温度试验设备与产品对接时间缩短的分析与实现

孔东栋 邢济涛 刘永微 倪冬

摘要：针对导引头舱温度试验过程中遇到的测试设备和产品对接时间过长问题，对产品与专用测试设备对接的整个过程进行分析。发现工作现场传输管密封和密封塞密封传递孔的拆装繁琐复杂，导致对接时间过长。因此对现有密封塞改造升级，对比原拆装对接试验时间的数据，确认该技术改造缩短了温度试验设备与产品的对接时间。

关键词：温箱；对接时间；密封塞；改造

Keywords： temperature box；docking time；seal plug；transformation

0 引言

某型产品导引头舱是导弹的核心单元，其质量直接影响作战任务的完成。为确保导弹在工作时发挥效力，需定期对导弹进行维护修理，并对导弹各组成部分在应力环境下进行必要的性能检测[1]。导引头舱温度试验就是该武器装备维护修理中重要的环节之一。在温度试验测试过程中，为提高工作效率，保证产品质量和完成日常维护保养修理任务，优化生产流程，减少无用工作量对导弹的损伤，缩短整个温度试验测试时间成为了最重要的改进措施[2，3]。

1 当前情况分析

1.1 导引头舱温度试验的准备和测试过程

1）连接测试设备，打开导引头舱综合测试系统电源，进行测试设备预热，再对导引头舱电源系统、模拟信号源系统和测试控制系统进行设备自动检测，绿灯亮。

2）将导引头舱安装在专用温度测试夹具上并放置于温箱内，对导引头舱温度试验时的安装夹具进行卡环锁紧和固定。

3）通过温箱传递孔完成产品传输管和温箱外专用测试设备的对接，并保证传输管密封和密封塞密封传递孔的拆装正确快速。

1.2 导引头舱温度试验准备时间和测试时间分析

导引头舱温度试验测试工艺要求对产品温度试验时间（温度试验时间和温度升降斜率）有明确规定，不能作为优化生产流程缩短温度试验整体测试时间的内容。因此，对生产现场2个批次的20枚导引头舱产品温度试验准备时间进行统计，算出平均时间值。其中，温度实验准备平均时间（a）是设备启动平均时间值（b=4min）及设备与产品对接平均时间值（c=9.1min）的总和，即a=b+c=4+9=13.1min。由算出的平均时间值得出设备启动耗时和设备与产品对接耗时的百分比值，如圖1所示。

从图1可以看出，设备与产品对接时间占整个准备时间的69%，对接时间过长导致工作效率较低。为缩短温度试验测试的总时间，经实际操作分析得出的可行性办法是缩短设备与产品的对接时间。

2 缩短对接时间的分析

为了找出影响设备与产品对接时间过长的原因，细查设备、产品与传输管的对接过程，分为三个工序：

a. 设备连接传输管；

b. 传输管通过密封塞及密封塞密封传递孔（传递管传递密封）；

c. 传输管连接产品。

对2个批次20枚产品的对接耗时进行统计，如表1、图2所示（工序耗时不足1min的按1min计算，如48s按1min计，1min1s按2min计）。

从图2中看出，传输管连接设备、产品的耗时均稳定在1min，但传输管传递密封工序耗时远大于其他两个工序的耗时。

传输管连接设备和产品的耗时均稳定在1min，主要为航空插头、插座对接，操作简单。

针对传输管传递密封时间较长现象，对现场待实验产品的传递管密封传递和设备与产品对接耗时进行统计，如表2、图3所示（百分比、平均耗时为实际统计值的理论计算值）。

从图3中看出，传输管传递密封占用的设备与产品对接工序时间稳定在80%左右，为达到降低温度试验测试设备与产品对接时间的要求，决定对传输管传递密封耗时进行缩减。

通过预置插头通道、利用插拔方式可有效提高传输管传递密封工序的生产效率，如果在密封塞密封的同时又能在相应通道完成传输管的传递，可有效减少传输管传递密封工序的耗时。

2.1 目标设定

从生产现场现有设备来看，原有密封塞要密封温箱传递孔，其有正反两面A和B，如图4所示。温度实验专用测试设备连接传输管、传输管连接产品都是通过航空快速接头对接，耗时较短，理论上能在1min内完成，如图5所示。而耗时较长的传递管传递密封工序采用的对接方式，可在2min内完成密封。因此，将传输管传递密封耗时目标设定为4min。

2.2 具体原因分析

针对传输管传递密封耗时过长，从实际操作分析原因，得出：

a. 密封塞实体过厚；

b. 传递管通过胶塞的方法不正确；

c. 密封塞胶体材质不合理。

这三个因素成为最终解决问题的关键点。

对导引头舱产品温度试验的准备过程进行细察，发现传输管传递密封有两个工序：传递管通过密封塞、密封塞密封温箱传递孔。由实际操作过程可知，由于摩擦力不可控，操作时需要多人配合，且胶塞形变量较大，密封过程操作繁琐复杂（见图6）。

对温箱密封塞实体材质进行观察，确定胶塞加工时一次成型，材质是乳胶。查询技术资料得知，密封塞材料选用的硬硅胶应力大、形变量小，导致传递管密封过程困难，表面摩擦力不可控，且摩擦力较大。即选材时没有充分考虑密封过程的可操作性。

2.3 提出对策

1）采用对合的方式，可有效减少各测试传递管通过密封塞的时间。

2）更改胶塞大小，利用弱过盈的方式进入温箱传递孔，同时减少胶塞厚度，减少接触面积，减少对合后的密封塞与传递孔的摩擦力。增加辅助拆装配置来减少传输管通过密封塞的时间。

因此，根据现有温箱传递孔和传递管尺寸，制作一个方便拆装的新密封塞。

3 改进对策及验证

3.1 新密封塞的设计与制作

从生产现场量取导引头舱温度试验时温箱传递孔的尺寸和各传递管的尺寸，利用仿真模拟出胶塞胶体的厚度，选择新材料，制作一个新的密封塞[4]。新密封塞实际传递孔结构件和传递管的尺寸外形必要尺寸（见表3），新密封塞骨架宽度为40mm，合计总长92mm，小于总长110mm（110=150-40），目标模型结构如图7所示。

针对传递孔的密封，由于成型后的膠体为非刚性零件，受力时存在形变，需增加相应的骨架支撑及拆装把手。设计的密封塞实体结构图如图8所示，新制胶塞密封电缆及胶塞密封传递孔仿真过程如图9所示。

通过Simulation进行仿真，通过法向加力，使模型外围收缩4mm，加载14N法向力的情况如图10所示，EVA[5]材料的收缩量符合要求。

相比于乳胶成型，EVA材料在进行热加工时不需要磨具，加工费用低，性价比高。

选用硬铝LY12[5]作为EVA材料的骨架。EVA、LY12材料对温度冲击的耐受性较强，符合此次使用要求，设计加工后的密封塞的装配实物如图11所示。

3.2 密封塞改造后的设备和产品对接时间

对改造后的密封塞实体进行试用，选取工艺产品进行10次温度试验设备与产品的对接，测试结果如表4、图12所示。

由表4可以看出，试用新的工装后，设备与产品的平均对接时间为3.3min，比原来节省5.8min。从单枚产品设备与产品对接的时间上来看，产品第三次和第六次的用时最长，但不大于预定目标4min的要求。

3.3 实际生产活动中的使用

新工装密封塞在温度试验测试过程中进行了一个月的使用。通过生产现场导引头舱多批次的生产试验，对每个产品每个批次的温度准备时间进行了统计。实施后的平均耗时为3.07min，单次耗时低于目标值。从而证明新制作的工装操作简单、方便，能够满足工作现场的使用要求，提高了操作效率，优化了工序。缩短温度试验设备与产品对接时间的目标得以实现。

4 结束语

以缩短温度试验设备与产品对接时间为案例，从实际修理需求出发，以仿真的方法解决了生产现场的实际问题，起到了抛砖引玉的作用。本案例中，改造措施实施后，温度试验设备与产品的对接时间明显减少，产品的修理周期得以缩短，实现了生产现场优化生产流程的目标。在多型号和大批量产品温度环境试验维护修理过程中提高了工作效率，同时也缓解了生产场地的压力。

参考文献

[1]李德葆，陆秋海.工程环境试验分析[M].北京：清华大学出版社，2004.

[2]李超，金福艺.双转子系统振动特性分析[J].长沙航空职业技术学院学报，2019（2）：42-49.

[3]范东林，吕先听.位标器外框架失效分析[J].机械工程师2019（5）：63-68.

[4]徐灏.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2000.

[5]干勇，徐滨士.中国材料工程大典[M].北京：化学工业出版社，2005.

作者简介

孔东栋，洛阳市首席工匠，助理工程师，主要从事武器装备环境试验工作。