快速開啟式射擊孔結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計(jì)

■ 河南森源鴻馬電動(dòng)汽車有限公司 （鄭州 450000） 李 銘

■ 上海屹豐汽車模具制造有限公司 （200949） 徐永吉

掃碼了解更多

根據(jù)現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)需求，同時(shí)適應(yīng)武警、公安等特殊機(jī)構(gòu)應(yīng)對(duì)突發(fā)危機(jī)犯罪環(huán)境，防暴裝甲車逐漸成為一個(gè)新的領(lǐng)域。而射擊孔是防暴裝甲車處置極端事件的窗口，其可靠性及靈活性對(duì)整個(gè)防御能力起著極為重要的作用。

本文依據(jù)防暴裝甲車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)新型快速開啟式射擊孔，并對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和加工工藝進(jìn)行闡述。

1.裝甲車防護(hù)要求

為保證裝甲車安全可靠工作，國家國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)1998年制定了GJB 1372－1992《裝甲車輛通用規(guī)范》、GJB 1835－1993《裝甲車輛人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)》、GJB 1824－1993《裝甲車輛門窗孔尺寸》、GJB 3191－1998《裝甲車輛設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》等標(biāo)準(zhǔn)。防護(hù)要求車輛正面在100m處應(yīng)能防御7.62mm的穿甲彈，側(cè)、后面在100m處應(yīng)能防御7.62mm的普通彈。對(duì)于地面突擊車輛，水平射界應(yīng)為360°，高低射界正面不得小于－6°、+14°，側(cè)面和背面可以小于上述值，地面突擊車輛要求滿足煙幕防護(hù)要求。

2.射擊孔位置

防暴裝甲車主體外露車身鋼板為防彈鋼板，車型功能性不同，鋼板材質(zhì)有一定差異。常規(guī)射擊孔分布在車門或觀察窗附近，符合人體坐立位置，距離車底板高度滿足人員操作舒適度，同時(shí)該開孔位置不影響整車力學(xué)強(qiáng)度。防暴裝甲車車型結(jié)構(gòu)及射擊孔位置如圖1所示，其中射擊孔位置顯示車體單側(cè)，另外一側(cè)車體上也有相應(yīng)射擊孔。

圖1 射擊孔在防暴裝甲車上位置標(biāo)識(shí)

3.射擊孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)背景

現(xiàn)在國內(nèi)主流射擊孔分為兩種：

（1）帶張力的彈簧式射擊孔（關(guān)閉狀態(tài)彈簧受拉力，保持密封可靠），通過推手柄壓縮彈簧，使防護(hù)面板超出限位槽，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄打開防護(hù)罩，但其存在以下缺陷：①設(shè)計(jì)人員為了節(jié)省空間，其手柄外形較小，推拉極為不便。②推出無限位設(shè)置，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也無限位設(shè)置，可以隨意旋轉(zhuǎn)360°，有被強(qiáng)行關(guān)閉風(fēng)險(xiǎn)。③關(guān)閉時(shí)需插入安全銷，才能確保外部無法打開，但是操作繁瑣，打開時(shí)，需先除掉安全銷，應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況，不能滿足快速打擊目的。

（2）機(jī)械外掀式射擊孔，內(nèi)部依靠擋板進(jìn)行鎖止，雖然鎖死可靠，打開方便，但是如遇恐怖分子使用有毒氣體時(shí)，無法快速從內(nèi)部進(jìn)行關(guān)閉，也存在一定程度風(fēng)險(xiǎn)。

結(jié)合上述兩種射擊孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷，提出新型旋轉(zhuǎn)開啟方便的射擊孔，根據(jù)特種車車型、結(jié)構(gòu)和用途差異，射擊孔的外形和尺寸略有差異，但其均使用方便，防彈質(zhì)量可靠。

4.射擊孔工作原理及操作流程

工作原理：利用把手的偏心凸輪與內(nèi)部受壓彈簧的共同作用，當(dāng)豎直扳動(dòng)把手時(shí)，活動(dòng)擋板伸出或縮回，三維數(shù)模如圖2所示（圖中不含手柄）。

圖2 快速開啟式射擊孔結(jié)構(gòu)

伸出狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)把手實(shí)現(xiàn)活動(dòng)擋板的旋轉(zhuǎn)，如圖3所示。當(dāng)關(guān)閉（或旋轉(zhuǎn)）打開到位時(shí)，均能通過把手的凸輪控制活動(dòng)擋板的縮回，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)擋板的鎖死，而且車輛外部人員無法強(qiáng)行打開或關(guān)閉，如圖4所示。

鎖死關(guān)閉狀態(tài)時(shí)彈簧處于壓縮狀態(tài)，通過手柄的凸輪機(jī)構(gòu)控制行程，手柄端部的兩平面作為伸出或關(guān)閉時(shí)的限位面，手柄的偏心固定孔控制活動(dòng)擋板行程。限位面使伸出時(shí)活動(dòng)擋板不能無限制伸出，關(guān)閉時(shí)無法在外部使其強(qiáng)行打開。彈簧始終處于壓縮狀態(tài)，隨著手柄行程的變化，彈簧推動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸的軸肩使活動(dòng)擋板伸出。

射擊孔操作流程：扳動(dòng)手柄→彈簧推出活動(dòng)擋板→轉(zhuǎn)動(dòng)手柄→活動(dòng)擋板旋轉(zhuǎn)180°（打開）→扳動(dòng)手柄→拉回活動(dòng)擋板（鎖死）。關(guān)閉時(shí)操作相反。成熟操作完成打開動(dòng)作約需要3s，完成關(guān)閉動(dòng)作約需要2s。

在射擊孔使用導(dǎo)向限位軸套解決連桿導(dǎo)向問題，同時(shí)控制活動(dòng)擋板的旋轉(zhuǎn)角度，分為三部分區(qū)域：角度控制區(qū)、導(dǎo)向區(qū)和彈簧壓縮區(qū)（見圖5），來滿足該結(jié)構(gòu)功能。

圖3 手柄扳動(dòng)伸出

圖4 手柄扳動(dòng)鎖死

圖5 導(dǎo)向限位軸套

該快速開啟式射擊孔可由裝甲車內(nèi)部人員扳動(dòng)手柄，就能快速打開射擊孔到固定位置，操作簡單。由于彈簧推力輔助，操作不費(fèi)力，且鎖死可靠。

5.裝配工藝設(shè)計(jì)

產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行工藝性分析和審查，使設(shè)計(jì)產(chǎn)品能在現(xiàn)有的工廠設(shè)備中進(jìn)行加工，考慮成本的合理性、工序的時(shí)效性以及加工的合理性，設(shè)計(jì)人員也應(yīng)考慮新工藝方法的引入。

通過前述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)描述，對(duì)快速開啟式射擊孔進(jìn)行各零件裝配，符合人機(jī)工程、機(jī)械設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品最大性能效用（見圖6），并補(bǔ)充零件名稱描述。

裝配工藝設(shè)計(jì)說明如下：

（1）導(dǎo)向限位軸套通過焊接與防彈鋼板相連接，外圍擋圈與防彈鋼板通過焊接相連接，支撐板通過焊接與防彈鋼板相連接，槍托罩通過螺栓與支撐板相連接，其與防彈鋼板構(gòu)成一個(gè)固定單元。

（2）連接件通過焊接與旋轉(zhuǎn)軸相連接，連接件通過螺釘與活動(dòng)擋板相連接，限位銷與旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)加工滿足過盈配合，其構(gòu)成一個(gè)運(yùn)動(dòng)單元。

（3）將彈簧套在運(yùn)動(dòng)單元上，彈簧推動(dòng)運(yùn)動(dòng)單元伸出。

（4）將套過彈簧的旋轉(zhuǎn)軸穿過導(dǎo)向區(qū)域和角度控制區(qū)，通過螺釘與操作把手相連接。

6.加工工藝設(shè)計(jì)

產(chǎn)品加工工藝決定了產(chǎn)品生產(chǎn)效率、后期質(zhì)量等制造水平高低，根據(jù)已有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和裝配工藝，選擇合理工藝方法，提出相關(guān)工藝注意事項(xiàng)，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量合格。

該新型射擊孔主要采用304不銹鋼、Q235鋼、45鋼等材質(zhì)，涉及板件下料切割、機(jī)加工等金屬前期加工，連接方式涉及栓接、焊接等工藝。在零件制作過程和組裝過程應(yīng)注意以下工藝細(xì)節(jié)：

圖6 裝配設(shè)計(jì)

（1）射擊孔擋板和外圍擋圈等平板件，使用開平板原材料，通過等離子切割，完成外形加工下料，然后對(duì)零件切割邊緣進(jìn)行去割渣處理，滿足零件外觀光滑、無割渣、平面度≤4mm等要求。

（2）連接桿、墊片、軸套等尺寸精度要求高的機(jī)加工零件，根據(jù)零件尺寸，使用相應(yīng)的機(jī)床，完成車銑工序，同時(shí)圖樣未明確要求的公差，若尺寸公差按照GB/T 1804-C執(zhí)行、形狀公差按照GB/T 1184-L執(zhí)行，機(jī)加后零件表面和匹配面不得有毛刺、劃痕等缺陷。

（3）擋板和連接桿裝配、射擊孔金屬罩與支撐板裝配使用螺釘栓接，成品后，釘頭不突出連接板，螺釘選用原則要求具有防腐、防銹特性，且螺釘為通用性標(biāo)準(zhǔn)件，滿足更換快捷。

（4）外圍擋圈與蒙皮、軸套與蒙皮、支撐板與蒙皮、旋轉(zhuǎn)軸與連接板等采用焊接方式連接，焊縫接頭形式為T型接頭。在該產(chǎn)品中，考慮材料性質(zhì)、材料厚度等因素，采用不同的焊接材料進(jìn)行焊接，按照以下兩種方式執(zhí)行：①對(duì)于不銹鋼和普通碳鋼等異種金屬材料焊接，使用ER309（GB牌號(hào)，下同）實(shí)心不銹鋼焊絲，焊絲直徑1.0mm，推薦使用Ar＋（1%～3%）O2作為保護(hù)氣，焊接操作方式根據(jù)車型、年產(chǎn)能選擇自動(dòng)化、半自動(dòng)化或手工焊接。同時(shí)若要提升焊接效率，使焊縫更為美觀，可選擇不銹鋼藥芯焊絲E309LT1-1，相應(yīng)保護(hù)氣選用純CO2。②對(duì)于普通低碳鋼之間同種金屬材料焊接，選用ER50-6實(shí)心鍍銅或無鍍銅焊絲，焊絲直徑1.0mm，推薦使用80%Ar＋20%CO2作為保護(hù)氣，焊接操作方式同上，替代藥芯焊絲E501T-1，相應(yīng)保護(hù)氣選用純CO2。

焊接作為射擊孔重要的連接方式，實(shí)際生產(chǎn)中更應(yīng)該重視焊接材料工藝評(píng)定試驗(yàn)、焊絲進(jìn)廠檢驗(yàn)、特種焊絲庫存管理等方面，其中碳鋼實(shí)心焊絲符合GB/T 8110－2008，不銹鋼實(shí)心焊絲符合GB/T 29713－2013，碳鋼藥芯焊絲符合GB/T 10045－2001，不銹鋼藥芯焊絲符合GB/T 17853－1999。

7.結(jié)語

通過對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)問題和加工工藝高要求的理解，該快速開啟式射擊孔已經(jīng)形成量產(chǎn)，并在防暴裝甲車上開始應(yīng)用。通過車輛實(shí)際操作檢測(cè)，能夠達(dá)到設(shè)計(jì)目的，滿足車輛作業(yè)人員執(zhí)行特殊任務(wù)的需求。