DD-1
课程设计说明书
题目：电底火DD-1工艺设计
专业：特种能源技术与工程
队员：王超逸陈海洋杨强
翟思源李岩
指导教师：郝志坚
能源与水利学院
2016年11 月
分工
陈海样：火帽的结构与尺寸确定；制PPT 翟思源：药剂的选择和配方的确定
杨强：火帽的使用条件和发火机理；说明书王超逸：火帽的装配工艺流程图
李岩：火帽成品检验的内容和要求
电底火设计要求1作用时间短
2耐高温
3能承受上膛时的震动
4足够的感度
5足够的点火能力
6足够的机械强度
7上膛安全，使用安全
8底火的密封性好
目录
分工 .................................................................................................................................................. I 电底火设计要求 ........................................................................................................... I I 1底火结构和尺寸的确定 (1)
1.1底火结构和尺寸 (1)
1.2底火材料选择 (2)
2 底火中点火药和传火药的设计 (3)
2.1 点火药和传火药的选择 (3)
2.1.1 点火药的选择 (3)
2.1.2 传火药的选择 (3)
2.2 传火药配方计算 (3)
2.2.1 传火药氧平衡计算 (3)
2.2.2 传火药配方计算 (4)
2.3 装药高度计算 (4)
3底火的使用条件和发火机理 (5)
3.1 灼热桥丝式电底火 (5)
3.2 电底火发火机理 (6)
3.3 电底火使用条件 (6)
3.3.1 击穿和漏烟 (6)
3.3.2 电底火瞎火 (6)
4 工艺流程 (8)
4.1 底火的装配工艺流程图 (8)
4.2 注意事项， (8)
5电底火的检验 (9)
6参考文献 (10)
1 底火结构和尺寸的确定
1.1 底火结构和尺寸
本次课程设计底火由外壳、环电极、芯电极、绝缘垫片、桥丝、点火药、绝缘材料和纸垫组成。桥丝的直径为0.03mm镍铬丝，绝缘垫片为高强度塑料酚醛层压板，用衬托桥丝及药剂并防止火药气体直接作用于绝缘塑料。绝缘塑料位于环电极和芯电极间，是一种加玻璃纤维的热固性塑料。底火的上直径为13.35mm，下直径为9.45mm，总高度为24.5mm。
图1.1 底火结构示意图
1-黄铜外壳；2-环电极；3-芯电极；4-绝缘垫片；5-绝缘材料
6-桥丝；7-DDNP；8-传火药；9-纸垫；10-漆
此底火的主要性能指标：产品的电阻为1.5~3.5Ω10min不发火的安全电流为200mA，100%发火的最小电流为800mA。底火在103A电流作用下发火时间为690μs。
1.2 底火立体构示意图
1.2 底火材料选择
底火外壳、环电极、芯电极的材料为黄铜，绝缘垫片为高强度塑料酚醛层压板，绝缘塑料是一种加玻璃纤维的热固性塑料，桥丝选用镍铬合金，纸垫选用牛皮纸，漆选用耐水油漆。各种材料的优点见表1-1。
表1-1材料的优点
材料名称优点底火选用的结构
黄铜强度高、硬度大、耐化学腐蚀性强外壳、环电极、芯电极酚醛层压板机械性能、介电性能、耐水防潮性能好绝缘垫片
热固性塑料机械性能、耐化学腐蚀性强、电学性能差绝缘塑料
镍铬合金强度高、抗腐蚀性高桥丝
牛皮纸耐水性强、耐破度高纸垫
耐水油漆耐水性强漆
2 底火中点火药和传火药的设计
2.1 点火药和传火药的选择
2.1.1 点火药的选择
因为电底火是靠通电时金属桥丝产生的热量使点火药发火的,所以选择点火药时可以选择热感度较高的起爆药。起爆药中热感度从高到低依次为：四氮烯＞DDNP ＞雷汞＞结晶LTNR 、沥青LTNR ＞糊精Pb （N 3）2。由于四氮烯的起爆能力弱，不能单独做起爆药用，所以本设计不选择四氮烯作为点火药。DDNP 作为起爆药有以下优点：DDNP 的热感度高，爆炸性能优越，具有猛炸药的威力，撞击感度和摩擦感度都较低，化学安定性好，爆轰增长期短，稳定爆轰时爆速高，原料来源丰富，制造方法和工艺流程简单，操作安全。所以在本设计中采用DDNP 作为点火药，相比斯蒂芬酸铅，用DDNP 更是解决了其爆炸性能弱，静电感度高，易发生事故的缺点。
2.1.2 传火药的选择
传火药通常是由氧化剂和可燃物为主体的混合药剂。本设计传火药中氧化剂选择氯酸钾，可燃剂选择镁粉以提高暴热，粘合剂选择松香。
2.2 传火药配方计算
2.2.1 传火药氧平衡计算
OB 松香=
g g 803677.2-1646.3022
20-5.030-2=???
OB 氯酸钾=
g g 3916769.01655.1221
5.0-5.03=??+ OB Mg =
g g 6583.0-16305
.241
-=?
2.2.2 传火药配方计算
设氯酸钾的质量分数为X,镁粉的质量分数为Y ，根据经验数值将松香的质量分数设为4％。
则可列出以下方程：
10.4Y X =++ (1)
00.6583Y 0.3916769X 0.042.803677=-+?- (2)
根据式1和式2可得出X=0.708，Y=0.252
2.3 装药高度计算
本设计装药密度取3cm g 10，点火药药量取0.04g ，传火药取0.55g 。 根据密度计算公式ρ
m
V =可得， 点火药的体积为33点火药4mm 0.004cm 100.04
V ===
； 传火药的体积为33传火药55mm 0.055cm 100.55
V ===。 根据圆柱体积计算公式2πR V
h =可得，
点火药药高0.057mm 2）
（9.45π4
h 2
点火药=÷?=； 传火药药高0.7842mm 2）（9.45π55
h 2
传火药=÷?=
。
3 底火的使用条件和发火机理
3.1 灼热桥丝式电底火
图3-1为海双-30电底火。它由黄铜外壳、黄铜环电极、黄铜芯电极、绝缘/+ 垫片、桥丝、点火药、绝缘塑料和纸垫等组成。桥丝是直径为0.03mm的镍铬丝。点火药为斯蒂芬酸铅，药量为0.035~0.04g。传火药为过氯酸钾、亚铁氰化铅和松香混合物，药量为0.5~0.55g。绝缘垫片是高度塑料酚醛层压板，用来衬托桥丝及桥丝及药剂并防止火药气体直接作用于绝缘塑料。绝缘塑料位于环电极与芯电极间，是一种加玻璃纤维的热固性塑料。
次底火的主要性能指标：产品电阻为1.5~3.5Ω，10min不发火的安全电流为200mA，100%发火的最小电流为800mA。电底火在产品专用线路内，在103A电流作用下发火时间不大于700us。
图3-1 海双-30电底火
1-黄铜外壳；2-环电极；3-芯电极；4-绝缘垫片；5-绝缘塑料；6-桥丝；7-斯蒂芬酸铅；8-传火药；9-纸垫；10-漆
3.2 电底火发火机理
发火过程:当击针撞击底火底部时，击针同底火芯电极接触，构成通电回路。这时的电路：兵器电源→击针→底火芯电极→双灼热电桥→环电极→底火壳→兵器电源。通电后桥丝升温，点燃点火药，进而点燃传火药。当其生成压力达到一定值时，火焰冲破纸垫点燃火药装药。此时电底火要承受高温火药气体的冲击，而不出现底火的击穿、漏烟和芯电极突出等现象。
3.3 电底火使用条件
3.3.1 击穿和漏烟
火炮射击时电底火要承受高温高压气体的冲击，这时如果间隔芯电极和环电极所用的绝缘塑料选择不好，芯电极和环电极的尺寸取得不当，以及工艺上控制不严，均会使底火在火炮发射产生击穿和漏烟。
在产品设计中，绝缘材料的选择很重要的。绝缘材料要机械强度好，能承受高温高压气体的冲击而不破裂，在高温高压气体作用时不融化也不发软，甚至能承受1000℃的瞬时温度。
3.3.2 电底火瞎火
电底火瞎火大部分原因是电桥断路以及芯电极短路所造成的。从整个产品个部分分析如下：
桥丝方面。电桥是电底火的核心部分，产品规定电阻为 1.5~3.5Ω，指的是双桥电阻值。桥丝的机械感度不够，勤务处理是时就易引起断桥。如果其中一个桥断了，电阻值就会变得很大，超过3.5Ω，发射时就可能瞎火。
点火药。在药选定后，如果药剂的颗粒太大，药与桥的接触面积就小，桥给予药剂的能量传递就慢，可能引起瞎火。药剂受潮也会使产品瞎火。
桥丝的焊接。在电底火上桥丝应紧贴在塑料片上，而不能拉太紧。如果桥丝没有紧贴塑料垫，就有可能经不起上膛的考验。焊接时的虚焊也会导致断桥。
发火件的质量。发火件芯电极和环电极间得距离为0.5~0.6mm，设计中为了保证芯电极和环电极的绝缘，在发火件收口后用500v直流电压击穿实验，实验时发现短路的占30%，其主要原因是芯电极和环电极不同心以及在压塑料时将芯电极或环电极压伤而产生短路。
目前，底火的发展趋势是研制电-撞两用底火。
4 工艺流程
4.1 底火的装配工艺流程
了防止先装药带来的安全隐患，电极设备在底火外组装好
装配过程，在内表面涂好漆的底火体，先放入垫片，后依次加入传火药与点火药。放入电极设备前，先已将焊接桥丝、芯电极、绝缘塑料、环电极组装成一体，装入底火壳即可。最后，点平，涂漆。装配好的底火要进行质量检验。
4.2 注意事项
在底火上桥丝应该紧贴在塑料片上，而不能拉的太紧，如果没有紧贴塑料垫片，就有可能经不起上膛的考验。另外，焊接时的虚焊也会导致断桥。DDNP流散性较差，装药易因浮药粘附管壁，在压药时易引起压爆事故，同时也压要的准确性，因此装药时，接入桥丝时工艺要精确，位置要对准。
5 电底火的检验
底火生产中的一般检验包括：
1、外观检验、尺寸检验（主要检查与药筒配合有关的尺寸）
2、震动试验、震动后浸水试验、浸水后分析黑火药
水分或发火性试验、震动后上膛安定性试验（震动通常都在标准振动机上连续震动两个小时，每分钟震动60次，落高15cm。震动后底火结构不许损坏，也不许涂漆脱落。浸水有浸四个小时的也有二十四个小时的，浸水后解剖底火，分析其中水分不能超过1%，有的不分析水分，直接进行发火实验，能发火即可）
3、强度试验和装配正确性试验。（主要解剖检查零部件是否安装正确，特别是在检查火帽装配过程中有无损坏，强度试验是强装药条件下的射击实验，综合检查底火的性能，经试验后不许瞎火、击穿、破裂、底火脱落、严重漏烟。对于大口径弹用底火，经试验后还要求底火可以从药筒中卸下来，以保证药筒重复使用）
4、点火能力及点火性能一致性试验
在配弹射击中，测试底火对火炮弹丸初速、膛压及初速随机误差带来的影响，以保证弹丸的射击精度要求。
5、射击试验：药筒火帽装配成底火后，除做模拟使用的感度、浸水和振动试验外还要作下列配弹射击性能试验：
（1）上膛安定性试验
在火炮中进行，上膛时不许底火发火，一般连续上膛四次，也可以上膛两次，上膛时漆层脱落一般不影响产品质量，但也应该减少漆层脱落。尤其注意底火不得发火、结构损坏和漆层脱落。
（2）发火性能试验具体操作
取经过50发浸水试验的产品，在55式37mm自动高射炮上进行射击试验，底火不得瞎火。
（3）强度试验具体操作
试验数量为20个，在55式37mm自动高炮上进行，膛压315±5MPa（7发平均）。产品不得瞎火、裂缝、烧蚀炮闩镜面和出现超过药筒底面三分之一的漏烟范围。
（4）点火能力及点火性能一致性试验
在配弹射击中，测试底火对火炮弹丸初速、膛压及初速随机误差带来的影响，以保证弹丸的射击精度要求。WJ1971《电底火制造与验收通用规范》规定了电底火性能实验内容，还包括了实际射击实验要求。
6参考文献
[1]戴实之.火工技术.北京：兵器工业部教材编审室，1987.
[2]冯国田，刘伟钦.火工品综合技术手册.北京：北京理工大学出版社，2004.
[3]蔡瑞娇，火工品设计原理.北京：北京理工大学出版社，1999.
[4]中国兵器工业总公司.WJ1971-1990电底火制造与验收通用规范.