多种药件压制成型升降输送工艺设备创新设计.pdf

1、2023.22 科学技术创新多种药件压制成型升降输送工艺设备创新设计代冬生（上海通彩机器人有限公司，上海）随着现代军事发展的需求，武器口径是越来越大，种类是越来越多，威力是越来越猛，所以战斗部药件品种也在不断增多，规格不断增大，对所配套的压药机的要求也是越来越高。由于受传统压装药方法的影响，在压装药方面采用固定输送方式进行生产压制成型。对压药机适应产品范围的要求不断增加，对所配制压药机的开口和行程也在不断增大。而军工产品生产的最基本特点是:多品种小批量生产，每个产品的产量少，属于离散型生产;产品的结构和工艺有较大的差异，生产的稳定性和专业化程度低，生产过程间断时间、工艺路线和生产周期都很长1。

2、所以采用固定压药小车轨道方式进行生产压药，已不能适应现代压装药发展的需求，急需对其进行技术改进和针对压药环节中技术症结进行创新设计。1方案分析固定压药小车轨道输送方式不仅限制了下顶式压药机的上升工作行程，导致在压制较短药柱产品或模具较低时，模具上方或下方所留空间过大，并在压药过程中需增配较多垫板和其他工装来满足不同产品的工艺需求，这样就增加了压药周期和科研研制及生产成本，而压药机行程却无法得到充分使用，设备能力不能充分发挥，因此，需要针对以上压装药生产中存在的技术问题进行创新设计。在创新设计过程中，固定压药小车轨道在压机中间，所以必须分析压药机结构和工作特点。压药机采用三梁四柱液压机结构，自下

3、向上方式进行压药;采用比例伺服及双闭环反馈控制，压力能无级调整;压机限位采用直线位移传感器控制，并设置上下极限行程开关进行保护，保证滑块不会超程运行，能够完成定压成形和定程成形两种工作方式2。另外，结合压药工艺过程中的安全要求和操作规程等，能否利用压药机上下压药工作行程，在不增加外界动力的条件下满足压药需求。通过反复论证和多种方案比较最终分析得出:原导轨长度不变，将原导轨长度方向截断，变成可上下运动的升降导轨，增加压机开口有效高度，再对升降导轨和压药小车进出抗爆间进行约束设计和其他结构创新设计能满足多品种小批量压药需求，使压药生产更加柔性化。2有效高度分析压装法压药是弹药装药中被广泛采用的装药

4、方法之一，是将散粒体炸药装入模具中，用冲头施加一定的压力，将散粒体炸药压成具有一定形状、一定密度、一定机械强度的药件或装药，具有使用的炸药广、生产周期短、爆轰感度大等优点3。压装模具是压装生产中重要的工艺装备，是根据药柱的几何形状和尺寸进行设计的。压药模具安装在压药小车上，主要由冲头、导向套、模套和底座等组成，底座与压药小车连接。如图 1 所示。在模套内径尺寸确定的条件下，模套的高度应根据炸药的药量、松装密度和冲头在模套中的定向高度作者简介院代冬生（1985-），男，本科，高级工程师，研究方向：机械设计。摘要：介绍了多种药件压制成型过程、压药核心单元高度分析以及升降输送工艺设备的设计原理及结构

5、，并对关键装置创新设计进行了详细论述，利用该创新设计能实现药件小批量、多品种压制成型及柔性化生产，对提高火工品的自动化工艺水平具有一定的借鉴和推广价值。关键词：药件；升降输送；柔性化中图分类号院TJ410.5曰TQ560.7文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2023冤22-0187-04187-科学技术创新 2023.22来确定。具体是首先根据图纸尺寸及密度要求计算装药量;将所计算的装药量除以模套内径面积和炸药的松装密度，得到一高度值；在此高度值基础上加上冲头工作长度的 2/3(至少不低于工作长度的 1/2)，作为模套高度的图纸设计值。2.1固定压药小车轨道输送方式高度分析高度分析时

6、必须要了解输送轨道的安装方式。以压机工作台面为基准安装墙内轨道，保证墙内轨道与压机中心的尺寸要求。墙内轨道在左右方向上按距压机中心指定尺寸布置，同时还要保证墙内轨道前端面距压机中心距离、墙内轨道后端面距驱动装置距离。然后以墙内轨道为基准安装墙外轨道，保证墙外轨道中心轴线与墙内轨道中心轴线以及高度、驱动装置轨道中心轴线与墙内轨道中心轴线以及高度一致。固定压药小车轨道输送方式压药核心单元主要由压机、梳形件、压药模具、固定轨道以及固定压药小车等组成。固定压药核心单元高度尺寸链为 H=h0+h4+h3+h2，其中，压机有效开口高度为 H，压药模具高度为h0，梳型件高度为 h4，固定压药小车轨道距压机下

7、底面高度为 h3。如图 2 所示。从图 2 中可以看到，固定压药小车轨道输送方式会导致模具下方留下了一段高度为 h3的空间，此高度空间过大，且无法利用，只能在压药过程中增配相应厚度垫板来解决，以达到压药过程中合理受力。垫板又厚又重，一是不好更换，设备灵活性差，二是增大了工人的负担和劳动强度，使事故发生的概率和风险增加，不利于保障员工人身安全，降低了安全本质化生产。2.2可升降轨道输送方式高度分析可升降轨道输送方式压药核心单元主要由压机、梳形件、压药模具、活动轨道以及压药小车等组成。可升降压药核心单元高度尺寸链为其中，压机有效开口高度为 H，压药模具高度为 h0，梳型件高度为 h4，可升降轨道距

8、压机下底面高度为 h5。如图 3 所示。图 3可升降压药核心单元高度尺寸链从图 3 中可以看到，可升降轨道输送方式会将固定压药小车轨道输送方式造成的模具下方无法利用的一段高度为 h3的空间一部分高度分给压药小车，使这段高度有 h3减小到 h5(h3h5)，有效行程由 h2增大到h1(h2h1)。这样，压药小车就设计成了“U”型结构，一方面增加了压机的有限行程，直接就提高了压机的有效工作范围，这就缩短产品切换时间，柔性大，另一方面减少了在制品，还相对的减少了作业场地，使工位周边空间利用率更高，还有就是两侧支撑柱在轨道中间来回运动，具有相互限制作用，提高设备运行过程中的安全性，减少伤人事故发生的可

9、能性，再就是减小了垫板厚度，降低了垫板重量，在降低成本的同时减轻了劳动强度。3技术原理将压药机工作台上的固定导轨前后截断，成为升降导轨，并增设导向机构，保证升降导轨在压药时沿上下方向可随压药行程自行移动;在升降导轨与固定导轨衔接处增设托槽限位装置和固定式支架，分别固定在压药机底座上，保证压药机上升降导轨在压药完成后能与固定导轨完全对接，使压药小车可沿水平方向进出抗爆间，并利用闸门装置保证压药生产安全性。采取上述措施，解决了固定导轨在压药时与工作台面相互干涉的技术问题，同时并不影响压药小车进出抗爆间工作，有效地利用了压药机压药时的工作行0451,Hhhhh图 1带导向套压药模具 图 2固定压药核

10、心单元高度尺寸链188-2023.22 科学技术创新程。创新设计后的升降输送工艺设备主要由可升降轨道装置、闸门装置、压药小车、驱动输送装置和气动系统等组成。如图 4 升降输送工艺设备示意。3.1压药小车创新设计为了保证压药过程压药小车始终在压药机中心位置，使压药过程不发生偏载，确保安全压药，对其压药小车的牵引拉杆加长处理，并能使其牵引杆与输送气缸的托车挂钩完全结合，使压药过程压药小车上下运动时，挂钩能分离自如，不会影响压药小车位置。支撑柱不能做成通长的，必须在与小车体相连时增加垫板。这一方面可以用来调节高度，增加装配调整的灵活性，一方面是支撑柱可以根据不同的需求和用途进行更换，使压药小车更加灵

11、活，从而减少设备的种类和数量，达到了降低生产成本和提高生产效率的目的。3.2驱动输送装置创新设计输送气缸托架是将气缸动力传递到压药小车上，并牵引压药小车进出抗爆间，完成人机隔离压药。那么气缸托架的位置将不能影响压药小车的位置，但在压药时，不能参与压药的上下运动，设计中必须保证气缸托架位置不能有明显变化，利用输送气缸底部缓冲结构和气缸最大行程位置，确保气缸托架每次工作中的位置准确。另外结合输送气缸内置磁性开关，来检测气缸托架位置，确保压药工作循环正确，不会发生误动作。3.3可升降导轨创新设计可升降导轨是这次改进中的关键部件，既能上下运动，又要准确停止，还要有高的运动精度等。因此设计了精确导向定位

12、装置，采用了精密导向铜套，满足了压药安全要求和运动精度需求。每根可升降导轨配置两套精确导向定位装置，并将其固定在压药工作台上，保证了可升降导轨的直线位置和水平精度。固定导轨虽然不运动，但在升降导轨部分处截断，影响到其刚性;在接缝处要求过渡平滑，不得影响压药小车进出抗爆间的运动。因此在接缝处设计了支架，加强了导轨刚度，同时还在导轨接缝处增加了托槽定位装置，保证升降导轨与固定导轨平滑对接。在压药过程中，可升降导轨可以随压药机工作台上下运动，并可自动适应不同压药行程，满足压药生产需求。所以创新设计后的可升降轨道装置主要由外道轨、内道轨、升降内道轨、导向机构及支架等组成。如图 5 可升降轨道装置示意。

13、图 5可升降轨道装置示意导向机构的支座利用 T 型螺栓固定在工作台面上，导向机构的导向轴一端与升降内道轨组装好后再焊接在一起，这是为了保证道轨的稳定性和准确性，支座采用中孔设计，上端装有铜套，然后将导向机构的导柱放入铜套中，保证升降内道轨能上下移动，从而实现可升降功能。导向机构在可升降导轨单元中起着重要的作用，主要用于导向、支撑和定位。具体来说包括:导柱能够保证可升降导轨在上下往复移动过程中正常进行对中，防止出现定导向不到位的情况，从而保证可升降导轨的正常使用;导柱能够在可升降导轨顶出的过程中支撑升降内道轨和压药小车滚轮，防止出现导轨的图 4升降输送工艺设备示意189-科学技术创新 2023.

14、22歪斜情况，保证升降内道轨和压药小车滚轮在进行作业时处于稳定的运作中;导柱能够将可升降导轨单元中的各个部件定位在正确的位置上，确保运行过程中精度和稳定性。在外道轨的前端安装了两个液压缓冲器，主要有以下作用:在压药小车运动过程中对其进行缓冲和减速，从而起到一定程度的保护作用;由于液压缓冲器能够将压药小车的运动速度逐渐降低并最终停止，因此能够降低工作过程中的噪音。4设备主要创新点4.1截断导轨，有效提高设备使用范围充分利用压药机上下移动压药的工作特点，将原有固定导轨改成可上下移动并能自适应压药行程的升降导轨，以此更灵活地适应不同的场景和需求，同时为升降导轨设计了导向限位装置和支撑支架及托槽等，以

15、确保导轨升降过程中的稳定性和安全性。所以在没有新增外部动力的情况下，充分发挥了设备的有效功能，提高了设备的使用范围。4.2减少工装辅具，降低劳动强度因为工装辅具通常是一些辅助工具和装置，是用于协助工人完成各种任务，如果使用过多的工装辅具，会增加工人的负担和劳动强度，所以减少工装辅具可以减轻工人的负担，降低劳动强度;减少了更换压药模具定位柱和工作调整垫板的次数，降低事故发生的概率和风险。4.3多功能性升降输送工艺设备的创新设计充分发挥了现有压药装药设备的压药行程，能够满足不同的需求和用途;还提高了压药精度和产品质量，扩大了压药模具高度使用范围，增强了压药模具的柔性化生产，而降低生产成本和提高生产

16、效率。5结论通过此项创新设计，有效地解决了下顶式压药机不能全程压药的技术难题，充分发挥了设备的最大有效能力，能满足了药件小批量、多品种压制成型及生产需要，增强了产品应变能力，实现了火工品柔性化生产。同时降低劳动强度，保障员工人身安全，对提高火工品的自动化工艺水平具有一定的借鉴和推广意义。参考文献1李斌，张明.多品种小批量军工产品生产管理探讨J.中国管理信息化，2015，18(19):137-138.2张弦弦，朱全松，王雪晶，等.现代火工品压药技术及装备浅析J.机电产品开发与创新，2020，33(5):75-77.3姜庆禄.压装装药双向压药的模具设计J.兵工自动化，2013，32(1):93-9

17、6.Innovative Design of Molding Lifting andConveying Process Equipment for VariousPharmaceutical PartsDai Dongsheng(Shanghai Tonsail Robot Co.，Ltd.，Shanghai，China)Abstract:Introduces the design principle and structure of pressing and molding multiple powder grainprocess,height analysis of pressure co

18、re unit and lifting and conveying process equipment,and the key de原vice innovation design in detail,using the innovative design can realize small batch,many varieties pressingmolding and flexible production,to improve the level of explosive automation technology has certain referenceand promotion value.Key words:powder grain;lifting and conveying;flexibility190-