大口徑槍彈集成裝配研究

黃　權，李　錦

(中國兵器工業第五八研究所 彈藥中心，四川 綿陽　621000)

大口徑槍彈集成裝配研究

黃權，李錦

(中國兵器工業第五八研究所 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、產品質量和一致性不穩定等現狀，提出了從總裝工藝流程、生產裝備、過程信息與數據等方面進行集成研究的設計方案，實現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的信息化和數字化奠定基礎。

關鍵詞：大口徑槍彈；總裝；工藝流程；集成裝配

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

現有槍彈總裝模式均為分散裝配，生產過程數據不能及時反饋，導致產品質量和一致性不穩定。對槍彈總裝進行改造升級，提高槍彈生產效率和產品質量，及時、保質保量地提供急需的彈藥[2]。

1目前裝配現狀分析

槍彈總裝包括底火裝配、彈殼晾干、成彈裝配和質量檢測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，裝藥裝配設備分散在多個廠房內，生產過程不連續，增加了生產組織難度，不利于進行精益生產。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。

二是采用單機設備與單元設備共存的模式進行生產，生產過程人工參與較多。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量檢測。每道工序均需要人工上下料，造成生產人員密集，存在較嚴重的生產安全隱患。同時，彈殼被重復上下料，增加了轉運環節，也增加了成品外觀不合格的幾率。

三是缺少在線檢測設備，生產過程中靠人工抽檢來確定產品質量。直接影響槍彈發火性能的底火壓入深度和直接影響藥室容積這個內彈道指標的彈頭壓入彈殼深度[3]兩個關鍵工藝參數均缺少在線實時檢測工序和設備，僅依靠過程檢驗人員定期抽檢，發現問題后再進行調整，產品質量波動較大。

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及裝備在民用產品上的廣泛應用，對大口徑槍彈裝配工藝技術及裝備進行深入研究，形成自動化、連續化、人機隔離、系統集成的先進裝配生產模式，整體提升槍彈裝配行業的先進制造技術水平。

2.1　設備最優配置

2.1.1裝配工藝集成與優化

通過對目前工藝的分析和槍彈總裝生產經驗的總結，在保持現有定型的槍彈裝配總體工藝的前提下，結合自動化和數字化的設計理念，將槍彈總裝從底火裝配到成彈裝配集成為一個整體，在裝配過程中實現底火室周圍點膠和彈殼內涂口的在線晾干，實現產品關鍵工藝參數的在線檢測與質量監控，形成一套連續化全自動數字集成裝配生產工藝[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，確保彈殼質量可靠，使槍彈總裝后的成品能有效發射；

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

三是進行全線裝藥裝配過程的工藝參數自動檢測，對每一發產品工藝數據進行在線實時檢測，可省去人工抽檢的工作，使產品質量得到有效保障；

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

五是將合膛檢驗集成在成彈裝配單元中，進行成彈質量實時檢測，及時反饋產品質量信息，若出現問題將及時并予以調整和解決，降低廢品率，節約成本，保證產品質量。

2.1.2裝配設備集成與優化

依據集成裝配生產工藝，對槍彈總裝設備的構成和布置進行優化，將原來布置在多個工房內的生產工序集成在一起，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，減小設備占地面積，設備總體布局如圖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。依據韓格遜-伯尼法和最大設定準則法，查找出生產線中作業時間最長的工序為成彈裝配單元中的預裝彈頭工序，為得到生產平衡率最佳的裝備分配方案，將生產線配置為：底火裝配單元為單發生產模式、成彈裝配單元為成組生產模式、成彈涂尖及外涂口機為單發生產模式。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、有序的生產。

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

二是在晾干傳輸線上完成晾干后的彈殼經過專用機械設備后，從連續緊挨模式轉換成分組間隔模式，按照生產節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后，從成組模式轉換為單發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過專用裝置，從正立豎直狀態轉換為水平橫躺狀態，然后進入外觀檢測機進行終檢。

2.1.3關鍵工序及指標優化

為保證槍彈產品的整體質量，對總裝過程中的關鍵工序及指標進行優化。

一是采用自適應調節機構來優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，提升槍彈的發火性能。

二是對裝藥機采用技術成熟的振動計量結構，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彈道指標的彈頭壓入彈殼深度合格。

四是為提高槍彈本身(主要是對發射藥和擊發藥)的密封性能槍彈的密封性，在涂內口、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

根據槍彈集成裝配工藝，在裝配過程中將數字技術、先進物流技術、機器視覺技術、自動控制技術、在線質量檢測技術等進行集成，實現槍彈的自動化、連續化和信息化裝配，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框圖

2.2.1電控系統集成

采用主從站控制系統對該裝藥裝配線各個生產裝配單元進行集中管控，取代原單機運行模式。主控系統通過DP網絡與各從站子系統進行信息和數據交換，各從站子系統實時接收所控制的機構和工件信息，并根據主控系統的指令對機構進行實時控制，完成生產線生產控制。

2.2.2系統優化與改進

在集成裝配設備的控制系統中，必須保證產品裝配任務能夠安全、可靠地完成[6]，對電氣系統進行冗余設計、抗干擾設計、熱設計等設計完善，充分考慮預防誤動作的防護措施。

2.2.3信息和數據集成

槍彈總裝過程中將各裝配單元的物料位置信息、物料狀態信息、機構動作信息、生產狀態信息、產品質量信息、各裝配單元的產品工藝參數等工況信息和工藝數據，通過數據子系統全部集成到主控系統中進行集中、整理和分類，并對這些相關的多元信息優化使用，控制整個生產線處于自動、協調、可靠的運行狀態中。同時將這些集成信息應用到用戶界面、查詢模式、數據同步、存取控制等多個方面[7]。將各類數據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據，可對數據進行查詢和提取，用于分析批次零部件或成品的信息，并反饋到前端設備，完善前端工藝及設備工作狀態。

2.3　安全保障

1) 危險工序增加安全防護。

2) 器件選用本質安全型或防爆型。

3) 對生產節拍要求不高的工序采用氣動系統。

4) 與產品接觸的機構裝置采用有色金屬。

5) 避免機構運行過程中產生碰撞，增加緩沖或采用有良好緩沖性能的機構。

6) 采用自診斷技術，具有條件變化的適應能力并能夠根據判斷結果進行相應處理，確保設備運行安全。

3結束語

通過集成裝配研究，創新了槍彈總裝工藝，對所有裝配信息和數據進行集成處理，使產品質量和一致性得到極大的提升。本生產線已成功應用于某大口徑槍彈裝藥裝配生產中，為現代集成裝配生產作出了一定貢獻，但仍需對該裝配生產線適應未來裝備數字化和無人值守生產模式進行深入分析和研究。

參考文獻：

[1]《槍彈制造》編寫組.槍彈裝配和包裝[M].北京:國防工業出版社,1979:1-2.

[2]范夕萍，陳煜，任曉雪,等.美國彈藥工業基礎現代化改造進程探析[J].兵工自動化，2013,32(1)：52-54.

[3]孫鎮和.槍彈藥筒制造工藝學[M].北京:北京理工大學出版社，1995:240-246.

[4]張方宇.我國彈藥生產技術和裝備發展現狀及發展對策初探[J].兵工自動化，2008,27(4)：1-4.

[5]張開富，李原，邵毅,等.一種集成裝配過程信息的裝配建模方法[J].西北工業大學學報，2005,23(2)：222-226.

[6]王承勛.機電一體化集成裝配裝置的電氣系統的優化和改進設計[J].中國新技術新產品，2011(24)：163-164.

[7]董福壯，羅偉其.信息集成技術及其發展(綜述)[J].暨南大學學報，2001,22(5)：74-80.

(責任編輯周江川)

收稿日期：2015-02-11

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

doi:10.11809/scbgxb2015.07.003

中圖分類號：TP278；TJ2

文獻標識碼：A

文章編號：1006-0707(2015)07-0010-04

本文引用格式：黃權，李錦.大口徑槍彈集成裝配研究[J].四川兵工學報，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】