本發明屬于筒體類零件加工技術領域，具體地指一種鋁合金傳爆藥筒類零件加工方法。

背景技術：

傳爆藥筒是戰斗部裝藥體傳爆組件的結構件，裝藥體內部裝填有大量高能炸藥，通過接收引爆系統的輸出能量，引爆傳爆組件，傳爆組件起爆主裝藥，炸藥作用后產生沖擊波超壓對目標進行殺傷。其中傳爆藥筒是安裝傳爆藥、傳爆引信以及與裝藥體殼體轉接的重要結構件。

目前傳爆藥筒加工方式主要是采用鋁合金棒材經車外圓、鏜內孔等工序直接機械加工成形。由于傳爆藥筒具有大法蘭、薄壁盲孔、大長徑比的結構特點，所以該加工方法存在兩個問題：一是零件剛性差，加工過程中刀具顫動導致零件內孔粗糙度較低，難以保證傳爆藥的裝配安全性；二是材料利用率極低，僅10％左右，加工成本較高。如何利用現有的技術既保證傳爆藥筒內孔粗糙度要求，確保傳爆藥的裝配安全性，同時又提高材料利用率，降低加工成本，成為戰斗部生產亟待解決的問題，也是當前將“成本工程”植入工藝和生產管理的核心工作。

技術實現要素：

本發明的目的就是要針對傳統加工方法的不足，提供一種既保證內孔粗糙度要求、又確保傳爆藥的裝配安全性且同時又極大提高材料利用率的鋁合金傳爆藥筒類零件加工方法。

為實現上述目的，本發明所設計的鋁合金傳爆藥筒類零件加工方法，所述鋁合金傳爆藥筒類零件包括藥筒、藥筒一端的堵蓋及藥筒另一端的法蘭，所述加工方法包括如下步驟：

1)成型堵蓋組件：采用鋁棒加工成型堵蓋組件，堵蓋組件包括大頭端的堵蓋和小頭端的工藝夾頭，堵蓋的外徑及厚度與藥筒對接處尺寸間隙配合；

2)加工藥筒：采用鋁管加工成型，首先在普車上粗車鋁管兩端面及鋁管外周圓見光，然后在臥式鏜床上利用臥式鏜床支架裝夾鋁管的內孔進行粗鏜內孔，接著再精車鋁管外周圓及半精鏜內孔、精鏜內孔，最后在鋁管的一端部車外周圓環帶且見光，利用臥式鏜床的支撐中心架裝夾鋁管端部的環帶，車加工與堵蓋裝配的連接內孔最終成型藥筒；

3)焊接成型預藥筒組件：清理藥筒和堵蓋組件中堵蓋焊接區域的附近區域及焊絲，然后對藥筒和堵蓋的焊接區域進行預熱，預熱后將堵蓋和藥筒進行裝配，裝配到位后采用手工氬弧焊進行定位焊接形成半藥筒組件，再將半藥筒組件壓緊，并采用手工氬弧焊焊接環縫形成工藝焊環，環縫焊完后入爐保溫成型為預藥筒組件；

4)成型藥筒組件，將預藥筒組件裝在臥式鏜床上，并用臥式鏜床上的支撐中心架支撐預藥筒組件的外周圓中部，車端面工藝焊環和環帶后形成藥筒組件；

5)加工法蘭：采用鋁板加工成型，首先在鋁板中心處鉆法蘭孔，然后車鋁板外圓和端面，最后在法蘭孔內壁車與藥筒組件中藥筒連接的內螺紋；

6)組裝藥筒組件和法蘭形成預傳爆藥筒類零件：將藥筒組件裝在臥式鏜床上，并用臥式鏜床上的支撐中心架支撐藥筒組件的外周圓，車藥筒組件開口端的外螺紋，然后在藥筒組件外螺紋裝配部位上均勻涂抹膠液，然后將法蘭與藥筒組件旋合裝配到位后置于18～25℃環境下固化后轉去臥式鏜床，并用臥式鏜床上的支撐中心架支撐藥筒組件的外周圓中部車加工外周圓、端面至所需尺寸形成預傳爆藥筒類零件；

7)形成所需的傳爆藥筒類零件：利用鉆具裝夾于將步驟6)中預傳爆藥筒類零件的藥筒另一端面，鉆出法蘭螺紋孔，最后車工藝夾頭形成所需的傳爆藥筒類零件。

進一步地，所述步驟2)中，執行半精鏜內孔、精鏜內孔時，利用環形工裝裝夾鋁管的外周圓中段；執行精鏜內孔時，靠近與堵蓋組件中堵蓋焊接一端55～65mm范圍內的內徑比內孔其他部位的內徑大0.80～0.12mm；車加工與堵蓋裝配的連接內孔后，對內孔進行拋光，將內孔接刀痕接平，滿足內孔粗糙度的要求；然后采用專用檢測芯軸檢測內孔，若專用檢測芯軸插入至藥筒底部，則合格，否則為不合格。

進一步地，所述步驟3)中，清理藥筒和堵蓋焊接區域的附近區域及焊絲后，再用刮刀去除焊接區域及其附近區域的氧化層，最后用脫脂棉蘸丙酮清洗焊絲及焊接對接區域；預熱溫度為110±10℃，預熱時間為30±5min；入爐保溫的溫度為80±10℃、時間為60～80min；定位焊接為對稱對稱定位焊接，定位焊縫長10～15mm，且定位焊接時定位點位兩個、四個或六個；采用手工氬弧焊焊接時焊接工藝參數如下：電流I為150±10A、電弧電壓U為10±1V、焊接速度V為18±2cm/min及氣體流量L為9±1L/min。

進一步地，所述步驟3)中，焊接成型為藥筒組件后，采用專用檢測芯軸檢測內孔，若專用檢測芯軸插入至藥筒底部，則合格，否則為不合格；若不合格，則車掉堵蓋組件后對藥筒和堵蓋組件重新進行焊接。

進一步地，所述步驟4)中，在車端面工藝焊環和環帶的過程中并目測步驟3)中的焊縫質量，若焊縫區域有裂紋或有直徑大于0.5mm的氣孔，則執行步驟3)返修對藥筒和堵蓋組件重新焊后再車工藝焊環和環帶。

進一步地，所述步驟4)后，對藥筒組件的焊縫區域做熒光檢查。

進一步地，所述步驟6)中，在藥筒組件外螺紋裝配部位上均勻涂抹膠液之前，對藥筒組件和法蘭的裝配部位用無水乙醇清洗干凈，并晾干；所述膠液為GY-340厭氧膠；固化之前將藥筒組件和法蘭表面殘留的膠液清理干凈，且固化的時間為24～36h；車加工外周圓、端面至所需尺寸后，拋光支撐中心架支撐部位與外周圓接平。

進一步地，所述步驟7)中，鉆出法蘭螺紋孔后，將端面孔位測具與法蘭端面對合后，用端面孔位測具上的螺栓逐一緊固法蘭端面上相應的法蘭螺紋孔，將端面孔位測具與法蘭端面裝配緊固后，保證端面孔位測具和傳爆藥筒法蘭端面貼合，保證裝配緊固、不松動即可。

進一步地，所述環形工裝包括底座及通過螺栓與底座對合連接的上蓋，所述底座的上端面向內凹陷有下半圓形孔，所述上蓋的內表面向內凹陷有與下半圓形孔對合形成圓孔的上半圓形孔，所述圓孔的內徑與精車鋁管外周圓后的外徑相匹配。

進一步地，所述專用檢測芯軸包括中空的圓柱體及設置在圓柱體上端部的把手，所述圓柱體的長度不小于藥筒的長度，所述圓柱體的外徑與藥筒的內徑一致。

本發明采用將傳爆藥筒類零件拆分為堵蓋、藥筒、法蘭三個工藝零件，堵蓋和藥筒機加焊接成形為藥筒組件，再與法蘭采用螺紋連接、涂膠固化防轉的加工方案，滿足了鋁合金材料、大法蘭、薄壁盲孔、大長徑比傳爆藥筒類零件的成型要求，解決了內孔粗糙度較低、傳爆藥的裝配安全性無保障、材料利用率低的難題。采用本發明所提供的方法進行鋁合金材料、大法蘭、薄壁盲孔、大長徑比傳爆藥筒類零件的成型加工，具有以下優點：

其一，將傳爆藥筒拆分為堵蓋、藥筒、法蘭三個工藝零件，極大的提高了材料利用率，降低了原材料成本；

其二，采用交替車外周圓、鏜內孔、自制環形工裝裝夾零件外周圓中段的機械加工方法，減小鏜加工內孔時因薄壁深孔結構剛性較差導致的刀具顫動問題，從而提高了內孔粗糙度；

其三，采用專用檢測芯軸，保證深孔尺寸滿足傳爆藥的裝配要求。

附圖說明

圖1為本實施例中傳爆藥筒類零件的結構示意圖；

圖2為圖1的左側示意圖；

圖3為本實施例中堵蓋組成加工結構示意圖；

圖4為本實施例中藥筒加工結構示意圖；

圖5為本實施例中藥筒與堵蓋組成焊接加工示意圖；

圖6為本實施例中法蘭加工結構示意圖；

圖7為本實施例中藥筒組件加工外螺紋結構示意圖；

圖8為本實施例中藥筒組件與法蘭加工結構示意圖；

圖9為本實施例中環形工裝結構示意圖；

圖10為本實施例中專用檢測芯軸結構示意圖；

圖11為本實施例中端面孔位測具檢測示意圖。

其中：堵蓋1、藥筒2、法蘭3(其中：法蘭螺紋孔3.1、法蘭孔3.2)、堵蓋組件4、工藝夾頭5、鋁管6、內孔7、環帶8、連接內孔9、藥筒組件10、外螺紋11、底座12、下半圓形孔13、上蓋14、上半圓形孔15、專用檢測芯軸16、把手17、圓柱體18、環形工裝19、工藝焊環20、端面孔位測具21(其中：本體21.1、連接孔21.2、螺栓21.3、把手21.4)。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明，便于更清楚地了解本發明，但它們不對本發明構成限定。

如圖1、圖2所示，針對某導彈整體殺爆戰斗部裝藥體傳爆藥筒類零件包括藥筒2(即傳爆藥筒類零件薄壁、大長徑比部位)、藥筒2一端的堵蓋1及藥筒2另一端的法蘭3，其大法蘭(直徑厚度12mm)、薄壁盲孔(壁厚及底部厚度4mm)、大長徑比(內孔直徑長度736.5mm)的成型過程如下：

1)成型堵蓋組件4：采用鋁棒加工成型堵蓋組件，堵蓋組件4包括大頭端的堵蓋1和小頭端的工藝夾頭5，且工藝夾頭按照車加工即可，堵蓋的外徑與藥筒對接處間隙配合尺寸(0/-0.10)mm，堵蓋厚度保證尺寸4(+0.50/+0.30)mm，如圖3所示；

2)加工藥筒：結合圖4所示，采用鋁管6加工成型，首先在普車上粗車鋁管兩端面及鋁管外周圓見光，然后在臥式鏜床上利用臥式鏜床支架裝夾鋁管的內孔7進行粗鏜內孔至接著再精車鋁管外周圓至且要求直線度不大于0.05，然后再執行半精鏜內孔至精鏜內孔至(+0.35/+0.15)mm；執行半精鏜內孔、精鏜內孔時，利用環形工裝19裝夾鋁管的外周圓中段，以減小鏜加工內孔時因薄壁內孔結構剛性較差導致的刀具顫動問題，從而提高內孔粗糙度至Ra6.3；執行精鏜內孔時，靠近與堵蓋組件中堵蓋焊接一端55～65mm(優選60mm)范圍內的內徑比內孔其他部位的內徑大0.80～0.12mm，消除焊接堵蓋時受熱局部收縮對內徑尺寸的影響；最后在鋁管的一端部車外周圓環帶8且見光，利用臥式鏜床的支撐中心架裝夾鋁管端部的環帶8，車加工與堵蓋裝配的連接內孔9至(+0.20/+0.10)；車加工與堵蓋裝配的連接內孔9后，對內孔7進行拋光，將內孔接刀痕接平，滿足內孔粗糙度Ra6.3的要求最終成型藥筒；然后采用專用檢測芯軸16檢測內孔7，若專用檢測芯軸插入至藥筒底部，則合格，否則為不合格；

3)焊接成型預藥筒組件：清理藥筒2和堵蓋組件4中堵蓋焊接區域的附近區域及焊絲，再用刮刀去除焊接區域及其附近區域的氧化層，最后用脫脂棉蘸丙酮清洗焊絲及焊接對接區域，要求清理后焊絲及焊接對接區無氧化物、水分、油污等，另外零件清理后4h內必須焊接，否則應重新清理；然后對藥筒和堵蓋的焊接區域進行預熱，預熱溫度為110±10℃，預熱時間為30±5min，預熱后立即執行焊接，要求在保溫及周轉過程中注意保持焊接區域清潔干凈，防止焊接區域受到污染，并避免碰傷、擦傷工件表面；即預熱后立即將堵蓋和藥筒進行裝配，裝配到位后采用手工氬弧焊進行定位焊接形成半藥筒組件，定位點焊不允許有裂紋、氣孔等缺陷，否則應打磨掉重新定位點焊；再將半藥筒組件裝夾到銅墊上，最后在半藥筒組件上平放軸承并壓緊半藥筒組件，并采用手工氬弧焊焊接環縫形成工藝焊環20，如圖5所示，環縫焊完后立即入爐保溫，入爐保溫的溫度為80±10℃、時間為60～80min，最終成型為預藥筒組件；成型為藥筒組件后，采用專用檢測芯軸16檢測內孔，若專用檢測芯軸插入至藥筒底部，則合格，否則為不合格；若不合格，則車掉堵蓋組件后對藥筒和堵蓋組件重新進行焊接，但重新焊接的次數不能超過兩次同理，不能超過兩次返修次數也包括返修焊工序中的車堵蓋的次數；兩次焊接完成后用干凈的鋼絲輪清理焊縫表面及附近的焊渣、飛濺等，用刮刀清理焊縫起弧收弧處，用蘸有丙酮的脫脂棉清理干凈，直至脫脂棉上無黑漬；

由于鋁及鋁合金材料的焊接性能較差，因為鋁的導熱系數和膨脹系數比較大，焊接時很容易產生變形，同時，在焊接過程中特別容易產生氣孔、裂紋等缺陷，并且受藥筒和堵蓋焊接結構所限，在焊接過程中也不容易觀察焊接熔池，給加絲帶來難度。傳爆藥筒要求焊縫內部氣孔不大于遠遠超過QJ2698-95中Ⅰ級焊縫氣孔要求，焊接難度較大。研制階段時生產的42件傳爆藥筒因焊縫處有大于的氣孔，導致26件不合格，合格率僅38％，不但產品質量和生產周期無法保證，而且增加了生產成本。通過對傳爆藥筒焊接工藝參數進行優化設計，采用手工氬弧焊焊接時焊接工藝參數如下：電流I為150±10A、電弧電壓U為10±1V、焊接速度V為18±2cm/min及氣體流量L為9±1L/min。按此參數后期焊接生產的傳爆藥筒內部氣孔大小基本控制在范圍內，經統計一次焊接合格率控制在93.4％，產品補焊后的合格率為96％。

另外，本實施例中定位焊接為對稱對稱定位焊接，定位焊縫長10～15mm，且定位焊接時定位點位兩個、四個或六個。

4)成型藥筒組件10，將預藥筒組件裝在臥式鏜床上，并用臥式鏜床上的支撐中心架支撐預藥筒組件的外周圓中部，車端面工藝焊環20和環帶8后形成藥筒組件；在車端面工藝焊環20和環帶8的過程中并目測步驟3)中的焊縫質量，若焊縫區域有裂紋或有直徑大于0.5mm的氣孔，則執行步驟3)返修對藥筒和堵蓋組件重新焊后再車工藝焊環20和環帶9，保證尺寸傳爆藥筒底部厚度尺寸；

5)步驟4)后，對藥筒組件的焊縫區域做熒光檢查，要求無表面裂紋及穿透性氣孔等缺陷，如有超差缺陷，應用紅筆在缺陷部位作出明顯標記；

6)加工法蘭3：如圖6所示，采用鋁板加工成型，首先在鋁板中心處鉆法蘭孔3.2，然后車鋁板外圓和端面，最后在法蘭孔內壁車與藥筒組件中藥筒連接的內螺紋M130×1.5-7H，在沒有螺紋塞規的情況下，法蘭與藥筒組件的(M130×1.5-6g)螺紋配車，并標識與之配車的藥筒組件的零件編號；

7)組裝藥筒組件10和法蘭3形成預傳爆藥筒類零件：將藥筒組件裝在臥式鏜床上，并用臥式鏜床上的支撐中心架支撐藥筒組件的外周圓，車藥筒組件開口端的外螺紋11(M130×1.5-6g)；然后對藥筒組件和法蘭的裝配部位用無水乙醇清洗干凈后，在藥筒組件外螺紋裝配部位上均勻涂抹膠液，膠液為GY-340厭氧膠，起到防轉作用；然后將法蘭與藥筒組件旋合裝配到位后，將藥筒組件和法蘭表面殘留的膠液清理干凈，最后置于18～25℃環境下固化24～36h后轉去臥式鏜床，并用臥式鏜床上的支撐中心架支撐藥筒組件的外周圓中部，因藥筒組件薄壁細長軸結構剛性較差，所以需用支撐中心架支撐在藥筒組件中部防止零件顫動，車加工外周圓、端面至所需尺寸，拋光支撐中心架支撐部位與外周圓接平，保證尺寸合格，最終形成預傳爆藥筒類零件，如圖8所示；裝配時要控制用膠量，螺紋間隙均勻，保證裝配藥筒組件外周圓與法蘭端面垂直，要求兩個零件螺紋連接底部端面貼和間隙小于0.02；

8)形成所需的傳爆藥筒類零件：利用鉆具裝夾于將步驟6)中預傳爆藥筒類零件的藥筒另一端面，用壓板壓緊，置磁力鉆于鉆具上，鉆孔保證相關孔位尺寸鉆出法蘭螺紋孔3.1(M6-7H)，最后車工藝夾頭5形成所需的傳爆藥筒類零件；為確保端面6個法蘭螺紋孔3.1及尺寸的正確性，結合圖11所示，將端面孔位測具21的本體21.1與法蘭端面對合后，使本體上的連接孔21.2與法蘭端面上的法蘭螺紋孔3.1一一對應后，用本體上連接孔21.2處的螺栓21.3逐一緊固法蘭端面上相應的法蘭螺紋孔3.1，將本體21.1與法蘭端面裝配緊固后，保證本體和傳爆藥筒法蘭端面貼合，即保證裝配緊固、不松動即可。

另外，本加工方法中環形工裝19如圖9所示，包括底座12及通過螺栓與底座12對合連接的上蓋14，底座12的上端面向內凹陷有下半圓形孔13，上蓋14的內表面向內凹陷有與下半圓形孔13對合形成圓孔的上半圓形孔15，圓孔的內徑與精車鋁管外周圓后的外徑相匹配。如圖10所示，專用檢測芯軸16包括中空的圓柱體18及設置在圓柱體18上端部的把手17，圓柱體18的長度不小于藥筒的長度，圓柱體的外徑與藥筒的內徑一致。如圖11所示，端面孔位測具21包括本體21.1、開設在本體21.1上的連接孔21.2、連接在連接孔21.2上的螺栓21.3及設置在本體21.1上的把手21.4，本體21.1上的連接孔21.2與法蘭端面上的法蘭螺紋孔3.1一一對應。