提高分離螺母解鎖阻力穩(wěn)定性及合格率

李昊倫　王赫

摘 要：該報告描述了分離螺母解鎖阻力測試優(yōu)化全過程，主要包括：實現(xiàn)分離螺母解鎖阻力試驗方案優(yōu)化；氣動解鎖的測試原理及操作方法；分離螺母裝試合理性對解鎖阻力測試影響；外載荷下產(chǎn)品解鎖工作的性能以及螺母瓣的正確安裝順序?qū)Ξa(chǎn)品順利解鎖的影響。通過開展分離螺母制造及試驗的工藝方法，提高分離螺母解鎖性能穩(wěn)定性及裝試合格率，為后續(xù)產(chǎn)品交收合格奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：分離螺母 解鎖阻力 外載荷 穩(wěn)定性

中圖分類號：TQ560 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）10（c）-0097-02

分離螺母是一種新型壓緊釋放裝置的主要組成部分[1]，以該分離螺母為主要部件配合相應(yīng)的壓緊桿部件，以實現(xiàn)天線基板與星體間以及天線基板間的壓緊與釋放，要求該產(chǎn)品提供30 kN左右的預(yù)緊力。因此該產(chǎn)品實現(xiàn)順利解鎖是關(guān)鍵，并且解鎖力值一定要穩(wěn)定可靠，不能受其他因素干擾。

1 解鎖阻力測試原理

分離螺母的解鎖阻力測試通過氣動解鎖的方式進行，產(chǎn)品的氣動解鎖過程為非破壞性過程。

氣動解鎖的測試原理為：在火工部件正式裝配前，通過殼體一側(cè)螺紋孔向腔體內(nèi)通入壓縮空氣，殼體另一側(cè)螺紋孔以工藝堵頭堵死[2]。當腔體壓力大于剪切銷剪切力、彈簧彈力以及執(zhí)行機構(gòu)解鎖摩擦力之和時，套筒剪斷剪切銷開始運動，機構(gòu)實現(xiàn)解鎖。結(jié)構(gòu)解鎖后，撤除氣源壓力，套筒在彈簧推力作用下向前運動，重新恢復(fù)對螺母瓣的徑向約束，參試的分離螺母恢復(fù)至解鎖前狀態(tài)。

影響產(chǎn)品解鎖的主要阻力來自彈簧彈力、剪切銷剪切力以及壓緊桿預(yù)緊力所引入的套筒與螺母瓣間的摩擦力。因此合理測試的工藝方法，才能準確測試解鎖壓力值。

2 存在的關(guān)鍵技術(shù)和難點

2.1 真實反映解鎖力值

產(chǎn)品要求3次氣動空載解鎖（無預(yù)緊力無剪切銷）及一次滿載解鎖（無預(yù)緊力帶剪切銷），該產(chǎn)品處于研制階段，解鎖不僅要順利而且解鎖力值一定要真實、穩(wěn)定、可靠。因此必須合理安排工藝，不受外界因素干擾。

2.2 滿載下解鎖過程中套筒與活塞卡滯問題

滿載解鎖要求對產(chǎn)品加載30 kN預(yù)緊力，解鎖試驗后分解過程中套筒與活塞發(fā)生卡滯現(xiàn)象，套筒，活塞均出現(xiàn)一定的變形，導(dǎo)致活塞無法取出，嚴重影響解鎖及后續(xù)工作。因此必須查清原因，及時解決。

2.3 螺母瓣錯誤的安裝順序?qū)е虏唤怄i現(xiàn)象

錯誤的組合順序?qū)?dǎo)致3個螺母瓣螺紋牙型錯位[3]。當壓緊桿擰入螺母瓣時，由于壓緊桿外螺紋的導(dǎo)向，3個螺母瓣相對位置錯動，當氣源壓力增大至解鎖狀態(tài)時，套筒向后移動，因螺母瓣錯位，其徑向約束無法同步解除，螺母瓣在套筒移動過程中發(fā)生卡滯。

3 優(yōu)化技術(shù)方案和措施

3.1 解鎖阻力測試方案

穩(wěn)定可靠的解鎖阻力測試方案，能夠更加精準地測試出解鎖力氣壓值的一致性。因此，筆者對試驗工序進行了優(yōu)化。

首先，解鎖試驗前要求氣密檢查，以保證產(chǎn)品密封腔密封狀態(tài)良好，排除氣密微滲影響解鎖力值。其次，解鎖時裝配工藝螺桿，解鎖瞬間工藝螺桿脫落，可以直觀、及時、準確地判斷解鎖時間，讀取解鎖力值。最后，解鎖裝夾位置保持一致，工藝螺桿向下，保證解鎖狀態(tài)一致，解鎖力值不受干擾。

試驗分兩種方案進行實施。第一種方案產(chǎn)品經(jīng)裝配后，直接進行空載解鎖與滿載解鎖試驗，產(chǎn)品克服彈簧彈力所需的氣壓值在0.50～1.0之間，解鎖氣壓值穩(wěn)定性差；進行了第二種方案氣動解鎖試驗。試驗前，按照優(yōu)化措施，解鎖前均進行氣密檢查，解鎖時采用工藝螺桿，并控制產(chǎn)品裝夾方式，能夠及時、有效地觀察解鎖狀態(tài)，記錄解鎖力值。3次空載解鎖穩(wěn)定，可靠。裝藥前進行了氦質(zhì)譜檢查，檢漏工裝結(jié)構(gòu)合理，操作簡單、易行。氦質(zhì)譜檢漏結(jié)果可靠，能夠滿足產(chǎn)品要求。產(chǎn)品克服彈簧彈力所需的氣壓值在0.50～0.70之間。解鎖氣壓值穩(wěn)定，因此，選擇第二方案可行。

3.2 解決滿載解鎖過程中套筒與活塞卡滯問題

30 kN外載荷加載氣動解鎖用于測試產(chǎn)品在正常工作載荷條件下的解鎖阻力。分離螺母30 kN外載荷氣動解鎖測試分為3輪進行。

第一輪測試產(chǎn)品均帶剪切銷。試驗數(shù)據(jù)一致性差，無參考價值。進一步測試發(fā)現(xiàn)，由于預(yù)緊力加載裝置設(shè)計缺陷，導(dǎo)致加載裝置對產(chǎn)品壓緊桿實際施加的預(yù)緊力大于壓力傳感器顯示數(shù)值，加載的不一致性造成解鎖氣壓值出現(xiàn)波動。該問題出現(xiàn)后，對加載裝置進行了設(shè)計改型，然后重新恢復(fù)進行第二輪氣動解鎖試驗。參試產(chǎn)品分為帶剪切銷與無剪切銷兩種裝配狀態(tài)混合進行。在30 kN預(yù)緊力條件下，無剪切銷產(chǎn)品正常解鎖的氣壓值保持在10～13 MPa之間，均值為11.4 MPa左右。部分產(chǎn)品的解鎖氣壓值明顯偏大，對產(chǎn)品進行分解后，發(fā)現(xiàn)套筒外圓φ26-0.1-0.2部位表面存在多道較深劃痕，端蓋與套筒φ26部位有局部抱住現(xiàn)象。對其進行復(fù)測，結(jié)果顯示端蓋與套筒的φ26尺寸基本滿足公差要求，但端蓋和套筒均發(fā)生輕微形變，端蓋該尺寸接近下偏差，套筒該尺寸接近上偏差。

經(jīng)分析，套筒與端蓋兩部件間的間隙為0.1～0.3 mm。加載時，壓緊桿上的預(yù)緊力最大超過37 kN以上，該力通過壓緊桿與螺母瓣間的螺紋嚙合，傳遞至螺母瓣上，并通過螺母瓣直接作用于端蓋20°圓錐面上。由于端蓋外螺紋固定于殼體，在預(yù)緊力作用下，端蓋實際狀態(tài)表現(xiàn)為受彎曲，端蓋φ26尺寸向內(nèi)發(fā)生了局部的輕微塑性變形。同時。螺母瓣受力膨脹，擠壓套筒，也造成套筒外圓向外擴張趨勢。端蓋與套筒的局部變形在抵消掉最小的0.1 mm間隙后，兩者發(fā)生局部干澀。

對9件產(chǎn)品進行了返修，返修方式為將端蓋內(nèi)圓-φ26+0.1 0尺寸擴至φ26+0.2 +0.1，返修后恢復(fù)，進行第3輪氣動解鎖試驗。返修后活塞與套筒運動靈活，能夠繼續(xù)試驗；滿載加載力值可靠，解鎖數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

3.3 螺母瓣錯誤的安裝順序?qū)е虏唤怄i現(xiàn)象

產(chǎn)品第三次試驗時出現(xiàn)不解鎖狀態(tài)。產(chǎn)品進行分解后，發(fā)現(xiàn)螺母瓣安裝順序錯誤，經(jīng)分析，正確的安裝順序為以線切割狀態(tài)為基準，3個螺母瓣以編號由小到大逆時針方向進行組合裝配。錯誤的組合順序?qū)?dǎo)致3個螺母瓣螺紋牙型錯位。當壓緊桿擰入螺母瓣時，由于壓緊桿外螺紋的導(dǎo)向，3個螺母瓣相對位置錯動，當氣源壓力增大至解鎖狀態(tài)時，套筒向后移動，因螺母瓣錯位，其徑向約束無法同步解除，螺母瓣在套筒移動過程中發(fā)生卡滯。

為充分驗證螺母瓣反序安裝可能導(dǎo)致卡滯不解鎖現(xiàn)象，選取1件產(chǎn)品，設(shè)置了新一輪氣動解鎖測試。新一輪測試獲取的解鎖狀態(tài)結(jié)果顯示，螺母瓣的安裝順序錯誤可導(dǎo)致不解鎖的狀態(tài)得到了充分驗證。

4 結(jié)語

通過對氣動解鎖方法的優(yōu)化，解鎖過程中端蓋與套筒卡滯問題相關(guān)工藝驗證，對螺母瓣安裝準確性進行研究，發(fā)現(xiàn)安裝順序?qū)δ芊耥樌怄i起到至關(guān)重要的作用，在后續(xù)產(chǎn)品裝配中對此步驟需設(shè)置關(guān)鍵檢驗點，嚴格控制安裝正確性。此次還優(yōu)化了分離螺母制造及試驗的工藝方法，尤其是氣動解鎖過程進行多次試驗研究、驗證，最終找到影響產(chǎn)品合格率的因素，并成功避免，現(xiàn)已完成了預(yù)期提高制造合格率及試驗效率的優(yōu)化目標，為后續(xù)產(chǎn)品交收合格提供了保障，同時也為其他產(chǎn)品的裝配試驗奠定基礎(chǔ)。

參考文獻

[1] 王凱民，張學(xué)舜.火工品工程設(shè)計與試驗[M].北京：國防科技出版社，2010.

[2] 郭維長.論火工裝置的抽樣試驗與可靠性評估問題[J].中國空間科學(xué)技術(shù)，1999（3）：53-59.

[3] 劉炳章.小子樣驗證高可靠性的可靠性評估方法與其應(yīng)用[J].質(zhì)量與可靠性，2004（1）：19-22.