黃　權(quán)，李　錦

(中國兵器工業(yè)第五八研究所 彈藥中心，四川 綿陽　621000)

大口徑槍彈集成裝配研究

黃權(quán)，李錦

(中國兵器工業(yè)第五八研究所 彈藥中心，四川 綿陽621000)

摘要：針對大口徑槍彈目前總裝工序分散、人工參與度大、產(chǎn)品質(zhì)量和一致性不穩(wěn)定等現(xiàn)狀，提出了從總裝工藝流程、生產(chǎn)裝備、過程信息與數(shù)據(jù)等方面進行集成研究的設(shè)計方案，實現(xiàn)大口徑槍彈總裝過程集成化和自動化，為未來槍彈全線生產(chǎn)的信息化和數(shù)字化奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：大口徑槍彈；總裝；工藝流程；集成裝配

槍彈是槍械在戰(zhàn)斗中用來攻擊或防御，致使目標(biāo)直接遭受損害的彈藥。槍彈總裝是槍彈制造的最后一個環(huán)節(jié)，它將槍彈全部零、部件(彈殼、彈頭、底火、發(fā)射藥)組成一個整體，達到槍彈產(chǎn)品圖所規(guī)定的最終尺寸和形狀的工藝綜合[1]。

現(xiàn)有槍彈總裝模式均為分散裝配，生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)不能及時反饋，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量和一致性不穩(wěn)定。對槍彈總裝進行改造升級，提高槍彈生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，及時、保質(zhì)保量地提供急需的彈藥[2]。

1目前裝配現(xiàn)狀分析

槍彈總裝包括底火裝配、彈殼晾干、成彈裝配和質(zhì)量檢測4部分，目前的槍彈裝配具有以下特點：

一是工藝流程為分段式，裝藥裝配設(shè)備分散在多個廠房內(nèi)，生產(chǎn)過程不連續(xù)，增加了生產(chǎn)組織難度，不利于進行精益生產(chǎn)。底火裝配完成后需要將彈殼離線進行自然晾干，然后再進入到成彈裝配單元進行裝配，最后通過皮帶傳輸進入到質(zhì)量檢測工序，完成整個裝配流程。中間自然晾干時間一般為24～48 h，造成前段的底火裝配與后段的成彈裝配銜接困難。

二是采用單機設(shè)備與單元設(shè)備共存的模式進行生產(chǎn)，生產(chǎn)過程人工參與較多。底火裝配過程分成了兩步進行，先裝配底火，再通過皮帶輸送進行彈殼內(nèi)涂口工序；晾干后的彈殼再次進行成彈裝配，完成后再次通過皮帶輸送進行質(zhì)量檢測。每道工序均需要人工上下料，造成生產(chǎn)人員密集，存在較嚴重的生產(chǎn)安全隱患。同時，彈殼被重復(fù)上下料，增加了轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)，也增加了成品外觀不合格的幾率。

三是缺少在線檢測設(shè)備，生產(chǎn)過程中靠人工抽檢來確定產(chǎn)品質(zhì)量。直接影響槍彈發(fā)火性能的底火壓入深度和直接影響藥室容積這個內(nèi)彈道指標(biāo)的彈頭壓入彈殼深度[3]兩個關(guān)鍵工藝參數(shù)均缺少在線實時檢測工序和設(shè)備，僅依靠過程檢驗人員定期抽檢，發(fā)現(xiàn)問題后再進行調(diào)整，產(chǎn)品質(zhì)量波動較大。

目前裝配工藝流程如圖1所示。

圖1　目前槍彈裝配工藝流程

2集成裝配研究

針對以上情況分析，借鑒先進制造工藝技術(shù)及裝備在民用產(chǎn)品上的廣泛應(yīng)用，對大口徑槍彈裝配工藝技術(shù)及裝備進行深入研究，形成自動化、連續(xù)化、人機隔離、系統(tǒng)集成的先進裝配生產(chǎn)模式，整體提升槍彈裝配行業(yè)的先進制造技術(shù)水平。

2.1　設(shè)備最優(yōu)配置

2.1.1裝配工藝集成與優(yōu)化

通過對目前工藝的分析和槍彈總裝生產(chǎn)經(jīng)驗的總結(jié)，在保持現(xiàn)有定型的槍彈裝配總體工藝的前提下，結(jié)合自動化和數(shù)字化的設(shè)計理念，將槍彈總裝從底火裝配到成彈裝配集成為一個整體，在裝配過程中實現(xiàn)底火室周圍點膠和彈殼內(nèi)涂口的在線晾干，實現(xiàn)產(chǎn)品關(guān)鍵工藝參數(shù)的在線檢測與質(zhì)量監(jiān)控，形成一套連續(xù)化全自動數(shù)字集成裝配生產(chǎn)工藝[4]，如圖2所示。

圖2　槍彈集成裝配工藝

從圖2可知，槍彈集成裝配工藝具有以下優(yōu)點：

一是在彈殼裝配前增加在線檢測彈殼傳火孔工序，確保彈殼質(zhì)量可靠，使槍彈總裝后的成品能有效發(fā)射；

二是改變原來將底火室周圍點膠和彈殼內(nèi)涂口后的彈殼下線晾干的狀況，進行在線晾干，使生產(chǎn)工序連續(xù)化，彈殼在線晾干后直接進入后續(xù)工序；

三是進行全線裝藥裝配過程的工藝參數(shù)自動檢測，對每一發(fā)產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)進行在線實時檢測，可省去人工抽檢的工作，使產(chǎn)品質(zhì)量得到有效保障；

四是將原彈頭壓入彈殼工序拆分為預(yù)裝彈頭工序和壓彈頭工序，使設(shè)備調(diào)試方便、快捷，提高設(shè)備可維護性；

五是將合膛檢驗集成在成彈裝配單元中，進行成彈質(zhì)量實時檢測，及時反饋產(chǎn)品質(zhì)量信息，若出現(xiàn)問題將及時并予以調(diào)整和解決，降低廢品率，節(jié)約成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

2.1.2裝配設(shè)備集成與優(yōu)化

依據(jù)集成裝配生產(chǎn)工藝，對槍彈總裝設(shè)備的構(gòu)成和布置進行優(yōu)化，將原來布置在多個工房內(nèi)的生產(chǎn)工序集成在一起，對裝配工裝、裝配夾具、裝配工具、裝配操作等裝配過程信息[5]進行集成，減小設(shè)備占地面積，設(shè)備總體布局如圖3所示。

圖3　大口徑槍彈自動裝配線總體布局

該大口徑槍彈自動裝配線由底火裝配單元、彈殼自動晾干傳輸線、成彈裝配單元、成彈涂尖及外涂口機、外觀檢測機等進行有機地集成。依據(jù)韓格遜-伯尼法和最大設(shè)定準(zhǔn)則法，查找出生產(chǎn)線中作業(yè)時間最長的工序為成彈裝配單元中的預(yù)裝彈頭工序，為得到生產(chǎn)平衡率最佳的裝備分配方案，將生產(chǎn)線配置為：底火裝配單元為單發(fā)生產(chǎn)模式、成彈裝配單元為成組生產(chǎn)模式、成彈涂尖及外涂口機為單發(fā)生產(chǎn)模式。各裝配單元之間采用先進自動化物流進行鏈接和物品傳遞，使全線能夠連續(xù)、有序的生產(chǎn)。

一是底火裝配單元裝配完成的彈殼經(jīng)過專用換向裝置后，自動從倒立狀態(tài)轉(zhuǎn)換為正立狀態(tài)，然后連續(xù)、有序的進入晾干傳輸線進行循環(huán)晾干。

二是在晾干傳輸線上完成晾干后的彈殼經(jīng)過專用機械設(shè)備后，從連續(xù)緊挨模式轉(zhuǎn)換成分組間隔模式，按照生產(chǎn)節(jié)拍將分組的彈殼傳送到成彈裝配單元進行裝配。

三是完成成彈裝配后的成品通過專用機構(gòu)后，從成組模式轉(zhuǎn)換為單發(fā)間隔模式并進入到成彈涂尖及外涂口機上進行成彈涂尖和外涂口。

四是完成涂尖及外涂口的成彈經(jīng)過專用裝置，從正立豎直狀態(tài)轉(zhuǎn)換為水平橫躺狀態(tài)，然后進入外觀檢測機進行終檢。

2.1.3關(guān)鍵工序及指標(biāo)優(yōu)化

為保證槍彈產(chǎn)品的整體質(zhì)量，對總裝過程中的關(guān)鍵工序及指標(biāo)進行優(yōu)化。

一是采用自適應(yīng)調(diào)節(jié)機構(gòu)來優(yōu)化和改進底火壓入裝置，消除由于彈殼自身誤差，提高底火壓入彈殼底火室深度合格率，提升槍彈的發(fā)火性能。

二是對裝藥機采用技術(shù)成熟的振動計量結(jié)構(gòu)，保證裝藥量合格，確保槍彈的初速和膛壓滿足要求。

三是進行實時檢測壓入后的成彈全長，保證直接影響藥室容積這個內(nèi)彈道指標(biāo)的彈頭壓入彈殼深度合格。

四是為提高槍彈本身(主要是對發(fā)射藥和擊發(fā)藥)的密封性能槍彈的密封性，在涂內(nèi)口、涂外口、底火周圍點膠等工序采用精確伺服計量裝置來完成涂覆功能。

2.2　自動控制集成

根據(jù)槍彈集成裝配工藝，在裝配過程中將數(shù)字技術(shù)、先進物流技術(shù)、機器視覺技術(shù)、自動控制技術(shù)、在線質(zhì)量檢測技術(shù)等進行集成，實現(xiàn)槍彈的自動化、連續(xù)化和信息化裝配，其控制框圖如圖4所示。

圖4　大口徑槍彈自動裝配線控制系統(tǒng)框圖

2.2.1電控系統(tǒng)集成

采用主從站控制系統(tǒng)對該裝藥裝配線各個生產(chǎn)裝配單元進行集中管控，取代原單機運行模式。主控系統(tǒng)通過DP網(wǎng)絡(luò)與各從站子系統(tǒng)進行信息和數(shù)據(jù)交換，各從站子系統(tǒng)實時接收所控制的機構(gòu)和工件信息，并根據(jù)主控系統(tǒng)的指令對機構(gòu)進行實時控制，完成生產(chǎn)線生產(chǎn)控制。

2.2.2系統(tǒng)優(yōu)化與改進

在集成裝配設(shè)備的控制系統(tǒng)中，必須保證產(chǎn)品裝配任務(wù)能夠安全、可靠地完成[6]，對電氣系統(tǒng)進行冗余設(shè)計、抗干擾設(shè)計、熱設(shè)計等設(shè)計完善，充分考慮預(yù)防誤動作的防護措施。

2.2.3信息和數(shù)據(jù)集成

槍彈總裝過程中將各裝配單元的物料位置信息、物料狀態(tài)信息、機構(gòu)動作信息、生產(chǎn)狀態(tài)信息、產(chǎn)品質(zhì)量信息、各裝配單元的產(chǎn)品工藝參數(shù)等工況信息和工藝數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)子系統(tǒng)全部集成到主控系統(tǒng)中進行集中、整理和分類，并對這些相關(guān)的多元信息優(yōu)化使用，控制整個生產(chǎn)線處于自動、協(xié)調(diào)、可靠的運行狀態(tài)中。同時將這些集成信息應(yīng)用到用戶界面、查詢模式、數(shù)據(jù)同步、存取控制等多個方面[7]。將各類數(shù)據(jù)視圖集成為全局模式，使用戶能夠按照全局模式透明地訪問各類數(shù)據(jù)，可對數(shù)據(jù)進行查詢和提取，用于分析批次零部件或成品的信息，并反饋到前端設(shè)備，完善前端工藝及設(shè)備工作狀態(tài)。

2.3　安全保障

1) 危險工序增加安全防護。

2) 器件選用本質(zhì)安全型或防爆型。

3) 對生產(chǎn)節(jié)拍要求不高的工序采用氣動系統(tǒng)。

4) 與產(chǎn)品接觸的機構(gòu)裝置采用有色金屬。

5) 避免機構(gòu)運行過程中產(chǎn)生碰撞，增加緩沖或采用有良好緩沖性能的機構(gòu)。

6) 采用自診斷技術(shù)，具有條件變化的適應(yīng)能力并能夠根據(jù)判斷結(jié)果進行相應(yīng)處理，確保設(shè)備運行安全。

3結(jié)束語

通過集成裝配研究，創(chuàng)新了槍彈總裝工藝，對所有裝配信息和數(shù)據(jù)進行集成處理，使產(chǎn)品質(zhì)量和一致性得到極大的提升。本生產(chǎn)線已成功應(yīng)用于某大口徑槍彈裝藥裝配生產(chǎn)中，為現(xiàn)代集成裝配生產(chǎn)作出了一定貢獻，但仍需對該裝配生產(chǎn)線適應(yīng)未來裝備數(shù)字化和無人值守生產(chǎn)模式進行深入分析和研究。

參考文獻：

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(責(zé)任編輯周江川)

收稿日期：2015-02-11

作者簡介：黃權(quán)(1977—)，男，高級工程師， 主要從事高危產(chǎn)品自動裝藥裝配技術(shù)研究。

doi:10.11809/scbgxb2015.07.003

中圖分類號：TP278；TJ2

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-0707(2015)07-0010-04

本文引用格式：黃權(quán)，李錦.大口徑槍彈集成裝配研究[J].四川兵工學(xué)報，2015(7):10-12.

Citation format:HUANG Quan, LI Jin.Research of Large Caliber Bullets Integrated Assembly [J].Journal of Sichuan Ordnance,2015(7):10-12.

Research of Large Caliber Bullets Integrated Assembly

HUANG Quan, LI Jin

(Center of Ammunition, No.58 Research Institute of China Ordnance Industries, Mianyang 621000, China)

Abstract:For the status quo for large caliber bullets, such as the general assembly process disperse, large artificial participation, unstable product quality and consistency and so on, we put forward integration research from the assembly process, production equipment and process information and data integration research, and realized the integration and automation of large caliber bullets assembly process, which lays a foundation of informatization and digitization bullets full production for the future.

Key words:large caliber bullets; general assembly; technological process; integration

【裝備理論與裝備技術(shù)】