提高某型号舵机模态测试效率途径探讨

李军

摘 要：本文主要通过对某型号舵机S2阶段在小批量试生产过程中存在的模态测试效率低的现象进行分析，找出影响某型号舵机模态测试效率低的主要原因，对某型号舵机模态测试现状进行了总结与清理，明确了相关改进措施来提高某型号舵机的模态测试效率。为后续完成某型号舵机生产任务做铺垫。

关键词：模态；测试工装；效率；测试效率；扭转频率

1引言

舵机是导弹控制系统的执行机构，其功能是依据控制系统的控制信号，移动调节机构以产生对分系统的操纵力矩，控制导弹机动飞行。舵机的性能直接影响导弹总体性能指标，决定着导弹飞行的状态品质与制导精度舵机系统的设计需满足诸多约束条件。公司目前主要研制和生产的舵机有液压舵机、气压舵机和电动舵机。与传统的液压舵机和气压舵机相比，电动舵机具有结构简单、重量轻、成本低、时间常数小、负载性能好易于实现余度控制、可靠性和维护性好等诸多优点。

某型号舵机是我厂根据中国航天科工集团《舵机任务书》进行开发研制的电动伺服机构产品，是空空导弹空气舵的控制装置，是公司的一个重点研制型号产品，也是公司在电动舵机领域的代表产品。目前已近进入S2阶段研制，配套成功后将会为公司的发展做出巨大的贡献。模态是某型号舵机的一个重要指标，是客户最为关注的指标，客户每次验收都必须全部检查的指标。在研制生产过程中，模态测试存在装夹耗时长、需反复增减调整垫片，才能完成模态指标测试。这导致某型号舵机的的发展受限，产品的产出周期长，无形中增加了公司的经营成本。

2模态测试现状

某型号舵机是1个舵机带4个舵面的工作机理，每一个舵位都需进行模态测试。现有模态测试工装需经过4次拆装才能做完模态测试项目，模态测试效率低。

2.1模态测试工装使用现状清理

某型号舵机是1个舵机带4个舵面的工作机理，每一个舵位都需进行模态测试。公司现有模态测试工装为二院提供图纸，我公司加工出来使用。进行模态测试时，一台产品一个舵位测试完成后，需先将舵面从舵机上拆下，再将舵机从模态测试工装上完全拆下，旋转90°后，又重新将舵机装到模态工装上，再将舵面装在舵机上，才能开展下一个舵位模态的测试工作。一个舵机在不调整的情况下需经过4次装拆舵面和舵机才能完成模态测试项目。测试过程装夹次数多且繁琐，耗费的人力多，模态测试效率低。

3原因分析

3.1模态测试工装使用过程现状清理

舵机模态扭转频率范围为85Hz～125Hz。按现有模态测试工装舵机模态测试步骤为：

a） 将调试舵舱紧固在模态测试工装上，再将舵机固定在调试舵舱上，将舵机与测试系统可靠连接；

b） 将黏贴好模态测试传感器的舵面安装到舵机上，激励点位置为P点；

待模态测试设备准备完毕，舵机12V和56V上电加零指令工作，启动模态测试设备，采用200N以内的激振器进行正弦扫描，试验过程中输出不同的电压值；

c） 待模态测试设备准备完毕，舵机12V和56V上电加零指令工作，启动模态测试设备，采用200N以内的激振器进行正弦扫描，试验过程中输出不同的电压值；

d） 测试时，初始力从20N开始，最大峰值力不小于150N，一阶扭转频率测结果由模态测试软件分析给出；

e） 测试过程中，当峰值力差约为30N，并且对应扭转频率差不大于2.5Hz时，则认为此时的扭转频率趋于稳定。将稳定的扭转频率对应的电压值定为V0，再分别给出0.25 V0、0.5V0、0.75V0电压下的峰值力和扭转频率值；

f） 测试过程中，综合考虑舵机工作时间要求，决定舵机是否需要断电休息，休息结束后，重复以上步骤继续完成余下的测试；

一个舵测试完毕，舵机断电，将粘贴好模态测试传感器的舵面从舵机上拆下，然后将舵机从调试舵舱上拆下，再将舵机转动90°到另一个舵位，将舵机装到调试舵舱上，再将粘贴好模态测试传感器的舵面安装到舵机上，按照以上方法逐一完成其它3个舵的模态测试。

将舵面固定在舵机上需固紧4颗螺钉，将舵机固定在调试舵舱上每一个舵位需固定6颗螺钉，4个舵位需固定24颗螺钉，一个舵位模态测试完成后，需先将舵面上的4颗螺钉拆下，再将舵面从舵机上拆下，然后将舵机4个舵位的24颗螺钉拆下，将舵机在调试舵舱里转动90°，转到另一个舵位，利用4个舵位24颗螺钉将舵机固紧在调试舵舱上，再装入舵面，利用4颗螺钉将舵面固紧在舵机上，按照以上方法开始下一个舵位的模态测试。一个舵位完成模态测试需装拆28颗螺钉，完成一台/次舵机模态测试需完成112颗螺钉的装拆，工作量大，而且还需高强度的体力劳动。模态测试效率低。

现有模态测试工装进行模态测试时反复装拆工作量大，进行模态测试效率低，对现有模态测试工装进行模态测试时的瓶颈进行分析，现有模态工装的工作量集中在舵机的装拆上，要完成一台舵机的模态测试，需装拆112次螺钉。装拆次数多导致了模态测试效率低。因此，提高舵机模态测试效率的思路从减少螺钉的装拆次数着手。

4解决措施

4.1改进模态测试工装

要减少螺钉的装拆次数，由于舵机的螺纹安装孔是根据所配套单位二院要求进行的，因此从舵机上采取措施的思路是行不通的，装拆舵面螺钉的过程也没有可优化调整的可能，只能从工装考虑。通过对现有工装的工作原理进行分析，可以通过改进模态测试工装，通过转动工装来间接实现舵机舵位的改变。

从现有模态测试工装的结构可知，对舵机模态测试有直接相关的工装零件主要是转接板和立板，要通过改进模态测试工装来提高舵机的模态测试效率，只能从现有模态测试工装的转接板和立板出发，对现有模态测试工装的转接板和立板进行优化改进。现有模态测试工装的转接板是通过螺钉固死在立板上的，而调试舵舱是通过螺钉固死在转接板上的，要通过转动工装来间接实现舵机的换舵位，需将转接板与立板的连接部位设计进行优化，使转接板与立板在进行模态测试时处于固死状态，在完成每一个舵位的模态测试后，又要求转接板与立板之间能够灵活的转动，使舵机转动到下一个需要进行模态测试的舵位，而此时需要求转接板与立板能够精准的定位每一个舵位转动的90°，否则模态测试无法开展。完成舵机换舵位后，需采取措施使转接板与立板处于固死状态。

由上述分析可知，工装的改进方案必须同时满足：进行模态测试时转接板与立板处于固死状态、模态测试完成后转接板与立板之间能够灵活转动和转动过程中能够精准定位转动90°三个条件，才能满足改进需求。

4.2模态工装的设计

根据上述对現有模态测试工装进行模态测试效率低的原因分析和工装的改进分析，要通过改进工装设计实现提高模态测试效率，需满足以下四个条件：

a）模态测试换舵位过程中，装拆螺钉的次数不能多，也不能复杂化；

b）进行模态测试时转接板与立板处于固死状态；

c）模态测试完成后转接板与立板之间能够灵活转动；

d）换舵位转动过程中能够精准定位转动90°。

根据分析要求，要同时满足上述四个条件，改进设计的模态工装将转接板一分为二，设计成转接轴和挡圈两个零件，中间在利用螺钉连接固紧，同时将转接轴和挡圈的连接处设计成φ172的轴，在立板上设计一个φ172的孔，采用间隙配合，在挡圈上设计了定位销钉孔和定位销钉，定位销钉孔严格按照90°均布。

改进设计的模态工装测试方案，完成一台舵机4个舵位模态的测试工作，只需完成40颗螺钉的装拆和24颗螺钉的拧松与拧紧（更换3个舵位时拧松和拧紧）即可，装拆效率能够提升50%以上，明显的提高的该型号舵机模态的测试效率，能为生产节约时间成本和人力成本。

5结论

本文通过对某型号舵机在装调过程中模态测试效率低的原因进行了总结和分析，着重分析了模态测试工装导致模态测试效率低的影响，并详细归纳了具体的解决措施，以期对提高舵机舵机模态测试效率起到一定的积极促进作用。