大口径枪弹集成装配研究

黄　权，李　锦

(中国兵器工业第五八研究所 弹药中心，四川 绵阳　621000)

大口径枪弹集成装配研究

黄权，李锦

(中国兵器工业第五八研究所 弹药中心，四川 绵阳621000)

摘要：针对大口径枪弹目前总装工序分散、人工参与度大、产品质量和一致性不稳定等现状，提出了从总装工艺流程、生产装备、过程信息与数据等方面进行集成研究的设计方案，实现大口径枪弹总装过程集成化和自动化，为未来枪弹全线生产的信息化和数字化奠定基础。

关键词：大口径枪弹；总装；工艺流程；集成装配

枪弹是枪械在战斗中用来攻击或防御，致使目标直接遭受损害的弹药。枪弹总装是枪弹制造的最后一个环节，它将枪弹全部零、部件(弹壳、弹头、底火、发射药)组成一个整体，达到枪弹产品图所规定的最终尺寸和形状的工艺综合[1]。

现有枪弹总装模式均为分散装配，生产过程数据不能及时反馈，导致产品质量和一致性不稳定。对枪弹总装进行改造升级，提高枪弹生产效率和产品质量，及时、保质保量地提供急需的弹药[2]。

1目前装配现状分析

枪弹总装包括底火装配、弹壳晾干、成弹装配和质量检测4部分，目前的枪弹装配具有以下特点：

一是工艺流程为分段式，装药装配设备分散在多个厂房内，生产过程不连续，增加了生产组织难度，不利于进行精益生产。底火装配完成后需要将弹壳离线进行自然晾干，然后再进入到成弹装配单元进行装配，最后通过皮带传输进入到质量检测工序，完成整个装配流程。中间自然晾干时间一般为24～48 h，造成前段的底火装配与后段的成弹装配衔接困难。

二是采用单机设备与单元设备共存的模式进行生产，生产过程人工参与较多。底火装配过程分成了两步进行，先装配底火，再通过皮带输送进行弹壳内涂口工序；晾干后的弹壳再次进行成弹装配，完成后再次通过皮带输送进行质量检测。每道工序均需要人工上下料，造成生产人员密集，存在较严重的生产安全隐患。同时，弹壳被重复上下料，增加了转运环节，也增加了成品外观不合格的几率。

三是缺少在线检测设备，生产过程中靠人工抽检来确定产品质量。直接影响枪弹发火性能的底火压入深度和直接影响药室容积这个内弹道指标的弹头压入弹壳深度[3]两个关键工艺参数均缺少在线实时检测工序和设备，仅依靠过程检验人员定期抽检，发现问题后再进行调整，产品质量波动较大。

目前装配工艺流程如图1所示。

图1　目前枪弹装配工艺流程

2集成装配研究

针对以上情况分析，借鉴先进制造工艺技术及装备在民用产品上的广泛应用，对大口径枪弹装配工艺技术及装备进行深入研究，形成自动化、连续化、人机隔离、系统集成的先进装配生产模式，整体提升枪弹装配行业的先进制造技术水平。

2.1　设备最优配置

2.1.1装配工艺集成与优化

通过对目前工艺的分析和枪弹总装生产经验的总结，在保持现有定型的枪弹装配总体工艺的前提下，结合自动化和数字化的设计理念，将枪弹总装从底火装配到成弹装配集成为一个整体，在装配过程中实现底火室周围点胶和弹壳内涂口的在线晾干，实现产品关键工艺参数的在线检测与质量监控，形成一套连续化全自动数字集成装配生产工艺[4]，如图2所示。

图2　枪弹集成装配工艺

从图2可知，枪弹集成装配工艺具有以下优点：

一是在弹壳装配前增加在线检测弹壳传火孔工序，确保弹壳质量可靠，使枪弹总装后的成品能有效发射；

二是改变原来将底火室周围点胶和弹壳内涂口后的弹壳下线晾干的状况，进行在线晾干，使生产工序连续化，弹壳在线晾干后直接进入后续工序；

三是进行全线装药装配过程的工艺参数自动检测，对每一发产品工艺数据进行在线实时检测，可省去人工抽检的工作，使产品质量得到有效保障；

四是将原弹头压入弹壳工序拆分为预装弹头工序和压弹头工序，使设备调试方便、快捷，提高设备可维护性；

五是将合膛检验集成在成弹装配单元中，进行成弹质量实时检测，及时反馈产品质量信息，若出现问题将及时并予以调整和解决，降低废品率，节约成本，保证产品质量。

2.1.2装配设备集成与优化

依据集成装配生产工艺，对枪弹总装设备的构成和布置进行优化，将原来布置在多个工房内的生产工序集成在一起，对装配工装、装配夹具、装配工具、装配操作等装配过程信息[5]进行集成，减小设备占地面积，设备总体布局如图3所示。

图3　大口径枪弹自动装配线总体布局

该大口径枪弹自动装配线由底火装配单元、弹壳自动晾干传输线、成弹装配单元、成弹涂尖及外涂口机、外观检测机等进行有机地集成。依据韩格逊-伯尼法和最大设定准则法，查找出生产线中作业时间最长的工序为成弹装配单元中的预装弹头工序，为得到生产平衡率最佳的装备分配方案，将生产线配置为：底火装配单元为单发生产模式、成弹装配单元为成组生产模式、成弹涂尖及外涂口机为单发生产模式。各装配单元之间采用先进自动化物流进行链接和物品传递，使全线能够连续、有序的生产。

一是底火装配单元装配完成的弹壳经过专用换向装置后，自动从倒立状态转换为正立状态，然后连续、有序的进入晾干传输线进行循环晾干。

二是在晾干传输线上完成晾干后的弹壳经过专用机械设备后，从连续紧挨模式转换成分组间隔模式，按照生产节拍将分组的弹壳传送到成弹装配单元进行装配。

三是完成成弹装配后的成品通过专用机构后，从成组模式转换为单发间隔模式并进入到成弹涂尖及外涂口机上进行成弹涂尖和外涂口。

四是完成涂尖及外涂口的成弹经过专用装置，从正立竖直状态转换为水平横躺状态，然后进入外观检测机进行终检。

2.1.3关键工序及指标优化

为保证枪弹产品的整体质量，对总装过程中的关键工序及指标进行优化。

一是采用自适应调节机构来优化和改进底火压入装置，消除由于弹壳自身误差，提高底火压入弹壳底火室深度合格率，提升枪弹的发火性能。

二是对装药机采用技术成熟的振动计量结构，保证装药量合格，确保枪弹的初速和膛压满足要求。

三是进行实时检测压入后的成弹全长，保证直接影响药室容积这个内弹道指标的弹头压入弹壳深度合格。

四是为提高枪弹本身(主要是对发射药和击发药)的密封性能枪弹的密封性，在涂内口、涂外口、底火周围点胶等工序采用精确伺服计量装置来完成涂覆功能。

2.2　自动控制集成

根据枪弹集成装配工艺，在装配过程中将数字技术、先进物流技术、机器视觉技术、自动控制技术、在线质量检测技术等进行集成，实现枪弹的自动化、连续化和信息化装配，其控制框图如图4所示。

图4　大口径枪弹自动装配线控制系统框图

2.2.1电控系统集成

采用主从站控制系统对该装药装配线各个生产装配单元进行集中管控，取代原单机运行模式。主控系统通过DP网络与各从站子系统进行信息和数据交换，各从站子系统实时接收所控制的机构和工件信息，并根据主控系统的指令对机构进行实时控制，完成生产线生产控制。

2.2.2系统优化与改进

在集成装配设备的控制系统中，必须保证产品装配任务能够安全、可靠地完成[6]，对电气系统进行冗余设计、抗干扰设计、热设计等设计完善，充分考虑预防误动作的防护措施。

2.2.3信息和数据集成

枪弹总装过程中将各装配单元的物料位置信息、物料状态信息、机构动作信息、生产状态信息、产品质量信息、各装配单元的产品工艺参数等工况信息和工艺数据，通过数据子系统全部集成到主控系统中进行集中、整理和分类，并对这些相关的多元信息优化使用，控制整个生产线处于自动、协调、可靠的运行状态中。同时将这些集成信息应用到用户界面、查询模式、数据同步、存取控制等多个方面[7]。将各类数据视图集成为全局模式，使用户能够按照全局模式透明地访问各类数据，可对数据进行查询和提取，用于分析批次零部件或成品的信息，并反馈到前端设备，完善前端工艺及设备工作状态。

2.3　安全保障

1) 危险工序增加安全防护。

2) 器件选用本质安全型或防爆型。

3) 对生产节拍要求不高的工序采用气动系统。

4) 与产品接触的机构装置采用有色金属。

5) 避免机构运行过程中产生碰撞，增加缓冲或采用有良好缓冲性能的机构。

6) 采用自诊断技术，具有条件变化的适应能力并能够根据判断结果进行相应处理，确保设备运行安全。

3结束语

通过集成装配研究，创新了枪弹总装工艺，对所有装配信息和数据进行集成处理，使产品质量和一致性得到极大的提升。本生产线已成功应用于某大口径枪弹装药装配生产中，为现代集成装配生产作出了一定贡献，但仍需对该装配生产线适应未来装备数字化和无人值守生产模式进行深入分析和研究。

参考文献：

[1]《枪弹制造》编写组.枪弹装配和包装[M].北京:国防工业出版社,1979:1-2.

[2]范夕萍，陈煜，任晓雪,等.美国弹药工业基础现代化改造进程探析[J].兵工自动化，2013,32(1)：52-54.

[3]孙镇和.枪弹药筒制造工艺学[M].北京:北京理工大学出版社，1995:240-246.

[4]张方宇.我国弹药生产技术和装备发展现状及发展对策初探[J].兵工自动化，2008,27(4)：1-4.

[5]张开富，李原，邵毅,等.一种集成装配过程信息的装配建模方法[J].西北工业大学学报，2005,23(2)：222-226.

[6]王承勋.机电一体化集成装配装置的电气系统的优化和改进设计[J].中国新技术新产品，2011(24)：163-164.

[7]董福壮，罗伟其.信息集成技术及其发展(综述)[J].暨南大学学报，2001,22(5)：74-80.

(责任编辑周江川)

收稿日期：2015-02-11

作者简介：黄权(1977—)，男，高级工程师， 主要从事高危产品自动装药装配技术研究。

doi:10.11809/scbgxb2015.07.003

中图分类号：TP278；TJ2

文献标识码：A

文章编号：1006-0707(2015)07-0010-04

本文引用格式：黄权，李锦.大口径枪弹集成装配研究[J].四川兵工学报，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

【装备理论与装备技术】