一种枪炮身管外部机械自紧装置及自紧方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种枪炮身管外部机械自紧装置，其包括固定卡环、套置在固定卡环内的固定夹具以及设置在固定夹具内的硬质合金环；所述固定夹具包括圆柱形筒体、设置在筒体一端的外缘的外挡环以及设置在筒体另一端的内缘的内挡环，所述筒体的外径与固定卡环的内径相适配；所述硬质合金环的外径与筒体的内径相适配，所述硬质合金环的后端设置有引导锥面。本发明专利技术提供一种在身管外部进行机械自紧的装置和工艺，拓展了实现身管自紧的技术途径。

External mechanical self tightening device for gun barrel and self tightening method

The invention relates to a gun barrel external mechanical self locking device, which comprises a fixing clasp, is sheathed in the fixed fixture card ring and hard alloy ring is arranged on the fixed clamp; the fixing clamp comprises a cylinder body, the retaining ring is arranged in the outer end of the cylinder body and the outer baffle ring set at the other end of the inner cylinder in the cylinder body and the outer diameter of the inner diameter of the fixing ring is matched; the hard alloy ring and the outer diameter of the cylinder diameter is matched with the hard alloy ring is arranged at the rear end of guide cone. The invention provides a device and process for Mechanical Autofrettage on the outside of the barrel, which extends the technical approach to realize the self tightening of the barrel.

【技术实现步骤摘要】
一种枪炮身管外部机械自紧装置及自紧方法
本专利技术涉及一种枪炮身管外部机械自紧装置和利用所述装置实现枪炮身管外部自紧的方法。
技术介绍
目前自紧身管已经成为高膛压火炮的标准配置，部分枪械枪管也采用自紧技术。自紧身管相对单筒身管有很多优点：包括提高身管强度、减轻身管重量、降低身管材料等级、提高身管疲劳寿命等。目前的自紧方法均是在身管内膛施加高压，使得身管壁局部或者全部发生塑性变形，高压撤除后，在身管内壁形成残余应力，这些残余应力可以使身管承受更高的内压，也即提高了身管的强度。目前的自紧工艺包括身管内部液压自紧、身管内部机械自紧以及身管内部爆炸自紧。这三种工艺均基于制造时内膛施加高压的原理，方法单一，无法从外部观察，检测设备的安装十分困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在身管外部进行机械自紧的装置和工艺，拓展了实现身管自紧的技术途径。本专利技术采用如下技术方案：一种枪炮身管外部机械自紧装置，其包括固定卡环、套置在固定卡环内的固定夹具以及设置在固定夹具内的硬质合金环；所述固定夹具包括圆柱形筒体、设置在筒体一端的外缘的外挡环以及设置在筒体另一端的内缘的内挡环，所述筒体的外径与固定卡环的内径相适配；所述硬质合金环的外径与筒体的内径相适配，所述硬质合金环的后端设置有引导锥面。进一步的，所述硬质合金环的前端设置有释放锥面。进一步的，所述固定卡环、筒体以及硬质合金环同轴设置。进一步的，所述引导锥面的锥底大于枪炮身管的外径，锥顶小于枪炮身管的外径。进一步的，所述硬质合金环采用钛合金或钨合金材料。优选的，所述硬质合金环采用碳化钨材料一种利用上述自紧装置进行枪炮身管外部机械自紧的方法，其包括如下步骤：a)根据毛坯自紧半径选择具有该内径的硬质合金环，在枪炮身管毛坯的端部沿外壁切削出5～10cm的拉伸段，所述拉伸段的外径小于硬质合金环的内径；b)对枪炮身管毛坯进行磷化和浸润油脂处理；c)将枪炮身管毛坯的拉伸段穿过硬质合金环内部，施加拉力拉动枪炮身管毛坯缓慢通过硬质合金环，拉动速度0.1～1mm/s，枪炮身管毛坯通过硬质合金环后即完成了自紧。自紧方法中，所述硬质合金环的内径根据如下公式确定：硬质合金环的内径与自紧外压强之间关系用式(a)计算：式(a)中，r1-身管毛坯内半径；r2-身管毛坯外半径；E-身管材料弹性模量；所述自紧外压强与身管毛坯自紧半径之间关系用式(b)计算：式(b)中，σs-身管材料屈服强度极限；ρ-身管毛坯自紧半径，描述了塑性变形区域的大小。自紧方法中，所述步骤c)中的拉动速度为拉动速度0.5mm/s。本专利技术的原理为：制造时拉动身管毛坯通过内径略小于其外径的环状硬质合金头(钛合金或钨合金)，使身管毛坯外表面承受高压并引起身管毛坯管壁部分发生塑性变形，拉动结束后在身管毛坯内壁塑性区产生残余应力，从而使身管射击时能够承受更高的内压，也即提高了身管强度。本专利技术的有益效果为：本专利技术拓展了实现枪炮身管自紧的技术途径，外部机械自紧工艺相对于内部机械自紧工艺更容易观察，也便于安装各种测试设备。本专利技术可用于院校、科研所和武器生产厂的枪炮身管自紧制造。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术硬质合金环的剖面结构示意图。其中，1固定卡环、2筒体、3外挡环、4内挡环、5硬质合金环、6引导锥面、7拉伸段、8枪炮身管毛坯、9释放锥面、α引导锥面与中心轴的夹角、β释放锥面与中心轴的夹角、l引导锥面与释放锥面之间圆柱段长度。具体实施方式实施例1结合图1和图2所示，一种枪炮身管外部机械自紧装置，其包括固定卡环1、套置在固定卡环1内的固定夹具以及设置在固定夹具内的硬质合金环5；所述固定夹具包括圆柱形筒体2、设置在筒体2一端的外缘的外挡环3以及设置在筒体2另一端的内缘的内挡环4，所述筒体2的外径与固定卡环1的内径相适配；所述硬质合金环5的外径与筒体2的内径相适配，所述硬质合金环5的后端设置有引导锥面6，引导锥面与中心轴的夹角α为1.2～2°。所述硬质合金环5的前端设置有释放锥面9，释放锥面与中心轴的夹角β为1.5～3.4°。引导锥面与释放锥面之间通过长度l为5～10mm的圆柱段连接，所述圆柱段的内径与枪炮身管的拉伸段外径相适配，加工方便。外挡环抵住固定卡环固定固定夹具，硬质合金环通过内挡环抵住固定，引导锥面可以实现将枪炮身管周向限位，防止拉动过程中偏移轴线，同时在枪炮身管的自紧过程中给予一个缓冲，避免局部受力过大。所述固定卡环1、筒体2以及硬质合金环5同轴设置。所述引导锥面6的锥底大于枪炮身管的外径，锥顶小于枪炮身管的外径。所述硬质合金环5采用钛合金或钨合金材料，优选为碳化钨。使用时，在枪炮身管毛坯的一端进行加工，使枪炮身管毛坯的一端能够穿过硬质合金环，伸出筒体外。通过动力设备，如液压缸、油缸、气缸等沿轴线拉动枪炮身管毛坯，枪炮身管通过小于其外径的硬质合金环后，实现自紧。实施例2一种利用实施例1中所述的自紧装置进行枪炮身管外部机械自紧的方法，其包括如下步骤：a)根据毛坯自紧半径选择具有特定内径的硬质合金环5，在枪炮身管毛坯8的端部沿外壁切削出5～10cm的拉伸段7，所述拉伸段7的外径小于硬质合金环5的内径；b)对枪炮身管毛坯8进行磷化和浸润油脂处理；c)将枪炮身管毛坯8的拉伸段7穿过硬质合金环内部，施加拉力拉动枪炮身管毛坯缓慢通过硬质合金环6，拉动速度0.1～1mm/s，枪炮身管毛坯通过硬质合金环6后即完成了自紧；拉动速度优选0.5mm/s。d)将拉伸段7切除，对枪炮身管毛坯1内壁和外壁进行精加工(精车、精磨、抛光等)，以满足枪炮身管对尺寸和精度要求。自紧方法中，所述硬质合金环的内径根据如下公式确定：硬质合金环5的内径与自紧外压强之间关系用式(a)计算：式(a)中，r1-身管毛坯内半径；r2-身管毛坯外半径；E-身管材料弹性模量；p2-自紧外压强；r-硬质合金环内径；所述自紧外压强与身管毛坯自紧半径之间关系用式(b)计算：式(b)中，σs-身管材料屈服强度极限；ρ-身管毛坯自紧半径，描述了塑性变形区域的大小。以上所述的实施例仅仅是对本专利技术的优选实施方式进行描述，但并不限于此，本领域的技术人员很容易根据上述实施例领会本专利技术的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本专利技术的精神，都在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种枪炮身管外部机械自紧装置，其特征在于，其包括固定卡环(1)、套置在固定卡环(1)内的固定夹具以及设置在固定夹具内的硬质合金环(5)；所述固定夹具包括圆柱形筒体(2)、设置在筒体(2)一端的外缘的外挡环(3)以及设置在筒体(2)另一端的内缘的内挡环(4)，所述筒体(2)的外径与固定卡环(1)的内径相适配；所述硬质合金环(5)的外径与筒体(2)的内径相适配，所述硬质合金环(5)的后端设置有引导锥面(6)。

【技术特征摘要】
1.一种枪炮身管外部机械自紧装置，其特征在于，其包括固定卡环(1)、套置在固定卡环(1)内的固定夹具以及设置在固定夹具内的硬质合金环(5)；所述固定夹具包括圆柱形筒体(2)、设置在筒体(2)一端的外缘的外挡环(3)以及设置在筒体(2)另一端的内缘的内挡环(4)，所述筒体(2)的外径与固定卡环(1)的内径相适配；所述硬质合金环(5)的外径与筒体(2)的内径相适配，所述硬质合金环(5)的后端设置有引导锥面(6)。2.根据权利要求1所述的一种枪炮身管外部机械自紧装置，其特征在于，所述硬质合金环(5)的前端设置有释放锥面(9)。3.根据权利要求1所述的一种枪炮身管外部机械自紧装置，其特征在于，所述固定卡环(1)、筒体(2)以及硬质合金环(5)同轴设置。4.根据权利要求1所述的一种枪炮身管外部机械自紧装置，其特征在于，所述引导锥面(6)的锥底大于枪炮身管的外径，锥顶小于枪炮身管的外径。5.根据权利要求1所述的一种枪炮身管外部机械自紧装置，其特征在于，所述硬质合金环(5)采用钛合金或钨合金材料。6.根据权利要求1所述的一种枪炮身管外部机械自紧装置，其特征在于，所述硬质合金环(5)采用碳化钨材料。7.一种利用权利要求1～6任一项所述自紧装置进行枪炮身管外部机械自紧的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜中华，杨玉良，李鹏，吴大林，张玉荣，赵建新，刘海平，
申请(专利权)人：中国人民解放军军械工程学院，
类型：发明
国别省市：河北,13