某型機(jī)載光電偵查設(shè)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(wú)人機(jī)系統(tǒng)晝夜光電偵查設(shè)備的重要組件，外方位軸系裝調(diào)包含J128LYX002型力矩電機(jī)組裝、7008C/P4軸承配對(duì)調(diào)試、旋變變壓器零位調(diào)整等工作。力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子、定子磁鋼磁性很強(qiáng)，碳刷位于軸系中部，裝配時(shí)極易損傷刷架，整個(gè)軸系組裝過(guò)程是外方位組件裝配的難點(diǎn)所在；其次需保證軸承配對(duì)調(diào)試啟動(dòng)力矩?zé)o誤，且保證軸承配對(duì)調(diào)試過(guò)程與最終裝入軸系時(shí)一致，保證軸系最終摩擦力矩達(dá)標(biāo)。本文對(duì)外方位軸系裝調(diào)工藝進(jìn)行分析，主要針對(duì)7008C軸承配對(duì)裝調(diào)，電機(jī)組裝及最終外方位軸系裝配，設(shè)計(jì)合適的工藝裝備，確定裝調(diào)工藝方法，達(dá)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(guān)鍵詞：軸系裝調(diào)；電機(jī)組裝工裝；軸承配對(duì)調(diào)試

1 引言

外方位組件是某型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)晝夜光電偵查設(shè)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(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)子、定子磁鋼磁性很強(qiáng)；刷架位于軸系中部，裝配時(shí)極易損傷刷架。對(duì)比以往光電產(chǎn)品，該種電機(jī)裝配方式在K型紅外成像設(shè)備外方位組件中也存在，以往的裝配過(guò)程中，操作者首先組裝電機(jī)，在電機(jī)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(hù)了電機(jī)電刷，但在安裝軸承時(shí)卻帶來(lái)了很大的不便，由于電機(jī)定子轉(zhuǎn)子磁鋼相吸，方位軸初始位置相對(duì)于軸承安裝孔不同軸，難以對(duì)齊裝入，軸承只能被受力敲入，不符合軸承裝配規(guī)范，對(duì)軸、軸承都存在一定程度的損傷。

該型號(hào)晝夜光電偵查設(shè)備外方位軸系選用7008CETA/P4高精度成對(duì)軸承，且系統(tǒng)對(duì)成對(duì)軸承摩擦力矩提出了具體要求，該型產(chǎn)品在終檢測(cè)試過(guò)程中，方位發(fā)生共振現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)月余的技術(shù)攻關(guān)，確認(rèn)造成該質(zhì)量問(wèn)題的原因?yàn)檩S系摩擦力矩不達(dá)標(biāo)，軸承配對(duì)調(diào)試時(shí)安裝壓緊狀態(tài)與最終使用時(shí)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(jī)械裝調(diào)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題：

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

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

3）裝配效率較低。

因此，設(shè)計(jì)必要的軸系裝配工裝，優(yōu)化軸系裝配方法，進(jìn)而提升軸系裝配質(zhì)量和裝配效率，勢(shì)在必行。

2 軸系裝調(diào)過(guò)程分析

2.1 軸承配對(duì)裝調(diào)

2.2 力矩電機(jī)組裝

J128LYX002型力矩電機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)子定子間存在較強(qiáng)的磁力場(chǎng)，電機(jī)組裝時(shí)，極易損傷電機(jī)的刷架和電機(jī)磁鋼，有時(shí)操作不當(dāng)，甚至?xí)率共僮魅藛T受傷。

同時(shí)，最終檢驗(yàn)外方位軸系的最終摩擦力矩的手段為用電機(jī)啟動(dòng)電壓來(lái)驗(yàn)證；軸系裝配完成后，若力矩電機(jī)啟動(dòng)電壓不合要求，軸系需要及時(shí)返工重調(diào)，此時(shí)也需必要的工裝來(lái)保證電機(jī)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(jī)裝配方式在K型紅外成像設(shè)備外方位組件中也存在，以往的裝配過(guò)程中，方位軸初始位置相對(duì)于軸承安裝孔不同軸，軸承裝配過(guò)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(shí)>4 h，若軸系組裝完成后，發(fā)現(xiàn)軸系摩擦力矩不達(dá)標(biāo)，電機(jī)電性能參數(shù)不合乎要求，也無(wú)法保證便捷地拆卸（有時(shí)無(wú)法拆卸返修）。

無(wú)人機(jī)系統(tǒng)晝夜光電偵查設(shè)備對(duì)于各軸系摩擦力等指標(biāo)要求很?chē)?yán)格，如果沿用K型紅外成像設(shè)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(huì)極低，那么如何改進(jìn)工藝方法，高效率、高質(zhì)量地完成外方位組件J128電機(jī)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(shè)計(jì)要求

考慮電機(jī)需定心、緩緩裝入；軸承需定心裝配，設(shè)計(jì)工藝裝備使得“方位軸”能夠在“連接盤(pán)”上中心定位，且能實(shí)現(xiàn)使得“方位軸”緩緩裝入“連接盤(pán)”，完成“電機(jī)的組裝”和“軸承的配合裝配”。

軸系組裝工裝的設(shè)計(jì)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(pán)”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(dòng)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的慢速組裝，以及軸承的定位裝配。

3）要考慮導(dǎo)各個(gè)零件的接口，能實(shí)現(xiàn)工裝的快速組裝和拆卸；兼顧考慮工裝用途的擴(kuò)展，例如能夠進(jìn)行方位軸承啟動(dòng)力矩的調(diào)試。

對(duì)于7008 CETA/P4軸承內(nèi)圈定力壓緊問(wèn)題，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，工裝設(shè)計(jì)需求為。

1）固定方位軸，便于“方位軸承上壓圈”的擰緊，實(shí)現(xiàn)單人操作。

2）能夠定力矩?cái)Q緊“方位軸承上壓圈”，保證配對(duì)軸承最終使用時(shí)和調(diào)試時(shí)安裝狀態(tài)的一致。

3 裝配工裝設(shè)計(jì)及裝調(diào)方法改進(jìn)

3.1 電機(jī)組裝工裝設(shè)計(jì)

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

設(shè)計(jì)工裝有兩部分組成：“軸承外壓圈”以及“方位軸延長(zhǎng)件”。“軸承外壓圈”依靠連接盤(pán)端部圓周定位，在其中心設(shè)計(jì)M39×1.5-7H內(nèi)螺紋（7008C軸承內(nèi)圈為Φ40g7）；方位軸延長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)電機(jī)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(kuò)展，在進(jìn)行電機(jī)安裝前的7008C軸承測(cè)試時(shí)，也可以用此工裝進(jìn)行，而且在產(chǎn)品上直接測(cè)試，且裝配螺釘時(shí)，用定力矩起子進(jìn)行定力裝配，保證了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)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(shè)計(jì)

配對(duì)軸承調(diào)試過(guò)程中，軸承外圈由GB/T65的開(kāi)槽盤(pán)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(guò)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(shí)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(shè)計(jì)制作“外方位軸承內(nèi)圈壓緊工具”定力矩?cái)Q緊“方位軸承上壓圈”，并同步設(shè)計(jì)“方位軸固定件”，軸承安裝過(guò)程，將“方位軸固定件”用螺釘連接在方位軸底部，用臺(tái)鉗夾持工裝件，用“外方位軸承內(nèi)圈壓緊工具”定力矩?cái)Q緊“方位軸承上壓圈”，實(shí)現(xiàn)軸承內(nèi)圈的安裝狀態(tài)一致。進(jìn)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(jìn)而保證軸系裝配質(zhì)量。

3.3 裝調(diào)方法改進(jìn)

結(jié)合兩項(xiàng)工藝裝備的設(shè)計(jì)，確定軸系裝配流程為：

1）軸承配對(duì)調(diào)試，軸承內(nèi)、外圈壓緊均定力矩進(jìn)行，軸承調(diào)試過(guò)程如圖4所示，運(yùn)用“軸承外壓圈、方位軸延長(zhǎng)件”來(lái)進(jìn)行，保證軸承摩擦力矩要求，軸承調(diào)試合格后，安裝配對(duì)軸承至連接盤(pán)，用“工裝—軸承外壓圈”壓緊軸承外圈。

2）安裝電機(jī)刷架至電機(jī)定子，平穩(wěn)壓裝電機(jī)定子至連接盤(pán)，對(duì)齊安裝螺釘孔，將電機(jī)引線從連接盤(pán)穿線孔內(nèi)穿出，固定電機(jī)轉(zhuǎn)子至方位軸。

3）安裝“方位軸延長(zhǎng)件”至方位軸的上端部，在電機(jī)定子電刷位置墊上青稞紙，保護(hù)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(rùn)滑脂，利用“方位軸延長(zhǎng)件”的M39螺紋，將方位軸聯(lián)同電機(jī)轉(zhuǎn)子緩慢旋入“軸承外壓圈”，將方位軸裝配到位，去除電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子之間的青稞保護(hù)紙，使得轉(zhuǎn)子換向器與碳刷有效解除。

4）松開(kāi)工裝件“固定壓圈”與連接盤(pán)之間的螺釘，用螺絲刀穿過(guò)方位延長(zhǎng)軸端部的拆卸孔（點(diǎn)擊安裝到位后，方位軸延長(zhǎng)件旋出固定壓圈的端面，延長(zhǎng)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(shí)施效果

4.1 電機(jī)組裝效果

我們制作了鋁制工裝進(jìn)行效果評(píng)測(cè)，工裝簡(jiǎn)潔實(shí)用，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證了電機(jī)組裝、拆卸過(guò)程，實(shí)現(xiàn)在30 min內(nèi)完成電機(jī)的組裝、拆出過(guò)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(duì)于后續(xù)的排故、產(chǎn)品維修提供了便利，也使得電機(jī)碳刷損壞率降低為0，間接降低裝調(diào)過(guò)程中的損耗成本。

該種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的工裝設(shè)計(jì)，有效地解決光電偵察設(shè)備方位軸系裝配的難點(diǎn)，規(guī)范了產(chǎn)品電機(jī)、軸承的裝配過(guò)程，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約80%的裝配時(shí)間，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際使用，效果顯著。

4.2 改進(jìn)后軸系摩擦力矩合格率

通過(guò)本次工藝改進(jìn)，和新工裝的實(shí)時(shí)，有效規(guī)范了軸承裝調(diào)流程，且保證軸承最終使用時(shí)和配對(duì)調(diào)試時(shí)安裝狀態(tài)的一致，使得軸系摩擦力矩可控，統(tǒng)計(jì)下半年該型號(hào)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(dá)到預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)，下半年該型號(hào)配對(duì)軸承一次裝調(diào)合格率見(jiàn)表1。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文以某型機(jī)載光電偵查設(shè)備外方位組件為研究對(duì)象，分析外方位軸系裝調(diào)的難點(diǎn)和癥結(jié)所在，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)形式和裝調(diào)需求的分析，設(shè)計(jì)電機(jī)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(jī)組裝方法，解決機(jī)載光電偵查吊艙軸系永磁力矩電機(jī)組裝的難題，改進(jìn)后，在總裝過(guò)程中，保證電機(jī)引線順暢出線，無(wú)擠壓；電機(jī)組裝過(guò)程中，利用工裝保證：電機(jī)轉(zhuǎn)子與電機(jī)定子的同軸，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的緩慢可控裝入，使得電子組件組裝過(guò)程中轉(zhuǎn)子、定子磁鋼不接觸，有效保證磁鋼不受損；整個(gè)裝配過(guò)程依靠螺旋裝入，無(wú)敲擊等蠻力裝配手段。

針對(duì)軸系中使用的7008CETA/P4軸承配對(duì)裝調(diào)，提出保證最終使用過(guò)程與調(diào)試時(shí)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(shè)計(jì)工裝保證，達(dá)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(xiàn)

[1] 惠剛陽(yáng). 光電穩(wěn)瞄裝置裝調(diào)工藝研究[D]. 西安：西安工業(yè)大學(xué)，2014.

[2] 李玉喜. 機(jī)載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔裝調(diào)技術(shù)研究[D].南京：南京理工大學(xué)，2014.

[3] 張志超，劉興明，顧永斌，李永飛. 機(jī)械裝調(diào)工藝中虛擬裝配技術(shù)的研究和應(yīng)用[J].智能制造，2015，245（10）：48-53.