航空火箭彈射座椅拋放彈工藝技術(shù)設(shè)計(jì)

段祥軍，侯世峰，徐致孝

（1.中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司，襄陽 441003；2. 空軍駐中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司軍事代表室，襄陽 441003)

拋放彈全國名詞審定委員會(huì)公布其定義為裝于彈射機(jī)構(gòu)中，作為彈射動(dòng)力的火藥彈，英文名稱為Cartridge,其他名稱為彈射彈。

目前，航空火箭彈射座椅拋放彈從原材料及彈殼制作成型大致可分為兩大類:一是引伸黃銅類拋放彈，如圖1所示，材料為三七銅餅，拋放彈彈殼外形主要靠拉伸成形，機(jī)加余量較??；二是機(jī)加黃銅類拋放彈，如圖2所示，具有延期功能的拋放彈，材料為H96，拋放彈彈殼外形、尺寸等完全由棒料機(jī)械加工而成。

圖1 引伸類拋放彈外形、結(jié)構(gòu)簡圖Fig.1 Implied class jettison bombs shape, structure diagram

上述兩類拋放彈由于機(jī)加黃銅類拋放彈在制品眾多、配套量大、其彈殼完全由機(jī)加而成且檢測項(xiàng)目較多、技術(shù)指標(biāo)要求較高且該類拋放彈具有諸多共性，所以本文選取具有延期功能、彈殼孔徑較深的拋放彈從機(jī)械加工及成品檢測、拋放彈裝配及試驗(yàn)、包裝等進(jìn)行全過程工藝研究、設(shè)計(jì)，固化工藝流程，以期滿足拋放彈大批量穩(wěn)定生產(chǎn)需要，使拋放彈各技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定滿足火箭彈射座椅需求并可靠為座椅各分系統(tǒng)提供動(dòng)力能源，從而實(shí)現(xiàn)航空火箭彈射座椅彈射救生目的。

1 技術(shù)要求及難點(diǎn)分析

1.1 技術(shù)要求

機(jī)加黃銅類拋放彈主要結(jié)構(gòu)如圖2所示，其主要機(jī)加零件彈殼（藥筒）材料為H96（棒材），靠冷、熱加工成形，如圖3所示，而后進(jìn)行100%外觀檢查和批抽樣數(shù)量進(jìn)行機(jī)械性能、耐腐蝕及抗破裂檢查；彈殼及各件按裝配圖樣要求組裝成如圖2所示；包裝成如圖8所示；按GJB 和產(chǎn)品規(guī)范進(jìn)行各項(xiàng)環(huán)境性和彈道性能試驗(yàn)滿足技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)要求等。

1.2 技術(shù)難點(diǎn)分析

（1）彈殼冷、熱加工及檢測:彈殼材料為棒料H96，抗拉強(qiáng)度≥275MPa，雖屬易切削加工范疇，但材質(zhì)較軟，需保證最小壁厚0.4～0.5mm，又要保證2-φ7底火孔、φ4.5定位孔相對于φ20位置度≤0.1 mm等技術(shù)指標(biāo)要求；彈殼經(jīng)冷、熱加工后滿足機(jī)械強(qiáng)度指標(biāo)、收口性能及抗破裂、耐腐蝕“嚴(yán)酷”考核等。

（2）拋放彈總裝及試驗(yàn):由于拋放彈總裝涉及火藥的填充，需從環(huán)境溫度、濕度、藥量等方面明確控制，特別是要控制底火壓入底火孔深度，裝藥量、彈殼填充火藥及墊圈、密封圈等各件后的圓弧或45°收口，使拋放彈不僅具有良好的外觀，還要有突出的密封效果，從而滿足產(chǎn)品抗環(huán)境影響；按照GJB要求進(jìn)行拋放彈性能指標(biāo)的可靠性試驗(yàn)考核。

（3）拋放彈的包裝塑封:拋放彈裝入塑料盒熱熔法焊縫，浸水試驗(yàn)應(yīng)具有絕對良好的密封性。

2 工藝設(shè)計(jì)方案及措施

2.1 彈殼冷、熱加工工藝流程及措施

經(jīng)技術(shù)性分析，彈殼冷熱加工工藝流程:

圖2 機(jī)加黃銅類拋放彈外形、結(jié)構(gòu)簡圖Fig. 2 Machined brass type jettison bombs shape, structure diagram

圖3 彈殼（棒，H96）簡圖Fig.3 Shell (rods, H96) diagram

領(lǐng)料（L=70×N+20≤400，N為件數(shù)）→數(shù)車（關(guān)鍵工序，按圖4制出:（1）平斷面，粗精車外圓及內(nèi)孔，切斷；（2）掉頭，平斷面，精車φ20內(nèi)孔）→分光（料頭分光，檢測材料主要化學(xué)成分和技術(shù)要求的符合性）→數(shù)銑（關(guān)鍵工序，按圖5制出2-φ7底火孔、φ4.5定位孔，注意保證圖示位置度）→鉗（去毛刺）→檢驗(yàn)（復(fù)查各工序尺寸）→低溫退火（對整個(gè)彈體進(jìn)行低溫退火，消除前工序產(chǎn)生的應(yīng)力）→口部烤口處理（對彈殼口部5mm范圍進(jìn)行烤口處理，提高其延伸率）→表面處理Cu/Ct.P(提高其美觀性、抗擊環(huán)境腐蝕能力) →試驗(yàn)（批抽樣進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕性能、抗破裂性能和收口性能）→總檢（彈殼外觀尺寸等符合設(shè)計(jì)圖樣要求，各試驗(yàn)報(bào)告完整齊全）[1]。

機(jī)械加工中由于彈殼材料較軟且壁薄，應(yīng)自制夾套找正并保護(hù)φ20 -0.15 -0.28；切削參數(shù):V=800～1200r/min；f=0.15～0.35mm/r；ap=0.2～0.5mm；彈殼口部烤口處理是為了滿足裝配時(shí)彈殼口部具有良好的收口性能，但由于H96具有較好的熱傳遞性，應(yīng)使用專門的高頻感應(yīng)設(shè)備使加熱部位瞬間加熱，加熱原理，如圖6所示。應(yīng)合理控制烤口工藝參數(shù)（電壓輸出6kV、加熱時(shí)間2.3s）等因素，確保口部加熱部位力學(xué)性能改變并符合技術(shù)要求而不會(huì)改變彈體的力學(xué)性能。

2.2 拋放彈裝配工藝流程及措施

圖4 5工序簡圖Fig.4 5 step diagram

圖5 15工序簡圖Fig.5 15 step diagram

拋放彈裝配工藝流程:準(zhǔn)備（按配套卡配齊各件，各件均應(yīng)有合格證；注意:裝配件室溫應(yīng)在16℃～32℃范圍內(nèi)，相對濕度不許超過65%；裝配之前2h將所有的零組件和火藥放在工房內(nèi)，防止其從低溫環(huán)境轉(zhuǎn)至高溫環(huán)境而凝露；嚴(yán)禁裸手進(jìn)行操作）[2]→清洗（所有金屬件用無水工業(yè)丙酮或酒精清洗干凈，除去油污或塵埃等并晾干）→試裝（3次收口模、卡板、彈殼、壓力機(jī)之間的試裝。注意:（1）試裝前應(yīng)先拔掉壓力機(jī)的“進(jìn)程氣管”；（2） 將彈殼套入3次收口模中，用手緩慢向下拉動(dòng)壓力機(jī)沖頭使彈殼底部完全接觸沖壓設(shè)備的工作臺(tái)面，彈殼不得傾斜；（3）用卡板卡住彈殼并擰緊螺母固定卡板時(shí)，彈殼不得傾斜）→壓裝延期管（延期管分兩次壓入。首先在延期管壓入1/3～1/2時(shí)，在露出的延期管周圍涂以502膠，然后壓入剩余部分，延期管底平面應(yīng)低于彈殼底緣平面0.4～0.55 mm。注意:壓裝延期管壓力應(yīng)控制在0.2～0.55MPa范圍內(nèi)；壓力機(jī)滑塊應(yīng)緩慢平穩(wěn)下行）→檢（100%檢延期管底平面應(yīng)低于彈殼底緣平面0.4～0.55 mm）→粘貼銅片（將銅片粘貼在壓入彈殼的延期管地平面上。注意:（1）粘貼前用純棉棉布沾丙酮將已壓入彈殼中的延期管火帽表面502膠擦干凈，不得使用起毛的棉線（布）擦拭；（2）粘貼后，銅片平面不應(yīng)突出彈殼底平面并平整并放置24h）→檢，檢粘貼質(zhì)量（1）粘貼好的銅片不應(yīng)脫落，應(yīng)平整、無翹曲和變形；（2） 粘貼好的銅片平面不應(yīng)突出彈殼底平面；（3）延期管傳火孔不得被擠壓出的銅屑或502膠堵住。）→涂漆，涂彈殼底部漆（1）用純棉棉布沾丙酮將彈殼底部的502膠擦干凈，不得使用起毛的棉線（布）擦拭；（2）彈殼底部銅片上及其與彈殼底部接觸部位均勻地涂一薄層玫瑰色FQ-504漆，自然干燥12h后再涂一層。注意:漆層應(yīng)無空白、裂紋、穿孔和直徑大于0.5mm的氣泡，如有以上現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。修補(bǔ)方法為將氣泡扎破然后再補(bǔ)涂。）→稱藥，稱量主裝藥和點(diǎn)火藥（用電光分析天平秤黑火藥及主裝藥藥量務(wù)必符合技術(shù)要求。注意:稱藥前應(yīng)將天平校零；點(diǎn)火藥應(yīng)是按GJB1047.5進(jìn)行水分檢測并在3個(gè)月內(nèi)使用[3]；稱好的藥應(yīng)單份裝杯后裝盤，控制30杯份為一盤，注意杯盤應(yīng)干燥清潔）→檢查藥量的正確性（一盤藥至少抽取20%檢查藥量，任一杯藥量不合格應(yīng)全盤重秤）→裝件前準(zhǔn)備（1）工作臺(tái)應(yīng)清潔，無雜物；（2）前工序半成品彈殼及配套裝件轉(zhuǎn)運(yùn)裝件間，注意:密封片應(yīng)30片為一組份并裝杯）→檢。檢各件與工藝規(guī)程和配套卡的符合性→裝，裝點(diǎn)火藥、主裝藥及其他零件（按圖裝。注意:（1）輕輕晃動(dòng)彈殼使點(diǎn)火藥平鋪于彈殼藥室底部；（2）紙片裝入數(shù)量應(yīng)根據(jù)彈殼裝入前各件剩余空間和收口效果酌情增減；（3）所裝零件應(yīng)平整、無傾斜、皺褶等現(xiàn)象；（4）裝好的產(chǎn)品轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)應(yīng)口部向上，不得倒置、傾斜；（5）彈用紙墊圈、毛氈墊圈應(yīng)放入70℃烘箱內(nèi)干燥4h）→檢（檢前工序符合要求）→收口，收口分3次進(jìn)行，如圖7所示。

注意:（1）3次收口壓力均控制在0.2～0.5MPa之間，每次收口均需更換相應(yīng)收口芯；（2）第1次收口后彈口部銅屑清理干凈，密封圈撥平整；彈收口處的內(nèi)表面及密封圈上表面均勻地涂一層FQ-504漆，方可進(jìn)行第2次收口；（3）第3次收口后應(yīng)100%用樣圈檢查彈體直徑（對于通不過樣圈的彈允許用滾壓方法返修至通過樣圈）、卡規(guī)檢查成彈高度符合技術(shù)要求；（4）收口部位應(yīng)圓滑過渡，不允許有尖角、裂紋和嚴(yán)重皺紋，且橡膠密封圈應(yīng)均勻地被彈殼卷邊部位壓緊；（5）裝配質(zhì)量的抽樣解剖檢查；（6）第3次收口后對彈體鈍化膜損傷處進(jìn)行修補(bǔ)，對密封圈與彈殼口部接觸部位及密封片上均勻地涂一層玫瑰色FQ-504漆。自然干燥12h后再復(fù)涂一層。漆層應(yīng)無空白、裂紋、穿孔和直徑大于0.5mm的氣泡，如有以上現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。修補(bǔ)方法為將氣泡扎破然后再補(bǔ)涂?！鷺?biāo)印（按相關(guān)規(guī)定絲網(wǎng)印刷法標(biāo)?。鷩娖幔ㄔ趶楏w表面及彈口部均勻涂一層5～15μm的TS01-19清漆，提高彈的防護(hù)性。漆層應(yīng)均勻，不允許有漏涂和起皮現(xiàn)象；延期彈應(yīng)100%通過樣圈檢查。）

圖6 感應(yīng)加熱原理Fig.6 Induction heating principle

圖7 拋放彈收口示意圖Fig.7 Jettison bombs shut schematic

2.3 拋放彈的批驗(yàn)收試驗(yàn)工藝流程及措施

隨機(jī)抽樣（根據(jù)GJB179A或按產(chǎn)品技術(shù)要求進(jìn)行批抽樣）[4]→裝配質(zhì)量檢查（批抽樣分配數(shù)量對彈的口徑、高度、漆層及解剖進(jìn)行彈的裝配正確性檢查符合技術(shù)要求）→試驗(yàn)彈裝盒并轉(zhuǎn)運(yùn)至試驗(yàn)間（注意:（1）試驗(yàn)用鐵盒的四周及底部鋪一張1mm厚的紙板；（2）彈裝入裝盒模后彈不能在裝彈孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)；（3）裝盒模裝入鐵盒中，在裝盒模上面放入紙板，利用紙板將裝盒模與鐵盒之間的間隙填充嚴(yán)實(shí)，盡量減小裝盒模與鐵盒之間的相對運(yùn)動(dòng)。）→振動(dòng)試驗(yàn)（批抽樣數(shù)量按HB5830.5中“4.1方法一 寬帶隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)”的規(guī)定進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)）[5]→沖擊試驗(yàn)（批抽樣數(shù)量按GJB150.18中“試驗(yàn)五 基本設(shè)計(jì)試驗(yàn)”中“飛行器設(shè)備”類的規(guī)定進(jìn)行沖擊試驗(yàn)）[6]→浸漬試驗(yàn)（批抽樣數(shù)量按GJB150.14的規(guī)定進(jìn)行浸漬試驗(yàn)）[7]→高、低溫性能試驗(yàn)（批抽樣數(shù)量按GJB150.3、GJB150.4進(jìn)行試驗(yàn)）[8-9]。

注意:試驗(yàn)中所用試驗(yàn)箱、測試設(shè)備精度等均應(yīng)符合GJB或相應(yīng)技術(shù)要求。

2.4 拋放彈包裝工藝流程及措施

包裝前檢查（1）彈定位孔直徑、孔深符合圖紙要求；（2）100%用樣圈檢查成彈彈徑、卡規(guī)檢查成彈高度及彈的標(biāo)識、漆層、收口部分應(yīng)圓滑過渡、橡膠密封圈應(yīng)均勻地被彈殼卷邊部位壓緊、鈍化膜完整性、口部密封片完好性符合要求）[10]→拋放彈裝筒（1）拋放彈用已裁好的工業(yè)羊皮紙包裝紙包裹好，延期彈應(yīng)完全被包緊；（2）包裹好的延期彈用鋁塑薄膜袋（GB/T10004）抽氣密封包裝，包裝袋不得鼓脹；（3）包裝好的延期彈按口部朝上方向裝入塑料盒中，同時(shí)放入一張標(biāo)印好的標(biāo)簽（印字一面朝外），放入前應(yīng)檢查標(biāo)簽相關(guān)內(nèi)容符合要求，每個(gè)塑料盒裝1發(fā)彈；（4） 延期彈裝入塑料盒后，用工業(yè)羊皮紙?zhí)畛涫Ｓ嗫臻g；（5）蓋上塑料蓋并放入大周轉(zhuǎn)箱中再將大周轉(zhuǎn)箱轉(zhuǎn)運(yùn)到封口間，塑料蓋與塑料筒內(nèi)壁之間不得夾有紙屑）→檢裝筒質(zhì)量（檢查標(biāo)簽內(nèi)容與實(shí)物、包裝、裝筒質(zhì)量）→彈筒塑封，即用熱熔法將拋放彈密封封存在塑料盒，如圖8所示[11]。（1）準(zhǔn)備1個(gè)大周轉(zhuǎn)箱和1個(gè)小鐵盒，向小鐵盒里倒一些水、放入肥皂（便于脫模）。將小鐵盒放到加熱板上使肥皂溶解；（2） 將封口模泡在肥皂液里，然后取出封口模并把它放在加熱板上加熱；（3）待封口模上的肥皂液干后，將裝有彈的塑料盒口部朝下，扣在封口模的環(huán)形槽內(nèi)進(jìn)行塑封；（4）待封口模的環(huán)形槽內(nèi)溢滿溶化的塑料后，將封口模連同塑料盒放在裝滿冷水的大周轉(zhuǎn)箱中冷卻后取下封口模；（5）將塑封好的塑料盒完全浸入清潔干凈的水中，用手?jǐn)D壓塑料盒10s左右，若沒有氣泡冒出，則認(rèn)為合格，否則重新焊封。塑料盒可根據(jù)每批拋放彈實(shí)際長度及封裝情況進(jìn)行酌情截?cái)?，以免彈殼過程而占用空間）→總檢（檢查塑封質(zhì)量；開具產(chǎn)品合格證并將拋放彈入庫）。

圖8 拋放彈熱熔法焊接裝盒示意圖Fig.8 Bouncing jettison tube hot-melt schematic

3 結(jié)論

本文對機(jī)加黃銅類拋放彈（具有延時(shí)功能）從冷、熱加工及檢測、總裝、試驗(yàn)、包裝等全過程進(jìn)行工藝技術(shù)研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過生產(chǎn)加工試驗(yàn)交付驗(yàn)證，工藝設(shè)計(jì)合理、科學(xué)，對于同類產(chǎn)品具有較高的推廣、應(yīng)用價(jià)值，對于其他拋放彈工藝制造流程安排具有較廣的借鑒意義。

[1]張耀宸,馬占永.機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊[M]. 航空工業(yè)出版社,1993:54-92.

ZHANG Yaochen, MA Zhanyong. Design Handbook of mechanical processing technology[M]. Aviation Industry Press, 1993:54-92.

[2]中國人民解放軍總裝備部.拋放彈通用規(guī)范:GJB 2339A-2006[S].北京:總裝備部軍標(biāo)出版發(fā)行部，2006.

General Equipment Department of the Chinese people's Liberation Army. General specification for projectile and projectile: GJB 2339A-2006[S]. Beijing: Department of General Equipment Department,Press and Publication, 2006.

[3]國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì).黑火藥試驗(yàn)方法-水分的測定:GJB 1047.5-1990[S]. 北京:國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)，1990.

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[4]國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì).計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序及表:GJB 179A-1996[S]. 北京:國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)，1996.

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[5]中華人民共和國航空工業(yè)部.機(jī)載設(shè)備環(huán)境條件及試驗(yàn)方法-振動(dòng)試驗(yàn):HB 5830.5-1984[S].北京:中華人民共和國航空工業(yè)部，1984.

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[6]國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì).軍用裝備環(huán)境試驗(yàn)方法第18部分-沖擊試驗(yàn):GJB 150.18-1986[S].北京:國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)，1986.

Defence Science and Technology Industry Committee. Eighteenth parts of military equipment and environmental test methods-impact test:GJB 150.18-1986[S]. Beijing: Commission of Science, Technology and Industry for National Defense,1986.

[7]國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì).軍用裝備環(huán)境試驗(yàn)方法第14部分-浸漬試驗(yàn):GJB 150.14-1986[S].北京:國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)，1986.

Defence Science and Technology Industry Committee. Fourteenth parts of military equipment and environmental test methods-immersion test: GJB 150.14-1986[S]. Beijing: Commission of Science, Technology and Industry for National Defense, 1986.

[8]國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì).軍用裝備環(huán)境試驗(yàn)方法第3部分-高溫試驗(yàn):GJB150.3-1986[S]. 北京:國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì),1986.

Defence Science and Technology Industry Committee. Third parts of military equipment and environmental test methods-high temperature test : GJB150.3-1986 [S]. Beijing: Commission of Science, Technology and Industry for National Defense, 1986.

[9]國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì).軍用裝備環(huán)境試驗(yàn)方法第4部分-低溫試驗(yàn):GJB150.4-1986[S].北京:國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)，1986.

Defence Science and Technology Industry Committee. Fourth parts of military equipment environment test method-low temperature test:GJB150.4-1986[S]. Beijing: Commission of Science, Technology and Industry for National Defense,1986.

[10]國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì).火工品包裝、運(yùn)輸、貯存安全要求:GJB2001-1994[S]. 北京:國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)，1994.

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[11]辜同. 塑料的粘接方法[J]. 今日科技,1993(6):9-10.

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