. . .摘 要本文主要研究和设计76mm杀爆弹的热成型工艺中对弹丸成型工艺中冲孔所用的模具进行设计和计算机械加工工艺流程是指工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为企业所需要的零件采用上述的步骤，完成76mm杀伤爆破弹的冲孔尺寸及模具的确定根据金属塑性变形规律及成型弹丸尺寸设计冲头形状和大小，计算过程中运用CAD、CAM计算机软件对加工过程中的弹体毛坯进行绘图模拟仿真，最终确定冲孔过程中毛坯及模具的形状尺寸在设计中通过分析选用合适的加工材料和加工方法，使冲孔毛坯达到设计要求 关键词：冲孔工艺；工艺设计；模具设计目 录1 坯料加热 11.1 坯料加热过程中的氧化与脱碳 11.2坯料加热方法 21.3加热温度 21.4加热速度和加热时间 32 清除氧化皮 43 冲孔前毛坯质量及温度检验 54 冲孔设计 64.1 弹体毛坯冲孔的变形过程 64.2 冲孔后毛坯尺寸 64.2.1 药室精加工余量 74.2.2 药室粗加工余量 74.2.3 冲头平均直径 74.3 冲孔后毛坯尺寸计算 84.4 冲孔前毛坯尺寸 94.5 冲孔毛坯形状 104.6 冲孔力计算 115 模具设计 125.1模具材料选择 125.2 冲头设计 135.3 凹模的设计 135.4 模套设计 145.5 整体设备 156 检验 177 总结 18参考文献 19.下载可编辑.. . . .1 坯料加热温度对金属塑性和变形抗力有着重要的影响。
当金属被加热到某一范围时，其塑性提高，变形抗力降低，此时坯料即能顺利成型，能减小所需成型设备的压力和所消耗的能量，热冲压前坯料加热的目的既在于此坯料的加热还对热冲压毛坯的质量和材料的损耗有影响，正确的加热应能使热冲压毛坯有良好的组织，使其性能符合技术要求，并使材料的损耗尽可能的减小对进入冲孔模冲孔的坯料其加热必须均匀否则，冲孔冲头会由于侧向力的作用而偏向变形抗力较小的一侧，从而增大弹体毛坯的厚度差，严重时，作用于冲孔冲头的弯曲力矩可能折断冲头，造成设备的损坏1.1 坯料加热过程中的氧化与脱碳材料钢在加热炉内加热的过程中，其表层金属与炉其中的H2O和O2等氧化性气体进行化学反应生成氧化皮氧化皮由三层组成，外层为Fe2O3，中间层为Fe3O4,金属与氧化层的交界为FeO影响金属氧化的主要因素是加热温度、加热时间、炉气成分和金属的化学成分200℃以下钢表面没有显著的氧化痕迹；加热到600-700℃时开始显著氧化；900-950℃时则剧烈氧化；高于1300℃时，氧化皮熔化，氧化更剧烈进行加热时间越长，氧化皮生成量越多，尤其在高温下其影响更大，所以必须使钢在高温下停留在加热炉中的时间尽量短，即加热速度应尽量快。
在氧化性炉气中加热刚，氧化皮就会大量产生；在中性炉气中加热刚，就不易产生氧化皮加热过程中产生的氧化皮直接造成了金属的烧损，脱落在炉内的氧化皮会对加热炉内材料产生腐蚀作用，附着在坯料上的氧化皮会使热冲压模具的磨损加剧，同时可能被压入热冲压毛坯的表面，降低毛坯的表面质量因此，加热后的坯料，在冲压之前必须将氧化皮清除干净特别应注意清除皮料朝向热冲压冲头的端面上的氧化皮，否则氧化皮将被冲头压入弹体药室底部，造成严重的弹底缺陷通常采用喷射高压水的方法清除氧化皮由于喷射时间较短，坯料表面只有很薄一层受到高压水的冷却，而坯料内部的热量又能很快地使其重新升温脱碳是加热过程中刚表层中的碳与炉气中的H2O、O2、CO2、H2等产生化学反应，形成CO被烧掉或生成非金属碳化物脱碳层深度也是和加热温度、时间、钢的化学成分以及炉气有关脱碳层的深度随加热时间、加热温度的增加而增加钢的含碳量越高，脱碳层越深脱碳造成了钢料表层含碳量的下降，对中碳及高碳钢尤其明显脱碳后，其硬度和强度降低，如脱碳层深度小于机械加工余量，则对工件没有危害，否则将影响其使用性能1.2坯料加热方法弹体坯料的加热可使加热炉来完成，按使用能源可将炉子分成两大类：火焰加热炉和电能加热炉。
弹体毛坯热冲压的加热炉普遍采用火焰加热炉随着科技的发展,感应加热炉被越来越多的应用到生产领域，这里我们工艺采用大功率电感应加热炉电感应加热时加热温度均匀，加热速度快，氧化脱碳很小，且机械化、自动化程度高同时配置坯料加热自动送进装置，改善劳动条件1.3加热温度热冲压都在一定的温度范围内进行，首先应确定合适的终冲温度，然后根据热冲压过程中温度下降值确定其始冲温度，以避免由于始冲温度过高，致使热冲压完成时的终冲温度过高而影响弹体毛坯质量正确的加热应保证坯料达到所要求的始冲温度且材料内部温度均匀，在此前提下，尽量减少坯料的烧损和提高生产率从降低变形抗力的角度出发，加热温度应尽可能高冲压终了的最低温度应保证获得组织均、晶粒细小而没有硬化现象和裂纹的热冲压毛坯由金属材料的性质确定碳钢热冲压温度范围（如图1.1）图1.1 碳钢热冲压温度范围由于生产条件不同，各生产单位采用的热冲压温度范围也不尽相同生产单体毛坯的热冲压温度范围如表1.1所示表1.1 热冲压温度范围弹体口径/mm坯料尺寸/（mmmm）钢号始冲温度/℃ 终冲温度/℃炉温/℃858585D601100～1180≥850≤1250100105105D601100～1150≥800≤1250122115115D601100～1180≥820≤1250130115115D601120～1180≥850≤1250根据生产经验，本次冲孔前毛坯加热温度为1150℃。
1.4加热速度和加热时间正确的加热应保证坯料达到所要求的始冲温度温度及坯料的连续、完整和温度均匀，在此前提下，尽量减少坯料的烧损和提高生产率如坯料加热不均匀，则各部位的变形抗力也不相同，冲压时就会使弹体毛坯的壁厚差增大、弹口部偏斜以及弹体薄厚不均为满足上述要求，加热过程中必须控制加热温度、加热速度和加热时间冲孔坯料(D60钢)在加热炉中的加热参数可参考表1.2和表1.3表1.2 D60的电流穿透深度(cm)温度 ρ/（10-5Ω） 50Hz 500Hz 1000Hz800 118 7.75 2.44 1.731000 122 7.85 4.53 1.761250 128 8.0 4.64 1.80表1.3 毛坯热冲压加热时间材料坯料尺寸/mm加热温度/℃加热炉温度/℃加热时间/minD6085方钢1100～11801200～128070～100D60105方钢1100～11801200～1280100～120D60115方钢1100～11501200～1300110～140根据生产经验，坯料应加热到1150℃，加热时间为85min。
2 清除氧化皮材料钢在加热炉内加热的过程中，其表层金属与炉其中的H2O和O2等氧化性气体进行化学反应生成氧化皮氧化皮由三层组成，外层为Fe2O3，中间层为Fe3O4,金属与氧化层的交界为FeO加热过程中产生的氧化皮直接造成了金属的烧损，脱落在炉内的氧化皮会对加热炉内材料产生腐蚀作用，附着在坯料上的氧化皮会使热冲压模具的磨损加剧，同时可能被压入热冲压毛坯的表面，降低毛坯的表面质量因此，加热后的坯料，在冲压之前必须将氧化皮清除干净特别应注意清除皮料朝向热冲压冲头的端面上的氧化皮，否则氧化皮将被冲头压入弹体药室底部，造成严重的弹底缺陷通常采用喷射高压水的方法清除氧化皮由于喷射的时间短，坯料表面只有一层受到高压水的冷却，而坯料内部的热量又能很快地使其重新升温用高压水清除氧化皮是一种最有效的方法它利用于高压水的冲击力，又借助于氧化铁皮和钢遇冷收缩的不同,使它迅速脱落不论面积大小、形状如何此方法均可采用，特别是紧贴的氧化皮，用其他方法难于清除时，只要水压足够，喷嘴大小角度喷水时间和水量合适，清除效果一般都很好高压水清除氧化皮的原理如下：1、冷却效应：当坯料收到高压水喷射而冷却时，由于基体材料及氧化皮的收缩率不同而产生的切向剪力，促使氧化皮脱落。
2、破裂效应：指在高压水枪的压力作用下氧化皮层发生破裂，破裂效应随压力则大而增大3、蒸汽效应：由于氧化皮层厚度不均匀且有裂痕，个别水滴在滴落皮料与氧化皮之间突然受热汽化爆炸，从而使氧化皮脱落4、冲刷效应：高压水将破碎后的氧化皮冲离坯料表面，使其不至于被模具压入坯料表面冲刷水流的入射角越大，冲刷效果越好，但作用在压花皮上的冲击力也越小高压水清除氧化皮的装置是一个箱型结构，一端进料，另一端出料，箱内四周布置喷嘴喷嘴直径一般选用0.8-1mm，多数喷嘴与毛坯轴线的垂直面大约成15，部分喷嘴安装角与前后端面成45，以保证配料的六个面的氧化皮都能打掉要避免喷射水流的互相干涉，喷嘴与配料表面间的距离可保持在200-300mm范围内，高压水压力一般为15-20MPa3 冲孔前毛坯质量及温度检验坯料在冲孔前的工艺处理过后，需要对坯料的加热温度和坯料的表面质量进行检测，判断其误差是否在允许范围内，以保证坯料在冲孔过程中达到设计要求这对工艺加工过程有着重要的意义1、毛坯表面质量的检验该检验过程主要依靠专业化的电子设备和操作员自身的经验和来完成，检测坯料表面质量后，与已知数据进行对比分析，判定改坯料能否进入下一步加工工序。
如若出现数据偏差过大，则需要上报问题并分析问题形成原因2、温度检验毛坯温度检验时主要依靠电子测温设备来完成，测量毛坯温度分析其是否满足下一步热冲压工序的要求合理的加热温度可以改变坯料的内部组织性能，对后续热冲压工艺的成型过程有着重要的影响4 冲孔设计4.1 弹体毛坯冲孔的变形过程热冲压毛坯的质量，其中特别是弹体毛坯壁厚差的大小，很大程度上取决于冲孔方形截料在模具内冲孔的变形过程比较复杂，整个变形过程由如4下种变形方式组成1、坯料被压至模底坯料放入冲孔模后，冲头下行顶住坯料端面，将坯料压向冲孔模的下部锥孔，此时皮料处于其下部由方形向圆锥形趋近的局部变形过程随着此局部变形过程的发展，坯料接近锥底，材料继续填充，尾椎阻力也逐渐增大2、坯料全长被镦粗当填充尾椎的阻力增大到大于材料被敦促的流动阻力时，坯料即转向以镦粗变形为主坯料全长被敦促的阶段比较短，敦促到一定程度后，冲头开始进入材料内部3、坯料被挤向四周冲头压入材料后，挤开材料使之向四周空隙填充，随着冲头压入材料内部，挤向四周的材料增多，直至填满全部空隙4、坯料反挤由于坯料全长上被镦粗，因而被冲头挤开的材料除了一部分填满材料与模壁间的空隙外，另一部分材料将沿着冲头运动相反的方向流动，形成反挤变形，反挤变形是冲头压入材料一定。