引信防錯裝配的設(shè)計特性

李作華

(遼寧華興機電有限公司，遼寧 錦州 121017)

0 引言

裝配是引信產(chǎn)品制造過程的一個重要環(huán)節(jié)[1]，裝配缺陷會導(dǎo)致引信性能降低或功能失效[2]。在制定的引信制造與驗收規(guī)范當中，裝配正確性檢查是必不可少的檢驗項目。引信裝配錯誤常被作為致命缺陷或嚴重缺陷對待，并在生產(chǎn)過程被納入重點過程控制的范疇，在進行引信產(chǎn)品質(zhì)量排查過程中，也將裝配正確性作為重點排查內(nèi)容。因此引信裝配差錯是一個不能忽視的質(zhì)量問題。

1 引信錯裝模式與危害

引信裝配錯誤(以下簡稱錯裝)主要有少裝、多裝、反裝、虛裝、污穢裝、錯位裝、錯件裝、損壞裝等模式[3]。錯裝的危害程度取決于裝配后形成部件(稱之為“組件”)的重要程度和錯裝可能導(dǎo)致后果的嚴重程度等因素。

1.1 少裝

沒有將組件中的一個或多個零部件(稱其為“元件”)裝入規(guī)定的位置，稱為“少裝”，也稱“漏裝”(見圖1)。漏裝元件往往是引信失效樹的底事件。

漏裝保險銷或保險簧，直接產(chǎn)生保險失效；漏裝雷管、火帽等火工品，則必然引起瞎火；漏裝密封件，會降低貯存壽命。漏裝零件的危害可能帶來引信安全性降低、瞎火、減少壽命等后果。漏裝元件會造成致命或嚴重缺陷。

1.2 多裝

組件內(nèi)多裝了一個或多個元件，稱為“多裝”(見圖2)。

裝配過程中有些元件可能會被重復(fù)裝入，也可能多件一次性被裝入。如粘連的墊圈、并在一起的彈簧。

重復(fù)裝入較大的元件會在尺寸上有所反映，如多裝隔板會造成引信超高，容易被發(fā)現(xiàn)；但是多裝薄墊圈在高度上沒有明顯差別，則不容易被察覺。

如果多裝保險銷，則可能造成解除保險行程不夠而不能解除保險；多裝保險簧，增大了抗力和全壓縮高度，也會不利于解除保險；多裝密封箔之類的防躥火零件，會降低傳火能力，引起傳火失效。多裝元件多為嚴重缺陷。

1.3 反裝

將元件反向裝配到組件中(見圖3)。

雷管、火帽反裝會使引信瞎火；反裝保險銷會使保險功能失效；反裝保險機構(gòu)會導(dǎo)致后坐保險無法解除，雷管輸入輸出顛倒會傳爆失效。反裝元件多為嚴重缺陷。

1.4 虛裝

沒有按要求將元件裝配牢固，稱為“虛裝”(見圖4)。

引信許多零部件裝配需要牢固結(jié)合，這樣才能確保性能穩(wěn)定、作用可靠。如齒輪軸與齒輪片之間需要鉚合牢固、夾板螺釘需要擰緊、雷管應(yīng)該裝配到位、粘接、點鉚等等。

雷管、火帽裝配不到位，松動不僅降低可靠性，同時存在不安定隱患；保險機構(gòu)的齒輪片齒輪軸鉚合不牢時，可能受發(fā)射過載脫落，造成傳動卡滯或延期解除保險失控(提前解除保險)；傳爆管未擰緊則帶來發(fā)射安全隱患，同時降低產(chǎn)品密封性能。虛裝會造成致命或嚴重缺陷。

1.5 污穢裝

裝入多余物、產(chǎn)生殘渣、涂覆物涂抹在不應(yīng)有的部位等，稱為“污穢裝”(見圖5)。

活動部件內(nèi)有雜物會影響靈活性，引起作用失效；針刺或火焰雷管輸入端表面涂上蟲膠漆，會降低感度，不利于發(fā)火；蟲膠漆等粘接劑涂抹或滴落到運動部位，會使運動件粘連或受阻；過大力矩擰小螺釘時會損壞螺釘槽，形成的金屬碎屑進入機構(gòu)內(nèi)部則會引起機構(gòu)卡滯。污穢裝多數(shù)會造成嚴重缺陷。

1.6 錯位裝

元件之間沒有按規(guī)定的相對位置關(guān)系進行裝配，稱為“錯位裝”(見圖6)。

有傳火孔的元件，相互之間未對準通道位置裝配，會造成傳火失效；準流體的保險機構(gòu)，如果裝錯位置，將導(dǎo)致玻璃珠無法泄流，解除保險失效；延期管罩的傳火槽未對應(yīng)點火孔方位裝配時，延期管會無法被引燃，延期裝定作用失效。錯位裝多數(shù)會造成嚴重缺陷。

1.7 錯件裝

錯誤使用了類似的元件進行裝配,稱為“錯件裝”(見圖7)。

阻火銷錯用成其它銷類零件時，如果其直徑小或長度短，則阻火能力減弱；用錯定位銷會降低定位精度；用錯火工品則容易導(dǎo)致傳爆或隔爆失效。錯件裝會造成致命或嚴重缺陷。

1.8 損壞裝

裝配過程造成零部件變形、裂紋、破損等現(xiàn)象[4]，稱為“損壞裝”(見圖8)。

防潮帽受損，彈道上進入空氣會影響彈道安全；雷管輸入端受損降低安全性，輸出端受損降低輸出威力；活動部件點鉚變形過大會造成運動受阻；擊針尖受損可能引起針刺發(fā)火失效；壓力、扭矩過大可能引起支撐的零部件壓縮變形，內(nèi)部零部件的靈活性變差。損壞裝會造成致命或嚴重缺陷。

2 引信錯裝因素

引信裝配錯誤的原因可以從人、機、料、法、環(huán)等要素來體現(xiàn)[5]。

人的差異化程度很大，人為因素比較復(fù)雜。存在著責任心、專注力、穩(wěn)定性等主觀差異，也存在著靈巧度、認知度、熟練度等客觀方面的差異。人為因素最難控制，所以應(yīng)該盡量減輕人因依賴，降低不定因素帶來的誤裝風險。

完好的設(shè)備和工具是引信裝配質(zhì)量的重要保證，設(shè)備完好性不僅體現(xiàn)在其物理狀態(tài)上，還應(yīng)體現(xiàn)在便于使用、校準、檢測、判別等科學性，實用性與合理性方面。

對于裝配而言，元件相當于構(gòu)成組件的原材料。合格完好是對元件的基本要求，元件具有便于裝配的工藝特性則是裝配質(zhì)量的根本保證。另外使用的輔助材料(如蟲膠漆、密封膠等)也必須恰當，其狀態(tài)應(yīng)有利于組件的性能和質(zhì)量保證?？裳b配特性在很大程度上來源于技術(shù)狀態(tài)設(shè)計。

裝配工藝是裝配操作的指導(dǎo)和依據(jù)文件。工藝文件除了合理、準確以外，更重要的是對產(chǎn)品裝配質(zhì)量的有效保證措施。不僅需要能夠“裝成”，還應(yīng)該保證“裝對”。

引信裝配為精密作業(yè)過程，對于裝配的環(huán)境具有嚴格的規(guī)范要求。

錯裝模式與裝配要素之間的相關(guān)性見表1。

表1 引信錯裝模式與裝配要素相關(guān)性對照表

表1顯示：引信錯裝要素中，人工行為、元件特征和工藝方法占比較重。應(yīng)從減少人為、突出特征、優(yōu)化工藝方面采取措施降低誤裝現(xiàn)象。

元件設(shè)計特性對于人工行為、設(shè)備工具、工藝方法、裝配環(huán)境都有不同程度的影響。恰當?shù)脑O(shè)計特性可以減少人工行為、降低設(shè)備工具依賴、簡化操作工藝、減低環(huán)境要求。因此，產(chǎn)品的裝配特性設(shè)計是降低錯誤裝配的主要根源。

3 引信防錯裝的設(shè)計特性

在引信防錯裝設(shè)計層面，需要從設(shè)計上使產(chǎn)品自身具有較強的防錯裝特性，能更有效地降低錯裝概率，最大限度地提高裝配正確性。設(shè)計過程應(yīng)該認真分析每一個環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的錯誤裝配模式、影響和危害性，針對性地采取設(shè)計預(yù)防措施，把防錯裝理念貫徹到設(shè)計當中。

3.1 防錯裝設(shè)計特性與措施

防錯裝特性設(shè)計，主要是通過在元件設(shè)置實體特征，直接保證正確裝配，或容易直觀感知裝配是否正確，避免、降低出現(xiàn)裝配差錯或及時發(fā)現(xiàn)裝配差錯，是防錯裝意識在設(shè)計中的體現(xiàn)。

3.1.1結(jié)構(gòu)特性

貫徹標準化、通用化、模塊化的設(shè)計理念，簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)[6]，清晰裝配界面。

采用通用件。將相似的元件統(tǒng)一為一個元件，可避免用錯零件引起的錯裝缺陷(見圖9)。

不同元件，力求具有顯著性差異的辨識特征。

3.1.2輔材特性

引信裝配常用粘接、潤滑、密封、防護、標識等輔助材料。

設(shè)計過程需要考慮裝配輔助材料的物理化學特性，盡量減少裝配污損、腐蝕、不相容等現(xiàn)象。減少輔材的種類，降低用錯輔材的幾率。

3.1.3實體特性

對引信內(nèi)部受力要求不同的結(jié)構(gòu)，采取分段壓制的特性設(shè)計。傳爆管需要較大力矩擰緊，為了防止內(nèi)部元件受壓變形，可在傳爆管與引信體之間設(shè)置定位面。擰緊后傳爆管定位臺面與引信體口部靠緊，防止壓力傳遞到保險機構(gòu)使之變形，造成機構(gòu)運動不靈活。此時其下方的零部件應(yīng)另行采取固緊裝配措施(見圖10)。

鐘表機構(gòu)的齒輪片與齒輪軸之間多采用鉚合連接，鉚接強度不足時，會在發(fā)射過程松動或脫開。如果在支撐體的齒輪鉚合端對應(yīng)位置設(shè)置阻擋面，用來支撐松動的齒輪片，就不會造成嚙合傳動脫離，能有效阻止延期解除保險控制失效，提高齒輪部件鉚合虛裝的容錯能力[7]。

3.1.4隨意特性

在不影響性能的前提下，采用不分正反、上下、左右的全對稱設(shè)計裝配方式(見圖11)。將保險銷設(shè)計為兩端對稱形狀，可避免出現(xiàn)反裝失效的差錯。蓋板設(shè)計成對稱形狀，可避免傳火通道堵塞的錯裝問題。

防錯裝設(shè)計中：對稱設(shè)計和非對稱設(shè)計是重要的方法。阻火銷、定位銷等零件，如果兩端形狀相同，就不用區(qū)分左右端，也就不存在裝反的問題。

3.1.5視覺特性

具有正反面的元件，應(yīng)設(shè)計成能便于區(qū)分的視覺差異。如不同大小、不同顏色、不同形狀、輔助標記等(見圖12)。

保險機構(gòu)上下夾板形狀不同，上夾板帶有兩個檢驗離心爪靈活性的槽型孔，下夾板只有圓形孔，外觀明顯不同，以便按要求裝配時，能有效避免裝錯。

在不可用實物結(jié)構(gòu)形狀解決時，才采用視覺防錯，該方法也是一種人工方法，會帶來人為因素。

采取顏色、形狀等防錯裝視覺特性設(shè)計時，應(yīng)該在設(shè)計圖樣中予以明確說明。

3.1.6方位特性

定位是確保裝配方向和位置關(guān)系正確性的有效措施。成功的定位設(shè)計可以剛性地避免錯裝，而不恰當?shù)亩ㄎ环绞絼t容易引起錯裝。

兩個定位點以中心為對稱，容易發(fā)生錯位180°裝配。采用不對稱定位方式則可避免上述差錯。當定位的不對稱程度足夠時，錯裝的表觀狀態(tài)是元件之間明顯錯開，避免了錯裝發(fā)生。

定位件采用不同直徑(尺寸)，只有較大的定位銷孔對正時才能順利裝入，否則不能完成組裝。不等徑定位也是不對稱定位的一種體現(xiàn)形式。

3.1.7檢測特性

光感特性：通過透光、反光、吸光等現(xiàn)象，判斷回轉(zhuǎn)體或滑塊處于隔離或解除位置；

伸展特性：通過離心爪是否伸出座體外部，識別保險機構(gòu)處于非安全狀態(tài)或安全狀態(tài)(見圖14)。

3.1.8限量特性

采用限制容納空間的辦法，可以避免重復(fù)裝入元件(見圖15)。

將保險銷的可活動空間限定在小于可容納多余保險銷的范圍，可避免出現(xiàn)多裝保險銷的差錯。

3.1.9導(dǎo)入特性

過盈裝配時，如果設(shè)計不當會出現(xiàn)邊緣剪切、鼓起等損壞。

通過孔口倒角或銷軸端頭倒角作為裝配引導(dǎo)[8]，可以避免壓裝過程造成孔口受損?？卓诘菇沁€可免除輕微鼓起部位突出端面。

3.1.10容屑特性

在銷軸預(yù)制環(huán)形槽，將過盈產(chǎn)生的金屬碎屑、殘渣存留其中(不能外泄)，避免形成具有不良影響的多余產(chǎn)物。

3.2 有效性

元件的隨意特性、實體特性、方位特性、限量特性的設(shè)計特征，可直接保證正確裝配，具有剛性防錯能力；元件的導(dǎo)入特性、容屑特性，輔以合理的裝配工具與工藝方法可保證正確裝配，具有準剛性防錯能力；視覺特性、檢測特性元件在裝配時，對于人為或識別工具具有較強依賴性，不具備剛性防錯能力。

防錯效果與設(shè)計特性的剛性化程度為正相關(guān)關(guān)系。防錯裝特性的有效性見表2。

設(shè)計特性有效性少裝多裝反裝虛裝污穢裝損壞裝位錯裝件錯裝結(jié)構(gòu)特性★★★★★★★★★★輔材特性———★★★★★———實體特性——★★——★★★★★—隨意特性——★★★———★★★—方位特性——————★★★—視覺特性★★★★★★———★★★★檢測特性★★★★★★———★★★★限量特性—★★★★★★———★—導(dǎo)入特性————★★★★★——容屑特性————★★★———

4 結(jié)論

防錯裝設(shè)計特征是產(chǎn)品設(shè)計所形成的固有屬性。在元件防錯裝設(shè)計層面，隨意特性、限量特性、方位特性具有“拒絕裝錯”的防錯效果，屬于剛性防錯技術(shù)，為防錯裝第一層次；實體特性、導(dǎo)入特性、容屑特性具有一定的容錯能力，一般情況下不易發(fā)生錯裝后果，屬于準剛性防錯技術(shù)，為防錯裝第二層次；檢測特性、視覺特性需要后續(xù)“留意”或“識別”等檢驗措施，存在“不慎出錯”的風險，不宜作為單一的防錯裝措施，屬于非剛性防錯技術(shù)，為防錯裝第三層次。

防錯裝設(shè)計，應(yīng)該追求結(jié)構(gòu)簡化的設(shè)計原則，貫徹標準化、通用化、模塊化的設(shè)計理念，遵循“相近元件力求統(tǒng)一、不同元件增大差異”的設(shè)計策略。