某遠程彈增程結構裝配工藝分析

（遼沈工業集團有限公司，遼寧 沈 陽 1 10045）

某榴彈（煙火型底排）在試驗基地進行設計定型的彈體及零部件結構強度試驗時，出現彈丸發射異常情況，即彈丸出炮口約3 s后，出現一較明顯亮點，將距炮口約1 km處干草叢點燃，現場未找到彈丸零部件及藥柱殘渣。該發彈初速、膛壓均正常，射程相對正常落彈近約1 km，試驗繼續進行。整個試驗期間，共射擊300余發，有多枚彈丸出現該情況，為防止此類問題繼續發生，研究小組進行了理論及試驗分析，力圖找到一種有效的問題評估方法來解決試驗中出現的問題。

1 原因分析

針對上述現象，我們從設計、加工、制造、裝配等幾方面進行分析。

1.1 產品結構分析

出現此現象后，從底排裝置結構設計方面進行了仔細分析，對底排殼體及擋板的強度進行了校核，采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析軟件進行彈塑性瞬態動力學分析，單元類型為20節點六面體實體單元 solid95。膛內計算膛壓為 300 MPa，炮口壓為50 MPa。底排殼體膛內應力云圖如圖1所示。

圖1 Von Mises等效塑性應變

由圖1知，底排殼體的最大Von Mises等效應力出現在內表面的螺紋起始圈處，為815.8 MPa，該區域出現了塑性變形，但范圍不大。擋板在膛內最大壓力時刻處于三向受壓狀態，因此雖然三向應力的最大應力都超過了材料的屈服限，但整體上的Von Mises等效應力并不大，最大為638 MPa，Von Mises等效塑性應變也不大，且主要在螺紋的起始圈上。

底排殼體的最大Von Mises等效應力出現在內表面的螺紋起始圈處，為647 MPa，該區域出現了塑性變形，但范圍很小。該區域在膛內最大壓力時刻已經出現過塑性變形，最大Von Mises等效應力也比炮口時刻大許多，故不會出現新的塑性應變。

擋板的最大拉壓應力都超過了材料的屈服限，但整體上的Von Mises等效應力并不大，最大為673 MPa，Von Mises等效塑性應變也不大，主要在螺紋的起始圈上,螺紋的大部分區域上處于彈性范圍。

通過對底排殼體及擋板在膛內及炮口處的強度校核，均滿足使用要求。

1.2 工藝過程分析

該遠程彈使用的底排藥劑與已定型的制式殺爆彈底排藥柱使用的藥劑組份、壓制工藝、藥柱直徑及包覆涂料相同，僅藥柱長度短2.5 mm。

在進行原因分析時，對底排殼體、擋板熱處理后的材料力學性能進行了理化分析。理化結果證明其滿足產品圖的要求；其次，遠程彈底排藥劑的組分、含量、藥柱強度及藥柱壓制工藝均滿足產品圖及技術條件的要求；包覆涂料按照工藝進行配制，固化時間及溫度也滿足工藝要求。

在工程研制階段，該遠程彈借用制式殺爆彈的底排裝配工裝，進行底排裝配。產品按工藝要求進行了底排裝置靜態點火時間及包覆層質量抽驗，均滿足產品圖及工藝要求。

1.3 底排裝置裝配工裝分析

該遠程彈底排裝置與制式殺爆彈底排裝置的尾錐角角度相同，兩彈底排殼體最大直徑分別為準121 mm、準117 mm。工裝夾緊底排殼體處直徑不同，殺爆彈底排殼體外徑稍大，對比圖見圖2。因此，遠程彈底排裝置裝配借用制式殺爆彈底排裝置的裝配工裝不十分合適。在旋緊擋板的過程中，可能出現個別底排殼體與工裝夾具間有相對轉動，擋板旋不到位的情況，致使包覆涂料不能完全從殼體與藥柱間溢出，接近擋板的藥柱局部可能包覆不完全。發射時，在高溫高壓火藥氣體的作用下，接近擋板、未包覆完全的底排藥柱局部可能碎裂。出炮口后，碎塊脫落至燃盡。

圖2 底排裝置夾緊對比圖

2 改進及試驗驗證

根據產品圖重新設計了底排裝置夾緊工裝，并裝配了21發底排裝置，未出現底排殼體相對轉動的現象。對10發底排裝置解剖檢查了隔熱涂料的包覆情況，包覆完整，滿足產品圖和技術條件的要求。以極限膛壓裝藥對10發底排裝置進行了作用可靠性射擊試驗，試驗過程中未出現底排掉藥問題，試驗結果證明底排裝置作用可靠。

3 結束語

我們除了對底排結構進行仿真分析，還在裝配工藝、炮射試驗下，對不同情況進行了驗證，在此基礎上得出以下結論：

（1）裝配工藝的設計好壞，直接影響產品的使用性能，如果能對產品技術特性進行定量評估，可有效減少試驗異常情況，提高產品質量。

（2）該遠程彈設計定型強度試驗中出現底排掉藥現象非產品結構設計造成，而是裝配過程中工裝使用不當造成。按底排殼體具體尺寸及裝配技術要求，設計了專用工裝進行裝配，解決了該問題。

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