火箭战斗部旋压加工工装设计及工艺规程编制(编辑修改稿)

火箭战斗部旋压加工工装设计及工艺规程编制(编辑修改稿)内容摘要：

工程研究所召开的国产数控强力旋压设备现场演示会及技术交流会上 , 与会学者与专家一致认为 , 国产数控强力旋压机运行平稳 可靠 , 整机性能接近或达到了国际水平。 但从系列化、精密程度和工作范围上 , 与国外还有很大差距。 旋压的发展趋势 旋压技术水平的提高，在很大程度上决定于旋压机的发展，因而旋压机的发展水平是旋压技术提高的主要标志。 多少年来，随着旋压工艺应用范围的日益扩大，旋压机从结构、性能、控制方式和品种系列等方面都在不断的改进和发展。 目前旋压机总的发展趋势是向着大型化、系列化、自动化、高精度和多用途的方向发展。 随着旋压技术的飞速发展 , 在上述研究基础上 ,如果对以下几个方面进行系统深入的研究 , 将对发展旋压理论与技 术具有重要意义。 （ 1）多道次旋压加工数值模拟力学模型的完善。 旋压成形是局部连续塑性变形过程 , 其中包括物理非线性、几何非线性 , 具有复杂的边界条件，而且在变形过程中，局部和整体的相互影响和相互制约非常复 杂，因此在运用计算机数值模拟方法研究其成形规律过程中，通常进行 大的简化假设。 但是，由于产品正朝着多样化、精密化发展，要求更加符合生产实际的、精确的多道次旋压成形规律。 因此，在今后的研究中，为了提高模拟计算的精度，模型应由二维推广到三维，从小变形刚塑性转向大变形弹塑性，并且充分考虑边界条件非线性影响的方向发 展。 （ 2）多道次旋压的旋轮轨迹确定。 确定旋轮轨迹需要考虑毛坯和工件尺寸、材料性能、旋轮形状、进给量和速度等诸多工艺参数的影响，目前仍依赖于生产经验和大量的试验来确定。 为此，利用计算机技术，运用数值模拟方法，在精确成形规律研究的基础上，结合数控旋压机床，研究确定多道次旋压过程中各道次合理的旋轮轨迹，已经成为目前迫切需要解决的问题。 (3) 成形极限和成形质量的研究。 虽然对于旋压成形进行了大量的研究，并取得了很多有价值的结果，但对于它的成形极限和成形质量问题却一直未见报道，而成形极限、成形质量问题直接涉及到所要求加工零件形状、及材料变形能否顺利成形 , 对于加工形状复杂零件或高强度难变形材料更是如此。 某火箭战斗部的功用 火箭与导弹是不完全相同的同一类飞行器，通常所说的火箭是一种依靠火箭发动机推进的飞行器。 这种飞行器根据不同的用途可以携带不同的有效载荷。 当它装有战斗部时，就构成火箭弹；当它装有卫星、飞船时，就构成卫星运载火箭按、星际航行火箭等。 导弹则是一种受制导系统的制导并带有战斗部的飞行器，它的飞行弹道是可以控制的。 任何一种导弹都必定含有弹体、制导系统、战斗部和发动机四大部分，而对于无控火箭弹来说 ，除制导系统外，其余三大部分仍是必不可少的。 通常，可制导者是导弹，不可制导者称为火箭弹或无控火箭弹。 武器系统是一个整体，各部件之间协调配合十分重要，火箭战斗部与全弹协调关系分为以下四个方面： 1． 战斗部重量与全弹重量的关系； 2． 战斗部的威力半径与制导系统的准确度的关系； 3． 战斗部对目标破坏作用形式与全弹结构布局的关系 4． 战斗部结构与全弹结构的关系 作为传统加工工艺的机加工在火箭战斗部 制造中主要有两种方式： 空导弹、反坦克导弹、便携式地空导弹等小型导弹的机加工多采用厚壁管材作为毛坯，经过机械加工而成； 一些稍大型导弹整体舱体的加工多采用旋压（拉深）后由机加工精加的方式制造，而由于旋压与拉深相比具有模具简单、制造工序少等优点，所以旋压后机加工方式被更多的采用。 1． 3 论文研究的目的 多道次旋压可以降低每次旋压的旋压力、提高模具的寿命和提高旋压变形的总减薄率。 但是，多道次旋压降低了旋压生产率，因而，旋压次数以尽可能少为原则。 根据零件结构和要求的不同，旋压次数一般为 1～ 4 次。 本设计采用多轮错距旋压，则既可基本保留多道次旋压的优点，又不致降低旋压的生产率，因而被认为是较先进的方法，但旋压机的结构较复杂。 旋压 加工具有高度的柔性和产品质量高等成形特点，在航空航天等领域中得到越来广泛的应用。 近年来，随着计算机技术和有限元方法的发展，旋压技术工艺理论研究在变形机理、受力分析及工艺参数选取等方面得到进一步的发展，而对于成形极限、成形质量和多道次旋轮轨迹的确定等方面的问题则成为今后研究的重点 [17]。 在旋压生产中，采用大的减薄率显然可以减少旋压次数，提高生产效率，并可获得较显著的强化材料的效果。 2 旋压工艺方案的选择 旋压工艺方案的选择是旋压加工中首先遇到的问题。 实践经验表明：在旋压件生产任务确定之后，只有根 据旋压件的结构形状和尺寸、产品质量、毛坯材质和表面状况、设备性能和用途生产经济性等因素进行综合考虑，才能选出最佳旋压工艺方案。 旋压方式的选择 所谓旋压方式，对于筒形件一般指正旋压或反旋压，另外还有内旋压与外旋压之分。 用正旋压法旋压筒形件时，金属向未成形的自由端流动，变形阻力较小 ，故不易产生金属堆积， 并且贴模性较好，因而制品内径公差 和椭圆度比较小，纵向失稳的可能性也小，此外，可改善旋压工具的工作条件，降低主轴传动装置和进给装置的功率。 但是，旋压过程中所需的扭矩是由已旋压 件 的壁 部传递的，其大小随减 薄率的增大而增大，因而扭矩传递受到限制，也 就是旋压道次减薄率受到限制。 大的道次旋压减薄率容易造成制件与芯模间的相对运动，从而使制件扭伤，此外，筒形件的长度受芯模的 长度和纵向进给行程的限制。 虽然有以上的缺陷，但可以克服，在本 设计中，基于多方面考虑，选用外旋正旋方式。 毛坯的选择和处理 在拟定旋压工艺方案中，除了确定旋压方式外，毛坯的选择与处理也是要考虑的重要环节。 由加工要求可知： 毛坯材料 使用 FL6，经冷拔的筒形件。 LF6（ 5A06）为 AlMg 系防锈型铝合金，不可热处理强化。 该合金的镁含量稍高于 5A05 合金，具有中等强度，在退火和挤压加工状态的塑性尚好，其耐腐蚀性良好，冷作硬化可提高其强度，但抗应力腐蚀性能下降。 合金的焊接性良好，易进行氩弧焊焊接，其焊缝气密性良好。 另外，六号防锈铝的切削性能良好。 在旋压，尤其在强力旋压过程中，由于毛坯承受很大的单位压力，并产生局部变形，所以毛坯内部和表层的缺陷会被扩大，以致引起制件报废。 此外，毛坯的制造精 度，热处理方式，材料性能的均匀度等都会影响旋压件的质量和经济效益。 因此，对所要旋压 的毛坯有如下要求： 1 对毛坯内外层的要求 （ 1） . 毛坯内部不得有隔层、夹杂、裂纹和疏松等缺陷。 否则，旋压件容易出现断裂，内裂等缺陷。 （ 2） . 毛坯表面不得有斑痕、加工印记、裂纹和毛刺，否则，旋压件表面会起鳞皮。 （ 3） . 毛坯表面的污垢和鳞皮应除掉，以免压伤制件和弄脏润滑剂。 2 对毛坯尺寸精度的要求 （ 1） .毛坯壁厚的偏差 由于强力旋压中材料变形是以体积位移方式进行的，所以与回转体轴线正交的任一平面上壁厚的均匀性是 非常重要的。 对于筒形件，毛坯壁厚偏差过大，会影响旋转稳定性，造成 精度不够，甚至造成歪头和弯曲现象。 为了使旋压过程中旋压力趋于稳定，减小旋 压件不直度和壁厚差，毛坯壁厚偏差通常应小于。 表 预制毛坯壁厚偏差对旋压件的影响 （ 2）毛坯内径 偏差 毛坯内径偏差过大，容易造成旋压件 较大的椭圆度及引起扩径。 由 下表可以看出随着毛坯内径偏差增大，旋压件内径精度有所降低，而壁厚偏差变化不大。 表 预制毛坯内径偏差对旋压件尺寸的影响 （ 3） . 预制毛坯的椭圆度 ，毛坯不同部位的不同轴度 毛坯的椭圆度大，旋压件的椭圆度也大。 对于毛坯椭圆度的一般要求是：管坯直径小于 30mm 时，其椭圆度应小于 ；管坯直径大于 75mm 时， 其椭圆度应小于。 （ 4） . 毛坯底部与其轴线不垂直度 毛坯底部的定位端面与其轴线不垂直度应不大于 ， 只有 这样， 才能 使毛坯底部与芯模和顶紧块的端面接触良好，便于传递扭矩，避免发生相对转动，减少旋压件的不直度和椭圆度。 （ 5） .毛坯与芯模间的间距 管坯内表面与芯模的间隙越小越好，以保证管坯顺利套在芯模 上为宜。 通常，此间隙为 ～ mm。 间隙过大会增大旋压。