加工V形预制槽，所需时间为20小时。可见采用本实施例的壳体外表面预制槽冲压成型装置，加工的时间是原铣削加工方法的十分之一，加工效率大幅度提高，成本得以降低。

测量刻槽深度，原方法铣削加工的V形槽深度的误差在±0.2mm，使用本实施例的壳体外表面预制槽冲压成型装置加工V形槽深度的误差在±0.05mm，使得V形槽深度的精度提高。证明本实施例的壳体外表面预制槽冲压成型装置有效。

本实施例的壳体外表面预制槽冲压成型装置，通过模具在加工预制槽钢板外表面通过冲压的方式加工竖直预制槽的，冲压成型的V形预制槽深度由模具尺寸决定，不受钢板变形的影响，V形预制槽深度精度大幅度提高；冲压成型的V形预制槽与铣床上加工V形预制槽相比，加工速度大幅度提高，成本大幅度降低。

实施例2：

实施例2与实施例1的区别在于：

本实施例中，冲压模具2的第二半圆形凹槽半径与加工预制槽钢板1上表面的V形预制槽深度之比为1：2.5；

加工1个本实施例的壳体外表面预制槽冲压成型装置，在加工预制槽钢板1上进行加工V形预制槽，再使用原铣削工艺在加工预制槽钢板1上铣削加工V形预制槽进行对比。

采用本实施例的壳体外表面预制槽冲压成型装置，在加工预制槽钢板1上进行加工V形槽所用时间为2小时，而使用原铣削工艺在加工预制槽钢板1上加工V形预制槽，所用时间为20小时。可见采用本实施例的壳体外表面预制槽冲压成型装置，加工的时间是原铣削加工方法的十分之一，加工效率大幅度提高，成本得以降低。

测量刻槽深度，原方法铣削加工的V形槽深度的误差在±0.2mm，使用本实施例的壳体外表面预制槽冲压成型装置加工V形槽深度的误差在±0.05mm，使得V形槽深度的精度提高。证明本实施例的壳体外表面预制槽冲压成型装置有效。

本实施例的壳体外表面预制槽冲压成型装置，通过模具在加工预制槽钢板外表面通过冲压的方式加工竖直预制槽的，冲压成型的V形预制槽深度由模具尺寸决定，不受钢板变形的影响，V形预制槽深度精度大幅度提高；冲压成型的V形预制槽与铣床上加工V形预制槽相比，加工速度大幅度提高，成本大幅度降低。

Claims (3)

1.一种壳体外表面预制槽冲压成型装置，包括加工预制槽钢板(1)，其特征在于，还包括冲压模具(2)、冲压落锤(3)；

所述加工预制槽钢板(1)的形状为第一矩形板，材料选择Q235钢；

加工预制槽钢板(1)水平放置，在加工预制槽钢板(1)的上表面加工V形预制槽，V形预制槽加工完成后卷成圆筒后在接口处焊接，焊接后作为体爆轰战斗部壳体；

所述冲压模具(2)的形状为第二长方体，第二长方体上端面中心带有第二圆柱形凸台，第二长方体下端面带有两条平行的第二V形凸起，该第二V形凸起与冲压模具(2)的第二长方体下端面左右连接处各带有一个第二半圆形凹槽；

冲压模具(2)放置于加工预制槽钢板(1)的上端，冲压模具(2)的第二V形凸起与加工预制槽钢板(1)的第一矩形板上端面接触，加工预制槽钢板(1)的预制V形槽由冲压模具(2)的第二V形凸起冲压而成；

所述冲压落锤(3)的形状为第三圆环体，且为回转体；

冲压落锤(3)的回转体轴线与冲压模具(2)的第二圆柱形凸台中轴线重合，冲压落锤(3)位于冲压模具(2)的上端，冲压模具(2)的第二圆柱形凸台穿过冲压落锤(3)的第三圆环体中心圆孔；

冲压模具(2)的第二半圆形凹槽半径与加工预制槽钢板(1)的上表面的V形预制槽深度之比为1：2～2.5。

所述的壳体外表面预制槽冲压成型装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：将加工预制槽钢板(1)放在水平台上；

步骤2：将冲压模具(2)放在加工预制槽钢板(1)上端，冲压模具(2)的第二V形凸起正对加工预制槽钢板(1)需要加工V形预制槽的位置；

步骤3：将冲压落锤(3)套在冲压模具(2)的第二圆柱形凸台上，冲压落锤(3)的重量为20kg，冲压落锤(3)的下端面距离冲压模具(2)的第二长方体上端面一米；

步骤4：将冲压落锤(3)自由放落，冲压落锤(3)在重力作用下向下加速运动，冲压落锤(3)撞击冲压模具(2)的第二长方体上端面，冲压模具(2)受到撞击后向下运动，冲压模具(2)的第二V形凸起对加工预制槽钢板(1)的上端面强行冲压并在加工预制槽钢板(1)的上端面上留下V形预制槽，冲压模具(2)的第二长方体下端面接触加工预制槽钢板(1)的上端面后，冲压模具(2)停止运动，冲压模具(2)的第二V形凸起与冲压模具(2)的第二长方体下端面之间的垂直距离即为V形预制槽的深度；

步骤5：将冲压模具(2)与冲压落锤(3)抬起，将冲压模具(2)放置在下一处需要加工V形预制槽的位置，重新冲压形成V形槽，直至加工预制槽钢板(1)上表面所有需要加工的V形预制槽均加工完成。

2.如权利要求1所述的壳体外表面预制槽冲压成型装置，其特征在于，所述冲压模具(2)的第二半圆形凹槽半径与加工预制槽钢板(1)的V形预制槽深度之比为1：2。

3.如权利要求1所述的种壳体外表面预制槽冲压成型装置，其特征在于，所述冲压模具(2)的第二半圆形凹槽半径与加工预制槽钢板(1)上表面的V形预制槽深度之比为1：2.5。

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