WJ20426—2016《枪弹自动装配生产线设计要求》标准解析

2017-11-16段红虞波陶光成

中国管理信息化 2017年21期

关键词：设计要求枪弹生产线

段红+虞波+陶光成

[摘要] 本文对兵器行业标准WJ20426-2016《枪弹自动装配生产线设计要求》的主要技术内容进行了分析，同时给出了实施本标准的建议，为正确理解和使用本标准提供了参考。

[关键词] 枪弹；自动装配；生产线；设计要求

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 21. 043

[中图分类号] F273 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2017）21- 0096- 05

0 引言

相比美国和以色列等发达国家，我国主要枪弹生产企业目前大都存在技术水平低、生产设备陈旧和生产准备时间长等问题。现有制造设备难以满足快速大批量生产要求，更谈不上战时变批快速响应、小批量柔性化生产和新品开发等能力。

针对上述情况，为提高国内枪弹生产企业的技术水平和成弹装配效率，中国兵器装备集团自动化研究所通过十余年的不懈努力，成功研制出了直线式大口径枪弹成弹和转子式小口径枪弹自动生产线并已完成了几千万发以上成弹的生产任务。目前中国兵器集团自动化研究所已在枪弹自动装配生产线设计上积累了丰富的研制经验和技术积淀。

WJ20426-2016标准（以下简称本标准）就是对成弹自动装配生产线设计经验的总结。本标准为兵器行业标准，由中国兵器装备集团公司提出，中国兵器装备集团自动化研究所起草，中国兵器工业标准化研究所归口管理，国家国防科技工业局批准发布。本标准于2016年12月14日发布， 2017年3月1日起正式实施。

本标准共分为八章，包含范围、规范性引用文件、术语和定义、设计依据、设计原则、设计程序、设计内容和设计文件。

以下着重解析本标准的主要技术内容。

1 范围

本章明确了标准的对象和适用范围。指明了标准的适用界限是“成品枪弹的弹头、弹壳和发射药自动装配生产线的设计”。

2 设计依据

2.1 概述

“设计依据”一章主要提出在设计枪弹自动装配生产线（以下简称生产线）时在功能和性能、安全性、可靠性及总体设计等方面应考虑到的设计要素。

2.2 功能和性能

针对影响生产线功能与性能的物流系统、装配精度、工艺参数、自诊断功能等方面提出了要求。如：

（1）根据生产工艺，生产线应自动完成枪弹零部件的自动传输、定量装药、装压弹头、罩（紧）口及质量检测等工作。

（2）生产线的物流系统应进行防静电和接地设计。

（3）生产线的产品装配精度（如装药量、成弹长度等）应满足工艺参数的要求。

（4）生产线应能设定和调整工艺参数，如装药量、成弹长度、合膛推力等。

（5）生产线应能自诊断故障，并显示出故障位置及代码。

（6）生產线在生产运行时应能自动剔除不合格品，并显示出不合格品数量。

2.3 安全性

生产线的安全性是设计时应着重关注的，设计人员需保证：

（1）生产线的设计不能对操作者造成人身伤害。

（2）生产线的设计应满足相关的防爆安全要求。

（3）生产线电气控制系统的电磁兼容性应符合GB5226.1-2008中4.4.2条的规定。

（4）生产线布局的设计应根据现场情况，保留足够的人员安全通道。

（5）生产线应具备自锁、互锁、故障报警和自动停车功能。

2.4 可靠性设计

由于电气控制系统是影响生产线可靠性的最大因素，因此本标准主要针对电气控制系统提出可靠性设计要求：

（1）生产线的电气控制系统应稳定可靠，其自身故障不应导致生产线失控。

（2）生产线的电气控制系统平均故障间隔时间（MTBF）应大于1 000h。

2.5 总体设计

（1）生产线的结构布局便于操作者的操作、维护。

（2）生产线上的各类标识应清晰易读，且耐久性应和生产线的预期寿命相当。

（3）零、部件的选用与设计应符合“通用化、系列化、组合化”要求。

（4）指示与操作的标识应位于生产线上不妨碍工作且便于操作者观察、操作的部位。

（5）零件应表面处理以防腐蚀。

（6）生产线的接口设计应尽量标准化以方便和其他设备的接口连接。

（7）生产线包装的设计应满足储存运输要求。

3 设计程序

本章以流程图形式对生产线在设计时需遵循的程序进行了规范。具体流程见图1。

4 设计内容

4.1 概述

“设计内容”一章对生产线的设计要求进行了详细阐述。生产线的设计内容分为四个部分，分别是功能与性能设计、安全性设计、可靠性设计和总体设计。其中功能与性能设计和总体设计又分别细分为七个小系统进行阐述，具体设计内容见图2。下面对每一项进行解析。

4.2 功能与性能设计

4.2.1 物流系统

物流系统是指生产线上枪弹零部件自动传输的系统，它是保证生产线正常运行的关键部分，设计时要求：

（1）零部件的外形棱角和边缘应倒角或圆弧过渡，与弹部件接触的工作面应光滑无毛刺。

（2）防静电设计应按WJ2390-1997中第4、5章的规定选择材料和接地方式。

4.2.2 装药系统

装药系统主要负责将发射药自动装入弹壳中，是控制枪弹质量的重要环节，设计时应考虑：

（1）采用计量板来控制装药量。

（2）计量板采用可调计量孔，装药量能独立调整。endprint

（3）采用合适的结构使装药通道密闭，防止或减少药物粉尘外泄，给生产带来安全隐患。

（4）计量板采用耐磨防静电材料，防静电要求应满足WJ2390-1997中第4、5章的规定。

4.2.3 压装系统

压装系统主要将弹头压入弹壳、并罩（紧）口，同时保证枪弹全长及拨弹力，是保证枪弹质量的主要功能组成部分，设计时应注意：

（1）采用有足够刚度和强度的结构，保证压制精度。

（2）成组压制时，压力杆应采用可独立调整结构设计，保证压力杆位置单独可调。

（3）采用压力传感器结合调压机构实现压力可控，并具有超限保护功能。

（4）采用可调限位机构，实现压制行程的调节。

4.2.4 传动系统

传动系统是给生产线的装药系统和压装系统提供动力的装置，因此设计时应考虑；

（1）生产线的主传动中采用安全可靠的扭力限制装置，当传动出现过载现象时能有效保护动力源。

（2）在生产线的主传动中设置安全可靠的刹车装置，防止生产线停机时不产生过冲现象。

（3）传动过程平稳，空运转情况下，噪音≤85dB（A）。测量方法应符合GB/T16769-2008的有关规定。

4.2.5 润滑系统

润滑系统是减小传动摩擦、提高零部件使用寿命的重要机构，设计时：

（1）齿轮、转动、移动部件等采用中心润滑系统自动进行润滑，润滑系统包括过滤器、压力阀和分配器，由电子装置控制。

（2）不允许有润滑剂的工作机构应适当选用自润滑材料或采用无油衬套、塑料轴承等。

4.2.6 电气控制系统

电气控制系统是生产线能按相关工艺自动生产运行的协调控制枢纽，本标准要求电气控制系统平均故障间隔时间（MTBF）大于1 000h，电气控制系统设计分为模块化设计、电气线路原理设计、控制柜等设计：

（1）模块化设计。本标准的模块化设计主要指电子板卡（PCB）设计。模块的分割和设计应满足以下要求：①整体性。模块功能不可太小、零碎或牵涉其他零部件太多。②继承性。类似系统采用以前成功和可用的部件或设计。③安全性。功能模块的输入和输出接口在通电或复位时，不允许产生使生产线误动作的输出。④通用化。采用通用总线可编程控制器，预留I/O接口、智能总线生产线接口。

（2）电气线路原理设计。本标准的电气线路原理设计主要指电气设计，负责将各功能模块用线缆连接起来实现相应功能。设计时应：

①采用成熟或受环境影响小的线路；②采用冗余设计；③采用可靠的可编程器件，便于设计更改；④多种电路混用时，应避免或减小互相间的电平匹配和动态过渡过程变化速度对双方收发信号的影响；⑤正确处理电源、地线、复位、掉电检测、晶振或时钟、选通或同步脉冲、不用的输入空脚等敏感信号或引线；⑥宜采用同步控制模式；⑦在保证可靠性的情况下，尽量减小电流或功率的输出，降低系统整机发热量，确保防爆控制柜内器件的可靠使用。

（3）控制柜设计。控制柜设计时应注意以下问题：①采用合适的结构方便安装、拆卸、维修和运输； ②根据传输信号的物理特性、重要程度、抗扰能力、衰减等要素来选择接插件连接方式和型号以及连接电缆种类和长度；③高压和低压信号电缆在机柜中的走向需科学分类，减小相互间的干扰；④系统屏蔽接地（TE）和保护接地（PE）按需要分别处理。

4.3 安全性设计

对生产线的安全性给出以下具体设计内容：

（1）设计中避免尖角、锋利锐边及突出部位的出现以免对人身安全造成伤害。对可能造成人身安全隐患的环节采取防护设计，并按照GB2894-2008中4.13条表1的规定标注安全标志。

（2）生产线电气元件的选取、布线及相关的设计符合GB3836.1-4、GB3836.11、GB12476.1-2013、WJ1912-2004的有关规定。

（3）在设计时采取防静电措施，生产线的材料选择和接地设计符合WJ2390-1997中第4、5章的规定。

（4）控制柜的金属柜体、柜门与地线充分搭接，加强电磁屏蔽性能。

（5）生产线的人员工作位置的设计应符合GB/T14776-1993的有关规定。

4.4 可靠性设计

（1）宜采用成熟技术、功能冗余设计以及模块化设计等方式。

（2）元器件应降额选用。

4.5 总体设计

4.5.1 结构设计

（1）生产线的外形布局应具有足够的稳定性，在使用时，不应存在意外翻倒、跌落或移动的危险。

（2）生产线的三维尺寸应小型化，便于加工、操作、维护和运输。

（3）生产线外形棱角和边缘应倒角或圆弧过渡。

（4）生产线上的表面应便于擦拭清理。

4.5.2 标识设计

（1）生产线的标识包括安全标识、操作提示标识、说明牌和产品铭牌等。

（2）生產线的标识应设置在生产线上便于观察的位置，并在维修时不易受到损坏。

（3）生产线的标识的形式和尺寸、技术要求应符合GB/T13306-2011中第3-5章的规定。

（4）生产线的安全标识应符合GB2894-2008的要求。

（5）生产线的产品铭牌内容一般包括：产品的名称和型号、研制单位的名称或代号、功耗、重量和制造编号。

4.5.3 零、部件的选用与设计

（1）在满足生产线使用性能的要求下，应选用符合标准的标准件、通用件，且尽量减少其规格和品种。

（2）零部件按JB/T9872-1999、焊接按GB/T23570-2009、铸件按JB/T1644-2005的规定设计。endprint

（3）零、部件设计中的结构要素应符合《机械设计手册》（第四版）（化学工业出版社）第一卷第1篇第2-5章有关要求。

（4）零、部件设计中未注公差尺寸的极限偏差按GB/T1804-2000的规定、未注形位公差按GB/T1184-1996的规定。

（5）应选用标准紧固件；有特殊要求时，允许设计专用紧固件且配备相应的专用工具；关键部件、重要部件的緊固件，应规定其紧固力矩。

4.5.4 指示与操作设计

（1）操作面板上的显示器与控制器应合理布局，并尽量减少数量。控制元件应保证在操作时不遮挡显示装置，不影响临近控制元件的操作。一般显示器在上（或左）部，操作器在下（或右）部，主次分明，布局疏密适度。必要时可采取移动式的操作面板。

（2）操作面板上的元器件，如指示灯、开关、旋钮等，应有文字或图形符号标识。标识的文字和符号应清晰、可读，耐腐蚀、耐磨损，刻度盘的刻度值应符合国家计量单位标准的规定。

（3）各种指示灯、开关、旋钮的颜色应符合GB/T5226.1-2008中第10章的规定。

（4）报警装置设置在便于观察的位置。

4.5.5 表面处理

（1）生产线零件表面的金属镀覆与化学处理按相应标准的规定执行。

（2）生产线涂覆的涂料型号按GB/T2705-2003中第2章或行业标准的规定。涂料颜色按GB/T3181-2008中第4章的规定执行。

（3）生产线涂料涂覆的标记按GB/T4054-2008中第5、6章的规定。

（4）调试好的生产线内部应涂覆防潮漆。对于不能涂覆的部位应进行有效的防护。

4.5.6 生产线的接口设计

（1）生产线接口包括机械接口及电气控制接口等。其结构设计应符合有关标准和产品规范的规定。

（2）机械接口主要是指生产线上可更换工装的安装结构，其设计时应注意以下问题：①应便于迅速、安全可靠地拆装工装，并应保证工装调整、定位的准确性；②生产线中凡需经常拆装的工装，在不影响工作精度的情况下，应使用快夹装置，免用工具拆装；③宜兼容现有工装的尺寸和接口，提高工装的通用性，降低成本。

4.5.7 电气控制接口的设计

（1）动力电在进入系统时，应有保护接地（PE）线和接地螺钉，控制柜内应有接地排；操作台不允许有≥AC380V的电源进入；如需有AC220V电源进入操作台，应使之连接可靠，接点处外套绝缘保护导管，且有醒目的闪电标志。

（2）不允许用N线代替PE线；PE线应连续，不允许以电缆金属蛇皮管代替。

（3）应对内部高压（110V以上）接线端子互相间以及在油、尘等环境下的裸露接点采取保护措施。

（4）不允许同一插头（座）中弱电信号和强电混装。

（5）控制柜外互连电缆必须有一定的机械强度，特别是两端插头和接线端子连接处，受力的是包裹层，而不是芯线本身。

4.5.8 包装设计

（1）生产线的包装设计应符合JB/T5000.13-2007的规定。

（2）生产线的包装储运图示标志设计应符合GB/T191-2008的规定。

5 实施标准的要求和建议

生产线涉及高速发展的自动化制造技术，其技术水平的变化也影响到标准要求指标的变化。考虑到技术发展的需求，应注意根据实际技术水平提高指标和技术要求，不应局限于本标准中的指标和设计思路。

6 结语

枪弹自动装配生产线作为在火工环境使用的设备，属于高危特种加工设备。目前国内在国军标、行业标准中没有专门针对枪弹自动装配生产线的设计标准。国外由于种种原因也没有形成专门针对枪弹自动装配生产线的设计标准。在公开的资料中，没有发现有针对性的对枪弹自动装配生产线的设计进行规范的标准。因此，本标准应是该领域首次涉及枪弹自动装配生产线设计的标准。

本标准在国内同类标准的编制尚属首次，它不仅在技术内容上具有科学性、先进性和实用性，而且可操作性好，填补了我国在枪弹自动装配线类设计的空白，对保证枪弹自动装配生产线的设计水平和设计质量具有重要意义，技术水平达到了国内先进水平。

主要参考文献

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