魚雷電子頭段裝配技術(shù)探討

黃　超

（中國船舶重工集團公司 第705研究所， 陜西 西安， 710077）

魚雷電子頭段裝配技術(shù)探討

黃超

（中國船舶重工集團公司 第705研究所， 陜西 西安， 710077）

魚雷電子頭段裝配是全雷裝配的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一， 其裝配質(zhì)量直接影響魚雷的性能。文中對現(xiàn)有裝配進行了梳理， 總結(jié)了裝配中的密封、盲插、電纜裝配和裝配檢查等關(guān)鍵技術(shù)。在此基礎(chǔ)上針對現(xiàn)有裝配工藝中存在的問題提出了魚雷電子頭段裝配數(shù)字化裝配設(shè)想， 并對數(shù)字化裝配技術(shù)在魚雷電子頭段裝配中的應(yīng)用進行了探討。

魚雷電子頭段； 裝配工藝； 數(shù)字化裝配

0　引言

裝配是把加工好的零件按規(guī)定的技術(shù)要求和一定的順序組合成套件、組件、部件或?qū)⒁呀M合好的套件、組件、部件連接到一起， 成為一個完整的產(chǎn)品， 并且可靠地實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計的工藝過程［1］。魚雷電子頭段的裝配是魚雷裝配的最后階段，由總裝工藝技術(shù)人員和高技能技術(shù)工人， 將經(jīng)過驗收合格后的各部組件組裝成魚雷電子頭段的過程。裝配質(zhì)量直接影響魚雷的性能（振動噪聲、電氣性能等）， 甚至影響魚雷的安全性和可靠性。

目前， 魚雷電子頭段的裝配過程以“手工操作”為主， 工藝設(shè)計時不僅需要考慮各個環(huán)節(jié)的技術(shù)狀態(tài)、外形結(jié)構(gòu)裝配的可操作性， 而且需要考慮工裝設(shè)備、工具、操作人員與產(chǎn)品狀態(tài)和外形的匹配情況。往往需要經(jīng)過多次試裝、拆卸、返工才能裝配出合格產(chǎn)品， 裝配精度由“選配-測試-調(diào)整”法保證， 整體水平相對落后。開展數(shù)字化裝配是解決問題提升裝配水平的可行途徑， 大型飛機裝配是目前數(shù)字化裝配技術(shù)應(yīng)用比較成功的案例［2］。而魚雷行業(yè)還未展開數(shù)字化裝配技術(shù)。

因此， 現(xiàn)有魚雷電子頭段的裝配在研究產(chǎn)品特點和要求的基礎(chǔ)上， 制訂合理的裝配工藝， 采用有效的裝配方法， 對保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高質(zhì)量一致性提供參考。

1　產(chǎn)品特點及裝配工藝

裝配時通過研究產(chǎn)品裝配圖及裝配技術(shù)要求了解結(jié)構(gòu)功能、特點及調(diào)整方法， 分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，計算裝配尺寸鏈， 根據(jù)分析結(jié)果制定裝配工藝。

1.1產(chǎn)品特點

魚雷電子頭段集中了魚雷的主要電子組件，用于實現(xiàn)前視自導(dǎo)和尾流自導(dǎo)信號的檢測和處理、線導(dǎo)的遙控遙測、全雷的航行控制等功能， 并能保證雷體線形和全雷密封。

魚雷電子頭段主要由頭段殼體、聲學(xué)裝置、電子裝置、頭段接線盒、引信接收機、駕駛儀組件及線導(dǎo)電子裝置等組件組成， 見圖1。

圖1　電子頭段組成圖Fig. 1　Composition of torpedo electronic section

由此可以看出， 電子頭段裝配的技術(shù)難點體現(xiàn)在: 1） 聲學(xué)裝置和頭段殼體之間的密封裝配；2） 聲學(xué)裝置與發(fā)射機、電子組合與發(fā)射機之間盲插時的可靠對接。

1.2裝配工藝

魚雷電子頭段采用組合式模塊化結(jié)構(gòu)， 其裝配工藝共分 7道工序， 包括: 1） 裝配前準備；2） 組件外觀檢查； 3） 裝配； 4） 稱重； 5） 密封檢查； 6） 電氣性能檢查； 7） 打印標記。

其中， 裝配包括聲學(xué)裝置與頭段殼體裝配、電子裝置裝配、電子組合（駕駛儀組件、引信接收機、線導(dǎo)電子裝置與頭段接線盒）的裝配、引信接收器裝配4個工序。

2　裝配方法

2.1裝配前準備

裝配前， 首先要熟悉、理解圖紙， 充分了解設(shè)計意圖， 必要時， 要與設(shè)計人員和工藝人員充分溝通； 在理解圖紙和充分溝通的基礎(chǔ)上， 根據(jù)實際需要， 合理安排裝配工序， 準備裝配工具、工裝夾具［3］及相關(guān)檢查設(shè)備等； 并對加工好的零部件進行必要的檢查， 主要包括: 1） 配合面的檢查。包括配合尺寸的檢查， 表面處理的檢查， 倒角、圓角尺寸的檢查等； 2） 螺紋的檢查。檢查螺紋深度是否到位， 尤其是密封和盲插部位； 3） 密封槽尺寸檢查。根據(jù)圖紙要求對密封槽尺寸進行檢查， 由于不同尺寸的密封圈， 其密封槽尺寸不同， 如: 密封槽的高度要小于所用密封圈的直徑，寬度要大于該直徑。

2.2裝配

在長期的裝配實踐中， 人們根據(jù)不同的機械、不同的生產(chǎn)類型條件， 創(chuàng)造了許多巧妙的裝配工藝方法， 歸納起來有互換裝配法、選配裝配法、修配裝配法和調(diào)整裝配法 4種［4］。魚雷電子頭段的裝配采用這 4種常規(guī)裝配方法時， 還需要分析產(chǎn)品特點和工藝流程。整個裝配過程中需要攻克的技術(shù)難關(guān)有: 密封裝配、接插件盲插裝配及電纜裝配。

2.2.1密封裝配

密封可分為靜密封、動密封、準靜密封或微動密封、轉(zhuǎn)化為靜密封的動密封等四大類［5］。聲學(xué)裝置和頭段殼體之間的密封狀態(tài)屬于端面靜密封。關(guān)鍵裝配工序如下: 1） 清理所有密封面， 確保密封面干凈； 2） 檢查密封接口裝配尺寸； 3） 手工清理密封圈分模面上的飛邊（密封圈的分模面為 180o）， 并將鋰基潤滑脂均勻地涂抹在密封圈上； 4） 安裝密封圈， 由于端面靜密封是依靠密封圈的徑向壓縮面， 為了減小分模線對壓縮率的影響， 安裝時不得扭曲且分模線應(yīng)與密封面平行； 5）固定聲學(xué)裝置與電子段殼體， 用螺母進行固定時應(yīng)當180o相對擰緊， 使密封圈變形均勻。

2.2.2接插件盲插裝配

盲插是指插合時連接器可以自動實現(xiàn)導(dǎo)向并實現(xiàn)正確的配接， 它在連接過程中起到導(dǎo)向定位作用［6］。聲學(xué)裝置與電子裝置、電子組合與電子裝置之間的電氣連接均屬于盲插。在接插件插入過程中， 電子裝置上接插件的定位銷首先與聲學(xué)裝置接插件上的定位孔接觸， 受定位銷錐度的作用， 定位銷和孔趨于同心， 即可完成第1次定位導(dǎo)正（設(shè)計必須保證定位銷和孔之間的誤差小于δ）； 然后繼續(xù)向前推進， 電子裝置上的接插件浮動殼體與聲學(xué)裝置上的中心導(dǎo)體接觸， 接插件的插針和插孔就能順利接觸， 從而完成整個插合過程（設(shè)計必須保證位置誤差小于Δ）。

盲插裝配的主要注意事項如下。1） 基準點和基準面的確定。選取聲學(xué)裝置上的定位銷作為基準點， 選取聲學(xué)裝置與頭段殼體的接觸面作為基準面。2） 平行度和位置度的確定。測量聲學(xué)裝置插座安裝板的平行度和位置度， 根據(jù)圖紙確定聲學(xué)裝置插座安裝板的平行度和位置度公差。3） 接插件的盲插。選取電子段肋骨裝配平面作為基準，根據(jù) 2）測量數(shù)據(jù)， 確保電子裝置殼體與電子段之間的平行度和位置度的公差在接插件規(guī)定的安裝誤差之內(nèi)。

2.2.3電纜裝配

電子裝聯(lián)技術(shù)中， 采用電纜傳輸電信號， 其可靠性的高低直接影響整機和系統(tǒng)的可靠性［7］。在電子頭段內(nèi)各組件之間有一些電源和信號電纜，合理地安裝和排布這些電纜可以減小電纜間的相互干擾， 提高電子頭段的電磁兼容性。安裝電纜的注意事項: 1） 根據(jù)圖紙區(qū)分出電源電纜（交流或直流）和信號電纜（強信號或弱信號）； 2） 電源和信號電纜、強信號和弱信號電纜不得捆扎在一起， 排布時要橫平豎直， 不得扭轉(zhuǎn)、交叉； 3） 接插件導(dǎo)線出頭的位置要固定， 導(dǎo)線和接插件間不得產(chǎn)生相對運動； 4） 電纜在保證彎曲半徑的條件下， 確保不影響接插件固定板的翻轉(zhuǎn)； 5） 禁止電纜在短距離內(nèi) 180o折彎， 電纜應(yīng)沿電子頭段殼體的軸向走線， 并減小懸空長度； 6） 電子頭段內(nèi)部電纜按“從下向上， 從左向右， 從里向外， 從短到長”進行安裝； 7） 要求要牢固可靠， 避免損傷殼體和接插件的涂覆層和絕緣性能， 安裝位置和方向正確。

2.3裝配檢查

電子頭段裝配完成后進行裝配檢查， 包括抽真空檢查和電氣性能檢查， 測試連接如圖2所示。

2.3.1檢查目的

抽真空檢查的目的是確保電子頭段密封圈安裝到位； 密封圈在安裝過程中未受損傷。

電氣性能檢查的目的是確保接插件連接可靠，無短路或者斷路現(xiàn)象， 確保完成安裝后的魚雷電子段內(nèi)電子裝置、引信接收機、駕駛儀組件、線導(dǎo)電子裝置等組件接插正常。

圖2　電子頭段測試圖Fig. 2　Testing diagram of torpedo electronic section

2.3.2故障判定與定位

借助通用檢測平臺， 由通用檢測平臺提供的結(jié)果來判定魚雷電子段的裝配是否合格。

故障判定與定位原則如下: 1） 根據(jù)通用檢測平臺的檢測流程所顯示的故障點對相關(guān)組件的故障進行大致判別； 2） 采用組件置換的方法來進行故障的精確判定和定位。

3 現(xiàn)狀與展望

上述魚雷電子頭段裝配以固定傳統(tǒng)裝配模式為主， 數(shù)字化、自動化程度較低， 大量使用傳統(tǒng)專用工藝， 采用試驗件或樣機對產(chǎn)品的工藝性、裝配性等進行驗證， 裝配質(zhì)量控制和現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析基本依靠人工進行， 存在裝配穩(wěn)定性差， 成本投入高、生產(chǎn)效率低、發(fā)現(xiàn)問題不及時等一系列問題。

為了提高裝配質(zhì)量和效率、降低裝配出錯率、縮短裝配周期， 魚雷電子段裝配應(yīng)走數(shù)字化的道路。數(shù)字化裝配主要體現(xiàn)在虛擬裝配、建立各組件電子履歷和建立裝配故障庫3個方面。

3.1虛擬裝配

虛擬裝配是一種將CAD 技術(shù)、可視化技術(shù)、仿真技術(shù)、決策理論及裝配和制造過程研究、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等多種技術(shù)加以綜合運用的技術(shù)［8］。

魚雷電子頭段的虛擬裝配首先以 UG 為平臺， 實現(xiàn)裝配工藝規(guī)劃和仿真。在此基礎(chǔ)上根據(jù)裝配約束處理和裝配動態(tài)干涉檢查， 對產(chǎn)品的可裝配性進行評估。

3.1.1裝配工藝規(guī)劃

采用自底向上的裝配路線， 根據(jù) 3D設(shè)計圖紙， 明確以下工藝路線: 1） 確定零、部件的安裝順序和狀態(tài)； 2） 確定標準件和連接件的安裝順序；3） 規(guī)劃電纜的走向和固定位置； 4） 確定接插件的對接位置和連接行程； 5） 確定密封圈的變形方向和變形尺寸。

3.1.2裝配約束處理

零、部件的裝配約束關(guān)系可以分為: 配合、對齊、同軸心、平行以及相切等。根據(jù) 3D設(shè)計圖紙中的配合信息可以實現(xiàn)零、部件的完全定位，從而確保零、部件的可靠裝配和準確定位。

3.1.3裝配干涉檢查

利用 3D設(shè)計圖紙可以分析計算零、部件之間的最小距離， 確定有可能出現(xiàn)干涉的點、線或者面， 由此指導(dǎo)設(shè)計人員對相關(guān)位置修改設(shè)計。

3.2裝配電子履歷

裝配電子履歷以3D模型為數(shù)據(jù)的統(tǒng)一載體，以電子表單為處理工具， 以時間軸作為管理方式，可以實現(xiàn)裝配數(shù)據(jù)的一致性， 裝配工藝數(shù)據(jù)的直觀性以及裝配數(shù)據(jù)的可控性， 從而實現(xiàn)裝配過程的全面可控。

3.3裝配故障庫

在電子頭段裝配過程和裝配完成后的檢查過程中， 會出現(xiàn)很多故障。因此， 故障的準確定位、分析和判斷就顯得十分重要。

依據(jù)設(shè)計人員和裝配人員的經(jīng)驗和知識建立故障樹模型并存儲在數(shù)據(jù)庫中。故障樹包含的內(nèi)容有: 1） 故障樹采用從頂?shù)降字鸺壏诸惖姆椒ǎ?2）對故障原因和故障等級進行嚴格分類； 3） 故障樹可以作為裝配人員的幫助文檔， 同時也是對排除故障的經(jīng)驗積累。

4　結(jié)束語

現(xiàn)有魚雷電子頭段的裝配主要采用傳統(tǒng)裝配模式， 嚴格執(zhí)行裝配工藝規(guī)程， 并貫穿產(chǎn)品試制、定型和生產(chǎn)的全過程。裝配過程中重點解決密封、盲插等關(guān)鍵裝配工序， 通過裝配工藝管理保證魚雷電子頭段裝配質(zhì)量一致性， 提高魚雷整體性能。為此， 開展數(shù)字化裝配技術(shù)在魚雷電子頭段裝配領(lǐng)域的應(yīng)用研究， 已經(jīng)成為裝配技術(shù)發(fā)展的必然需求。虛擬裝配技術(shù)作為新一代魚雷電子頭段研制、生產(chǎn)的支撐手段， 是提高產(chǎn)品設(shè)計、制造水平， 保障產(chǎn)品研制的必然選擇。裝配電子履歷和故障庫的建立， 可保證在裝配過程中準確定位故障， 而且定位方式直觀、可控。數(shù)字化裝配技術(shù)可大幅度提升產(chǎn)品的裝配精度、裝配效率以及產(chǎn)品質(zhì)量一致性。

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（責任編輯: 許妍）

Discussion on Assembly Technique of Torpedo Electronic Section

HUANG Chao
（The 705 Research Institute， China Shipbuilding Industry Corporation， Xi′an 710077， China）

The assembly of electronic section of a torpedo is of great importance in whole torpedo assembly， affecting the performance of the torpedo. In this paper， the existing assembly technique is reviewed， and the key procedures of the assembly technique are summarized， such as sealing， blind-mating， assembly of cable， and assembly check. Furthermore，a concept of digital assembly for the assembly of torpedo electronic section is proposed to solve the problem in the existing assembly technique， and the application of digital assembly to torpedo electronic section is discussed.

torpedo electronic section； assembly technique； digital assembly

TJ630.5； TH16

A

1673-1948（2016）05-0325-04

10.11993/j.issn.1673-1948.2016.05.002

2016-06-16；

2016-07-07.

黃 超（1973-）， 男， 主要從事電子頭段裝配與測試工作.