彈帶徑向摩擦焊研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的發(fā)展，薄壁彈的廣泛應(yīng)用，使得彈體的改進(jìn)和彈帶的裝配工藝要求越來越高。多年來，彈帶裝配工藝一直是困擾我國炮彈設(shè)計(jì)制造的技術(shù)瓶頸。中國兵器工業(yè)第五九研究所研制了國內(nèi)第一臺(tái)能完成徑向、軸向的慣性，連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊等多種工藝及小批量生產(chǎn)的特種摩擦焊機(jī)——CT-25 特種摩擦焊機(jī)，實(shí)現(xiàn)了薄壁紫銅彈帶與鋼彈體的連接，更新改造了傳統(tǒng)的彈帶裝配及加工工藝。該項(xiàng)技術(shù)稱為彈帶徑向摩擦焊接技術(shù)，是目前國際上重點(diǎn)研究的彈帶裝配技術(shù)，是解決彈帶與彈

2、體連接的好方法。彈帶徑向摩擦焊接技術(shù)是通過徑向加壓實(shí)現(xiàn)徑向面連接的一種摩擦焊技術(shù)。
　　 通過實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)得知，在焊接過程中，工件的夾持狀態(tài)非常重要。在焊接過程中，常出現(xiàn)的問題是由于銅帶與彈體間摩擦扭矩過大，使得彈體的夾持狀態(tài)不穩(wěn)定，出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，這對(duì)彈帶的焊接十分不利。中國兵器工業(yè)第五九研究所通過對(duì)傳統(tǒng)摩擦焊夾持模型的改進(jìn)，已經(jīng)從實(shí)踐中解決了這一難題。
　　 本課題來源于中國兵器工業(yè)第五九研究所項(xiàng)目，依據(jù)項(xiàng)目要求以小口徑

3、炮彈彈帶摩擦焊為例，對(duì)在焊接過程中傳統(tǒng)和改進(jìn)夾持模型夾持彈體的穩(wěn)定性進(jìn)行數(shù)值計(jì)算研究，為改進(jìn)夾持模型的合理性提供理論支撐，同時(shí)應(yīng)用模擬分析結(jié)論指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)過程。
　　 本文在調(diào)研并分析了彈帶徑向摩擦焊工藝基礎(chǔ)上，首先，根據(jù)徑向摩擦焊接夾持模型的結(jié)構(gòu)和工藝特點(diǎn)，應(yīng)用Pro-E 三維建模軟件建立了符合客觀實(shí)際的摩擦焊接夾持模型及簡化模型。其次，基于有限元法，根據(jù)小口徑炮彈彈帶徑向摩擦焊接過程的特點(diǎn)，并在試驗(yàn)設(shè)計(jì)理論的指導(dǎo)下，確定了焊

4、接過程中兩種不同夾持模型下彈體夾持狀態(tài)的三維接觸分析數(shù)值模擬試驗(yàn)方案。同時(shí)，基于ANSYS 有限元軟件，依據(jù)擬定的36 次模擬試驗(yàn)方案，建立了合適的計(jì)算模型，并分別對(duì)焊接過程中兩種夾持模型下彈體和過渡套（夾具）的應(yīng)力應(yīng)變和兩者間的相對(duì)位移進(jìn)行了數(shù)值模擬。最后，對(duì)得到的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律進(jìn)行了比較分析；同時(shí)應(yīng)用Origin 專業(yè)函數(shù)繪圖軟件對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了處理，得到了焊接過程中兩種夾持模型下彈體所受不同夾持力與所允許的最大摩擦扭矩間的關(guān)

5、系曲線和關(guān)系函數(shù)式，并對(duì)其進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明：從焊接過程中彈體及過渡套(夾具)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)和夾持模型的防扭能力等方面上，改進(jìn)夾持模型均優(yōu)于傳統(tǒng)夾持模型；在改進(jìn)夾持模型的夾持下，所允許的最大摩擦扭矩Mmax與彈體上軸向壓應(yīng)力P 1和徑向壓應(yīng)力P2 間滿足： 2 1 max ·· P b P a M+=（a、b 為求解系數(shù)），a的取值范圍為51.5～54.2，b的取值范圍為121～124。
　　 該項(xiàng)目的研究成果得到了中國兵