提高某型號舵機模態(tài)測試效率途徑探討

李軍

摘 要：本文主要通過對某型號舵機S2階段在小批量試生產(chǎn)過程中存在的模態(tài)測試效率低的現(xiàn)象進行分析，找出影響某型號舵機模態(tài)測試效率低的主要原因，對某型號舵機模態(tài)測試現(xiàn)狀進行了總結(jié)與清理，明確了相關(guān)改進措施來提高某型號舵機的模態(tài)測試效率。為后續(xù)完成某型號舵機生產(chǎn)任務(wù)做鋪墊。

關(guān)鍵詞：模態(tài)；測試工裝；效率；測試效率；扭轉(zhuǎn)頻率

1引言

舵機是導(dǎo)彈控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，其功能是依據(jù)控制系統(tǒng)的控制信號，移動調(diào)節(jié)機構(gòu)以產(chǎn)生對分系統(tǒng)的操縱力矩，控制導(dǎo)彈機動飛行。舵機的性能直接影響導(dǎo)彈總體性能指標，決定著導(dǎo)彈飛行的狀態(tài)品質(zhì)與制導(dǎo)精度舵機系統(tǒng)的設(shè)計需滿足諸多約束條件。公司目前主要研制和生產(chǎn)的舵機有液壓舵機、氣壓舵機和電動舵機。與傳統(tǒng)的液壓舵機和氣壓舵機相比，電動舵機具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、成本低、時間常數(shù)小、負載性能好易于實現(xiàn)余度控制、可靠性和維護性好等諸多優(yōu)點。

某型號舵機是我廠根據(jù)中國航天科工集團《舵機任務(wù)書》進行開發(fā)研制的電動伺服機構(gòu)產(chǎn)品，是空空導(dǎo)彈空氣舵的控制裝置，是公司的一個重點研制型號產(chǎn)品，也是公司在電動舵機領(lǐng)域的代表產(chǎn)品。目前已近進入S2階段研制，配套成功后將會為公司的發(fā)展做出巨大的貢獻。模態(tài)是某型號舵機的一個重要指標，是客戶最為關(guān)注的指標，客戶每次驗收都必須全部檢查的指標。在研制生產(chǎn)過程中，模態(tài)測試存在裝夾耗時長、需反復(fù)增減調(diào)整墊片，才能完成模態(tài)指標測試。這導(dǎo)致某型號舵機的的發(fā)展受限，產(chǎn)品的產(chǎn)出周期長，無形中增加了公司的經(jīng)營成本。

2模態(tài)測試現(xiàn)狀

某型號舵機是1個舵機帶4個舵面的工作機理，每一個舵位都需進行模態(tài)測試?，F(xiàn)有模態(tài)測試工裝需經(jīng)過4次拆裝才能做完模態(tài)測試項目，模態(tài)測試效率低。

2.1模態(tài)測試工裝使用現(xiàn)狀清理

某型號舵機是1個舵機帶4個舵面的工作機理，每一個舵位都需進行模態(tài)測試。公司現(xiàn)有模態(tài)測試工裝為二院提供圖紙，我公司加工出來使用。進行模態(tài)測試時，一臺產(chǎn)品一個舵位測試完成后，需先將舵面從舵機上拆下，再將舵機從模態(tài)測試工裝上完全拆下，旋轉(zhuǎn)90°后，又重新將舵機裝到模態(tài)工裝上，再將舵面裝在舵機上，才能開展下一個舵位模態(tài)的測試工作。一個舵機在不調(diào)整的情況下需經(jīng)過4次裝拆舵面和舵機才能完成模態(tài)測試項目。測試過程裝夾次數(shù)多且繁瑣，耗費的人力多，模態(tài)測試效率低。

3原因分析

3.1模態(tài)測試工裝使用過程現(xiàn)狀清理

舵機模態(tài)扭轉(zhuǎn)頻率范圍為85Hz～125Hz。按現(xiàn)有模態(tài)測試工裝舵機模態(tài)測試步驟為：

a） 將調(diào)試舵艙緊固在模態(tài)測試工裝上，再將舵機固定在調(diào)試舵艙上，將舵機與測試系統(tǒng)可靠連接；

b） 將黏貼好模態(tài)測試傳感器的舵面安裝到舵機上，激勵點位置為P點；

待模態(tài)測試設(shè)備準備完畢，舵機12V和56V上電加零指令工作，啟動模態(tài)測試設(shè)備，采用200N以內(nèi)的激振器進行正弦掃描，試驗過程中輸出不同的電壓值；

c） 待模態(tài)測試設(shè)備準備完畢，舵機12V和56V上電加零指令工作，啟動模態(tài)測試設(shè)備，采用200N以內(nèi)的激振器進行正弦掃描，試驗過程中輸出不同的電壓值；

d） 測試時，初始力從20N開始，最大峰值力不小于150N，一階扭轉(zhuǎn)頻率測結(jié)果由模態(tài)測試軟件分析給出；

e） 測試過程中，當峰值力差約為30N，并且對應(yīng)扭轉(zhuǎn)頻率差不大于2.5Hz時，則認為此時的扭轉(zhuǎn)頻率趨于穩(wěn)定。將穩(wěn)定的扭轉(zhuǎn)頻率對應(yīng)的電壓值定為V0，再分別給出0.25 V0、0.5V0、0.75V0電壓下的峰值力和扭轉(zhuǎn)頻率值；

f） 測試過程中，綜合考慮舵機工作時間要求，決定舵機是否需要斷電休息，休息結(jié)束后，重復(fù)以上步驟繼續(xù)完成余下的測試；

一個舵測試完畢，舵機斷電，將粘貼好模態(tài)測試傳感器的舵面從舵機上拆下，然后將舵機從調(diào)試舵艙上拆下，再將舵機轉(zhuǎn)動90°到另一個舵位，將舵機裝到調(diào)試舵艙上，再將粘貼好模態(tài)測試傳感器的舵面安裝到舵機上，按照以上方法逐一完成其它3個舵的模態(tài)測試。

將舵面固定在舵機上需固緊4顆螺釘，將舵機固定在調(diào)試舵艙上每一個舵位需固定6顆螺釘，4個舵位需固定24顆螺釘，一個舵位模態(tài)測試完成后，需先將舵面上的4顆螺釘拆下，再將舵面從舵機上拆下，然后將舵機4個舵位的24顆螺釘拆下，將舵機在調(diào)試舵艙里轉(zhuǎn)動90°，轉(zhuǎn)到另一個舵位，利用4個舵位24顆螺釘將舵機固緊在調(diào)試舵艙上，再裝入舵面，利用4顆螺釘將舵面固緊在舵機上，按照以上方法開始下一個舵位的模態(tài)測試。一個舵位完成模態(tài)測試需裝拆28顆螺釘，完成一臺/次舵機模態(tài)測試需完成112顆螺釘?shù)难b拆，工作量大，而且還需高強度的體力勞動。模態(tài)測試效率低。

現(xiàn)有模態(tài)測試工裝進行模態(tài)測試時反復(fù)裝拆工作量大，進行模態(tài)測試效率低，對現(xiàn)有模態(tài)測試工裝進行模態(tài)測試時的瓶頸進行分析，現(xiàn)有模態(tài)工裝的工作量集中在舵機的裝拆上，要完成一臺舵機的模態(tài)測試，需裝拆112次螺釘。裝拆次數(shù)多導(dǎo)致了模態(tài)測試效率低。因此，提高舵機模態(tài)測試效率的思路從減少螺釘?shù)难b拆次數(shù)著手。

4解決措施

4.1改進模態(tài)測試工裝

要減少螺釘?shù)难b拆次數(shù)，由于舵機的螺紋安裝孔是根據(jù)所配套單位二院要求進行的，因此從舵機上采取措施的思路是行不通的，裝拆舵面螺釘?shù)倪^程也沒有可優(yōu)化調(diào)整的可能，只能從工裝考慮。通過對現(xiàn)有工裝的工作原理進行分析，可以通過改進模態(tài)測試工裝，通過轉(zhuǎn)動工裝來間接實現(xiàn)舵機舵位的改變。

從現(xiàn)有模態(tài)測試工裝的結(jié)構(gòu)可知，對舵機模態(tài)測試有直接相關(guān)的工裝零件主要是轉(zhuǎn)接板和立板，要通過改進模態(tài)測試工裝來提高舵機的模態(tài)測試效率，只能從現(xiàn)有模態(tài)測試工裝的轉(zhuǎn)接板和立板出發(fā)，對現(xiàn)有模態(tài)測試工裝的轉(zhuǎn)接板和立板進行優(yōu)化改進?，F(xiàn)有模態(tài)測試工裝的轉(zhuǎn)接板是通過螺釘固死在立板上的，而調(diào)試舵艙是通過螺釘固死在轉(zhuǎn)接板上的，要通過轉(zhuǎn)動工裝來間接實現(xiàn)舵機的換舵位，需將轉(zhuǎn)接板與立板的連接部位設(shè)計進行優(yōu)化，使轉(zhuǎn)接板與立板在進行模態(tài)測試時處于固死狀態(tài)，在完成每一個舵位的模態(tài)測試后，又要求轉(zhuǎn)接板與立板之間能夠靈活的轉(zhuǎn)動，使舵機轉(zhuǎn)動到下一個需要進行模態(tài)測試的舵位，而此時需要求轉(zhuǎn)接板與立板能夠精準的定位每一個舵位轉(zhuǎn)動的90°，否則模態(tài)測試無法開展。完成舵機換舵位后，需采取措施使轉(zhuǎn)接板與立板處于固死狀態(tài)。

由上述分析可知，工裝的改進方案必須同時滿足：進行模態(tài)測試時轉(zhuǎn)接板與立板處于固死狀態(tài)、模態(tài)測試完成后轉(zhuǎn)接板與立板之間能夠靈活轉(zhuǎn)動和轉(zhuǎn)動過程中能夠精準定位轉(zhuǎn)動90°三個條件，才能滿足改進需求。

4.2模態(tài)工裝的設(shè)計

根據(jù)上述對現(xiàn)有模態(tài)測試工裝進行模態(tài)測試效率低的原因分析和工裝的改進分析，要通過改進工裝設(shè)計實現(xiàn)提高模態(tài)測試效率，需滿足以下四個條件：

a）模態(tài)測試換舵位過程中，裝拆螺釘?shù)拇螖?shù)不能多，也不能復(fù)雜化；

b）進行模態(tài)測試時轉(zhuǎn)接板與立板處于固死狀態(tài)；

c）模態(tài)測試完成后轉(zhuǎn)接板與立板之間能夠靈活轉(zhuǎn)動；

d）換舵位轉(zhuǎn)動過程中能夠精準定位轉(zhuǎn)動90°。

根據(jù)分析要求，要同時滿足上述四個條件，改進設(shè)計的模態(tài)工裝將轉(zhuǎn)接板一分為二，設(shè)計成轉(zhuǎn)接軸和擋圈兩個零件，中間在利用螺釘連接固緊，同時將轉(zhuǎn)接軸和擋圈的連接處設(shè)計成φ172的軸，在立板上設(shè)計一個φ172的孔，采用間隙配合，在擋圈上設(shè)計了定位銷釘孔和定位銷釘，定位銷釘孔嚴格按照90°均布。

改進設(shè)計的模態(tài)工裝測試方案，完成一臺舵機4個舵位模態(tài)的測試工作，只需完成40顆螺釘?shù)难b拆和24顆螺釘?shù)臄Q松與擰緊（更換3個舵位時擰松和擰緊）即可，裝拆效率能夠提升50%以上，明顯的提高的該型號舵機模態(tài)的測試效率，能為生產(chǎn)節(jié)約時間成本和人力成本。

5結(jié)論

本文通過對某型號舵機在裝調(diào)過程中模態(tài)測試效率低的原因進行了總結(jié)和分析，著重分析了模態(tài)測試工裝導(dǎo)致模態(tài)測試效率低的影響，并詳細歸納了具體的解決措施，以期對提高舵機舵機模態(tài)測試效率起到一定的積極促進作用。