125mm自紧身管及其工装设计(4)

菜单

两端的密封结构基本相同。自紧高压油进入进孔是关键部位，d1、d2、d3 一般应相等，且不可过大，特别是孔的交接处应尽量避免尖角的存在，因容易引起应力集中，它在疲劳应

本科毕业设计说明书第 5 页

力作用下，是裂纹的发源地。图中把出油孔作成斜孔与芯轴轴线成 45。夹角是为了减小应力集中的影响。

为了使自紧能适用于不同自紧长度的变化，使用一种移动紧塞具的自紧方法，图 2.1 中。它的芯棒能够沿身管移动，并且长度可以变化，可以对身管不同部位分段自紧，自紧压力也可以相应变化。文献综述

1-芯轴本体 2-自紧身管半精加工毛坯 3、4-钢支撑环 5-牛皮垫环 6-O 型圈 7、8-压紧螺帽 9-导向头

图 2.1 液压自紧工艺装置

2.1.2 挤扩自紧法

挤扩法(机械自紧)是用一个大于身管毛坯内径的冲头强力通过内膛，迫使内膛扩大产生预定的塑性变形从而达到自紧的目的。冲头的结构如图 2.2 所示，冲头前部有一定的锥度，以利挤入炮膛。炮膛产生塑性变形的大小由冲头对自紧前内膛的过盈量来控制（挤扩时，冲头同身管间的压力相当于液压自紧时的内压 P1）。冲头的运动可以是用压力机直接推动或拉动冲头的芯杆，也可以是用高压液体直接推动冲头运动，冲头前进时与筒壁紧密贴合能可靠地紧塞液体，它们的工作原理如图 2.3 所示。

冲头挤扩自紧是一种在美国和英国广泛采用的自紧方法， 1959 年美国的 Davidson 开始了机械自紧技术的实验工作，并于 1962 年将其结果公布在美国的《实验力学》

（ExperimentalMechanics）杂志上，1963 年又在同一本杂志上给出了实验与理论的比较的结

第 6 页本科毕业设计说明书

果。机械自紧利用了冲头挤扩时接触斜面的机械效率，所需要的驱动冲头的载荷较小，避免了超高压密封的困难和对高压增压设备的需求。下图中分别是机械和液压顶推的两种冲头和两种方法的结构原理。

图 2.2 冲头简图

1-O 型密封圈 2-冲头 3-拉杆 4-身管毛坯 5-高压液体 6-拉杆运动方向

图 2.3 冲头挤扩原理

2.1.3 爆炸自紧法

为使自紧工艺进一步简化，有人通过试验对爆炸自紧法进行了研究。此种方法是将炸药放在身管毛坯内中心位置，炸药周围介质可以是水或空气。通常上述装置全部放入水中，如图 2.4 所示。爆炸自紧身管可以使内膛永久变形量达到 1%～6%。实验表明，爆炸自紧法对身管金属材料的机械性能和微观组织并无有害影响。通过内膛加上衬套的方法还可以对具有锥形内膛的毛坯进行自紧。由于它不用专门的高压设备，生产周期短，因此值得进一步研究。来!自~751论-文|网www.751com.cn

本科毕业设计说明书第 7 页

1、9-水 2-后端盖 3-橡胶密封堵头 4、5、14-软质密封堵头 6-不锈钢管 7-炸药

8-导爆索 10-自紧毛坯 11-塑料套管 12-张力柱 13-前端盖 15-雷管 16-导线 17-填充物

图 2.4 爆炸自紧装置

机械自紧技术不需要高压密封设备。当冲头通过内膛后可以形成冷作硬化层,提高表面光洁度和硬度,增加耐磨度,降低裂纹扩展速度,提高疲劳寿命。该方法操作简单、安全可靠、生产效率高、并可同时挤出膛线。由于机械自紧技术具有许多特点和优点,所以一直受到工程界的重视。机械自紧技术根据过盈冲头通过圆管的不同方式又可分为机械推进式、机械拉拔式和液压顶推式三种自紧方法。实际上,很早苏联己将这种机械拉拔膛线的方法应用于枪管的制造中,经实验证明对疲劳寿命有明显提高,但没有考虑过此方法对弹性强度的提高。