本發(fā)明涉及一種槍炮身管外部機(jī)械自緊裝置和利用所述裝置實(shí)現(xiàn)槍炮身管外部自緊的方法。

背景技術(shù)：

目前自緊身管已經(jīng)成為高膛壓火炮的標(biāo)準(zhǔn)配置，部分槍械槍管也采用自緊技術(shù)。自緊身管相對(duì)單筒身管有很多優(yōu)點(diǎn)：包括提高身管強(qiáng)度、減輕身管重量、降低身管材料等級(jí)、提高身管疲勞壽命等。

目前的自緊方法均是在身管內(nèi)膛施加高壓，使得身管壁局部或者全部發(fā)生塑性變形，高壓撤除后，在身管內(nèi)壁形成殘余應(yīng)力，這些殘余應(yīng)力可以使身管承受更高的內(nèi)壓，也即提高了身管的強(qiáng)度。

目前的自緊工藝包括身管內(nèi)部液壓自緊、身管內(nèi)部機(jī)械自緊以及身管內(nèi)部爆炸自緊。這三種工藝均基于制造時(shí)內(nèi)膛施加高壓的原理，方法單一，無(wú)法從外部觀察，檢測(cè)設(shè)備的安裝十分困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種在身管外部進(jìn)行機(jī)械自緊的裝置和工藝，拓展了實(shí)現(xiàn)身管自緊的技術(shù)途徑。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種槍炮身管外部機(jī)械自緊裝置，其包括固定卡環(huán)、套置在固定卡環(huán)內(nèi)的固定夾具以及設(shè)置在固定夾具內(nèi)的硬質(zhì)合金環(huán)；所述固定夾具包括圓柱形筒體、設(shè)置在筒體一端的外緣的外擋環(huán)以及設(shè)置在筒體另一端的內(nèi)緣的內(nèi)擋環(huán)，所述筒體的外徑與固定卡環(huán)的內(nèi)徑相適配；所述硬質(zhì)合金環(huán)的外徑與筒體的內(nèi)徑相適配，所述硬質(zhì)合金環(huán)的后端設(shè)置有引導(dǎo)錐面。

進(jìn)一步的，所述硬質(zhì)合金環(huán)的前端設(shè)置有釋放錐面。

進(jìn)一步的，所述固定卡環(huán)、筒體以及硬質(zhì)合金環(huán)同軸設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述引導(dǎo)錐面的錐底大于槍炮身管的外徑，錐頂小于槍炮身管的外徑。

進(jìn)一步的，所述硬質(zhì)合金環(huán)采用鈦合金或鎢合金材料。

優(yōu)選的，所述硬質(zhì)合金環(huán)采用碳化鎢材料

一種利用上述自緊裝置進(jìn)行槍炮身管外部機(jī)械自緊的方法，其包括如下步驟：

a)根據(jù)毛坯自緊半徑選擇具有該內(nèi)徑的硬質(zhì)合金環(huán)，在槍炮身管毛坯的端部沿外壁切削出5～10cm的拉伸段，所述拉伸段的外徑小于硬質(zhì)合金環(huán)的內(nèi)徑；

b)對(duì)槍炮身管毛坯進(jìn)行磷化和浸潤(rùn)油脂處理；

c)將槍炮身管毛坯的拉伸段穿過(guò)硬質(zhì)合金環(huán)內(nèi)部，施加拉力拉動(dòng)槍炮身管毛坯緩慢通過(guò)硬質(zhì)合金環(huán)，拉動(dòng)速度0.1～1mm/s，槍炮身管毛坯通過(guò)硬質(zhì)合金環(huán)后即完成了自緊。

自緊方法中，所述硬質(zhì)合金環(huán)的內(nèi)徑根據(jù)如下公式確定：硬質(zhì)合金環(huán)的內(nèi)徑與自緊外壓強(qiáng)之間關(guān)系用式(a)計(jì)算：

式(a)中，r1-身管毛坯內(nèi)半徑；r2-身管毛坯外半徑；e-身管材料彈性模量；

所述自緊外壓強(qiáng)與身管毛坯自緊半徑之間關(guān)系用式(b)計(jì)算：

式(b)中，σs-身管材料屈服強(qiáng)度極限；ρ-身管毛坯自緊半徑，描述了塑性變形區(qū)域的大小。

自緊方法中，所述步驟c)中的拉動(dòng)速度為拉動(dòng)速度0.5mm/s。

本發(fā)明的原理為：制造時(shí)拉動(dòng)身管毛坯通過(guò)內(nèi)徑略小于其外徑的環(huán)狀硬質(zhì)合金頭(鈦合金或鎢合金)，使身管毛坯外表面承受高壓并引起身管毛坯管壁部分發(fā)生塑性變形，拉動(dòng)結(jié)束后在身管毛坯內(nèi)壁塑性區(qū)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，從而使身管射擊時(shí)能夠承受更高的內(nèi)壓，也即提高了身管強(qiáng)度。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明拓展了實(shí)現(xiàn)槍炮身管自緊的技術(shù)途徑，外部機(jī)械自緊工藝相對(duì)于內(nèi)部機(jī)械自緊工藝更容易觀察，也便于安裝各種測(cè)試設(shè)備。本發(fā)明可用于院校、科研所和武器生產(chǎn)廠的槍炮身管自緊制造。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明硬質(zhì)合金環(huán)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1固定卡環(huán)、2筒體、3外擋環(huán)、4內(nèi)擋環(huán)、5硬質(zhì)合金環(huán)、6引導(dǎo)錐面、7拉伸段、8槍炮身管毛坯、9釋放錐面、α引導(dǎo)錐面與中心軸的夾角、β釋放錐面與中心軸的夾角、l引導(dǎo)錐面與釋放錐面之間圓柱段長(zhǎng)度。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

結(jié)合圖1和圖2所示，一種槍炮身管外部機(jī)械自緊裝置，其包括固定卡環(huán)1、套置在固定卡環(huán)1內(nèi)的固定夾具以及設(shè)置在固定夾具內(nèi)的硬質(zhì)合金環(huán)5；所述固定夾具包括圓柱形筒體2、設(shè)置在筒體2一端的外緣的外擋環(huán)3以及設(shè)置在筒體2另一端的內(nèi)緣的內(nèi)擋環(huán)4，所述筒體2的外徑與固定卡環(huán)1的內(nèi)徑相適配；所述硬質(zhì)合金環(huán)5的外徑與筒體2的內(nèi)徑相適配，所述硬質(zhì)合金環(huán)5的后端設(shè)置有引導(dǎo)錐面6，引導(dǎo)錐面與中心軸的夾角α為1.2～2°。所述硬質(zhì)合金環(huán)5的前端設(shè)置有釋放錐面9，釋放錐面與中心軸的夾角β為1.5～3.4°。引導(dǎo)錐面與釋放錐面之間通過(guò)長(zhǎng)度l為5～10mm的圓柱段連接，所述圓柱段的內(nèi)徑與槍炮身管的拉伸段外徑相適配，加工方便。

外擋環(huán)抵住固定卡環(huán)固定固定夾具，硬質(zhì)合金環(huán)通過(guò)內(nèi)擋環(huán)抵住固定，引導(dǎo)錐面可以實(shí)現(xiàn)將槍炮身管周向限位，防止拉動(dòng)過(guò)程中偏移軸線，同時(shí)在槍炮身管的自緊過(guò)程中給予一個(gè)緩沖，避免局部受力過(guò)大。

所述固定卡環(huán)1、筒體2以及硬質(zhì)合金環(huán)5同軸設(shè)置。所述引導(dǎo)錐面6的錐底大于槍炮身管的外徑，錐頂小于槍炮身管的外徑。所述硬質(zhì)合金環(huán)5采用鈦合金或鎢合金材料，優(yōu)選為碳化鎢。

使用時(shí)，在槍炮身管毛坯的一端進(jìn)行加工，使槍炮身管毛坯的一端能夠穿過(guò)硬質(zhì)合金環(huán)，伸出筒體外。通過(guò)動(dòng)力設(shè)備，如液壓缸、油缸、氣缸等沿軸線拉動(dòng)槍炮身管毛坯，槍炮身管通過(guò)小于其外徑的硬質(zhì)合金環(huán)后，實(shí)現(xiàn)自緊。

實(shí)施例2

一種利用實(shí)施例1中所述的自緊裝置進(jìn)行槍炮身管外部機(jī)械自緊的方法，其包括如下步驟：

a)根據(jù)毛坯自緊半徑選擇具有特定內(nèi)徑的硬質(zhì)合金環(huán)5，在槍炮身管毛坯8的端部沿外壁切削出5～10cm的拉伸段7，所述拉伸段7的外徑小于硬質(zhì)合金環(huán)5的內(nèi)徑；

b)對(duì)槍炮身管毛坯8進(jìn)行磷化和浸潤(rùn)油脂處理；

c)將槍炮身管毛坯8的拉伸段7穿過(guò)硬質(zhì)合金環(huán)內(nèi)部，施加拉力拉動(dòng)槍炮身管毛坯緩慢通過(guò)硬質(zhì)合金環(huán)6，拉動(dòng)速度0.1～1mm/s，槍炮身管毛坯通過(guò)硬質(zhì)合金環(huán)6后即完成了自緊；拉動(dòng)速度優(yōu)選0.5mm/s。

d)將拉伸段7切除，對(duì)槍炮身管毛坯1內(nèi)壁和外壁進(jìn)行精加工(精車(chē)、精磨、拋光等)，以滿(mǎn)足槍炮身管對(duì)尺寸和精度要求。

自緊方法中，所述硬質(zhì)合金環(huán)的內(nèi)徑根據(jù)如下公式確定：硬質(zhì)合金環(huán)5的內(nèi)徑與自緊外壓強(qiáng)之間關(guān)系用式(a)計(jì)算：

式(a)中，r1-身管毛坯內(nèi)半徑；r2-身管毛坯外半徑；e-身管材料彈性模量；p2-自緊外壓強(qiáng)；r-硬質(zhì)合金環(huán)內(nèi)徑；

所述自緊外壓強(qiáng)與身管毛坯自緊半徑之間關(guān)系用式(b)計(jì)算：

式(b)中，σs-身管材料屈服強(qiáng)度極限；ρ-身管毛坯自緊半徑，描述了塑性變形區(qū)域的大小。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，但并不限于此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易根據(jù)上述實(shí)施例領(lǐng)會(huì)本發(fā)明的精神，并做出不同的引申和變化，但只要不脫離本發(fā)明的精神，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。