一种某人工防雹增雨炮弹引信侧击针铆接工装①
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摘 要：为了解决铆接不实、铆接垂直度不高、隔板开裂等问题，提高铆接生产效率，展开了侧击针与隔板无钉铆接工装的设计研究。设计方案采用近似下凸上凹模具结构。增加弹性定位机构，利用重力有效定位侧击针与隔板。便于加工与更换的小型尖角冲头，保证了隔板受冲击后局部材料可以产生足够的塑性形变，实现铆接的同时卸载多余的冲击力。该研究成果，结构简单有效，便于加工制造，适用于一般台式精密压力机。加工产品合格率高，性能稳定，以成功投入批量生产。
关键词：引信 侧击针 无钉铆接 铆接模具
中图分类号：P48 文獻标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）09（b）-0136-02
2009年秋季到2010年初春，遵义市经历了历史上最严重的秋冬春连旱，造成直接经济损失20多亿元。2013年5月6日，遵义市遭遇冰雹灾害，11.5万人受灾，农作物受灾面积6433hm3，直接经济损失3103.5万元[1]。由于人工影响天气具有巨大的社会与军事价值，有关的科学实验和研究从来没有停止过[2]。某人工防雹增雨弹由于使用环境特殊，对产品内部引信的可靠性有极高要求。铆有侧击针的隔板为该弹药引信双路发火装置中，下路发火装置的关键部件[3]。主要用于击发火帽，使火帽点燃时间药盘和火药保险。其中侧击针与隔板的垂直度十分关键，如垂直度过低将导致产品失效。考虑到引信体内部精密零件分布情况，增加多余部件将挤压原有空间与不必要的重量，决定采用无钉铆接方式，在一般台式精密压力机（型号：JX04-1）上完成铆接。
1 原因分析
2018年4至5月期间5批铆接产品，单一批次5000件，共计25000件，单批合格率均低于75%。其中6310件不合格产品中：铆接垂直度不高缺陷的产品数量为4838件，占比76.67%;存在铆接不实缺陷的产品数量为1301件，占比20.61%;存在隔板铆接位置开裂缺陷的产品数量为116件，占比1.84%，其余55件存在破损、变形等其他缺陷。
针对这一现象对原有工装展开了结构工艺性分析，侧击针与隔板材料分别为T10A碳素工具钢与45钢（S45C），原工装如图1所示。
结合图1可知：（1）操作时将隔板置于定位座上，将侧击针放入隔板上的待铆接孔内，冲头下行，完成铆接。此结构侧击针与隔板的相对位置可受多方因素影响，可靠性较差。由于人工操作误差，侧击针摆放位置中轴线与待铆孔几何中轴线无法保证重叠。若铆接过程中，发生机床惯性晃动、铆点挤压不均匀等状况，极易导至铆接后垂直度不高。（2）隔板材料受冲击产生塑形变形，隆起将击针包覆在隔板中，材料分子流动符合张量规则。力由导杆传至工作面，竖直方向分力为主分力，材料目标位移方向与主分力方向并不一致，冲头做功近90%都是无效功，结构并不合理。冲头下行过深，则应力超过断裂强度极限导致隔板开裂。冲头下行过浅，则隔板材料变形不足导致铆接不牢固。深浅差值只有0.3mm左右，难以把控。台式精密压力机自带限位块机构精度达不到生产需求。
2 工装设计
为从结构上彻底解决侧击针铆接垂直度不高、铆接不实、隔板开裂等问题。设计方案采用近似下凸上凹模具结构，增加了弹簧定位管与定位芯，利用侧击针与隔板自身重力将其定位，除极端环境情况下，侧击针与隔板相对位置基本固定;分析铆接过程中材料塑性变形方式与核心作用机制，以复合结构代替原有带柄冲子结构。以线面接触方式将隔板材料显著形变控制在2mm3内，有效避免隔板开裂与铆接不牢固。其方案设计如图2所示。
由图2可知：冲头内有让位孔。定位销管穿过让位孔，管口部平面与定位芯上表面平面在同一水平位置。当下压柱（9）下压时，推动隔板继续下行，定位芯带动弹簧开始压缩，随即隔板与侧击针底部贴紧，继续下行推动定位销管压缩定位销簧最终与冲头接触。小型可更换冲头直径10mm、总高12mm，铆接口部为两个内角90°、外角120°的对称分布的尖角，尖角挤压隔板，使隔板材料发生塑性形变，变形的材料向待铆孔流动，使待铆孔口部收缩，完成铆接。
3 效果检查
该工装经过制造加工与安装调试，试生产合格后，已正式投入批量生产。试生产记录如表1所示。
6129件产品中11件不合格品，其缺陷类型为破损、变形等，铆接不垂直、铆接不实、隔板开裂现象基本消失。经批量生产验证，该工装易损件即冲头、弹簧定位管，单件可加工5万件以上产品元件，性状稳定。
4 结语
该工装可将产品平均合格率提升至99.75% 以上，大幅度避免了工艺缺陷，结构简单，拥有高效、长寿、易加工、易更换等属性。小型精密零件制造成本较高，装配过程中应尽量避免无效装配以及零件浪费。有效的工装设计可以提高产品质量，增加生产效率，有利于产品成本控制，为企业带来直观的经济效益。
参考文献
[1] 姚章福，李志方，姚正兰，等. 人工增雨防雹社会化认识评价[J].贵州气象，2014，38（4）：58-60.
[2] 郑国光，郭学良. 人工影响天气科学技术现状及发展趋势[J].中国工程科学，2012，14（9）：20-27.
[3] 懂怡.某防雹增雨炮弹时间引信定时精度影响因素和工艺研究[D].南京理工大学，2018.
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