引信防错装配的设计特性

李作华

(辽宁华兴机电有限公司，辽宁 锦州 121017)

0 引言

装配是引信产品制造过程的一个重要环节[1]，装配缺陷会导致引信性能降低或功能失效[2]。在制定的引信制造与验收规范当中，装配正确性检查是必不可少的检验项目。引信装配错误常被作为致命缺陷或严重缺陷对待，并在生产过程被纳入重点过程控制的范畴，在进行引信产品质量排查过程中，也将装配正确性作为重点排查内容。因此引信装配差错是一个不能忽视的质量问题。

1 引信错装模式与危害

引信装配错误(以下简称错装)主要有少装、多装、反装、虚装、污秽装、错位装、错件装、损坏装等模式[3]。错装的危害程度取决于装配后形成部件(称之为“组件”)的重要程度和错装可能导致后果的严重程度等因素。

1.1 少装

没有将组件中的一个或多个零部件(称其为“元件”)装入规定的位置，称为“少装”，也称“漏装”(见图1)。漏装元件往往是引信失效树的底事件。

漏装保险销或保险簧，直接产生保险失效；漏装雷管、火帽等火工品，则必然引起瞎火；漏装密封件，会降低贮存寿命。漏装零件的危害可能带来引信安全性降低、瞎火、减少寿命等后果。漏装元件会造成致命或严重缺陷。

1.2 多装

组件内多装了一个或多个元件，称为“多装”(见图2)。

装配过程中有些元件可能会被重复装入，也可能多件一次性被装入。如粘连的垫圈、并在一起的弹簧。

重复装入较大的元件会在尺寸上有所反映，如多装隔板会造成引信超高，容易被发现；但是多装薄垫圈在高度上没有明显差别，则不容易被察觉。

如果多装保险销，则可能造成解除保险行程不够而不能解除保险；多装保险簧，增大了抗力和全压缩高度，也会不利于解除保险；多装密封箔之类的防蹿火零件，会降低传火能力，引起传火失效。多装元件多为严重缺陷。

1.3 反装

将元件反向装配到组件中(见图3)。

雷管、火帽反装会使引信瞎火；反装保险销会使保险功能失效；反装保险机构会导致后坐保险无法解除，雷管输入输出颠倒会传爆失效。反装元件多为严重缺陷。

1.4 虚装

没有按要求将元件装配牢固，称为“虚装”(见图4)。

引信许多零部件装配需要牢固结合，这样才能确保性能稳定、作用可靠。如齿轮轴与齿轮片之间需要铆合牢固、夹板螺钉需要拧紧、雷管应该装配到位、粘接、点铆等等。

雷管、火帽装配不到位，松动不仅降低可靠性，同时存在不安定隐患；保险机构的齿轮片齿轮轴铆合不牢时，可能受发射过载脱落，造成传动卡滞或延期解除保险失控(提前解除保险)；传爆管未拧紧则带来发射安全隐患，同时降低产品密封性能。虚装会造成致命或严重缺陷。

1.5 污秽装

装入多余物、产生残渣、涂覆物涂抹在不应有的部位等，称为“污秽装”(见图5)。

活动部件内有杂物会影响灵活性，引起作用失效；针刺或火焰雷管输入端表面涂上虫胶漆，会降低感度，不利于发火；虫胶漆等粘接剂涂抹或滴落到运动部位，会使运动件粘连或受阻；过大力矩拧小螺钉时会损坏螺钉槽，形成的金属碎屑进入机构内部则会引起机构卡滞。污秽装多数会造成严重缺陷。

1.6 错位装

元件之间没有按规定的相对位置关系进行装配，称为“错位装”(见图6)。

有传火孔的元件，相互之间未对准通道位置装配，会造成传火失效；准流体的保险机构，如果装错位置，将导致玻璃珠无法泄流，解除保险失效；延期管罩的传火槽未对应点火孔方位装配时，延期管会无法被引燃，延期装定作用失效。错位装多数会造成严重缺陷。

1.7 错件装

错误使用了类似的元件进行装配,称为“错件装”(见图7)。

阻火销错用成其它销类零件时，如果其直径小或长度短，则阻火能力减弱；用错定位销会降低定位精度；用错火工品则容易导致传爆或隔爆失效。错件装会造成致命或严重缺陷。

1.8 损坏装

装配过程造成零部件变形、裂纹、破损等现象[4]，称为“损坏装”(见图8)。

防潮帽受损，弹道上进入空气会影响弹道安全；雷管输入端受损降低安全性，输出端受损降低输出威力；活动部件点铆变形过大会造成运动受阻；击针尖受损可能引起针刺发火失效；压力、扭矩过大可能引起支撑的零部件压缩变形，内部零部件的灵活性变差。损坏装会造成致命或严重缺陷。

2 引信错装因素

引信装配错误的原因可以从人、机、料、法、环等要素来体现[5]。

人的差异化程度很大，人为因素比较复杂。存在着责任心、专注力、稳定性等主观差异，也存在着灵巧度、认知度、熟练度等客观方面的差异。人为因素最难控制，所以应该尽量减轻人因依赖，降低不定因素带来的误装风险。

完好的设备和工具是引信装配质量的重要保证，设备完好性不仅体现在其物理状态上，还应体现在便于使用、校准、检测、判别等科学性，实用性与合理性方面。

对于装配而言，元件相当于构成组件的原材料。合格完好是对元件的基本要求，元件具有便于装配的工艺特性则是装配质量的根本保证。另外使用的辅助材料(如虫胶漆、密封胶等)也必须恰当，其状态应有利于组件的性能和质量保证。可装配特性在很大程度上来源于技术状态设计。

装配工艺是装配操作的指导和依据文件。工艺文件除了合理、准确以外，更重要的是对产品装配质量的有效保证措施。不仅需要能够“装成”，还应该保证“装对”。

引信装配为精密作业过程，对于装配的环境具有严格的规范要求。

错装模式与装配要素之间的相关性见表1。

表1 引信错装模式与装配要素相关性对照表

表1显示：引信错装要素中，人工行为、元件特征和工艺方法占比较重。应从减少人为、突出特征、优化工艺方面采取措施降低误装现象。

元件设计特性对于人工行为、设备工具、工艺方法、装配环境都有不同程度的影响。恰当的元件设计特性可以减少人工行为、降低设备工具依赖、简化操作工艺、减低环境要求。因此，产品的装配特性设计是降低错误装配的主要根源。

3 引信防错装的设计特性

在引信防错装设计层面，需要从设计上使产品自身具有较强的防错装特性，能更有效地降低错装概率，最大限度地提高装配正确性。设计过程应该认真分析每一个环节可能出现的错误装配模式、影响和危害性，针对性地采取设计预防措施，把防错装理念贯彻到设计当中。

3.1 防错装设计特性与措施

防错装特性设计，主要是通过在元件设置实体特征，直接保证正确装配，或容易直观感知装配是否正确，避免、降低出现装配差错或及时发现装配差错，是防错装意识在设计中的体现。

3.1.1结构特性

贯彻标准化、通用化、模块化的设计理念，简化产品结构[6]，清晰装配界面。

采用通用件。将相似的元件统一为一个元件，可避免用错零件引起的错装缺陷(见图9)。

不同元件，力求具有显著性差异的辨识特征。

3.1.2辅材特性

引信装配常用粘接、润滑、密封、防护、标识等辅助材料。

设计过程需要考虑装配辅助材料的物理化学特性，尽量减少装配污损、腐蚀、不相容等现象。减少辅材的种类，降低用错辅材的几率。

3.1.3实体特性

对引信内部受力要求不同的结构，采取分段压制的特性设计。传爆管需要较大力矩拧紧，为了防止内部元件受压变形，可在传爆管与引信体之间设置定位面。拧紧后传爆管定位台面与引信体口部靠紧，防止压力传递到保险机构使之变形，造成机构运动不灵活。此时其下方的零部件应另行采取固紧装配措施(见图10)。

钟表机构的齿轮片与齿轮轴之间多采用铆合连接，铆接强度不足时，会在发射过程松动或脱开。如果在支撑体的齿轮铆合端对应位置设置阻挡面，用来支撑松动的齿轮片，就不会造成啮合传动脱离，能有效阻止延期解除保险控制失效，提高齿轮部件铆合虚装的容错能力[7]。

3.1.4随意特性

在不影响性能的前提下，采用不分正反、上下、左右的全对称设计装配方式(见图11)。将保险销设计为两端对称形状，可避免出现反装失效的差错。盖板设计成对称形状，可避免传火通道堵塞的错装问题。

防错装设计中：对称设计和非对称设计是重要的方法。阻火销、定位销等零件，如果两端形状相同，就不用区分左右端，也就不存在装反的问题。

3.1.5视觉特性

具有正反面的元件，应设计成能便于区分的视觉差异。如不同大小、不同颜色、不同形状、辅助标记等(见图12)。

保险机构上下夹板形状不同，上夹板带有两个检验离心爪灵活性的槽型孔，下夹板只有圆形孔，外观明显不同，以便按要求装配时，能有效避免装错。

在不可用实物结构形状解决时，才采用视觉防错，该方法也是一种人工方法，会带来人为因素。

采取颜色、形状等防错装视觉特性设计时，应该在设计图样中予以明确说明。

3.1.6方位特性

定位是确保装配方向和位置关系正确性的有效措施。成功的定位设计可以刚性地避免错装，而不恰当的定位方式则容易引起错装。

两个定位点以中心为对称，容易发生错位180°装配。采用不对称定位方式则可避免上述差错。当定位的不对称程度足够时，错装的表观状态是元件之间明显错开，避免了错装发生。

定位件采用不同直径(尺寸)，只有较大的定位销孔对正时才能顺利装入，否则不能完成组装。不等径定位也是不对称定位的一种体现形式。

3.1.7检测特性

光感特性：通过透光、反光、吸光等现象，判断回转体或滑块处于隔离或解除位置；

伸展特性：通过离心爪是否伸出座体外部，识别保险机构处于非安全状态或安全状态(见图14)。

3.1.8限量特性

采用限制容纳空间的办法，可以避免重复装入元件(见图15)。

将保险销的可活动空间限定在小于可容纳多余保险销的范围，可避免出现多装保险销的差错。

3.1.9导入特性

过盈装配时，如果设计不当会出现边缘剪切、鼓起等损坏。

通过孔口倒角或销轴端头倒角作为装配引导[8]，可以避免压装过程造成孔口受损。孔口倒角还可免除轻微鼓起部位突出端面。

3.1.10容屑特性

在销轴预制环形槽，将过盈产生的金属碎屑、残渣存留其中(不能外泄)，避免形成具有不良影响的多余产物。

3.2 有效性

元件的随意特性、实体特性、方位特性、限量特性的设计特征，可直接保证正确装配，具有刚性防错能力；元件的导入特性、容屑特性，辅以合理的装配工具与工艺方法可保证正确装配，具有准刚性防错能力；视觉特性、检测特性元件在装配时，对于人为或识别工具具有较强依赖性，不具备刚性防错能力。

防错效果与设计特性的刚性化程度为正相关关系。防错装特性的有效性见表2。

设计特性有效性少装多装反装虚装污秽装损坏装位错装件错装结构特性★★★★★★★★★★辅材特性———★★★★★———实体特性——★★——★★★★★—随意特性——★★★———★★★—方位特性——————★★★—视觉特性★★★★★★———★★★★检测特性★★★★★★———★★★★限量特性—★★★★★★———★—导入特性————★★★★★——容屑特性————★★★———

4 结论

防错装设计特征是产品设计所形成的固有属性。在元件防错装设计层面，随意特性、限量特性、方位特性具有“拒绝装错”的防错效果，属于刚性防错技术，为防错装第一层次；实体特性、导入特性、容屑特性具有一定的容错能力，一般情况下不易发生错装后果，属于准刚性防错技术，为防错装第二层次；检测特性、视觉特性需要后续“留意”或“识别”等检验措施，存在“不慎出错”的风险，不宜作为单一的防错装措施，属于非刚性防错技术，为防错装第三层次。

防错装设计，应该追求结构简化的设计原则，贯彻标准化、通用化、模块化的设计理念，遵循“相近元件力求统一、不同元件增大差异”的设计策略。