доктор технических наук, профессор кафедры «Машины и технологии обработки металлов давлением им. И.А. Норицына»

Гильза является одним из основных элементов патрона, от которого зависят надежность и безотказность действия оружия при различных режимах боевого применения и режимах стрельбы (рис.1). Одним из основных требований, предъявляемых к гильзе, является неизменяемость механических свойств металла гильзы при хранении, стойкость против коррозии и коррозионного растрескивания.

Рис.1. Конструкция гильзы.

Наилучшим материалом с точки зрения соответствия эксплуатационным требованиям является латунь марок Л68 и Л70, однако она имеет высокую стоимость, склонна к коррозионному растрескиванию, что усложняет длительное хранение патронов и требует специальных мер по замедлению процесса растрескивания.

Для предотвращения коррозионного растрескивания гильз из латуни – на финишных вытяжных операциях назначают малую пластическую деформацию с последующим низкотемпературным отпуском, что снижает величину остаточных напряжений.

Латуни марок Л68, Л70 обладают более высокой штампуемостью по сравнению со сталью 18 ЮА и биметаллом 1, что может способствовать сокращению числа штамповочных операций и также не требует сложной химической обработки.

Применение исходных заготовок из прутка позволяет значительно повысить коэффициент использования металла.

Действующий общепринятый процесс изготовления гильзы совершается из ленты (рис.2), чтобы увеличить КИМ (коэффициент использования материала) используют шестирядную шахматную вырубку заготовок круглой формы ( рандоли ). Затем свертка и 4 вытяжки с межопирационным отжигом после второй вытяжки. Далее происходят последующая штамповка, обрезка ,а также пробивки капсюльного гнезда.

Рис.2. Схема раскроя ленты

На рисунке 3 изображен действующий процесс первых трех операций по изготовлению гильзы: свертка колпачка, первая и вторая вытяжка. У данного процесса есть недостатки, такие как, дорогой лист и большой отход от вырубки, поэтому было решено заменить дорогостоящую ленту на более дешевый пруток, а также уменьшить отход от вырубки рандолей.

Рис.3. Операции свертки и вытяжки

При производстве гильзы из прутка сохраняются все операции, используемые при изготовлении из ленты, кроме первых двух вытяжек и сверки колпачка; они заменены отрезкой, осадкой и обратным выдавливанием (рис.4).

Рис.4. Операции отрезки, осадки и обратного выдавливания

Отрезка осуществляется с помощью отрезного штампа (рис.5), который в свою очередь обеспечивает хорошую точность отрезаемой заготовки удовлетворяющую чертеж.

Рис.5. Штамп для отрезки заготовки

Пуансон конусной формы на конце при осадке обеспечивает центровку для последующей операции, в совокупности с точной роторной линией заготовка удовлетворяет условие разностенности ,при котором она не должна превышать 0,13мм. Схема осадки и обратного выдавливания приведена на рисунке 6.

Рис.6.Схема осадки и обратного выдавливания

Вывод

В том случае, если для производства гильзы используется лента, коэффициент использования материала составляет 44% с учетом обрезки и пробивки капсюльных отверстий. При производстве гильзы из прутка коэффициент использования материала увеличивается до 69%. Учитывая, что средняя стоимость прутка в сравнении листовым материалом на 20% ниже, затраты на материал уменьшаются примерно на 45%.

В данной работе для создания трёхмерной фигуры используется метод экструдирования, реализованный средствами Three.js. Моделирование начинается с определения плоского замкнутого контура (профиля) на плоскости XY, координаты вершин которого задаются относительно начала координат. Затем этот контур выдавливается вдоль оси Z (или иной заданной нормали) на определённую высоту, формируя объёмное тело. Ключевым преимуществом является полный контроль над топологией: процесс создаёт боковые грани, соединяющие исходный и конечный контуры, а также при необходимости закрывает торцы полученного объекта. Такой подход позволяет быстро генерировать сложные архитектурные элементы, технические детали или абстрактные формы, демонстрируя стандартный пайплайн для задач параметрического моделирования в среде WebGL.

Рисунок 1. Исходный 2D-профиль фигуры в плоскости XY

Алгоритм создания трёхмерной модели методом экструдирования с использованием Three.js включает следующие последовательные шаги.

• Импортируем необходимые библиотеки: Three.js, а также, при необходимости, вспомогательные модули для управления кривыми (CurvePath) и геометрией (ExtrudeGeometry);
• Определяем форму (Shape) — массив двумерных точек (Vector2), описывающих замкнутый контур будущего профиля. Координаты задаются относительно центра (0,0);
• Создаём геометрию выдавливания (ExtrudeGeometry), передавая в неё объект Shape и параметры экструзии: depth (глубина/высота выдавливания), bevelEnabled (скос кромок) и другие;
• Настраиваем материал (например, MeshStandardMaterial) для визуализации модели;
• Создаём объект Mesh, объединяя полученную геометрию и материал, и добавляем его на сцену (Scene);
• Настраиваем освещение (AmbientLight, DirectionalLight) и камеру (PerspectiveCamera) для корректного отображения объекта;
• Инициируем рендерер (WebGLRenderer) и запускаем цикл анимации для отрисовки сцены;
• При необходимости добавляем элементы управления (OrbitControls) для интерактивного вращения и масштабирования модели;

Этот алгоритм является типовым для создания простых экструдированных объектов в Three.js и демонстрирует ключевые этапы работы с геометрией и материалами.

Ниже приведен фрагмент кода, реализующий ключевые шаги алгоритма:

import * as THREE from ‘three’;

import { OrbitControls } from ‘three/addons/controls/OrbitControls.js’;

const scene = new THREE.Scene();

const camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);

const renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true });

renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);

document.body.appendChild(renderer.domElement);

const shape = new THREE.Shape();

const radius = 2;

const sides = 6;

for (let i = 0; i <= sides; i++) {

const angle = (i / sides) * Math.PI * 2;

const x = Math.cos(angle) * radius;

const y = Math.sin(angle) * radius;

if (i === 0) shape.moveTo(x, y);

else shape.lineTo(x, y);

}

const extrudeSettings = {

depth: 5,

bevelEnabled: true,

bevelThickness: 0.5,

bevelSize: 0.5,

bevelSegments: 3

};

const geometry = new THREE.ExtrudeGeometry(shape, extrudeSettings);

const material = new THREE.MeshStandardMaterial({ color: 0x00aaff, metalness: 0.2, roughness: 0.7 });

const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);

scene.add(mesh);

const ambientLight = new THREE.AmbientLight(0xffffff, 0.6);

scene.add(ambientLight);

const directionalLight = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 0.8);

directionalLight.position.set(10, 20, 5);

scene.add(directionalLight);

camera.position.z = 15;

const controls = new OrbitControls(camera, renderer.domElement);

function animate() {

requestAnimationFrame(animate);

controls.update();

renderer.render(scene, camera);

}

animate();

Процесс выдавливания, описанный в коде, визуально представлен на Рисунке 1 и Рисунке 2. На первой иллюстрации показан исходный профиль, а на второй — итоговая трёхмерная модель после применения экструзии:

Рисунок 2. Результат экструдирования профиля вдоль оси Z

Заключение

Техника экструдирования, несмотря на свою простоту и повсеместное использование, продолжает оставаться важным учебным и практическим инструментом в области трёхмерного моделирования и компьютерной графики. Её применение в среде Three.js, как показано в работе, позволяет эффективно создавать объёмные объекты из плоских контуров, демонстрируя типичный пайплайн для параметрического моделирования в веб-среде. Ключевыми этапами являются корректное задание профиля, настройка параметров выдавливания и управление материалами с освещением. Освоение этого метода формирует прочную основу для перехода к более сложным техникам, таким как булевы операции, модификация геометрии, скелетная анимация и работа с воксельными данными, что открывает путь к решению современных задач в разработке игр, симуляций и интерактивных визуализаций.