新型航空銷釘快卸鎖的標(biāo)準(zhǔn)化研制

王宗武徐梅香張 哲張宗華常志剛

（1 中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028；2 中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333000）

新型航空銷釘快卸鎖的標(biāo)準(zhǔn)化研制

王宗武1徐梅香2張 哲1張宗華1常志剛1

（1 中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028；2 中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333000）

針對(duì)銷釘快卸鎖使用中暴露出的互換性差、可靠性不高、性能指標(biāo)偏低等一系列問題，通過開展新型航空銷釘快卸鎖的標(biāo)準(zhǔn)化研制，將標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)品研制同步，豐富了產(chǎn)品種類，固化了產(chǎn)品性能指標(biāo)，有效提高了銷釘快卸鎖的通用性，還通過試驗(yàn)驗(yàn)證產(chǎn)品具有較高的可靠性水平，滿足了各型飛機(jī)的使用需求。

銷釘快卸鎖；標(biāo)準(zhǔn)化；研制

銷釘快卸鎖是一種旋轉(zhuǎn)式輕型承力鎖，具有體積較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、開啟方便、自鎖能力強(qiáng)、能承受一定拉伸力和剪切力、使用安全可靠等特點(diǎn)，在飛機(jī)機(jī)體中廣泛應(yīng)用于經(jīng)常拆卸的口蓋部位，給飛機(jī)維護(hù)帶來較大的方便，提高維護(hù)效率。

我國(guó)最早從某型直升機(jī)引入銷釘快卸鎖的應(yīng)用，并逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)與供應(yīng)，多年來一直應(yīng)用于國(guó)內(nèi)各型飛行器上，它或與鉸鏈配合，或單獨(dú)成組使用，用于小型檢查口蓋、電氣設(shè)備口蓋、儀表安裝板、客艙內(nèi)設(shè)隔音層等部位的連接。

但是，隨著我國(guó)航空事業(yè)的不斷發(fā)展，新型飛機(jī)制造和使用需求不斷提高，原銷釘快卸鎖的使用暴露出一系列問題：一是產(chǎn)品互換性差，由于各研制單位對(duì)銷釘快卸鎖技術(shù)理解的偏差，其產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)尺寸、選材、工藝以及性能指標(biāo)控制上存在差異，導(dǎo)致不同企業(yè)生產(chǎn)的同種產(chǎn)品無法互換；二是產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)不受控，研制生產(chǎn)環(huán)節(jié)沒有必要的指標(biāo)約束，產(chǎn)品性能缺少系統(tǒng)科學(xué)的考核要求和方法，無法有效保證產(chǎn)品性能穩(wěn)定性；三是產(chǎn)品設(shè)計(jì)有缺陷，如鎖釘易變形，橫銷易從鎖釘中脫落，造成鎖緊失效，影響使用及飛行安全，又如在振動(dòng)較大區(qū)域，彈簧墊圈抓緊力不夠，難以滿足疲勞強(qiáng)度要求。

因此，急需在現(xiàn)有銷釘快卸鎖的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用基礎(chǔ)上，協(xié)調(diào)統(tǒng)一行業(yè)需求，以標(biāo)準(zhǔn)為載體，開展新型銷釘快卸鎖的自主創(chuàng)新標(biāo)準(zhǔn)化研制。

1 銷釘快卸鎖的標(biāo)準(zhǔn)化研制思路

標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)品技術(shù)的載體，標(biāo)準(zhǔn)件的標(biāo)準(zhǔn)化工作是產(chǎn)品通用化的重要保證，標(biāo)準(zhǔn)的層級(jí)越高，適用范圍越廣，效果越突出。隨著軍工行業(yè)產(chǎn)品自主創(chuàng)新的不斷深入，標(biāo)準(zhǔn)件產(chǎn)品研制由“測(cè)繪仿制”向“自主研制”轉(zhuǎn)變，將產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化工作貫穿產(chǎn)品研制全過程，一方面標(biāo)準(zhǔn)編制過程就是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，通過標(biāo)準(zhǔn)的形式統(tǒng)一產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸與規(guī)格，作為設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的依據(jù)，保證供貨產(chǎn)品的通用性。另一方面，標(biāo)準(zhǔn)編制過程又是產(chǎn)品研制過程，通過標(biāo)準(zhǔn)的形式固化產(chǎn)品性能參數(shù)，作為生產(chǎn)和選用的依據(jù)，控制供貨產(chǎn)品質(zhì)量。

圖1 新型銷釘快卸鎖的標(biāo)準(zhǔn)化研制模式

新型銷釘快卸鎖的標(biāo)準(zhǔn)化研制模式如圖1所示。標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)品研制同步，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，通過標(biāo)準(zhǔn)研究，對(duì)國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)與國(guó)內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析，獲得產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸、材料、工藝要求、性能指標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要素，以此為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)輸入，并由產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求對(duì)標(biāo)準(zhǔn)要素進(jìn)行反饋，保證標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要素設(shè)置與指標(biāo)限制范圍的科學(xué)性與適用性；在產(chǎn)品試制階段，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行產(chǎn)品加工工藝摸索，成熟的工藝流程通過標(biāo)準(zhǔn)的形式進(jìn)行固化，使產(chǎn)品研制成果與標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容協(xié)調(diào)一致；將產(chǎn)品性能驗(yàn)證與標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證相結(jié)合，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能指標(biāo)和試驗(yàn)方法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)改進(jìn)和標(biāo)準(zhǔn)完善，最終完成新型銷釘快卸鎖的設(shè)計(jì)定型，并以標(biāo)準(zhǔn)的形式固化產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)，為產(chǎn)品批生產(chǎn)和質(zhì)量控制提供技術(shù)依據(jù)。

2 銷釘快卸鎖的設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與尺寸

銷釘快卸鎖的基本結(jié)構(gòu)形式如圖2所示，由鎖座、銷釘組件和彈簧墊圈3部分組成，其中銷釘組件由鎖釘、鎖釘帽、彈簧和銷等4個(gè)零件構(gòu)成，見圖3。

在產(chǎn)品的研制過程中，為了更好的貼合產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用需求，通過對(duì)鎖釘頭型的設(shè)計(jì)改進(jìn)，在一字槽型的基礎(chǔ)上，又研制了防止扳擰打滑的十字槽型，以及無需工具即可開閉的滾花型和蝶型等3種銷釘快卸鎖結(jié)構(gòu)形式，豐富了產(chǎn)品的種類。另外，針對(duì)防水密封口蓋，設(shè)計(jì)了帶密封帽鎖座，擴(kuò)大了產(chǎn)品適用范圍。

同時(shí)，結(jié)合銷釘快卸鎖實(shí)際應(yīng)用情況的調(diào)研，設(shè)計(jì)了7個(gè)產(chǎn)品規(guī)格系列，以1 mm為長(zhǎng)度間隔，可實(shí)現(xiàn)1 mm到8 mm的夾層選用，滿足了新型飛機(jī)制造和使用需求。

圖2 銷釘快卸鎖

圖3 銷釘組件

2.2 材料選用與優(yōu)化

新型銷釘快卸鎖工程研制過程中充分借鑒了現(xiàn)有航標(biāo)HB 6864-2011《銷釘快卸鎖》和國(guó)外產(chǎn)品的技術(shù)內(nèi)容，選材盡量與現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品技術(shù)內(nèi)容相協(xié)調(diào)。國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品零件材料對(duì)比見表1。

表1 國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品零件材料對(duì)比

2.2.1 鎖釘材料選擇。由于銷釘快卸鎖實(shí)際使用中對(duì)鎖緊強(qiáng)度和可靠性要求較高，因此，鎖釘作為銷釘快卸鎖的主要承力部件，其材料的選擇至關(guān)重要。通過對(duì)不同材料的鎖釘進(jìn)行拉伸強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、鎖止力矩強(qiáng)度分析及計(jì)算驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，目前行業(yè)廣泛采用的0Cr18Ni9和1Cr18Ni9Ti等不銹鋼均不能滿足NASM 5591《非結(jié)構(gòu)性面板扣件》中鎖止力矩的強(qiáng)度要求，而17-4PH不銹鋼材料，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)到1 310MPa，可以滿足NASM 5591中各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)的要求。

2.2.2 銷材料選擇。橫銷的直徑僅有φ1.6 mm，但在使用中需要承受較大的彎矩和剪應(yīng)力。在實(shí)際應(yīng)用中，銷容易彎曲變形，表明原有材料強(qiáng)度難以滿足使用需求，因此需提高橫銷材料強(qiáng)度，經(jīng)篩選分析，銷材料選為17-7PH絲材，其制造工藝及性能能夠滿足新型銷釘快卸鎖的性能要求。

2.2.3 彈簧材料選擇。彈簧是銷釘快卸鎖中的一個(gè)重要零件，其性能決定了銷釘快卸鎖是否滿足開鎖力矩、閉鎖力矩、初始拉力、極限最大力矩、極限最小力矩、面板分離、耐久性、振動(dòng)多項(xiàng)指標(biāo)的要求。在最初采用70#琴鋼絲及1Cr18Ni9絲材試制過程中，銷釘快卸鎖不能滿足上述指標(biāo)要求，后改用17-7PH絲材，經(jīng)幾十次的彈簧試制，摸索出滿足指標(biāo)要求的彈簧彈性系數(shù)及熱處理工藝。

2.2.4 墊圈和鎖釘套材料均選用了0Cr18Ni9材料替代1Cr18Ni9，以防止零件發(fā)生應(yīng)力腐蝕。

其他零件在選材上，沿用了現(xiàn)有產(chǎn)品的零件選用原則，沒有進(jìn)行更改。

2.3 表面處理工藝

為了有效防止銷釘快卸鎖零件之間的接觸腐蝕，且考慮到新研型號(hào)的三防設(shè)計(jì)要求，對(duì)所有零件表面均進(jìn)行了鍍鎘鈍化。與現(xiàn)有銷釘快卸鎖產(chǎn)品相比（見表2），新型銷釘快卸鎖的耐腐蝕性能更為優(yōu)異。

表2 國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品零件表面處理對(duì)比

3 銷釘快卸鎖的性能驗(yàn)證

3.1 性能參數(shù)確定

為了考核研制的新型銷釘快卸鎖是否滿足實(shí)際使用需求，需要制定可量化的考核指標(biāo)，并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

新型銷釘快卸鎖研制目標(biāo)是提高產(chǎn)品開閉鎖性能和承載強(qiáng)度等機(jī)械性能，延長(zhǎng)其使用壽命，并具有一定的環(huán)境適用性，以提升其綜合工作性能。結(jié)合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)資料，并根據(jù)飛機(jī)實(shí)際工況條件和技術(shù)指標(biāo)，確定新型銷釘快卸鎖關(guān)鍵性能為最大/最小開鎖力矩、最大/最小閉鎖力矩、鎖止力矩、初始拉力、拉伸載荷、剪切載荷、耐久性、鹽霧、振動(dòng)、淋雨等，其性能指標(biāo)達(dá)到了國(guó)際同類先進(jìn)水平，詳見表3。

表3 銷釘快卸鎖性能

3.2 檢驗(yàn)條件

為了保證試驗(yàn)驗(yàn)證過程的嚴(yán)謹(jǐn)性和可重復(fù)性，對(duì)試驗(yàn)驗(yàn)證的檢驗(yàn)條件進(jìn)行了規(guī)定。其中，環(huán)境條件為：溫度：室溫15 ℃～35 ℃；濕度：相對(duì)濕度20%～80%；大氣壓：檢驗(yàn)場(chǎng)所的大氣壓。試驗(yàn)設(shè)備和檢測(cè)儀器要求為“所有用于控制或監(jiān)控試驗(yàn)參數(shù)的試驗(yàn)設(shè)備和檢測(cè)儀器的精度應(yīng)不低于試驗(yàn)條件要求精度的三分之一。試驗(yàn)設(shè)備和檢測(cè)儀器在試驗(yàn)前應(yīng)通過檢定，并在檢定使用周期內(nèi)使用。”

3.3 試驗(yàn)驗(yàn)證

3.3.1 開鎖、閉鎖性能

開鎖、閉鎖性能驗(yàn)證主要是對(duì)銷釘快卸鎖使用性能的考核。具體試驗(yàn)方法是將銷釘快卸鎖分別安裝在規(guī)定厚度、極限最大厚度和極限最小厚度的試驗(yàn)面板上，在沒有潤(rùn)滑的條件下，對(duì)銷釘快卸鎖進(jìn)行閉鎖操作，直到其處于完全鎖閉狀態(tài)，記錄閉鎖過程中的力矩，然后對(duì)銷釘快卸鎖進(jìn)行開鎖操作，直到其處于完全開鎖狀態(tài)，并記錄開鎖過程中的力矩。

試驗(yàn)結(jié)果表明，所有試驗(yàn)件的開鎖、閉鎖性能均滿足表3的要求。

3.3.2 拉伸性能

拉伸性能驗(yàn)證主要包括初始拉力、拉伸載荷等考核指標(biāo)，主要是對(duì)銷釘快卸鎖軸向承載能力的考核。具體試驗(yàn)方法是將銷釘快卸鎖安裝在規(guī)定厚度的試驗(yàn)面板上，處于鎖閉狀態(tài)，先緩慢施加拉伸載荷，使鎖釘套根部上下面板產(chǎn)生0.08 mm的瞬態(tài)間隙，此時(shí)初始拉力應(yīng)不小于35.6 N，其后反復(fù)緩慢施加890 N的拉伸載荷并卸載5次后，測(cè)量其開鎖力矩、閉鎖力矩，然后再次緩慢施加1 335 N的拉伸載荷而不發(fā)生失效。

試驗(yàn)結(jié)果表明，所有試驗(yàn)件的拉伸性能均滿足表3的要求。

3.3.3 剪切性能

剪切性能驗(yàn)證主要是對(duì)銷釘快卸鎖徑向承載能力的考核。具體試驗(yàn)方法是將銷釘快卸鎖安裝在規(guī)定厚度的試驗(yàn)面板上，處于鎖閉狀態(tài)，緩慢施加890 N的剪切載荷并卸載，循環(huán)5次，測(cè)量其開鎖力矩、閉鎖力矩，然后再次緩慢施加1 335 N的剪切載荷而不發(fā)生失效。

試驗(yàn)結(jié)果表明，所有試驗(yàn)件的剪切性能均滿足表3的要求。

3.3.4 耐久性

耐久性驗(yàn)證主要是對(duì)銷釘快卸鎖使用壽命的考核。具體試驗(yàn)方法是將銷釘快卸鎖安裝在規(guī)定厚度的試驗(yàn)面板上，處于鎖閉狀態(tài)，鎖緊部位允許滴一滴潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑，以（20～60）次/分的頻率進(jìn)行開鎖和閉鎖循環(huán)5 000次，試驗(yàn)后檢查銷釘快卸鎖各零件的磨損及配合情況，

試驗(yàn)結(jié)果表明，所有試驗(yàn)件在5 000次開鎖和閉鎖循環(huán)后，幾乎未發(fā)生零件磨損，且開鎖、閉鎖性能良好。

3.3.5 鹽霧

鹽霧試驗(yàn)主要是對(duì)銷釘快卸鎖耐腐蝕能力的考核。具體試驗(yàn)方法是將銷釘快卸鎖按GJB 715.1－1989《緊固件試驗(yàn)方法 鹽霧》要求進(jìn)行200 h鹽霧試驗(yàn)，試驗(yàn)后檢查銷釘快卸鎖不應(yīng)產(chǎn)生明顯的腐蝕斑點(diǎn)。

試驗(yàn)結(jié)果表明，所有試驗(yàn)件未發(fā)生腐蝕跡象。

3.3.6 振動(dòng)

振動(dòng)試驗(yàn)主要是對(duì)銷釘快卸鎖在強(qiáng)機(jī)械環(huán)境下耐受性的考核。具體實(shí)驗(yàn)方法是按圖4所示安裝銷釘快卸鎖，并處于鎖閉狀態(tài)，在振動(dòng)頻率（60±1.5）Hz，振幅1.59 mm，載荷333.6 N的條件下加載振動(dòng)25 h，然后卸載振動(dòng)5 h，試驗(yàn)后銷釘快卸鎖不應(yīng)產(chǎn)生松脫、斷裂和肉眼可見的明顯變形，并能正常開鎖和閉鎖。

圖4 振動(dòng)試驗(yàn)示意圖

試驗(yàn)結(jié)果表明，所有試驗(yàn)件試驗(yàn)過程均未產(chǎn)生松脫、斷裂和肉眼可見的明顯變形，并能正常開鎖和閉鎖。

3.3.7 淋雨

淋雨試驗(yàn)主要是考核密封性銷釘快卸鎖的密封性能。具體試驗(yàn)方法是將密封性銷釘快卸鎖安裝在試驗(yàn)面板上，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)保證封閉鎖座與下面板密封，上面板為受雨面，封閉鎖座不淋雨，淋雨試驗(yàn)按GJB 150.8A－2009《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法 第8部分：淋雨試驗(yàn)》程序Ⅰ進(jìn)行，雨滴直徑0.5 mm～4.5 mm，降雨強(qiáng)度1.7 mm/min，風(fēng)速18 m/s，時(shí)間30 min，試驗(yàn)后檢查封閉鎖座密封帽和鎖座之間是否有滲水。

試驗(yàn)結(jié)果表明，所有試驗(yàn)件未發(fā)生滲水跡象。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過開展新型航空銷釘快卸鎖的標(biāo)準(zhǔn)化研制，將產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化工作貫穿產(chǎn)品研制全過程，不僅有效提高了銷釘快卸鎖的通用性和性能指標(biāo)，還通過試驗(yàn)驗(yàn)證產(chǎn)品具有較高的可靠性水平。目前，新型航空銷釘快卸鎖已在國(guó)內(nèi)飛機(jī)上得到初步應(yīng)用。實(shí)踐證明，新型航空銷釘快卸鎖的標(biāo)準(zhǔn)化研制，既可滿足目前各型飛機(jī)的使用需求，又可為今后我國(guó)航空工業(yè)的發(fā)展作好技術(shù)儲(chǔ)備，更對(duì)今后航空標(biāo)準(zhǔn)件產(chǎn)品研制具有借鑒意義。

（編輯：勞邊）

V21

C

1003-6660（2014）04-0007-04

10.13237/j.cnki.asq.2014.04.002

[收修訂稿日期] 2014-05-26