一種封膠方法的改進

徐云甫　任海龍　霍珍一　李繼東　周勇

摘 要：針對裝配過程中涂膠工作存在的手工操作效率低、膠層厚度不均勻、用膠量不受控、膠液使用率低等問題，提出一種基于半自動涂膠機的涂膠方法，設(shè)計由氣泵、導(dǎo)管和注膠器組成的涂膠機，涂膠效果、膠接強度及涂膠效率較手工操作顯著提升，最終通過試驗，驗證了該方法的有效性和實用性。

關(guān)鍵詞：半自動涂膠機;涂膠;角條;螺紋

1引言

機構(gòu)、結(jié)構(gòu)類航天器產(chǎn)品各連接件、緊固件需采用連接面涂膠保證連接的可靠性，裝配工作是航天器產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中的一個重要環(huán)節(jié)，裝配過程中涉及大量的涂膠工作，涂膠質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的膠接性能。

目前，航天器產(chǎn)品裝配過程中的涂膠工作主要是手工操作，膠層厚度、涂膠質(zhì)量的控制對操作人員的技術(shù)水平要求較高，不同人員操作，膠層厚度、膠液使用率、膠液溢出量、工作時長等環(huán)節(jié)指標(biāo)離散型較大。而這些關(guān)鍵特性不僅影響裝配外觀，而且影響連接質(zhì)量進而直接影響裝配質(zhì)量，因此需要嚴(yán)格控制。另一方面，航天器產(chǎn)品裝配過程中涉及大量的涂膠和封膠工作，少則幾十、多則上千，單純依賴手工操作，需要耗費較長的工作時間。因此，如何證涂膠質(zhì)量、穩(wěn)定性、提高效率是我們需要解決的難題。

針對裝配過程中涂膠工作存在的手工操作效率低、膠層厚度不均勻、膠液使用效率低等問題，本文提出一種基于半自動涂膠機的涂膠和封膠方法，利用半自動涂膠機達到裝配過程中涂膠工作的高效化和高質(zhì)量，滿足后續(xù)大批量緊固件、連接件涂膠工作，確保型號任務(wù)的順利完成。

2 目前涂膠方法及存在問題

在生產(chǎn)任務(wù)中，存在大量涂膠工作。以某平臺某整星裝配為例，共需裝配近百個角條和上千個緊固件。其中，角條為鋁合金材料，需在角條面均勻的涂膠，如圖1（角條面涂膠的照片）所示，涂膠后將角條和整星結(jié)構(gòu)連接。緊固件需在螺紋連接后逐個進行封膠操作以保證連接的可靠性，如圖2（緊固件封膠的照片）所示。

目前，角條面的涂膠和緊固件連接的涂膠工作完全依賴操作人員手工操作，主要存在以下幾方面的問題：

1）手工涂膠的膠層厚度均勻性差、造成加壓后，膠液溢出量不受控;

2）手工涂膠容易造成膠液溢出過多，后續(xù)需花費大量時間清理殘膠，消耗較多輔料;

3）手工涂膠膠液使用率低;

4）手工涂膠速度慢、效率低，以420膠為例，配一次膠使用時間40分鐘，手工涂膠只能涂8根角條;

5）手工涂膠對操作人員技能有一定的要求。

3 涂膠和方法改進方案

3.1 半自動涂膠機

針對上述手工涂膠存在的問題，提出一種基于半自動涂膠機的涂膠方法，利用氣壓實現(xiàn)膠液的自動填充。半自動涂膠機由氣泵、氣管、注膠器3個部分組成，如圖3所示。

半自動涂膠機的工作原理是：通過氣泵產(chǎn)生的氣壓經(jīng)過導(dǎo)管的傳遞作用于注射器中的膠液，膠液在恒定氣壓的作用下，從注膠器的出膠口連續(xù)溢出。

半自動涂膠機有兩種工作模式

持續(xù)工作模式：啟動后持續(xù)出膠，適用于面接觸零件涂膠

點動工作模式：啟動后定量出膠，適用于緊固件、電纜線固定涂膠

3.2 半自動涂膠機不同參數(shù)設(shè)定對膠層的影響

氣泵的氣壓量、回壓強度及出膠口規(guī)格等參數(shù)共同決定了膠層厚度和均勻性兩個關(guān)鍵指標(biāo)。為了得到不同參數(shù)下膠層指標(biāo)，進行了多組工藝試驗：

1）氣壓量對膠層影響

氣壓量主要影響膠層的厚度，不同氣壓量會產(chǎn)生不同的膠層厚度。表1為不同氣壓量產(chǎn)生的膠層厚度量值。

2）回壓強度對膠層均勻度影響

回壓反映的是導(dǎo)管內(nèi)的阻力，間接反映了膠液的溢出狀態(tài)，圖4為不同回壓強度下膠層狀態(tài)。

3）出膠口對膠層影響

注膠器中的膠液在氣壓的作用下從出膠口連續(xù)溢出，因此出膠口的形狀和參數(shù)直接影響膠層的厚度和均勻性。出膠口過窄會造成出膠不暢，過寬則膠液溢出過量。不同形式出膠口對應(yīng)的涂膠狀態(tài)如表2所示。

可見，當(dāng)出膠口寬度為30mm、縫隙為0.2mm時，角條面的涂膠狀態(tài)最為理想。當(dāng)出膠口出膠口直徑為Φ1mm，最為適合緊固件連接的涂膠。

3.3改進后的操作流程

使用半自動涂膠機進行角條面涂膠的的操作流程如圖5所示，主要步驟如下：

1）將調(diào)配好的膠液按照使用量注入到注膠器中;

2）根據(jù)要涂膠的角條面寬度尺寸選擇合適出膠口，并將出膠口安裝在注膠器上;

3）根據(jù)工藝要求的膠層厚度調(diào)整到合適的氣壓量;

4）根據(jù)膠層均勻狀態(tài)調(diào)整回壓強度;

5）確認(rèn)相關(guān)參數(shù)調(diào)整到位后，對角條面進行涂膠。

使用半自動涂膠機進行緊固件封膠的操作流程如圖6所示，主要步驟如下：

1）將緊固件螺紋部分?jǐn)Q出;

2）將調(diào)配好的膠液按照使用量注入到注膠器中;

3）根據(jù)要封膠的螺紋規(guī)格選擇合適出膠口，并將出膠口安裝在注膠器上;

4）根據(jù)膠層均勻狀態(tài)調(diào)整回壓強度;

5）確認(rèn)相關(guān)參數(shù)調(diào)整到位后，對緊固件螺紋部分進行涂膠;

6）涂膠完畢后，將緊固件重新擰入。

4 效果驗證

4.1角條面涂膠驗證

以長800mm角條為例，手動涂膠和使用半自動涂膠機的涂膠效果如圖7所示，可見，使用半自動涂膠機涂膠后，膠層的均勻性得到顯著提升。從涂膠效率來看，手動涂膠耗費時間為5min，使用半自動涂膠機對該角條面進行涂膠，耗時2min，單根角條省時3min，以遙感平臺為例，整星封膠累計節(jié)約時間5～8小時，膠液消耗減少30%。而且采用扁口形式的出膠口涂膠，可以有效控制膠層厚度，使膠膜厚度均勻，膠液使用效率更高。通過理化試驗數(shù)據(jù)，手工涂膠的拉伸強度為23～35Mpa，使用半自動涂膠機的拉伸強度為25～32Mpa，有效保證了膠層的膠接強度和穩(wěn)定性。

4.2緊固件連接封膠驗證

針對緊固件連接涂膠，傳統(tǒng)的涂膠方法為：將緊固件拆下，手工抹膠緊固件螺紋部分，再將緊固件安裝回原始位置?，F(xiàn)使用半自動點膠機封膠，只需將緊固件螺紋部分旋出，涂膠后重新將緊固件旋入。手動涂膠和使用半自動涂膠機的涂膠效果如圖8所示，可見，使用半自動涂膠機涂膠后，膠層的均勻性得到顯著提升，用膠量可控。以某平臺為例，整星手動封膠耗費時間為2天，使用半自動涂膠機對緊固件進行涂膠，耗時為1.5天，用膠量節(jié)約膠30%。

5 結(jié)論

針對航天器產(chǎn)品裝配過程中涂膠工作存在的手工操作效率低、膠層厚度不均勻、用膠量不受控等問題，本文提出一種基于半自動涂膠機的涂膠方法，通過研究和試驗可以得出以下結(jié)論：

1）較手工涂膠，使用半自動涂膠機的涂膠方法，膠層均勻性顯著提升，厚度得到量化控制，涂膠質(zhì)量穩(wěn)定性明顯改善;

2）使用半自動涂膠機進行涂膠，單根角條效率提升30%，單個緊固件效率提升30%;減少后續(xù)清膠工作量。

3）使用半自動涂膠機進行涂膠減少廢膠量，成本節(jié)約;

4）對操作人員的技能水平要求低;

5）通過調(diào)整氣壓、出膠口等參數(shù)，可以調(diào)整膠層厚度、寬度等關(guān)鍵特性，以適應(yīng)不同規(guī)格的角條、螺紋，或其他結(jié)構(gòu)形式的涂膠對象。

目前該涂膠方法已應(yīng)用到多個型號整星結(jié)構(gòu)及太陽翼產(chǎn)品的裝配中，具有很強的適用性和實用性。該解決方案不僅可應(yīng)用于角條涂膠和螺紋封膠，通過調(diào)整參數(shù)和出膠口規(guī)格，可擴展應(yīng)用于其他結(jié)構(gòu)形式產(chǎn)品的涂膠。使用半自動涂膠機能夠大大降低操作者的工作強度，提升膠接強度，對提高操作效率，增強裝配可靠性、穩(wěn)定性方面起到非常重要作用。依托現(xiàn)有成熟工藝技術(shù)和工藝方法改進，使裝配過程簡便、快捷、高效，滿足后續(xù)批量化研制需求，適應(yīng)了航天產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展需要。