Модернизация конструкции коллиматорного прицела

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Проблема прицельных приспособлений на гладкоствольном оружие не является особо острой. Стандартные прицельные приспособления, до сих пор устанавливаемые на большинство серийных охотничьих ружей во всем мире, появились на самой ранней стадии развития огнестрельного оружия. И значительное количество стрелков пользуется такими прицельными приспособлениями по настоящее время довольно успешно. Однако тенденции последнего времени говорят, что в этом вопросе многое изменилось, и прицельные приспособления современного оружия должны отличаться от стандарта, принятого сто тридцать лет назад.

В нашем городе изготовлением прицелов занимается ОАО «Вологодский оптико-механический завод». Специфической продукцией предприятия являются прицельные приспособления различного назначения, как военного, так и гражданского. Коллиматорные прицелы появились в самое последнее время, но уже претендует на то, чтобы занять ведущее место на значительном количестве современного оружия. Коллиматорный прицел предназначен для быстрой и точной наводки на цель стрелкового оружия как днем, так и ночью. Представляет собой оптический визир, в котором постоянно формируется резкая, постоянно видимая красная точка - прицельная марка. Для прицеливания достаточно совместить прицельную марку с целью без тщательного позиционирования прицела относительно глаз стрелка. Легкий, простой и надежный.

Целью настоящей работы является модернизация конструкции коллиматорного прицела и разработка технологии изготовления узла прицельной марки, соответствующего на рынке высоким техническим требованиям.

фреза заготовка прицел деталь



1. литературный обзор по конструкциям охотничьих прицелов

1.1 Прицельные приспособления

Механические прицелы.

Традиционно прицельными приспособлениями дробовика являлась одна только мушка, обычно цилиндрическо-шаровидной (европейская традиция) или шаровидной (американская традиция) формы. В России ружья выпускаются с цилиндрическо-шаровидными мушками (т.е. полная или приплюснутая сфера на цилиндре или конусе). При этом ружье, как правило, имеет и прицельную планку.

Прицельная планка может сужаться к дульной части, или не иметь сужения. Планка может быть узкой (6-7 мм) и широкой (9,5-12 мм). Широкими планками оснащают в основном спортивные ружья, такие планки также часто имеют белую или красную узкую полоску или желобок посредине.

Первый шаг к изменению прицельных приспособлений выразился в том, что на ружье стали устанавливать две мушки - маленькую посередине планки и большую на конце. При прицеливании их требовалось совместить. Такая система получила распространение в основном на американских самозарядных и магазинных ружьях, особенно эта идея понравилась фирме Моссберг, но и другие фирмы (Бенелли, Ремингтон и пр.) выпускают ружья с 2-мя мушками. Первым отечественным ружьем, которое сходит с завода с 2-мя мушками, является МР-233.

Качественный шаг вперед позволили сделать новые материалы для изготовления прицельных приспособлений. Настоящий прорыв произошел с появлением специальной пластмассы, которая имела свойства оптоволокна, т.е. была способна направлять большую часть светового потока, падающего на цилиндр (или параллелепипед) из такой пластмассы со всех сторон, только по оси этого цилиндра. Оптоволоконные мушки выпускаются фирмами TRU GLO, HIVIZ и другими. Различаются в основном по длине и способом крепления.

Все оптоволоконные мушки позволяют сразу, еще при вскидывании ружья, в отличие от коллиматоров и обычных мушек, подсознательно фокусировать на них внимание.Таким образом, процесс прицеливания со светособирающими мушками начинается еще при вскидывании ружья. Высокая контрастность и безошибочность идентификации позволяют производить прицеливание значительно быстрее, чем с обычной мушкой.

Диоптрические прицелы.

Еще один тип прицела, прочно занявший место на боевых и полицейских дробовиках - диоптр.

Диоптрические прицелы на дробовиках, естественно, имеют увеличенное отверстие, по сравнению с диоптрами для нарезного оружия, около 3-3,2 мм, для максимально быстрого прицеливания.Такой прицел часто называют кольцевым, хотя единственным отличием является именно величина отверстия.

Достоинства таких прицелов - увеличенная прицельная линия, что особенно актуально для коротких дробовиков, каковые и используются в боевых целях, а также исключение одного элемента из прицеливания - целика. От стрелка требуется только совместить мушку и цель, поскольку ровное удержание мушки в видимом кольце производится инстинктивно. Прицел, в отличие от традиционного мушка-целик, существенно меньше закрывает цель, поскольку на цели стрелок видит одну только мушку (которая обычно выполняется высокой). У обычного прицела весь низ мишени закрыт целиком.

Канонический недостаток диоптра - малый световой порог, для прицелов на дробовиках малоактуален. Действительно, пользование винтовочным диоптром с очень малым отверстием (1-1,78мм) в условиях низкой освещенности весьма проблематично. Однако на гладкоствольных ружьях отверстие имеет диаметр около 3-3,2мм и в условиях пониженной освещенности он мало уступает обычной планке-мушке.

В целом прицел хорош, но для стрельбы по небольшим целям малопригоден, так как рассчитан на стрельбу по крупноразмерным не очень быстро движущимся целям и быстрое прицеливание из него затруднено. Поэтому диоптрические прицелы нашли свою нишу на гладкоствольных ружьях, предназначенных для стрельбы пулей и тактических дробовиках.

Кольцевой прицел.

Весьма экзотическая конструкция, позаимствованная у зенитных пулеметов. Представляет собой несколько концентрических полуокружностей (обычно 3), соединенных 3 радиальными прямыми (одна вертикально, 2 - горизонтально). Общий размер прицела - 20-30см. Выполнен из проволоки диаметром 2-3мм. Крепится на конец ствола. Кольцевые прицелы, в основном самодельного изготовления, часто продаются в магазинах. Габариты и очевидные неудобства эксплуатации не позволяют такому типу прицелов сколько-нибудь распространиться.

Коллиматорные прицелы.

Еще один тип прицельных приспособлений появился в самое последнее время, но уже претендует на то, чтобы занять место на значительном количестве дробовиков.

В коллиматорном прицеле используется принцип коллимации света, то есть получения параллельного пучка лучей, соответствующих удаленным объектам наблюдения. Коллиматорный прицел построен на основе длиннофокусного объектива с однократным увеличением. На оптической оси прицела создается подсвеченное изображение прицельной марки - обычно светящейся точки. Марка и цель одинаково резки.

Коллиматоры делятся (далее для краткости - КП) на:

- активные (работают от элементов питания, прицельная марка видна круглосуточно) и пассивные (не требуют энергии извне, но прицельная марка видна только днем и в слабых сумерках). Прицельная марка у пассивных очень неяркая и малоконтрастная;

- открытые (одна линза) и закрытые (несколько линз, похожи на оптический, только короче).

Принцип формирования прицельной марки у коллиматоров может быть светодиодным (изображение формируется за счет подсветки фотолитографической пластины светодиодом) или голографическим (марка записана в виде голограммы и подсвечивается лазером).

Коллиматорные прицелы обеспечивают быстрое наведение на цель. Ввиду отсутствия увеличения они практически не ограничивают поле зрения, так как прицеливание производится двумя глазами. Дополнительным несомненным удобством является то, что ружье с установленным коллиматорным прицелом полностью сохраняет возможность к стрельбе влет. Для некоторых прицелов закрытого типа выпускаются оптические насадки с увеличением до 2,5х.

Достоинства коллиматоров:

1. Значительно упрощают и ускоряют процесс прицеливания, так как не надо ничего выравнивать, только совместить марку и цель, при этом отпадает проблема разной фокусировки глаза на цели и марке, что весьма актуально при использовании обычных прицельных приспособлений, где либо цель видна расплывчато, либо мушка. Скорость прицеливания и результативность стрельбы при использовании коллиматора заметно повышается, особенно это заметно у новичков.

2. Увеличивают точность стрельбы пулей, особенно у лиц, не имеющих большой подготовки.

3. Прицельная марка не закрывает цель.

4. Позволяют производить прицельную стрельбу в условиях низкой освещенности, вплоть до полной темноты, лишь бы цель было видно. Лучше только ночной прицел или специальная оптика, но они имеют свои ограничения.

5. Облегчают прицеливание людям с недостаточной остротой зрения (например, близорукость). Если левый глаз видит лучше, то он реально становится ведущим, правый глаз является "ведущим" только по психологической привычке, и это становится особенно заметно при вскидывании ружья, когда через какой-то миг прицельные приспособления уже видятся левым глазом. КП, в отличие от мушки, позволяет нейтрализовать этот недостаток, поскольку левым глазом прицельной марки не видно. При прикладывании ружья правый глаз, хоть и не является ведущим, будет видеть прицельную марку, а окружающая действительность будет видна левым глазом. Для стрелка достаточно будет совместить марку с точкой прицеливания для производства точного выстрела.

Недостатки коллиматоров:

1. Увеличивают массу ружья и ненамного изменяют его баланс (последний, правда, обычно в лучшую сторону), поскольку коллиматоры весьма нетяжелые. В лучших моделях это увеличение весьма мало и при достаточно тяжелом оружии типа полуавтоматов "Сайга" практически незаметно.

2. Недешевы (140-150 USD хороший отечественный, 300-500 USD хорошие импортные). Особенно дороги голографические.

3. Засоряемость. Любая оптика требует аккуратного обращения, повозможности предохранения от попадания мусора и периодической чистки с соблюдением правил.

4. Параллакс. Любая оптическая система в разной степени обладает этим явлением: если взять любой оптический или коллиматорный прицел, направить его на какую либо неподвижную цель (лучше, конечно, закрепить его), а потом, не трогая прицел, подвигать головой, т.е. взглянуть на объектив с разных углов, то прицел будет указывать на разные точки на цели, оставаясь неподвижным относительно нее. На практике это весьма неприятное свойство оптики означает, что при разных стойках и способах удержания оружия, оружие будет прицелено в разные точки.

5. У щелочных батареек уменьшается емкость при низких температурах. Зимой на морозе выключать прицел не рекомендуется. Рационально в зимний период носить пару запасных комплектов батареек.

Голографический прицел.

Голографический прицел стал дальнейшим развитием коллиматорных прицелов. По своей конструкции он подобен открытому коллиматорному прицелу. В поле зрения стрелка располагается плоскопараллельная стеклянная пластина с нанесенным на нее голографическим изображением прицельной марки и другой вспомогательной информации. Кроме того, в некоторых моделях прицелов голографическое изображение может выполнять роль отражателя, как в обычном коллиматорном прицеле. Марка может быть любой формы, размера и даже трехмерной, что позволяет создать марку, представленную в виде светящейся линии, направленной на цель. Подобно коллиматору, опорное излучение, попадая на пластину, делает видимым изображение прицельной марки. Иногда точечный источник света монтируется не в основании прибора, а на оптической оси окуляра.

Голографический прицел отличается компактностью и позволяет за несколько секунд заменять пластину с прицельной маркой на другую, с более подходящим для данных условий стрельбы изображением марки. Однако широкому распространению голографических прицелов препятствует их значительная цена, относительно слабая защищенность от внешних воздействий и такая особенность, как возникновение цветовых и геометрических искажений наблюдаемых объектов, если в поле зрения прицела попадают яркие источники света.

Оптические прицелы на гладкоствольном ружье.

Оптический прицел представляет собой зрительную трубу, предназначенную для наблюдения удаленных предметов. Корпус трубы обычно изготавливается из стали или алюминиевых сплавов. Высококлассные прицелы имеют герметичную конструкцию, заполненную инертным газом под небольшим давлением - это позволяет избежать проникновения влаги. Внутренние поверхности труб имеют антибликовое покрытие, иногда гофрированную поверхность или диафрагмы.

Внутри трубы расположена оптическая система, состоящая из нескольких линз, оптические оси которых находятся на одной прямой линии. Объектив, обращенный в сторону цели, строит в своей фокальной плоскости изображение цели. Это изображение получается перевернутым вокруг горизонтальной и вертикальной оси, поэтому в состав оптического прицела входит оборачивающая система, возвращающая изображение к нормальному виду. Изображение цели, пройдя через оборачивающую систему, формируется в фокальной плоскости окуляра. Окуляр, подобно лупе, позволяет увидеть увеличенное изображение. При вращении оправы окуляра изображение можно подстроить под особенности зрения стрелка, то есть скомпенсировать близорукость или дальнозоркость. Объектив, коллектив, оборачивающая система и окуляр состоят из нескольких линз (в сумме обычно 9-12) для того, чтобы изображение в прицеле не имело геометрических и цветовых искажений.

Специфика стрельбы пулей из дробовика такова, что, как правило, максимальная дистанция стрельбы, за редким исключением, ограничивается 75 метрами (а чаще всего это 20-40м), и цель быстро перемещается. В таких условиях оптический прицел с высокой (выше 4) кратностью даже не бесполезен, а попросту вреден.

В режиме минимальной кратности (1-1,25) и с включенной подсветкой оптический прицел будет работать почти как коллиматор, но с той особенностью, что его выходной зрачок не очень велик и имеет фиксированное удаление. Так что изображение в правом глазе, даже при 1х, будет отличаться от изображения в левом.

Недостатки против коллиматора очевидны - намного большая масса и стоимость, существенно меньший размер выходного зрачка, наличие фиксированной величины удаления выходного зрачка против неограниченной, что сильно сказывается на быстроте первого выстрела, заметно отличающаяся для обоих глаз картинка, обусловленная как свойствами оптики, так и закрытием корпусом прицела обзора. Коллиматор не ударит по глазу при сильной отдаче (находится дальше) и в применении к гладкоствольным ружьям легко позволяет стрелять дробью по летящим птицам, что недоступно оптике. Все это приводит к тому, что загонный прицел по скорости и удобству стрельбы по движущейся цели уступает коллиматору. Таким образом, при ожидании цели, если прицел будет выставлен на минимальную кратность, то лучше это был бы коллиматор, как более удобный, быстрый и легкий.

Лазерный целеуказатель.

Лазерный целеуказатель(ЛЦУ) (рисунок 1.8) с полупроводниковым лазером на основе арсенида галлия может работать как в видимой так и инфракрасной части спектра. В последнем случае необходим прибор ночного видения. Наводка осуществляется по световому пятну лазера, обычно без использования прицельных приспособлений. Расходимость луча на определенной дистанции можно привести в соответствие с характеристиками рассеивания пуль для конкретного оружия. Эффективность использования лазерных целеуказателей ограничена при ярком освещении, на больших дальностях и при групповых операциях (поскольку несколько стрелков не могут быстро выделить на цели пятно от своего ЛЦУ). Наиболее целесообразно их использование в тренировках стрельбы навскидку. В связи с тем, что лазереный луч имеет малую расходимость и резкие границы светового пятна, ЛЦУ можно использовать совместно с оптическим прицелом для определения дистанции до цели по размеру светового пятна или его смещения относительно прицельной марки на разных дистанциях стрельбы.

Сравнительная характеристика прицелов приведена в таблица 1.1



Таблица 1.1- Сравнительная характеристика прицельных приспособлений

Диоптрический прицел	1. Увеличенная прицельная линия; 2. Небольшая корректировка зрения;	1. Малый световой поток; 2. Для точной стрельбы из нарезного оружия они не рекомендуются.
Кольцевой прицел	1. Легкосъемные	1. Большие габариты; 1. Неудобство эксплуатации.
Коллиматорный прицел	1. Значительно упрощают и ускоряют процесс прицеливания; 2. Линия прицеливания больше длины ствола; 3. Облегчают прицеливание людям с недостаточной остротой зрения; 4. Большой диаметр выходного зрачка; 5. Широкий угол зрения; 6.Компактность.	1. Параллакс; 2. Для точной стрельбы из нарезного оружия они не рекомендуются; 3. Увеличение массы оружия; 4. Засоряемость; 5. Цена;
Голографический прицел	1. Прицельная марка может быть любой формы; 2. Компактность; 3. Быстрая замена пластины с прицельной маркой на другую.	1. Цена; 2. Слабая защищеность от внешний воздействий; 3. Особенность возникновения цветовых геометрический искажений при попадании яркого источника света.
Оптический прицел	1. Облегчение процесса прицеливания, при особенно освещении; 2. Высокая точность прицеливания на больших дистанциях; 3. Повышена контрастность цели; 4. Лучше видно цель.	1. Большая масса и габариты, 2. Высокая стоимость, 3. Требует привыкания, 4. Параллакс.
Лазерный целеуказатель	1.Нет необходимости совмещать три точки, как на механическом прицеле; 2. Малое время прицеливания; 3. Хорошая точность стрельбы на небольших расстояниях;	1. Малая дальность прицеливания; 2 Дальность действия зависит от мощности излучения, прозрачности атмосферы, способности цели отражать лазерный свет; 3.Невозможность стрелять с упреждением; 4. Ограниченное использование при ярком освещении.



1.2 Цели и задачи проекта

Целью настоящей работы является разработка прибора, который давал бы кратность увеличения единицу (даёт прямое изображение) и изображение прицельной марки, которая видится бесконечно далеко.

При разработке прицела будут учитываться все требования, которым должен отвечать современный коллиматорный прицел. А это:

- служебная прочность;

- герметичность;

- стойкость к отдаче;

- удобство и чёткость выверки прицельной марки;

- минимальный параллакс;

- небольшая масса прицела.

В разрабатываемом прицеле возможно будет менять форму прицельной марки и яркость её свечения. В перспективных планах завода разработка целой серии различных коллиматорных прицелов как открытых, так и закрытых. Возможно будет предусмотрена автоматическая регулировка яркости свечения прицельной марки, в зависимости от освещенности. Прицел будет иметь большой размер окна, что позволит не ограничивать поле зрения стрелка.

Тенденции последнего времени говорят, что всё больше стрелков отдают предпочтение современным прицельным приспособлениям. Во многих случаях использование коллиматора намного эффективнее других прицельных приспособлений. Всё чаще коллиматорные прицелы применяют при различных военно-тактических играх (страйкбол) и в пейнтболе.

Принцип действия коллиматорного прицела состоит в том, что он проецирует в поле зрения стрелка (в окуляре прицела) «бесконечно удаленную» точку, являющуюся прицельной маркой. При этом и точка, и цель наблюдаются стрелком одинаково отчетливо, не происходит так называемого эффекта аккомодации, когда, в зависимости от фокусировки взгляда, стрелок видит цель или прицельное приспособление оружия размытыми, с нечеткими контурами. Отсюда и высокая скорость наведения оружия на цель, большее удобство прицеливания, чем при использовании открытого прицела. Кроме того, коллиматорный прицел позволяет эффективно целиться в сумерках и лунной ночью, а также в условиях быстрой смены освещенности.Эффективность оружия при использовании коллиматорного прицела возрастает примерно в полтора-два раза, а в условиях ограниченной видимости (запыление местности, сумерки, лунная ночь) - в пять раз и более. При том же удобстве прицеливания, что у оптического прицела, коллиматорный меньше по размерам, легче, он менее хрупок. Также коллиматорный прицел позволяет целиться с обоими открытыми глазами, не столь ограничивая поле зрения стрелка, как оптический.



2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Анализ конструкции прицела

Требования, которым должен отвечать современный коллиматор:

1. Служебная прочность и герметичность. Как бы мы все не любили свое оружие, оно всегда имеет шанс в полевых условиях окунуться в воду, снег, песок, либо просто получить сильный удар. Посему любая оптика должна быть герметичной и, по возможности, противоударной.

2. Стойкость к отдаче. Дешевые коллиматоры обычно не выдерживают отдачи калибров 20 и выше. Однако более дорогие прицелы обычно никаких проблем, связанных с отдачей, не имеют (за единичным исключением - от брака не застрахован никто). Следует лишь хорошо закрепить прицел на оружии.

3. Удобство и четкость выверки прицела.

4. Минимальный параллакс.

5. Максимально низкая оптическая ось.

6. Небольшая масса прицела.

7. Достаточно большой размер окна (30мм, а гораздо лучше 35 мм) для комфортной стрельбы.

Все вышеперечисленные требования были взяты за основу при конструировании нового коллиматорного прицела. Но помимо этого было решено предусмотреть ещё возможность изменения формы прицельной марки и регулировка яркости прицельной марки.

У любого оптико-механического прибора должна быть оптическая схема, без которой прибор просто не будет работать.

Так при разработке оптической схемы решалась следующая основная задача: создать принципиальную схему, обеспечивающую работу будущего прибора, в данном случае это обеспечение точного (резкого и в бесконечности) формирования прицельной марки.

Оптическая схема рассчитывается таким образом, чтобы прицельная марка постоянно изображалась на цели и при этом находилась в бесконечности. Для этого на линзу наносится специальное оптическое покрытие.

Оптическое покрытие отражающей поверхности (сдвоенной линзы) рассчитано таким образом, чтобы эффективно отражать свет той длины волны в котором светит прицельная марка и максимально пропускать свет идущий от цели. В результате мы одновременно видим и цель и прицельную марку, которая изображена на цели. Такое оптическое покрытие называется дихроичным. При этом необходимо как можно меньше искажать изображение. Для этого дихроичное покрытие наносится на специально рассчитанную линзу с оптической осью, лежащей на прицельной марке. Сверху покрытие зарывается ещё одной линзой. Таким образом, покрытие, отражающее изображение светящейся марки, находится между двумя линзами и тем самым надежно защищено от механических повреждений.

Исходя из оптической схемы (фокусное расстояние 65,1мм) и размеров склеенной линзы, можно приступать к разработке конструкции прицела и его узлов.

Требование прочности обеспечивается за счёт конструкции корпуса, который после механической обработки проходит операцию искусственного старения и закалки.

Герметичность достигается за счёт установки резиновых уплотнительных колец на подвижные соединения и нанесением слоя герметика на неподвижные соединения.

Требование регулировки положения прицельной марки обеспечивается за счёт механизма выверки. Механизм выверки предназначен для того, чтобы оптическую ось прицела сделать параллельной каналу ствола оружия, а также для введения поправок к положению прицельной марки в зависимости от конкретных условий среды.

Параллакс. Любая оптическая система в разной степени обладает этим явлением: если взять любой оптический или коллиматорный прицел, направить его на какую либо неподвижную цель (лучше, конечно, закрепить его), а потом, не трогая прицел, подвигать головой, т.е. взглянуть на объектив с разных углов, то прицел будет указывать на разные точки на цели, оставаясь неподвижным относительно нее. Эта проблема решается правильным определением фокусного расстояния при расчёте оптической схемы, а также точным расчётом кривизны линзы. И если расчёт правильный, то самое интересное можно увидеть, если начать перемещать глаз от центра прицела влево, потом вправо или вверх и вниз. Все время будет видно, что прицельная марка "стоит" на цели как вкопанная. Причем ее резкость и качество изображения цели совершенно не меняются. То же происходит и при продольном перемещении прицельного глаза относительно прицела. Можно придвинуть глаз вплотную к прицелу, а затем отодвинуть его, и все равно будет видно точку и цель совмещенными и одинаково резкими.

Максимально низкая оптическая ось. Этой проблеме необходимо уделить должное внимание, поскольку высоко расположенная оптическая ось в прицеле существенно изменяет положение головы относительно ружья, заставляя стрелка отрывать щеку от приклада и полностью выпрямлять шею. Часто высокая оптическая ось собственно прицела усугубляется типом применяемого кронштейна, который еще более поднимает оптическую ось. В результате ложа (а это по-прежнему важный прицел дробовика) перестает участвовать в процессе прицеливания, и сам процесс теряет естественность.

Небольшая масса прицела достигается за счёт применения лёгких конструкционных материалов. Так, например, большинство деталей прицела изготовлено из алюминиевого сплава Д16, также применяется латунь ЛС59-1 и полиамид ПА6.Также наиболее массивные элементы были спроектированы с учётом требований по оптимизации массово-габаритных характеристик. Где было возможно, срезан лишний металл, не несущий функциональных нагрузок. В результате чего форма корпуса получилась сложной для обработки на обычных станках. Но благодаря тому, что на ВОМЗе применяются современное оборудование (станки типа обрабатывающий центр с ЧПУ), изготовление таких деталей не представляет особой сложности.

Изменение формы светодиода осуществляется электронным путём возможностями светодиода.

Возможность регулировки яркости обеспечивается электронным путём с помощью десятипозиционного переключателя МПН - 1.

2.2 Описание конструкции прицела и разработка его узлов

Прицел коллиматорный обеспечивает прицельную наводку при стрельбе и предназначен для установки на охотничье оружие под патроны различного калибра. Прицел представляет собой оптико-электронный прибор с визиром однократного увеличения, что обеспечивает возможность наблюдения цели обоими глазами. Одновременно с целью визирный глаз стрелка регистрирует светящуюся прицельную марку, которая формируется из излучения светодиода и переносится оптической системой прицела в бесконечность. При прицеливании не требуется строго определенного положения визирного глаза относительно выходного окна визира. Цель наблюдается обоими глазами, при этом прицельная марка, регистрируемая визирным глазом стрелка, благодаря стереоскопичности зрения воспринимается как красное пятно на цели.

Интервал рабочих температур прицела от минус 25 до плюс 40 градусов Цельсия.

Технические характеристики коллиматорного прицела:

1. Тип…………………………………………………...закрытый

2. Размер окна………………………………………………2537

3. Кратность……………………………………………….… 1,07

4. Количество прицельных марок…...…………………………3

5. Регулировка яркости марки............………………………есть

6. Вывероточная подвижка прицельной марки,/……..………45

7. Габаритные размеры……………………...…………854740

8. Масса, кг……………………………………………………0,11

9. Питание …………………………………….2 элемента SR43P

На оружие прицел устанавливается при помощи специального кронштейна в зависимости от вида оружия.

Прицел позволяет осуществлять более полное прицеливание, так как при наводке на цель отсутствует параллакс, свойственный механическим прицелам.

Механизм регулировки выверки.

Механизм выверки предназначен для того, чтобы оптическую ось прицела отрегулировать параллельно каналу ствола оружия. Без этого механизма невозможно будет определить положение средней точки попадания (СТП) в зависимости от величины отклонения СТП, а также вносить поправки к положению прицельной марки в зависимости от конкретных условий среды.

Механизм представляет собой каретку, изготовленную из алюминиевого сплава Д16. Каретка может перемещаться в вертикальной и горизонтальной плоскостях относительно корпуса прицела. В каретке сделаны два специальных паза, которые служат направляющими трения- скольжения для ползуна 3 по горизонтальному и ползуна по вертикальному направлению. Ползуны служат для преобразования вращательного движения в поступательное. Ползуны изготовлены из латуни ЛС59-1. При скольжении латунных ползунов по алюминиевой каретке создаётся наименьший коэффициент трения. В каждом из ползунов просверлены отверстия в которых нарезана резьба М3-6H. В ползун 3 завинчивается выверочный винт по высоте, а в ползун выверочный винт по боковому направлению 6. Выверочныевинты закрепляются в корпусе с помощью стандартных упорных быстросъемных шайб (2.65Г.013 ГОСТ 11648-75).

Винты всегда остаются неподвижными относительно корпуса, но могут вращаться вокруг своей оси. На выверочные винты сверху надеваются рукоятки и прижимаются винтом. На внутренней поверхности рукояток нарезаны 42 паза, которые предназначены для фиксации механизма в определенных положениях. Фиксация происходит, когда стальные шарики западают в пазы рукояток и прижимаются пружинами.

Узел прицельной марки состоит из знакосинтезирующего светодиода (У-336А), который формирует изображение прицельной марки, полиамидного вкладыша и платы. Вкладыш, сделанный из полиамида, работает как диэлектрик. Светодиод, вкладыш и плата приклеиваются друг к другу с помощью герметика УТ-34. После чего склеенные детали вставляются в каретку. Выводы светодиода припаиваются к плате и по токопроводящим дорожкам передают контакт на провода. В каретке сделан паз для хвостика платы. За этот хвостик, склеенный узел можно двигать внутри каретки вдоль оси.

Так как в конструкции светодиода предусмотрен позиционный ключ, то в каретке пришлось сделать полукруглую выборку для него. Выборка сделана полукруглая из соображений технологичности. Для фиксации склеенных деталей в каретке служит установочный винт М1,6-6g?3.58.

После сборочных операций, двигая прицельную марку вдоль оптической оси за хвостик платы, прицельную марку совмещают с бесконечно удалённой точкой с точностью до ±0,2 дптр. и фиксируют установочным винтом. Кода светодиод зафиксирован, провода аккуратно укладываются в специально предусмотренную канавку в каретке и фиксируются герметиком УТ-34.

Так как прицел предназначен для повышения точности стрельбы, то основным фактором, влияющим на это важное свойство, является взаимное положение прицельной марки и сдвоенной линзы. А так как знакосинтезирующий светодиод, который формирует изображение прицельной марки в бесконечности, находится непосредственно в каретке, то главным элементом, вносящим ошибку в точность стрельбы, является механизм регулировки выверки.

Ошибка возникает за счёт наличия подвижных элементов в механизме. Для снижения этого фактора на детали механизма задаются жёсткие требования по точности изготовления. Но в любом случае в подвижных соединениях возникают остаточные зазоры, влияющие на точность. Для решения этой проблемы в механизм вводится дополнительный элемент - пружина. Пружина крепится к каретке с помощью винта (В1,6-6g?3.58). Для избежаниясамооткручивания винт контрится грунтовкой АК-70. Своим основанием пружина упирается в каретку, а лепестками в верхнюю и боковую стенки корпуса.

Конструкция выверочного винта.

Выверочный винт служит для передачи вращательного движения от рукоятки к ползунам и изготавливается из стали 45. Длина резьбовой части винта рассчитана так, чтобы винт работал во всём диапазоне перемещений механизма. На винте предусмотрена стандартная канавка для сбега резьбы. А для шайбы упорной быстросъемной канавка для неё. Конструкция канавки полностью соответствует шайбе. Головка винта сделана коническая и предназначена для посадки рукоятки, передающей крутящий момент. На поверхности головки нарезана резьба М2,5-6Н для винта который стягивает рукоятку и выверочный винт. На опорной площадке винта предусмотрена канавка под уплотнительное кольцо.

Герметизация подвижного соединения между выверочным винтом и корпусом крайне необходима. Так как в любой момент прицел имеет шанс в полевых условиях окунуться в воду, снег, песок и т.д. На поверхность крышки прицела также наносится герметик. После чего крышка крепится к корпусу шестью винтами 4 (М1,6-6g?3.58).

Конструкция рукоятки.

Рукоятка служит для приведения в движение выверочного винта, который передаёт вращательное движение на ползуны.

Рукоятка изготавливается из стали 45. На внешней поверхности рукоятки сделаны восемь пазов для удобства вращения. Внутри рукоятки сделан конус для посадки на выверочный винт. На внутренней поверхности нарезаны зубья, которые предназначены для фиксации рукоятки в определённых положениях. Рукоятка фиксируется когда стальной шарик, прижимаемый пружиной, западает во впадину зуба. Жёсткости пружины достаточно, чтобы положения рукояток, а следовательно и настройка механизма выверки, не сбивалась при выстреле, но в то же время рукоятку достаточно легко можно было бы сдвинуть пальцами руки.

Батарейный отсек.

Служит для расположения там элементов питания и для обеспечения лёгкой замены батареек. Батарейный отсек состоит из полиамидной втулки, благодаря чему втулка не проводит электрический ток. Это необходимо для того, чтобы исключить возможность короткого замыкания. Полиамидная втулка вставляется в корпус. В конструкции втулки предусмотрен буртик, которым она упирается в стенку корпуса. В корпусе втулки предусмотрено отверстие в которое вставляется положительный контакт отсека. Положительный контакт крепится к корпусу втулки с помощью гайки. В контакте просверлено отверстие в который вставляется провод с положительной полярностью и затем припаивается к контакту. Отрицательный контакт сделан в виде шайбы с хвостиком и просто надевается на полиамидный корпус втулки. Провод с отрицательной полярностью припаивается к хвостику отрицательного контакта. Контакты для лучшей электропроводности изготовлены из латуни (ЛС59). Втулка с контактами прижимается к стенке корпуса гайкой отсека 6. На гайке отсека нарезана наружная резьба для завинчивания в корпус и внутренняя для крышки батарейного отсека. В конструкции крышки имеется специальная канавка, в которую вставляется пружина. Гайка отсека, прижимая отрицательный контакт, передаёт электрический ток на крышку батарейного отсека, а с крышки на пружину.

Пружина прижимает элементы питания 9 к положительному контакту и замыкает электрическую цепь на отрицательный контакт. Гайка отсека и крышка изготовлены из стали 45 и для лучшей электропроводности на них наносится покрытие Кд 6, которое так же препятствует окислению металла.

2.3 Описание эксплуатации прицела

Для обеспечения безотказности работы прицела необходимо соблюдать следующие указания:

-неразбиратьприцел;

- следить за надежностью крепления прицела на оружии;

- не оставлять прицел включенным при перерывах в работе;

- извлекать элементы питания из прицела на период хранения.

Прицел устанавливается на оружие в специальном кронштейне в зависимости от типа оружия. Установка прицела на оружие производится индивидуально для каждого оружия. Точность стрельбы с коллиматорным прицелом зависит от качества выверки прицела, то есть от правильного положения оптической оси прицела по отношению к оси канала ствола оружия, а также от качества крепления прицела в кронштейне и устойчивости кронштейна при стрельбе.

Кронштейн выбирается в зависимости от вида оружия. Конструкция стандартных кронштейнов должна отвечать основным требованиям: жесткость, надежность крепежа, воспроизводимость положения при снятии и повторной установке.

Корректировка линии прицеливания (выверка прицела) производится при пристрелке оружия вращением рукоятокмеханизма выверки. Наприцеле имеются две рукоятки для регулировки по высоте и по боковому направлению. Вращением рукояткипо высоте (расположен сверху на корпусе) обеспечивается пошаговое (40 угл. сек. на щелчок механизма выверки) смещение точки попадания по вертикали, вращением рукоятки по по боковому направлению - по горизонтали. Вращение рукояток по часовой стрелке соответствует смещению точки попадания вверх и вправо. Вращение рукояток против стрелки обеспечивает соответственно обратные смещения точки попадания.

Хранение и транспортировка.

Прицел в упаковке предприятия-изготовителя транспортируется всеми видами транспорта в крытых транспортных средствах. Транспортирование в самолетах производить в отапливаемых герметизированных отсеках. Перенесенные из холодного помещения в теплое ящики с прицелами распаковывать не ранее, чем через 6 ч.

Прицел в упаковке предприятия-изготовителя хранить в отапливаемом и вентилируемом помещении при температуре от + 5 до плюс 40oС и относительной влажности воздуха не более 80% при температуре плюс 25oС. Воздух в помещении не должен содержать агрессивных паров и газов.
Прицел без упаковки хранить при температуре от + 10 до плюс 35oС и относительной влажности воздуха не более 80%. Элемент питания должен быть извлечен из прицела.

2.4 Специальный инструмент

2.4.1 Проектирование фрезы дисковой Т-образной

Фрезерование является одним из наиболее распространенных методов обработки. По уровню производительности фреза уступает только наружному протягиванию. Отклонения размеров деталей после обработки фрезерованием могут находиться в пределах 7-9-го квалитетов при параметрах шероховатости до Ra=1,25 мкм.

Фрезы отличаются большим разнообразием типов, форм и назначения как стандартизованных, используемых на универсальных фрезерных станках, так и специальных, проектируемых для обработки конкретных изделий.

Для обработки детали дипломного проекта разрабатывается фреза дисковая Т-образная, которая используется на фрезерной операции и устанавливается на универсально-фрезерном станке ВМ130 для фрезерованияТ-образного паза.

Данная фреза может быть классифицирована как цельная с цилиндрическим хвостовиком, цилиндрическая с зубьями, расположенными на поверхности цилиндра, прямозубая (направляющая линия передней поверхности лезвия прямолинейна и перпендикулярна направлению скорости главного движения резания), с острозаточенными зубьями. У острозаточенных фрез задние углы получают заточкой. Фрезы работают с малыми подачами на зуб, поэтому их изнашивание происходит по задней поверхности, и затачивать их целесообразно по задней поверхности. Острозаточенные фрезы обычно затачивают по задней поверхности[14].

Для изготовления фрезы дисковой Т-образной выбираем быстрорежущую сталь Р6М5 ГОСТ 19265-73. Твердость режущей части фрезы составит HRC 62-65.

Задача проектирования сводится к определению конструктивных элементов и геометрических параметров фрезы, обеспечивающих обработку заданной детали на станке ВМ130 с требованиями к параметрам шероховатости обрабатываемой поверхности. При этом учтем, что размеры вновь разрабатываемого инструмента должны соответствовать нормальному размерному ряду. Это объясняется тем, что ограничена номенклатура размеров заготовок, а также необходимо соответствие размерному ряду чисел оборотов станка.

При выборе параметров рабочей части инструмента будем исходить из следующего.

Диаметр фрезы d влияет как на процесс резания, так и на отдельные конструктивные элементы ее рабочей части. С увеличением диаметра фрезы при цилиндрическом фрезеровании длина дуги контакта зубьев фрезы с поверхностью резания увеличивается, средняя толщина срезаемого слоя уменьшается, улучшается отвод тепла, снижается время контакта зуба со стружкой, увеличивается время холостого пробега зуба, при этом зуб охлаждается. С увеличением диаметра увеличивается количество зубьев фрезы, а значит, и подача на оборот, но производительность при этом может не измениться (если не увеличить подачу на один зуб).

Острозаточенная форма зуба - наиболее распространенная, достаточно технологичная в изготовлении, универсальная с точки зрения доработки ее геометрии при переточках во время эксплуатации под различные условия работы. Одноугловая форма зуба - наиболее простая и технологичная, задний угол ? выполняется на ширине ленточки при заточке зуба. Такая форма применяется у фрез малых диаметров с z> 0,3d. Передняя грань зуба на высоте h может быть прямолинейной или криволинейной.

Важным параметром является высота зуба h. С его увеличением повышается число возможных переточек, объем стружечных канавок, но одновременно возрастает нагрузка на корневое сечение зуба за счет увеличения изгибающего момента. Высота зуба связана зависимостью[13]:

h=Kd/z,мм (4.1)

где K - коэффициент высоты (1,4 - 1,8);

d - диаметр фрезы; мм;

z - количествозубьев;шт.

Радиус перехода от спинки зуба к передней его грани r является концентратором напряжений в зоне перехода и от него зависит прочность фрезы. Уменьшение радиуса увеличивает напряжения на дне канавки и препятствует свободному сходу стружки. Поэтому необходимо стремиться к увеличению радиуса r, хотя при этом ослабляется сам зуб. Обычно радиус r выбирается в пределах (0,4 - 0,75)h.



Рисунок 2.1 - Формы профилей зубьев фрез

Число зубьев оказывает прямое влияние на производительность труда, на процесс фрезерования, на потребляемую при резании мощность. Упрощенно число зубьев для цилиндрических фрез можно принять равным (0,1 - 0,01)d[13].

Угол наклона режущих кромок ? влияет на направление отвода стружки, на прочность режущих кромок, на последовательность вступления в работу и выхода из обрабатываемого изделия различных точек режущей кромки.

Задний угол ? предназначен для снижения трения задней поверхности зуба об обрабатываемую поверхность. Обычно угол ? принимает значения 6 - 30?, однако применение больших углов нежелательно из-за ослабления режущей кромки и повышения размерного износа.

Передний угол ? предназначен для облегчения работы зуба при деформации стружки. Чем больше угол ?, тем легче осуществляется процесс резания, но одновременно ослабляется режущая кромка. С уменьшением угла режущий клин упрочняется, но мощность, затрачиваемая на резание, возрастает, возрастает и тепловыделение. Предельные значения передних углов: -15 (для металлокерамических фрез) - +30? (у фрез для обработки легких сплавов).

Главный угол в плане ? определяет толщину срезаемого слоя металла в зависимости от глубины резания и подачи. С уменьшением угла ? толщина среза уменьшается, ширина увеличивается, улучшается теплоотвод, но при этом возрастает удельная работа резания. Угол ? определяется конструкцией инструмента.

Вспомогательный угол в плане ?1 оказывает влияние на качество обрабатываемой поверхности, на прочность вершины зуба, на плавность работы. С уменьшением угла ?1 шероховатость обрабатываемой поверхности снижается, вершина зуба упрочняется, но процесс резания начинает сопровождаться вибрациями. Предельные значения угла ?1: 0 - 10?[15, с. 387-390].

Для дисковой Т-образной фрезы принимаем следующие основные параметры на основе вышеизложенного материала и таблице:

d=8мм;

z=4;

h=1.8 мм.

2.5 Специальное многоместное приспособление для испытаний на ударную прочность

Специальное приспособление разработано для испытаний различных прицелов на ударную прочность. Причиной для проведения такого рода испытаний является воздействие больших нагрузок, которым подвергается прицел при эксплуатации.

Проверке на ударную прочность подвергаются все изготовленные прицелы, причем они проходят как предварительные испытания, так и приемо-сдаточные, поэтому целесообразно проектирование многоместного приспособления, исходя из габаритов установки для испытаний. Кроме того приспособление проектируется с учетом того, что испытуемые изделия должны находиться в вертикальном положении на установке, потому что во время эксплуатации прицелы испытывают осевую нагрузку.

Так как на заводе уже имеется приспособление для испытания оптических прицелов, то оно и было взято за основу. В этом приспособлении прицелы расположены в строго в вертикальном положении. Каждый прицел закреплен в определенной ячейке приспособления при помощи винтов.



3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Технология изготовления ответственной детали

3.1.1 Описание детали и контроль чертежа

Деталь “Каретка”является ответственной деталью, входящей в сборочную единицу «Механизмрегулировки выверки». От точности изготовления каретки, а также от правильности и точности сборки узла прицельной марки зависит точность коллиматорного прицела.

В основе конструкции детали лежит тело вращения с гладкой наружной поверхностью, внутри просверлено центральное отверстие, которое состоит из нескольких ступеней с диаметрами 8,5;9мм. Дополнительными элементами конструкции оправы, по которым она отличается от тела вращения, являются радиальные пазы и направляющие, которые предназначены для перемещения ползунов, регулирующих точность прицеливания. Пазы и направляющие имеют 8 и 11 квалитеты точности, а также выполняются с допуском перпендикулярности 0,02мм. Допуск симметричности направляющих относительно друг друга составляет 0,05мм. В нижней части каретки снята лыска и имеются два паза с разными размерами.

Представленный конструкторский чертеж детали содержит необходимую для проектирования технологического процесса информацию. Изображение детали адекватно, то есть оно однозначно понимается и воспроизводится. На чертеже присутствуют необходимые разрезы и выноски, точные размеры: 8Н10, 1Н11. Остальные поверхности выполняются по 12 квалитету точности. В технических требованиях оговорено также покрытие: Ан. Окс. ч. (анодное оксидирование). Общая шероховатость детали составляет Ra 3,2.



3.1.2 Анализ технологичности конструкции

Деталь «Каретка», с одной стороны, является нетехнологичной, так как она имеет много разнообразных элементов и размеров, а следовательно, требует большого количества инструментов. К тому же трудность обработки представляют небольшие размеры самой детали и пониженная ее жесткость, то есть требуется повышенная жесткость станков и приспособлений. Материал является довольно дорогим.

С другой стороны, имеется возможность использовать типовые методы обработки, типовые инструменты. Хорошая обрабатываемость алюминиевого сплава позволяет применять повышенные режимы резания. Конструкция предусматривает минимум пригоночных слесарных работ.

Таким образом, деталь обладает пониженной технологичностью конструкции.

3.1.3 Выбор заготовки. Выбор припусков

В качестве заготовки принимаем пруток прессованный из алюминиевого сплава Д16Т ГОСТ 4784-97.

Величина припуска зависит от шероховатости поверхности у заготовки, глубины дефектного слоя, правильности положения детали или заготовки, которая достигается при базировании и закреплении, формы и отклонения формы самой заготовки.

Припуск на обработку определяем по схеме, изображенной на рис. 3.1, при этом диаметр заготовки определится по формуле:

Dзаг= Dном+ Zmin+1/2 Тdзаг,мм (3.1)

где, Dзаг - диаметр заготовки, мм;

Dном- номинальный диаметр детали (=14мм);

Тdдет - допуск на размер детали (h12, Тdдет=-210 мкм);

Zmin - минимальный гарантированный припуск, мм;

Тdзаг - допуск на размер заготовки, мкм;

Zmax - максимальный гарантированный припуск, мм;

Рисунок 3.1 - Выбор припусков

Минимальный гарантированный припуск рассчитывается:

Zmin=2(Rz+T)+?+? (3.2)

где, Rz - высота микронеровностей заготовки, мкм;

Т - дефектный слой заготовки, мкм (параметры Rz и Т обычно оцениваются совместно, Rz+Т=200 мкм);

? - пространственное искажение (=50мкм, в зависимости от маиериала), мкм;

? - погрешность установки (используем цанговый патрон, =50 мкм).

Zmin=2х200+50+50=300 мкм=0,3 мм

Рассчитаем диаметр заготовки:

Dзаг=14+0,3+0,5х0,21=14,405 мм.

Полученное значение округляем в большую сторону в соответствии с номинальными диаметрами прутков ГОСТ 21488-97. Получаем: Dзаг=16мм.

3.1.4 Выбор оборудования, приспособлений, инструментов, средств контроля

Исходными данными для выбора оборудования являются:

1. вид обработки;

2. размеры детали;

3. размеры обрабатываемой поверхности;

4. точность обработки;

5. шероховатость поверхности.

Полное наименование металлорежущих станков, их модели и краткая техническая характеристика приведены в таблице. 3.1

Таблица 3.1 -Технические характеристики оборудования

№	Наименование станка	Обозначение станка	Основные характеристики станка
	1	2	3
Характеристика токарного станка
1	Токарный с ЧПУ	DST 2NC	Наибольший диаметр обрабатываемого изделия над станиной, мм……………...280 Пределы скоростей прямого и обратного вращения шпинделя, об/мин……….....2240 Габариты станка, мм……..4900х2400х2250
Характеристика сверлильного станка
1	Настольно-сверлильный	2Н106ПЗ	Наибольший ход шпинделя, мм…...……70 Наибольшее расстояние от торца шпинделя до стола, мм…………………250 Частота вращения шпинделя, об/мин….1000, 1400, 2000,2800, 5600,8000 Габариты, мм……………….1120, 610, 675
Характеристики фрезерного станка
1	Универсально-фрезерный	ВМ130	Расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности рабочего стола, мм...…80-460 Пределы частоты вращения шпинделя, об/мин………………………………63-2040 Наибольший ход шпиндельной бабки, мм……..250 Габариты станка, мм…….1282х1215х1780
Характеристики резьбонарезного станка
1	Резьбонарезной	МН56	Наибольший диаметр нарезаемой резьбы, мм……..М18 Шаг нарезаемой резбы, мм...........1; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,25; 3; 3,5 Наибольший ход шпинделя, мм……….150 Наибольший ход резьбонарезной головки по колонне, мм…………………...……..300 Количество скоростей шпинделя…….…..9 Пределы частот вращения шпинделя, об/мин………………….…………….9-1400 Габариты станка, мм ……….870х650х2125

Исходными данными для выбора режущих инструментов являются:

1. вид обработки;

2. размеры обрабатываемой поверхности;

3. форма обрабатываемой поверхности;

4. точность поверхности;

5. шероховатость поверхности;

6. тип производства.

Применяемые в технологии изготовления детали режущие инструменты приведены в таблице3.2.

Таблица 3.2 - Режущий инструмент

№ операции	Наименование перехода	Наименование режущего инструмента
025	Центровать заготовку Сверлить отв. 2,8 Сверлить отв. 8 Подрезать торец Точить 14Н12 Расточить 9Н12, 8,5Н12 Точить фаску 0,5?450 Отрезать деталь	Сверло ГОСТ 14952-75 Сверло ГОСТ 10902-77 Сверло ГОСТ 10902-77 Резей подрезной Резец проходной Резец расточной специальный Резей подрезной Резец отрезной
030	Фрезеровать паз 6Н12	Фреза концевая ГОСТ 17025-71
035	Фрезеровать паз 8Н10?1h11	Фреза пазовая Т-образная ДП 151001.10.23.024.02.02.001
040	Снять лыску Фрезеровать паз 5,5H12 Фрезеровать паз 2Н12 Зачистить заусенцы после фрезерования пазов	Фреза торцовая ГОСТ 9304-69 Фреза концевая ГОСТ 17025-71 Фреза концевая ГОСТ 17025-71 Напильник 2820-0018 ГОСТ 1465-80
045	Сверлить отв. 1,3H11 Зенковать отв. 1,3H11	Сверло ГОСТ 10902-77 Зенковка ГОСТ 14953-80
050	Нарезать резьбу М1,6-6Н	Метчик ГОСТ 3266-81

Исходными данными для выбора инструментальных приспособлений являются:

1. вид обработки;

2. конструкция посадочного места станка;

3. точность обработки;

4. тип производства;

5. размеры рабочей зоны станка.

Инструментальные приспособления представлены в таблице3.3

Таблица 3.3 - Инструментальные и станочные приспособления