TWI840324B - 製造長型彈殼坯件之方法、形成彈殼坯件之方法以及在漸進式成型機中之用於形成長型彈殼坯件之導管之衝頭及沖模套組 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種用於形成一彈殼坯件之方法及模具，其包含在藉由漸進式模具進行之多個逆向擠壓步驟中自一段線坯料逆向擠壓一管以獲得一中間坯件，該中間坯件可在無一先前退火步驟之情況下經精拉，且若其未經受多個逆向擠壓步驟，則將需要在精拉之前退火以避免撕裂。

Description

製造長型彈殼坯件之方法、形成彈殼坯件之方法以及在漸進式成型機中之用於形成長型彈殼坯件之導管之衝頭及沖模套組

本發明係關於彈殼之製造。

用於槍炮子彈之黃銅彈殼習知地以諸多步驟且在連續的機器上製得。傳統地，彈殼係由杯形黃銅條坯料形成且隨後在多個階段中經拉伸。尤其當製造諸如步槍彈殼之相對較長彈殼時，通常需要拉伸階段之間的退火步驟。該條坯料方法產生較高廢品率，需要用於退火的能量，較慢且有尺寸變化傾向，且佔據相當大的地面空間。

已知自實心線使用於彈殼之中空薄壁中間坯件冷成型。此製程減少廢品，且當將其應用於相對較短彈殼時，可能不需要退火坯件。

在先前技術實踐中，在殼體被最後拉伸之前，相對長型彈殼(例如長度比直徑大2.5倍之彼等彈殼)可能需要至少一個(若不多)退火步驟。若無充分的預先退火，由於先前拉伸期間出現之加工硬化，殼體管壁可能 在拉伸操作期間撕裂。退火工序增加了製造成本，包括與設備、能量、時間延遲及勞動相關聯之成本。

本發明提供一種其用於在無中間退火步驟之情況下自線坯料形成相對較長、薄壁彈殼坯件的方法及模具。本發明利用冷成型機中之一組漸進式工具在多個步驟中逆向擠壓坯件管。已發現，可使用多逆向擠壓技術來減少坯件管壁之加工硬化。因此，可獲取經完全拉伸的管壁厚度而不需坯件之預先退火步驟。

本發明之技術減少自先前技術中之多拉伸實踐出現之情況導致的坯件管壁中之加工硬化。本發明將塑性應變或變形限制於僅在單一逆向擠壓步驟中形成之管壁長度之部分。當後續長度部分被逆向擠壓時，經先前擠壓之管壁長度部分未經進一步變形及加工硬化。因此，本發明之技術達成了一種長型彈殼坯件，其可經精拉至此前在習知拉伸製程之間需要退火之管壁厚度。

10:彈殼坯件

11:線坯料

12:截斷台

14:漸進式冷成型機

16:第一工作台

17:第一管長度部分

18:第二工作台

19:第二管長度部分

20:第三工作台

21:第三管長度部分

22:第四工作台

23:拉伸沖模

24:拉伸衝頭

25:坯件管

26:子彈頭端

27:開口

30:潤滑劑

31:不規律邊緣

37:沖模機架

38:柱塞

43:沖模

44:衝頭

46:沖模

47:衝頭

48:沖模

49:衝頭

DIA:直徑

L:剩餘經修整長度

圖1A至圖1E圖解說明體現本發明之彈殼坯件成型製程；圖2係已修整至期望長度之經完全拉伸之彈殼坯件的橫截面視圖；且圖3說明用於漸進式冷成型機中以執行圖1A至圖1E中所描繪之製程的例示性模具。

下文係在用於製造彈殼坯件10之基本處理步驟的圖1A至圖1E與 圖3之間交替參考的描述。初始坯件10係在漸進式冷成型機14之截斷台12(圖3)處由剪刀自線坯料11切割。機器14具有工業中已知之構造，其例如展示於美國專利4,898,017中，且如下文更詳細地論述。初始坯件10具有實心圓柱形狀，其通常在其剪切末端面處具有輕微變形。典型地，線坯料11係黃銅，但可使用其他合金及金屬。適合的黃銅之一實例係CDA 260。坯件10被轉移至展示為第一工作台16之工作台，在第一工作台16處，其經逆向擠壓以產生最終預拉伸管長度之約1/3的管長度部分17(圖1A)。坯件10隨後被轉移至第二或後續工作台18，在第二或後續工作台18處，其經逆向擠壓以添加另一長度部分19，該長度部分19之長度為最終預拉伸管長度之約1/3，且具有小於第一長度部分17之內徑的內徑。其後，坯件10被轉移至第三或後續工作台20，在第三或後續工作台20處，其經第三次逆向或逆擠壓以添加長度部分21，該長度部分21為最終預拉伸管長度之約1/3，且具有小於先前長度部分19之內徑的內徑。坯件10可經轉移至第四或後續工作台22，在第四或後續工作台22處，其經由具有拉伸衝頭24或心軸之兩個拉伸沖模23精拉至成品壁厚度，該壁厚度較佳地為約0.2mm至約0.5mm，且更佳地在標示為25之坯件管經修整以形成開口27(圖2)之情況下測得為約0.3mm。

較佳地，根據本發明，在多個逆向擠壓步驟之後，在如圖1E中所示之管部分25中，僅需要對坯件執行一個拉伸步驟以達至最終或成品壁厚度及預修整長度。如所描述，坯件10在任何灌注(頸縮)及漸縮之前被拉伸至最終未修整管長度及管壁厚度尺寸而不需退火步驟。藉助於實例，單一退火工序可能需要將黃銅坯件加熱至500至700華氏度持續30至45分鐘或更多，例如以緩解現存加工硬化情形，且隨後需要適合的冷卻週期。

傳統地，彈殼具有與管壁厚度相關聯之逐漸變小的內徑，其自子彈頭端26向開放末端減小。習知的拉伸衝頭24可具有錐形曲線，其匹配於彈 殼之成品內部曲線。本發明之一態樣涉及塑形坯件管25之經逆向擠壓部分17、19、21之載台，使得自一個直徑至下一直徑之過渡線或步驟較佳地緊靠拉伸衝頭24之曲線(且最終緊靠拉伸殼體坯件管25之互補變化內徑)。此較佳配置描繪於圖1D及圖1De中，後者係圖1D中所指示之拉伸區域之放大。當拉伸工具或衝頭24被首先安放在如圖1D中所示之經逆向擠壓部分17、19、21中時，存在兩個有利條件。潤滑劑30被捕集在工具24與坯件10之間的間隙空間中。表面摩擦力由於在拉伸沖模23在管壁及工具24之上相對移動之前坯件內表面與工具24之間的較小局部接觸區域而減小。此等條件對於藉由減小拉伸沖模23與坯件管部分25之間的力且從而減小坯件管部分撕裂之傾向而進行的拉伸操作係有利的。

圖1E說明經拉伸彈殼10，其在其開放末端處具有特徵性不規律邊緣31。圖2說明在不規律邊緣31已被修整掉從而產生典型地至少為3之L/D(直徑)比率之後的經拉伸彈殼坯件10。通常，如所提及，在管部分25之經修整末端處測得的坯件之壁厚度應為約0.4mm或更小。較佳地，修整掉之管部分之長度不超過剩餘經修整長度L之約1/8。

圖3係漸進式冷成型機14呈平面視圖之圖解表示，上文概述之用於實踐本發明之模具被安裝至漸進式冷成型機14中。機器14包括在37處示意性地指示之固定承樑或沖模機架，及在38處示意性地說明之柱塞或滑塊。柱塞38向沖模機架37及遠離沖模機架37往復運動，且在圖3中展示在最接近該沖模機架之前部死點處。線坯料11被進料至截斷台12，其中一段坯料經剪切以形成坯件10。四個工作台16、18、20、22展示為在截斷台12之左側。如工業中所已知，在柱塞38遠離沖模機架37之循環週期期間，坯件10由轉移機構(圖中未示)連續地在台間轉移。

在第一台16處，收納於沖模43中的坯件10由具有第一直徑之衝頭44逆向擠壓以產生具有由衝頭判定之內徑的第一管長度部分17，相較於坯 件，沖模43具有略微較大(例如大0.02至0.05mm)的直徑。典型地，在各逆向擠壓處，坯件外徑將徑向變大至基本上相關聯之沖模之內徑。衝頭及沖模工具44、43可經大小設定且以其他方式經組態以藉助於實例在第一部分17中產生約0.5mm與約1mm之間的管壁厚度。

在第二台18處，坯件10收納於沖模46中且由衝頭47逆向擠壓。相較於自先前或第一台16收納之坯件10之外徑，沖模46較佳地具有略微較大(例如大0.02至0.05mm)之內徑。較佳地，衝頭47之直徑略低於第一衝頭44之直徑以便緊密遵循拉伸衝頭之幾何形狀。沖模46及衝頭47經配置以對坯件進行逆向擠壓從而形成管壁部分19，管壁部分19之內徑略小於首先形成壁部分17之內徑，如由衝頭47所判定，且長度同樣為預拉伸管長度之1/3。在第三台20處，坯件收納於沖模48中且由衝頭49逆向擠壓。如前所述，相較於自先前的台18收納之坯件之外徑，沖模48較佳地具有略微較大(例如大0.02至0.05mm)之內徑。如先前所述，衝頭49之直徑略低於先前衝頭47之直徑以較佳地緊密遵循拉伸衝頭之幾何形狀。沖模48及衝頭49經配置以對坯件進行逆向擠壓以形成第三管部分21，第三管部分21之內徑略小於第二管部分19之內徑，如由衝頭49所判定。台16、18及20處之衝頭及沖模模具較佳為碳化物。

較佳地，配置衝頭及沖模組，使得在管部分的連續逆向擠壓之間的步驟中拉伸坯件之前，相較於當抵靠經預拉伸坯件之底部安放拉伸衝頭時來自坯件頭端之同一軸向位置處的拉伸衝頭之直徑，管部分之內徑大約相同或略微較大，例如，多至約0.75mm。在其他情形中，可成功地實踐本發明而不出現逆向擠壓步驟與拉伸衝頭或工具之輪廓線的密切對應。一般而言，藉由後續逆向擠壓衝頭及沖模組，沖模之內徑將大於先前逆向擠壓衝頭及沖模組之沖模之內徑，且衝頭之外徑將小於先前逆向擠壓衝頭及沖模組之衝頭之外徑。

具有藉由多次逆向擠壓形成之管的坯件10被轉移至拉伸台22， 在拉伸台22處，坯件10例如經由兩個拉伸沖模23藉由柱塞38上承載之拉伸衝頭24拉伸。所得管可被視為在此台22處被精拉或完全拉伸。

前文描述能夠產生相對較長的彈殼管之成型步驟及模具，該彈殼管可經最終拉伸或精拉，而不需要在執行最終拉伸步驟之前退火坯件。難以藉由長度(經修整長度)對直徑(外徑)比率精確地特徵化長型彈殼，但一些通用彈藥分析可指定大於2.5之比率，較佳地3比1或更大之比率，且更佳地約3.2比1或更大之比率。無關於長度對直徑比率，多個逆向擠壓步驟之本發明將在精拉之前以其他方式需要退火以防止管部分撕裂的彈殼之製造中係有效的。

出於清晰性之目的，參看圖1A至圖1E及圖3所描述之製程較少涉及可在一個或串列冷成型機中執行之操作。成型機14可具有額外工作台，其具有先前於、超出於或介於所描述之彼等模具的關聯模具，及/或成型機14可包括所說明之台16、18、20及22及在此等台處使用之模具中的額外成型特徵。坯件10之頭端26展示為閉合的，且若刺穿傳火孔，則可被視為有效地閉合。在一些情況下，在無先前退火製程之情況下用以避免在精拉處未能撕裂之多次逆向擠壓可藉由兩個逆向擠壓或多於三個逆向擠壓實現。應理解，經最終拉伸坯件可經退火以允許子彈管被灌注(頸縮)及/或漸縮。

應顯而易見的是，本發明係借助於實例，且在不脫離本發明中所含有之教示內容之公平範疇的情況下可藉由添加、修改或消除細節來進行各種改變。因此，本發明不限於本揭示內容之特定細節，除非以下申請專利範圍必要地如此限制。

10:彈殼坯件

17:第一管長度部分

19:第二管長度部分

21:第三管長度部分

24:拉伸衝頭

25:坯件管

26:子彈頭端

27:開口

30:潤滑劑

31:不規律邊緣

DIA:直徑

L:剩餘經修整長度

Claims (7)

1. 一種製造一長型彈殼坯件之方法，其包含自一供應源切割一段線以初步形成一坯件，自該坯件之一個末端形成一圓形管，該管係藉由至少三個獨立逆向擠壓步驟形成，其中各連續逆向擠壓步驟係藉由相較於用於先前擠壓步驟中之一衝頭直徑較小之一衝頭執行，結果為該坯件管形成且具有內徑逐漸變小之三個獨立部分。
2. 如請求項1之方法，其中該三個逆向擠壓步驟係在同一機器上執行。
3. 如請求項2所述之方法，其中該經逆向擠壓坯件係在該同一機器上經精拉。
4. 一種形成一彈殼坯件之方法，其包含在多個逆向擠壓步驟中自一段線坯料逆向擠壓一管以獲得一中間坯件，該中間坯件可在無一先前退火步驟之情況下經精拉，且若該中間坯件未經受多個逆向擠壓步驟，則將需要在精拉之前退火以避免撕裂，其中各連續逆向擠壓步驟係藉由相較於用於先前擠壓步驟中之一衝頭直徑較小之一衝頭執行，結果為該坯件管形成且具有內徑逐漸變小之三個獨立部分。
5. 一種在一漸進式成型機中之用於形成長型彈殼坯件之導管之衝頭及沖模套組，其包含至少三個圓形衝頭及沖模組，各組經組態以逆向擠壓一坯件管部分，該等組中之一第二者經成比例以收納且逆向擠壓該等組中之一第一者中所形成之一坯件，且該等組中之一第三者經成比例以收納及逆向擠壓該第二組中所形成之一坯件。
6. 如請求項5所述之衝頭及沖模套組，其中該等組經組態及配置以集體地產生一中間坯件，該中間坯件在該坯件管之一開放末端與一有效閉合末端之間具有三個軸向延伸之階狀內部圓筒形表面，該等圓筒形表面中之一小直 徑者鄰近該有效閉合末端且該等圓筒形表面中之一大直徑者鄰近該開放末端。
7. 如請求項5所述之套組，其包括一拉伸衝頭，該等衝頭及沖模組經建構及配置以形成具有一內部階狀圓柱管之一預拉伸坯件，其中當該拉伸衝頭被安放在該預拉伸坯件中時，連續逆向擠壓之間的階狀物與該拉伸衝頭之外部緊密鄰近或接觸。

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