提高某型號舵機模態測試效率途徑探討

李軍

摘 要：本文主要通過對某型號舵機S2階段在小批量試生產過程中存在的模態測試效率低的現象進行分析，找出影響某型號舵機模態測試效率低的主要原因，對某型號舵機模態測試現狀進行了總結與清理，明確了相關改進措施來提高某型號舵機的模態測試效率。為后續完成某型號舵機生產任務做鋪墊。

關鍵詞：模態；測試工裝；效率；測試效率；扭轉頻率

1引言

舵機是導彈控制系統的執行機構，其功能是依據控制系統的控制信號，移動調節機構以產生對分系統的操縱力矩，控制導彈機動飛行。舵機的性能直接影響導彈總體性能指標，決定著導彈飛行的狀態品質與制導精度舵機系統的設計需滿足諸多約束條件。公司目前主要研制和生產的舵機有液壓舵機、氣壓舵機和電動舵機。與傳統的液壓舵機和氣壓舵機相比，電動舵機具有結構簡單、重量輕、成本低、時間常數小、負載性能好易于實現余度控制、可靠性和維護性好等諸多優點。

某型號舵機是我廠根據中國航天科工集團《舵機任務書》進行開發研制的電動伺服機構產品，是空空導彈空氣舵的控制裝置，是公司的一個重點研制型號產品，也是公司在電動舵機領域的代表產品。目前已近進入S2階段研制，配套成功后將會為公司的發展做出巨大的貢獻。模態是某型號舵機的一個重要指標，是客戶最為關注的指標，客戶每次驗收都必須全部檢查的指標。在研制生產過程中，模態測試存在裝夾耗時長、需反復增減調整墊片，才能完成模態指標測試。這導致某型號舵機的的發展受限，產品的產出周期長，無形中增加了公司的經營成本。

2模態測試現狀

某型號舵機是1個舵機帶4個舵面的工作機理，每一個舵位都需進行模態測試。現有模態測試工裝需經過4次拆裝才能做完模態測試項目，模態測試效率低。

2.1模態測試工裝使用現狀清理

某型號舵機是1個舵機帶4個舵面的工作機理，每一個舵位都需進行模態測試。公司現有模態測試工裝為二院提供圖紙，我公司加工出來使用。進行模態測試時，一臺產品一個舵位測試完成后，需先將舵面從舵機上拆下，再將舵機從模態測試工裝上完全拆下，旋轉90°后，又重新將舵機裝到模態工裝上，再將舵面裝在舵機上，才能開展下一個舵位模態的測試工作。一個舵機在不調整的情況下需經過4次裝拆舵面和舵機才能完成模態測試項目。測試過程裝夾次數多且繁瑣，耗費的人力多，模態測試效率低。

3原因分析

3.1模態測試工裝使用過程現狀清理

舵機模態扭轉頻率范圍為85Hz～125Hz。按現有模態測試工裝舵機模態測試步驟為：

a） 將調試舵艙緊固在模態測試工裝上，再將舵機固定在調試舵艙上，將舵機與測試系統可靠連接；

b） 將黏貼好模態測試傳感器的舵面安裝到舵機上，激勵點位置為P點；

待模態測試設備準備完畢，舵機12V和56V上電加零指令工作，啟動模態測試設備，采用200N以內的激振器進行正弦掃描，試驗過程中輸出不同的電壓值；

c） 待模態測試設備準備完畢，舵機12V和56V上電加零指令工作，啟動模態測試設備，采用200N以內的激振器進行正弦掃描，試驗過程中輸出不同的電壓值；

d） 測試時，初始力從20N開始，最大峰值力不小于150N，一階扭轉頻率測結果由模態測試軟件分析給出；

e） 測試過程中，當峰值力差約為30N，并且對應扭轉頻率差不大于2.5Hz時，則認為此時的扭轉頻率趨于穩定。將穩定的扭轉頻率對應的電壓值定為V0，再分別給出0.25 V0、0.5V0、0.75V0電壓下的峰值力和扭轉頻率值；

f） 測試過程中，綜合考慮舵機工作時間要求，決定舵機是否需要斷電休息，休息結束后，重復以上步驟繼續完成余下的測試；

一個舵測試完畢，舵機斷電，將粘貼好模態測試傳感器的舵面從舵機上拆下，然后將舵機從調試舵艙上拆下，再將舵機轉動90°到另一個舵位，將舵機裝到調試舵艙上，再將粘貼好模態測試傳感器的舵面安裝到舵機上，按照以上方法逐一完成其它3個舵的模態測試。

將舵面固定在舵機上需固緊4顆螺釘，將舵機固定在調試舵艙上每一個舵位需固定6顆螺釘，4個舵位需固定24顆螺釘，一個舵位模態測試完成后，需先將舵面上的4顆螺釘拆下，再將舵面從舵機上拆下，然后將舵機4個舵位的24顆螺釘拆下，將舵機在調試舵艙里轉動90°，轉到另一個舵位，利用4個舵位24顆螺釘將舵機固緊在調試舵艙上，再裝入舵面，利用4顆螺釘將舵面固緊在舵機上，按照以上方法開始下一個舵位的模態測試。一個舵位完成模態測試需裝拆28顆螺釘，完成一臺/次舵機模態測試需完成112顆螺釘的裝拆，工作量大，而且還需高強度的體力勞動。模態測試效率低。

現有模態測試工裝進行模態測試時反復裝拆工作量大，進行模態測試效率低，對現有模態測試工裝進行模態測試時的瓶頸進行分析，現有模態工裝的工作量集中在舵機的裝拆上，要完成一臺舵機的模態測試，需裝拆112次螺釘。裝拆次數多導致了模態測試效率低。因此，提高舵機模態測試效率的思路從減少螺釘的裝拆次數著手。

4解決措施

4.1改進模態測試工裝

要減少螺釘的裝拆次數，由于舵機的螺紋安裝孔是根據所配套單位二院要求進行的，因此從舵機上采取措施的思路是行不通的，裝拆舵面螺釘的過程也沒有可優化調整的可能，只能從工裝考慮。通過對現有工裝的工作原理進行分析，可以通過改進模態測試工裝，通過轉動工裝來間接實現舵機舵位的改變。

從現有模態測試工裝的結構可知，對舵機模態測試有直接相關的工裝零件主要是轉接板和立板，要通過改進模態測試工裝來提高舵機的模態測試效率，只能從現有模態測試工裝的轉接板和立板出發，對現有模態測試工裝的轉接板和立板進行優化改進。現有模態測試工裝的轉接板是通過螺釘固死在立板上的，而調試舵艙是通過螺釘固死在轉接板上的，要通過轉動工裝來間接實現舵機的換舵位，需將轉接板與立板的連接部位設計進行優化，使轉接板與立板在進行模態測試時處于固死狀態，在完成每一個舵位的模態測試后，又要求轉接板與立板之間能夠靈活的轉動，使舵機轉動到下一個需要進行模態測試的舵位，而此時需要求轉接板與立板能夠精準的定位每一個舵位轉動的90°，否則模態測試無法開展。完成舵機換舵位后，需采取措施使轉接板與立板處于固死狀態。

由上述分析可知，工裝的改進方案必須同時滿足：進行模態測試時轉接板與立板處于固死狀態、模態測試完成后轉接板與立板之間能夠靈活轉動和轉動過程中能夠精準定位轉動90°三個條件，才能滿足改進需求。

4.2模態工裝的設計

根據上述對現有模態測試工裝進行模態測試效率低的原因分析和工裝的改進分析，要通過改進工裝設計實現提高模態測試效率，需滿足以下四個條件：

a）模態測試換舵位過程中，裝拆螺釘的次數不能多，也不能復雜化；

b）進行模態測試時轉接板與立板處于固死狀態；

c）模態測試完成后轉接板與立板之間能夠靈活轉動；

d）換舵位轉動過程中能夠精準定位轉動90°。

根據分析要求，要同時滿足上述四個條件，改進設計的模態工裝將轉接板一分為二，設計成轉接軸和擋圈兩個零件，中間在利用螺釘連接固緊，同時將轉接軸和擋圈的連接處設計成φ172的軸，在立板上設計一個φ172的孔，采用間隙配合，在擋圈上設計了定位銷釘孔和定位銷釘，定位銷釘孔嚴格按照90°均布。

改進設計的模態工裝測試方案，完成一臺舵機4個舵位模態的測試工作，只需完成40顆螺釘的裝拆和24顆螺釘的擰松與擰緊（更換3個舵位時擰松和擰緊）即可，裝拆效率能夠提升50%以上，明顯的提高的該型號舵機模態的測試效率，能為生產節約時間成本和人力成本。

5結論

本文通過對某型號舵機在裝調過程中模態測試效率低的原因進行了總結和分析，著重分析了模態測試工裝導致模態測試效率低的影響，并詳細歸納了具體的解決措施，以期對提高舵機舵機模態測試效率起到一定的積極促進作用。