刘晨敏

（重庆工商大学融智学院，重庆 401320）

地雷是一种埋入地表或布于地面的爆炸性火器，可分为防步兵地雷和防坦克地雷，主要用来杀伤敌人的有生力量和炸毁敌方的坦克、装甲车等，破坏道路和建筑以阻碍敌军前进[1]。防坦克地雷作为一种重要的工兵装备，日常储量巨大、品类繁多，长期贮存后其安全性、可靠性均会下降，存在巨大的安全威胁。因此，有必要研究一种妥善可行的废旧地雷回收处置方法。

传统的地雷回收处置方法主要有爆炸法、燃烧法、化学分解法和人工拆分法等[2]，这几种拆分方法各有优缺点，比如爆炸法和燃烧法，虽然操作简单、销毁速度快，但危险性大、污染环境且资源不能回收利用，化学分解法（深井掩埋、深海倾倒）对场地条件要求高且容易留下安全隐患；人工拆分法虽能实现资源的回收利用，但人力成本高、回收速度慢，操作现场对人身存在安全威胁。

本文针对防坦克地雷的结构特点，提出了一种新的机械拆分方法，通过对地雷底壳进行切割与挤压，将地雷压盖与底壳分离，进而对资源回收再利用。

1　切割与挤压方案选择

1.1　切割方案

图1是某型塑料防坦克地雷的结合部示意图，可以看出其主要由压盖、隔板、底壳三部分组成，且三部分是独立的个体。由于地雷底壳大部分是薄板零件，因此切割位置的选择尤为重要。

图1　某型塑料防坦克地雷的结合部示意图

（1）方案一：在压盖、隔板与底壳三者结合部的凸起处切割，使底壳对隔板与压盖的包裹固定作用部分丧失[3]，达到结合部分离的目的，切割位置如图2a所示。这种切割方式的弊端是切割后压盖与底壳虽然分离，但隔板作为个体仍保留在底壳上。

（2）方案二：在压盖、隔板与底壳三者结合部的下侧倒角处切割，完成后压盖与隔板一起脱落，完全与底壳分离，切割位置如图2b所示。

图2　切割方案比较

对比方案一与方案二，方案一选取的切割位置正位于三者的结合部，切割情况较为复杂，同时隔板并没有从底壳上脱离；而方案二的切割位置避开了压盖和隔板与底壳的包裹结合部，切割完成后压盖和隔板完全与底壳分离，因此本文选择方案二作为最终的切割位置。

1.2　挤压方案

在确定了切割位置后，选择合适的切片刀具对地雷进行切割，然后在切割位置处对地雷进行挤压，实现压盖和隔板与底壳的完全分离。设计挤压装置的主要目的是防止由于炸药的黏性使得切割后的压盖和隔板不能有效从底壳上脱落，基于塑料底壳的高弹性，通过外部的挤压力，人为破坏炸药对底壳与隔板的粘接作用，最终实现有效分离。如图3所示，本次设计采用双向对称的挤压方式，使地雷底壳在对称力作用下变形，最后达到挤压脱落的目的。

图3　挤压装置

2　整机结构设计

在确定了地雷的切割位置和挤压方式后，通过设计合理的传动方式和机械结构[4]，本文最终完成的地雷切割与挤压装置如图4所示，主要由4大机构组成，包括地雷顶升机构、夹持机构、地雷切割机构及对称布置的挤压机构。

图4　地雷切割与挤压装置示意图

本套装置的地雷顶升机构主要由两套分别动作的气缸来完成驱动，两个小气缸的运动使地雷到达挤压工位，然后大气缸再运动，使地雷到达切割工位。夹持机构采用电机+减速机+过渡法兰+气动卡盘的动力传递方式，待地雷到达切割工位后由气动卡盘夹住地雷，在电机的驱动下按照一定的转速旋转。切割机构主要为一套单轴直线运动模组，通过电机驱使丝杠螺母副旋转前进，再由最末梢安装的特制切刀实现对切割工位处的地雷底壳的进给切割。挤压机构主要由一套液压缸加缸杆前端连接的特制挤压刀具来实现对挤压工位处的地雷的挤压动作。夹持机构在切割机构完成切割后取消对地雷的夹持，然后地雷在顶升机构的驱动下到达挤压工位。本套装置在4套机构的协同配合下，一步一步完成对地雷底壳的切割，以及压盖和隔板与底壳的挤压分离。下图5a所示为地雷在切割工位处的工作示意图，图5b所示为地雷在挤压工位处的工作示意图。

图5　地雷在不同工位处的工作示意图

3　工艺流程介绍

本套装置的工艺流程如图6所示。具体动作叙述如下：地雷在输送线上被运输至顶升工位，顶升机构的小气缸缩回，定位套卡住地雷底部的定位孔，大气缸再伸出，将地雷顶至切割工位；张开的气动卡盘卡爪闭合夹住地雷底壳外圆，并在电机和减速机的带动下以较低转速旋转；直线模组的伺服电机驱动丝杠螺母副快速进给，待切刀行进至底壳切割位置处转为慢速匀速进给，前进一定的距离后切刀退回，同时卡盘卡爪张开松开地雷；大气缸再缩回，将地雷由切割工位降至挤压工位，此时液压缸缸杆伸出，带着特制的挤压刀具由对称的两侧同时挤压上一工序切刀在地雷底壳上的切缝，实现底壳与压盖和隔板的完全分离，液压缸缩回，底壳则掉落到压盖和隔板的结合体上；最后两小气缸再伸出，分离了的地雷则再次回到输送线上的顶升工位，接着再被输送线送至下一工序。经过上述步骤，一颗地雷完成了切割与挤压动作，最终达到分离的目的。

图6　工艺流程

4　结束语

针对废旧塑料防坦克地雷的回收处理，提出了一种新的机械拆分方法。通过对地雷压盖、隔板与底壳的切割方案与挤压方案对比分析，选取了合适的切割位置与挤压方式，在此基础上设计了一种地雷切割与挤压装置，并详细描述了各工作机构的结构，最后介绍了各工作机构在实际切割与挤压时的工艺流程。本套装置结构简单，可实现高效、自动化运行。