某型機載光電偵查設備外方位軸系裝調(diào)研究

張志超 郝碧波 李永飛

摘要：外方位組件是某型無人機系統(tǒng)晝夜光電偵查設備的重要組件，外方位軸系裝調(diào)包含J128LYX002型力矩電機組裝、7008C/P4軸承配對調(diào)試、旋變變壓器零位調(diào)整等工作。力矩電機轉(zhuǎn)子、定子磁鋼磁性很強，碳刷位于軸系中部，裝配時極易損傷刷架，整個軸系組裝過程是外方位組件裝配的難點所在；其次需保證軸承配對調(diào)試啟動力矩無誤，且保證軸承配對調(diào)試過程與最終裝入軸系時一致，保證軸系最終摩擦力矩達標。本文對外方位軸系裝調(diào)工藝進行分析，主要針對7008C軸承配對裝調(diào)，電機組裝及最終外方位軸系裝配，設計合適的工藝裝備，確定裝調(diào)工藝方法，達到規(guī)范軸系裝配流程、提高軸系裝配效率和裝配質(zhì)量的最終目的。

關鍵詞：軸系裝調(diào)；電機組裝工裝；軸承配對調(diào)試

1 引言

外方位組件是某型無人機系統(tǒng)晝夜光電偵查設備的重要組件，外方位軸系剖視圖如圖1所示。軸系采用J128LYX002型力矩電機，電機轉(zhuǎn)子、定子磁鋼磁性很強；刷架位于軸系中部，裝配時極易損傷刷架。對比以往光電產(chǎn)品，該種電機裝配方式在K型紅外成像設備外方位組件中也存在，以往的裝配過程中，操作者首先組裝電機，在電機轉(zhuǎn)子、定子間墊上青稞紙后，然后再依次裝入軸承，此種裝配方式雖然有效地保護了電機電刷，但在安裝軸承時卻帶來了很大的不便，由于電機定子轉(zhuǎn)子磁鋼相吸，方位軸初始位置相對于軸承安裝孔不同軸，難以對齊裝入，軸承只能被受力敲入，不符合軸承裝配規(guī)范，對軸、軸承都存在一定程度的損傷。

該型號晝夜光電偵查設備外方位軸系選用7008CETA/P4高精度成對軸承，且系統(tǒng)對成對軸承摩擦力矩提出了具體要求，該型產(chǎn)品在終檢測試過程中，方位發(fā)生共振現(xiàn)象，經(jīng)過月余的技術攻關，確認造成該質(zhì)量問題的原因為軸系摩擦力矩不達標，軸承配對調(diào)試時安裝壓緊狀態(tài)與最終使用時狀態(tài)的不一致，致使產(chǎn)品方位軸系返工。

分析外方位軸系機械裝調(diào)過程，發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

1）軸承配對調(diào)試存在調(diào)試時安裝壓緊狀態(tài)與最終使用時狀態(tài)不一致。

2）軸系組裝過程缺少必要的合適的工藝裝備，沿用老的裝配方式，總裝時軸承裝配不規(guī)范，軸承有損傷。

3）裝配效率較低。

因此，設計必要的軸系裝配工裝，優(yōu)化軸系裝配方法，進而提升軸系裝配質(zhì)量和裝配效率，勢在必行。

2 軸系裝調(diào)過程分析

2.1 軸承配對裝調(diào)

2.2 力矩電機組裝

J128LYX002型力矩電機的電刷位置如圖2所示，位于軸承下方，處于軸系的中間位置，由于電機轉(zhuǎn)子定子間存在較強的磁力場，電機組裝時，極易損傷電機的刷架和電機磁鋼，有時操作不當，甚至會致使操作人員受傷。

同時，最終檢驗外方位軸系的最終摩擦力矩的手段為用電機啟動電壓來驗證；軸系裝配完成后，若力矩電機啟動電壓不合要求，軸系需要及時返工重調(diào)，此時也需必要的工裝來保證電機磁鋼、刷架的安全，確保安全操作。

2.3 原工藝方法不足之處

該種電機裝配方式在K型紅外成像設備外方位組件中也存在，以往的裝配過程中，方位軸初始位置相對于軸承安裝孔不同軸，軸承裝配過程不規(guī)范，極易造成軸承最終裝配不合格。且原裝配方法效率極低，軸系裝配需時>4 h，若軸系組裝完成后，發(fā)現(xiàn)軸系摩擦力矩不達標，電機電性能參數(shù)不合乎要求，也無法保證便捷地拆卸（有時無法拆卸返修）。

無人機系統(tǒng)晝夜光電偵查設備對于各軸系摩擦力等指標要求很嚴格，如果沿用K型紅外成像設備的裝配方法，很難保證產(chǎn)品質(zhì)量，而且生產(chǎn)效率也將會極低，那么如何改進工藝方法，高效率、高質(zhì)量地完成外方位組件J128電機裝配的成了我們亟待解決的難題。

2.4 解決思路及工藝裝備設計要求

考慮電機需定心、緩緩裝入；軸承需定心裝配，設計工藝裝備使得“方位軸”能夠在“連接盤”上中心定位，且能實現(xiàn)使得“方位軸”緩緩裝入“連接盤”，完成“電機的組裝”和“軸承的配合裝配”。

軸系組裝工裝的設計要求如下：

1）使得方位軸能夠直接或者間接地定位于“連接盤”的中心位置。

2）能夠?qū)崿F(xiàn)方位軸在軸向方向的平穩(wěn)移動，實現(xiàn)電機的慢速組裝，以及軸承的定位裝配。

3）要考慮導各個零件的接口，能實現(xiàn)工裝的快速組裝和拆卸；兼顧考慮工裝用途的擴展，例如能夠進行方位軸承啟動力矩的調(diào)試。

對于7008 CETA/P4軸承內(nèi)圈定力壓緊問題，結(jié)合生產(chǎn)實際情況，工裝設計需求為。

1）固定方位軸，便于“方位軸承上壓圈”的擰緊，實現(xiàn)單人操作。

2）能夠定力矩擰緊“方位軸承上壓圈”，保證配對軸承最終使用時和調(diào)試時安裝狀態(tài)的一致。

3 裝配工裝設計及裝調(diào)方法改進

3.1 電機組裝工裝設計

為實現(xiàn)方位軸在軸向方向的平穩(wěn)移動，實現(xiàn)電機的慢速組裝，考慮用螺紋螺旋配合來實現(xiàn)，同時也能將方位軸初始定位于“連接盤”的中心位置，考慮軸系結(jié)構(gòu)特點，用軸承內(nèi)圈與方位軸的配合來保證精確定心，設計工裝地螺紋配合既能夠?qū)崿F(xiàn)電機的慢速組裝抵消磁場的影響，又有助于方位軸裝入軸承。

設計工裝有兩部分組成：“軸承外壓圈”以及“方位軸延長件”?！拜S承外壓圈”依靠連接盤端部圓周定位，在其中心設計M39×1.5-7H內(nèi)螺紋（7008C軸承內(nèi)圈為Φ40g7）；方位軸延長件”與方位軸螺紋連接，外部為M39×1.5-6g螺紋，樣件選材為2A12 T4能夠有效避磁；利用工裝能夠有效保證定心裝配，且螺旋結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)電機的組裝，以及軸承內(nèi)圈裝配，工裝原理圖如圖3所示。

兼顧考慮工裝用途的擴展，在進行電機安裝前的7008C軸承測試時，也可以用此工裝進行，而且在產(chǎn)品上直接測試，且裝配螺釘時，用定力矩起子進行定力裝配，保證了測試結(jié)果的準確性，電子組裝工裝用于軸承調(diào)試如圖4所示。

3.2 軸承壓緊定力工裝設計

配對軸承調(diào)試過程中，軸承外圈由GB/T65的開槽盤頭螺釘固定，8件螺釘堆成均勻擰緊，最終定力矩280N·cm擰緊，最終軸系組裝過程，只要保證螺釘擰緊力矩，就可使軸承外圈壓緊狀態(tài)可以與調(diào)試時保持一致；為了有效地保證軸承內(nèi)圈壓緊狀態(tài)的一致，設計制作“外方位軸承內(nèi)圈壓緊工具”定力矩擰緊“方位軸承上壓圈”，并同步設計“方位軸固定件”，軸承安裝過程，將“方位軸固定件”用螺釘連接在方位軸底部，用臺鉗夾持工裝件，用“外方位軸承內(nèi)圈壓緊工具”定力矩擰緊“方位軸承上壓圈”，實現(xiàn)軸承內(nèi)圈的安裝狀態(tài)一致。進而保證7008C軸承在調(diào)試狀態(tài)和最終使用狀態(tài)一致，壓緊工具由套筒扳手、方位軸固定件和MD-30可調(diào)力矩扳手所組成，工裝示意圖如圖5所示。

定力矩30 N·m擰緊“方位軸承上壓圈”，有效保證軸承內(nèi)、外圈壓緊力在調(diào)試狀態(tài)和最終使用狀態(tài)一致，保證軸承最終使用狀態(tài)和調(diào)試狀態(tài)一致，進而保證軸系裝配質(zhì)量。

3.3 裝調(diào)方法改進

結(jié)合兩項工藝裝備的設計，確定軸系裝配流程為：

1）軸承配對調(diào)試，軸承內(nèi)、外圈壓緊均定力矩進行，軸承調(diào)試過程如圖4所示，運用“軸承外壓圈、方位軸延長件”來進行，保證軸承摩擦力矩要求，軸承調(diào)試合格后，安裝配對軸承至連接盤，用“工裝—軸承外壓圈”壓緊軸承外圈。

2）安裝電機刷架至電機定子，平穩(wěn)壓裝電機定子至連接盤，對齊安裝螺釘孔，將電機引線從連接盤穿線孔內(nèi)穿出，固定電機轉(zhuǎn)子至方位軸。

3）安裝“方位軸延長件”至方位軸的上端部，在電機定子電刷位置墊上青稞紙，保護電刷，用紙膠帶將青稞紙有效固定；然后在方位軸的軸承配合面上涂適量的特221潤滑脂，利用“方位軸延長件”的M39螺紋，將方位軸聯(lián)同電機轉(zhuǎn)子緩慢旋入“軸承外壓圈”，將方位軸裝配到位，去除電機定子、轉(zhuǎn)子之間的青稞保護紙，使得轉(zhuǎn)子換向器與碳刷有效解除。

4）松開工裝件“固定壓圈”與連接盤之間的螺釘，用螺絲刀穿過方位延長軸端部的拆卸孔（點擊安裝到位后，方位軸延長件旋出固定壓圈的端面，延長件的上的拆裝孔即可露出），將工裝整體從方位軸上旋出。

5）旋上方位軸承上壓圈，在方位軸下端部安裝“方位軸固定件”，將其用精密虎鉗夾緊，然后用“外方位軸承內(nèi)圈壓緊工具”定力矩30 N·cm擰緊“方位軸承上壓圈，同樣方法固定“方位軸承下壓圈”；最后壓上方位軸承外壓圈，定力矩280 N·cm擰緊其固定螺釘，保證軸承內(nèi)外圈壓緊力的一致。

4 實施效果

4.1 電機組裝效果

我們制作了鋁制工裝進行效果評測，工裝簡潔實用，現(xiàn)場驗證了電機組裝、拆卸過程，實現(xiàn)在30 min內(nèi)完成電機的組裝、拆出過程，降低了操作難度，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，極大地提高了生產(chǎn)效率，并且便捷的拆卸，對于后續(xù)的排故、產(chǎn)品維修提供了便利，也使得電機碳刷損壞率降低為0，間接降低裝調(diào)過程中的損耗成本。

該種結(jié)構(gòu)類型的工裝設計，有效地解決光電偵察設備方位軸系裝配的難點，規(guī)范了產(chǎn)品電機、軸承的裝配過程，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約80%的裝配時間，經(jīng)過現(xiàn)場的實際使用，效果顯著。

4.2 改進后軸系摩擦力矩合格率

通過本次工藝改進，和新工裝的實時，有效規(guī)范了軸承裝調(diào)流程，且保證軸承最終使用時和配對調(diào)試時安裝狀態(tài)的一致，使得軸系摩擦力矩可控，統(tǒng)計下半年該型號40余套方位軸系裝配情況，一次交檢合格率由原本的78%提升至100%，達到預期的質(zhì)量目標，下半年該型號配對軸承一次裝調(diào)合格率見表1。

5 結(jié)束語

本文以某型機載光電偵查設備外方位組件為研究對象，分析外方位軸系裝調(diào)的難點和癥結(jié)所在，通過對結(jié)構(gòu)形式和裝調(diào)需求的分析，設計電機組裝工裝及軸承內(nèi)圈定力擰緊工裝，優(yōu)化裝調(diào)流程，極大地提高了工作效率。特別是本文提出的力矩電機組裝方法，解決機載光電偵查吊艙軸系永磁力矩電機組裝的難題，改進后，在總裝過程中，保證電機引線順暢出線，無擠壓；電機組裝過程中，利用工裝保證：電機轉(zhuǎn)子與電機定子的同軸，實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子的緩慢可控裝入，使得電子組件組裝過程中轉(zhuǎn)子、定子磁鋼不接觸，有效保證磁鋼不受損；整個裝配過程依靠螺旋裝入，無敲擊等蠻力裝配手段。

針對軸系中使用的7008CETA/P4軸承配對裝調(diào)，提出保證最終使用過程與調(diào)試時安裝狀態(tài)一致的工藝要求，使得光電產(chǎn)品軸承調(diào)試工作形成統(tǒng)一的工藝方法，并設計工裝保證，達到規(guī)范軸系裝配流程、提高軸系裝配效率和裝配質(zhì)量的最終目的。

參考文獻

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