鱼雷电子头段装配技术探讨

黄　超

（中国船舶重工集团公司 第705研究所， 陕西 西安， 710077）

鱼雷电子头段装配技术探讨

黄超

（中国船舶重工集团公司 第705研究所， 陕西 西安， 710077）

鱼雷电子头段装配是全雷装配的关键环节之一， 其装配质量直接影响鱼雷的性能。文中对现有装配进行了梳理， 总结了装配中的密封、盲插、电缆装配和装配检查等关键技术。在此基础上针对现有装配工艺中存在的问题提出了鱼雷电子头段装配数字化装配设想， 并对数字化装配技术在鱼雷电子头段装配中的应用进行了探讨。

鱼雷电子头段； 装配工艺； 数字化装配

0　引言

装配是把加工好的零件按规定的技术要求和一定的顺序组合成套件、组件、部件或将已组合好的套件、组件、部件连接到一起， 成为一个完整的产品， 并且可靠地实现产品设计的工艺过程［1］。鱼雷电子头段的装配是鱼雷装配的最后阶段，由总装工艺技术人员和高技能技术工人， 将经过验收合格后的各部组件组装成鱼雷电子头段的过程。装配质量直接影响鱼雷的性能（振动噪声、电气性能等）， 甚至影响鱼雷的安全性和可靠性。

目前， 鱼雷电子头段的装配过程以“手工操作”为主， 工艺设计时不仅需要考虑各个环节的技术状态、外形结构装配的可操作性， 而且需要考虑工装设备、工具、操作人员与产品状态和外形的匹配情况。往往需要经过多次试装、拆卸、返工才能装配出合格产品， 装配精度由“选配-测试-调整”法保证， 整体水平相对落后。开展数字化装配是解决问题提升装配水平的可行途径， 大型飞机装配是目前数字化装配技术应用比较成功的案例［2］。而鱼雷行业还未展开数字化装配技术。

因此， 现有鱼雷电子头段的装配在研究产品特点和要求的基础上， 制订合理的装配工艺， 采用有效的装配方法， 对保证产品质量和提高质量一致性提供参考。

1　产品特点及装配工艺

装配时通过研究产品装配图及装配技术要求了解结构功能、特点及调整方法， 分析产品结构，计算装配尺寸链， 根据分析结果制定装配工艺。

1.1产品特点

鱼雷电子头段集中了鱼雷的主要电子组件，用于实现前视自导和尾流自导信号的检测和处理、线导的遥控遥测、全雷的航行控制等功能， 并能保证雷体线形和全雷密封。

鱼雷电子头段主要由头段壳体、声学装置、电子装置、头段接线盒、引信接收机、驾驶仪组件及线导电子装置等组件组成， 见图1。

图1　电子头段组成图Fig. 1　Composition of torpedo electronic section

由此可以看出， 电子头段装配的技术难点体现在: 1） 声学装置和头段壳体之间的密封装配；2） 声学装置与发射机、电子组合与发射机之间盲插时的可靠对接。

1.2装配工艺

鱼雷电子头段采用组合式模块化结构， 其装配工艺共分 7道工序， 包括: 1） 装配前准备；2） 组件外观检查； 3） 装配； 4） 称重； 5） 密封检查； 6） 电气性能检查； 7） 打印标记。

其中， 装配包括声学装置与头段壳体装配、电子装置装配、电子组合（驾驶仪组件、引信接收机、线导电子装置与头段接线盒）的装配、引信接收器装配4个工序。

2　装配方法

2.1装配前准备

装配前， 首先要熟悉、理解图纸， 充分了解设计意图， 必要时， 要与设计人员和工艺人员充分沟通； 在理解图纸和充分沟通的基础上， 根据实际需要， 合理安排装配工序， 准备装配工具、工装夹具［3］及相关检查设备等； 并对加工好的零部件进行必要的检查， 主要包括: 1） 配合面的检查。包括配合尺寸的检查， 表面处理的检查， 倒角、圆角尺寸的检查等； 2） 螺纹的检查。检查螺纹深度是否到位， 尤其是密封和盲插部位； 3） 密封槽尺寸检查。根据图纸要求对密封槽尺寸进行检查， 由于不同尺寸的密封圈， 其密封槽尺寸不同， 如: 密封槽的高度要小于所用密封圈的直径，宽度要大于该直径。

2.2装配

在长期的装配实践中， 人们根据不同的机械、不同的生产类型条件， 创造了许多巧妙的装配工艺方法， 归纳起来有互换装配法、选配装配法、修配装配法和调整装配法 4种［4］。鱼雷电子头段的装配采用这 4种常规装配方法时， 还需要分析产品特点和工艺流程。整个装配过程中需要攻克的技术难关有: 密封装配、接插件盲插装配及电缆装配。

2.2.1密封装配

密封可分为静密封、动密封、准静密封或微动密封、转化为静密封的动密封等四大类［5］。声学装置和头段壳体之间的密封状态属于端面静密封。关键装配工序如下: 1） 清理所有密封面， 确保密封面干净； 2） 检查密封接口装配尺寸； 3） 手工清理密封圈分模面上的飞边（密封圈的分模面为 180º）， 并将锂基润滑脂均匀地涂抹在密封圈上； 4） 安装密封圈， 由于端面静密封是依靠密封圈的径向压缩面， 为了减小分模线对压缩率的影响， 安装时不得扭曲且分模线应与密封面平行； 5）固定声学装置与电子段壳体， 用螺母进行固定时应当180º相对拧紧， 使密封圈变形均匀。

2.2.2接插件盲插装配

盲插是指插合时连接器可以自动实现导向并实现正确的配接， 它在连接过程中起到导向定位作用［6］。声学装置与电子装置、电子组合与电子装置之间的电气连接均属于盲插。在接插件插入过程中， 电子装置上接插件的定位销首先与声学装置接插件上的定位孔接触， 受定位销锥度的作用， 定位销和孔趋于同心， 即可完成第1次定位导正（设计必须保证定位销和孔之间的误差小于δ）； 然后继续向前推进， 电子装置上的接插件浮动壳体与声学装置上的中心导体接触， 接插件的插针和插孔就能顺利接触， 从而完成整个插合过程（设计必须保证位置误差小于Δ）。

盲插装配的主要注意事项如下。1） 基准点和基准面的确定。选取声学装置上的定位销作为基准点， 选取声学装置与头段壳体的接触面作为基准面。2） 平行度和位置度的确定。测量声学装置插座安装板的平行度和位置度， 根据图纸确定声学装置插座安装板的平行度和位置度公差。3） 接插件的盲插。选取电子段肋骨装配平面作为基准，根据 2）测量数据， 确保电子装置壳体与电子段之间的平行度和位置度的公差在接插件规定的安装误差之内。

2.2.3电缆装配

电子装联技术中， 采用电缆传输电信号， 其可靠性的高低直接影响整机和系统的可靠性［7］。在电子头段内各组件之间有一些电源和信号电缆，合理地安装和排布这些电缆可以减小电缆间的相互干扰， 提高电子头段的电磁兼容性。安装电缆的注意事项: 1） 根据图纸区分出电源电缆（交流或直流）和信号电缆（强信号或弱信号）； 2） 电源和信号电缆、强信号和弱信号电缆不得捆扎在一起， 排布时要横平竖直， 不得扭转、交叉； 3） 接插件导线出头的位置要固定， 导线和接插件间不得产生相对运动； 4） 电缆在保证弯曲半径的条件下， 确保不影响接插件固定板的翻转； 5） 禁止电缆在短距离内 180º折弯， 电缆应沿电子头段壳体的轴向走线， 并减小悬空长度； 6） 电子头段内部电缆按“从下向上， 从左向右， 从里向外， 从短到长”进行安装； 7） 要求要牢固可靠， 避免损伤壳体和接插件的涂覆层和绝缘性能， 安装位置和方向正确。

2.3装配检查

电子头段装配完成后进行装配检查， 包括抽真空检查和电气性能检查， 测试连接如图2所示。

2.3.1检查目的

抽真空检查的目的是确保电子头段密封圈安装到位； 密封圈在安装过程中未受损伤。

电气性能检查的目的是确保接插件连接可靠，无短路或者断路现象， 确保完成安装后的鱼雷电子段内电子装置、引信接收机、驾驶仪组件、线导电子装置等组件接插正常。

图2　电子头段测试图Fig. 2　Testing diagram of torpedo electronic section

2.3.2故障判定与定位

借助通用检测平台， 由通用检测平台提供的结果来判定鱼雷电子段的装配是否合格。

故障判定与定位原则如下: 1） 根据通用检测平台的检测流程所显示的故障点对相关组件的故障进行大致判别； 2） 采用组件置换的方法来进行故障的精确判定和定位。

3 现状与展望

上述鱼雷电子头段装配以固定传统装配模式为主， 数字化、自动化程度较低， 大量使用传统专用工艺， 采用试验件或样机对产品的工艺性、装配性等进行验证， 装配质量控制和现场检验数据的统计和分析基本依靠人工进行， 存在装配稳定性差， 成本投入高、生产效率低、发现问题不及时等一系列问题。

为了提高装配质量和效率、降低装配出错率、缩短装配周期， 鱼雷电子段装配应走数字化的道路。数字化装配主要体现在虚拟装配、建立各组件电子履历和建立装配故障库3个方面。

3.1虚拟装配

虚拟装配是一种将CAD 技术、可视化技术、仿真技术、决策理论及装配和制造过程研究、虚拟现实技术等多种技术加以综合运用的技术［8］。

鱼雷电子头段的虚拟装配首先以 UG 为平台， 实现装配工艺规划和仿真。在此基础上根据装配约束处理和装配动态干涉检查， 对产品的可装配性进行评估。

3.1.1装配工艺规划

采用自底向上的装配路线， 根据 3D设计图纸， 明确以下工艺路线: 1） 确定零、部件的安装顺序和状态； 2） 确定标准件和连接件的安装顺序；3） 规划电缆的走向和固定位置； 4） 确定接插件的对接位置和连接行程； 5） 确定密封圈的变形方向和变形尺寸。

3.1.2装配约束处理

零、部件的装配约束关系可以分为: 配合、对齐、同轴心、平行以及相切等。根据 3D设计图纸中的配合信息可以实现零、部件的完全定位，从而确保零、部件的可靠装配和准确定位。

3.1.3装配干涉检查

利用 3D设计图纸可以分析计算零、部件之间的最小距离， 确定有可能出现干涉的点、线或者面， 由此指导设计人员对相关位置修改设计。

3.2装配电子履历

装配电子履历以3D模型为数据的统一载体，以电子表单为处理工具， 以时间轴作为管理方式，可以实现装配数据的一致性， 装配工艺数据的直观性以及装配数据的可控性， 从而实现装配过程的全面可控。

3.3装配故障库

在电子头段装配过程和装配完成后的检查过程中， 会出现很多故障。因此， 故障的准确定位、分析和判断就显得十分重要。

依据设计人员和装配人员的经验和知识建立故障树模型并存储在数据库中。故障树包含的内容有: 1） 故障树采用从顶到底逐级分类的方法； 2）对故障原因和故障等级进行严格分类； 3） 故障树可以作为装配人员的帮助文档， 同时也是对排除故障的经验积累。

4　结束语

现有鱼雷电子头段的装配主要采用传统装配模式， 严格执行装配工艺规程， 并贯穿产品试制、定型和生产的全过程。装配过程中重点解决密封、盲插等关键装配工序， 通过装配工艺管理保证鱼雷电子头段装配质量一致性， 提高鱼雷整体性能。为此， 开展数字化装配技术在鱼雷电子头段装配领域的应用研究， 已经成为装配技术发展的必然需求。虚拟装配技术作为新一代鱼雷电子头段研制、生产的支撑手段， 是提高产品设计、制造水平， 保障产品研制的必然选择。装配电子履历和故障库的建立， 可保证在装配过程中准确定位故障， 而且定位方式直观、可控。数字化装配技术可大幅度提升产品的装配精度、装配效率以及产品质量一致性。

［1］ 张德荣. 科研产品的装配工艺及工艺管理［J］. 机电设备， 2007， 24（9）: 1-3. Zhang De-rong. Assembly Technique and Process Management of Research Products［J］. Mechanical and Electrical Equipment， 2007， 24（9）: 1-3.

［2］ 刘检华. 军工数字化装配技术［J］. 国防制造技术，2011（4）: 4-7.

［3］ 钱君锋. 天线座装配技术探讨［J］. 舰船电子对抗， 2012，35（5）: 118-120. Qian Jun-feng. Discussion of Antenna Pedestal Assembly Technique［J］. Shipboard Electronic Countermeasure， 2012，35（5）: 118-120.

［4］ 牟永田， 韩耀光. 浅谈保证装配精度的装配方法［J］. 机械管理开发， 2011（4）: 56-58. Mou Yong-tian， Han Yao-guang. Assembly to Ensure the Accuracy of the Assembly Method［J］. Mechanical Management and Development， 2011（4）: 56-57.

［5］ 彭旭东， 王玉明， 黄兴， 等. 密封技术的现状与发展趋势［J］. 液压气动与密封， 2009（4）: 4-11. Peng Xu-dong， Wang Yu-ming， Huang Xing， et al. State-of-the-Art and Future Development of Sealing Technology［J］. Hydraulics Pneumatics & Seals， 2009（4）: 4-11.

［6］ 寇秉成， 许晓冬. 自对准连接器的结构设计［J］. 光纤与电缆及其应用技术， 2014（2）: 22-24. Kou Bing-cheng， Xu Xiao-dong. The Structure Design of Self-Alignment Connectors［J］. Optical Fiber & Electric Cable and Their Applications， 2014（2）: 22-24.

［7］ 徐英， 赵锡钧， 王宇. 扁平电缆装配工艺设计技术与应用［J］. 电子工艺技术， 2008（5）: 276-301. Xu Ying， Zhao Xi-jun， Wang Yu. Flat Cable Assembly Process Design Technique and Application［J］. Electronics Process Technology， 2008（5）: 276-301.

［8］ 魏建江， 杜宝玉， 王伟， 等. 基于理想与实物模型的航空发动机优化装配技术研究与探讨［J］. 航空制造技术，2014（21）: 50-53. Wei Jian-jiang， Du Bao-yu， Wang Wei， et al. Research and Discussion of Assembly Optimizing Technology Based on Model and Object of Aeroengine［J］. Aeronautical Manufacturing Technology， 2014（21）: 50-53.

（责任编辑: 许妍）

Discussion on Assembly Technique of Torpedo Electronic Section

HUANG Chao
（The 705 Research Institute， China Shipbuilding Industry Corporation， Xi′an 710077， China）

The assembly of electronic section of a torpedo is of great importance in whole torpedo assembly， affecting the performance of the torpedo. In this paper， the existing assembly technique is reviewed， and the key procedures of the assembly technique are summarized， such as sealing， blind-mating， assembly of cable， and assembly check. Furthermore，a concept of digital assembly for the assembly of torpedo electronic section is proposed to solve the problem in the existing assembly technique， and the application of digital assembly to torpedo electronic section is discussed.

torpedo electronic section； assembly technique； digital assembly

TJ630.5； TH16

A

1673-1948（2016）05-0325-04

10.11993/j.issn.1673-1948.2016.05.002

2016-06-16；

2016-07-07.

黄 超（1973-）， 男， 主要从事电子头段装配与测试工作.