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兵器装备工程学报:弹壳底部平底成形工艺优化

2022-10-21
摘要:本文针对车间运动弹的底部成形工艺进行优化改进,通过对弹壳底部冲压模具和冲头冲压过程中,弹壳的受力变形和回弹量进行仿真分析,从而揭示出弹壳底部成形误差的起因,对弹壳底部过渡面的倒角应力集中和变形状态进行理论建模,基于该模型进行冲压工艺的优化和改进,从而使运动弹弹壳的生产质量基本达到和超过国外同类产品。

  【作 者】廖仕军;吕刚;薛松;孙强;蒲羽

  运动弹弹壳的底部在平底成形过程中,通过在弹壳内腔底部设置内冲头,在弹壳壳体外部设置模具,内冲头和模具共同作用防止弹壳壳体在冲压过程中的变形,加工冲在高速冲压状态下完成弹壳底部的成形。目前国内的生产质量较国外同类型运动弹性能参数有较大差距,主要表现在速度、膛压、感度和射击功能可靠性等几个方面。

  对于复杂冲压零部件多采用多次冲压成形来完成,目前国内外的相关报道主要针对冲压件型面过渡区域的拉伸、开裂等因素进行了分析,并在模具的改进方法上取得了一些进展[1-3],研究的领域主要涉及汽车配件、轨道车等,其材料涉及领域包含不锈钢、铝合金等[4-6]合金材料,对于材料的回弹性主要通过软件模拟来进行工艺改进,对回弹产生的机理、制约因素和模具的优化方法等研究还有进一步的探索空间。此外,一些学者对材料冲压成形缺陷进行了分析和模拟,并对冲压件的使用寿命进行了分析和建模[7-10],基于运动弹弹壳与不锈钢和铝合金的冲压过程存在类似性,以上缺陷分析和模拟方法对于运动弹弹壳的冲压建模具有重要的借鉴意义。在此基础上结合运用优化模型和优化算法将有效提升弹壳冲压仿真模拟的验证效率,大幅减少运动弹冲压实验次数和试验成本。

  本文针对车间运动弹的底部成形工艺进行优化改进,通过对弹壳底部冲压模具和冲头冲压过程中,弹壳的受力变形和回弹量进行仿真分析,从而揭示出弹壳底部成形误差的起因,对弹壳底部过渡面的倒角应力集中和变形状态进行理论建模,基于该模型进行冲压工艺的优化和改进,从而使运动弹弹壳的生产质量基本达到和超过国外同类产品。

  【结 论】

  基于弹壳冲压过程中的体积不变原理,建立了弹壳平底冲压优化数学模型,优化求解了弹壳冲压模具的设计参数,通过该优化模型得到外模具圆角半径 r为 0.1mm,限位模与外模具之间的高度差 h为 0.1mm时,弹壳的平底效果最好。

  采用有限元分析软件得到的模拟分析结果验证了优化模型的准确性。弹壳平底冲压优化模型提高了弹壳冲压模具的设计效率,有效降低了弹壳冲压过程中模具和冲头材料的损耗。

  以下是正文:

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