一種固體小火箭自動裝配裝置及裝配方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種小火箭自動裝配裝置及裝配方法，屬于火工裝置裝配領域。
【背景技術】
[0002] 固體小火箭是一種典型的航天火工裝置，在分離正（反）推、整流罩分離、星箭起 旋、筒蓋側推、彈頭姿態調整和控制等方面起重要作用。
[0003] 參見附圖1，固體小火箭的殼體31是一種典型的圓筒薄壁結構件，在裝配過程中 易發生變形；為了保證固體小火箭能夠完成預定功能，需要對殼體31和噴管32施加一定的 扭矩（一般為數百N，m)W保證殼體和噴管之間的螺紋可靠連接。目前國內固體小火箭均 采用手工裝配完成，運種裝配方法首先要根據火箭外形特點，即殼體31的外徑大小和支耳 32的形狀設計專用工裝，來實現裝配過程中的可靠夾持；然后利用扭矩扳手在噴管33的六 方34上施加扭矩，將殼體和噴管梓緊至一定的預緊力W保證可靠連接。此方法需要的工裝 數量多，幾乎每種火箭需要一套專用工裝，裝配勞動強度大，效率低，無法適應適應大批量 生產的要求。
[0004] 從現有國內外文獻來看，解決固體小火箭自動裝配的方法未見報道。
【發明內容】
陽〇化]針對目前固體小火箭裝配需要工裝數量多、勞動強度大、效率低的問題，本發明提 出了一種固體小火箭成組自動裝配裝置及裝配方法，實現了自動加載扭矩，降低了勞動強 度。
[0006] 本發明的技術解決方案是：
[0007]提供一種固體小火箭自動裝配裝置，其特征在于包括：夾持工裝、梓緊軸、梓緊工 裝W及底座；
[0008] 夾持工裝具有固定部和移動部；固定部固定在底座上，具有開口端，開口端型面為 半圓柱曲面；移動部能夠在驅動下沿水平方向移動，具有開口端，開口端型面為半圓柱曲 面，與固定部的半圓柱曲面形成完整的圓柱曲面，該圓柱曲面與固體小火箭殼體外形匹配， 能夠抱緊固體小火箭；
[0009] 梓緊軸包括驅動機構和輸出軸，驅動機構輸出指定扭矩，驅動梓緊軸上下移動，并 驅動輸出軸旋轉；
[0010] 梓緊工裝具有開口部和接口部，開口部與固體小火箭噴管的待梓緊部位的外形匹 配，接口部具有通孔，該通孔與輸出軸的外形匹配；輸出軸帶動梓緊工裝的接口部旋轉，通 過梓緊工裝開口部梓緊待梓緊部位。
[0011] 優選的，還包括控制裝置，控制梓緊軸上下運行，輸出軸插入梓緊工裝的接口部； 控制夾持工裝抱緊固體小火箭；控制驅動機構輸出指定扭矩，驅動輸出軸旋轉。
[0012] 優選的，驅動機構包括伺服電機，減速器，驅動機構提供600N. m至900N. m的扭矩。
[0013] 優選的，固定部和移動部的半圓柱曲面內表面粘貼有摩擦系數為[0.3,0.5]的防 滑材料。
[0014] 優選的，梓緊軸還包括扭矩傳感器，檢測驅動機構輸出的扭矩，發送給控制裝置。
[0015]優選的，移動部的驅動力提供夾緊力F，夾緊力F需滿足的條件為：
[0016]
陽017] 其中，Mm。、為梓緊過程中的最大梓緊扭矩；Kg為安全系數，取1. 2~1. 5 ; y為殼體 和防滑材料之間的摩擦系數；R為殼體半徑。
[0018] 優選的，固定部的半圓柱曲面和移動部的半圓柱曲面的截面半徑與殼體的半徑相 差±2mm W內。
[0019] 同時提供一種基于所述的小火箭自動裝配裝置的裝配方法，其特征在于，包括如 下步驟：
[0020] (1)將預裝好的固體小火箭放置在底座上，抵靠在固定部的半圓柱曲面上；
[0021] (2)將梓緊工裝開口部夾持在固體小火箭噴管的待梓緊部位上；
[0022] (3)驅動移動部沿水平方向移動，抱緊固體小火箭，并保持該驅動力作為夾緊力， 夾緊力F需滿足的條件為：
[0023]
[0024] 其中，Mm。、為梓緊過程中的最大梓緊扭矩；Kg為安全系數，取1. 2~1. 5 ; y為殼體 和防滑材料之間的摩擦系數；R為殼體半徑；
[00巧](4)梓緊軸向下運行，輸出軸插入梓緊工裝的接口部，驅動機構輸出指定扭矩，驅 動輸出軸旋轉；通過梓緊工裝對固體小火箭施加指定扭矩，梓緊噴管和殼體。
[0026] 本發明與現有技術相比的優點在于：
[0027] (1)本發明通過分析固體小火箭結構特點，確定了采用直接夾持圓柱形殼體的方 式固定固體小火箭，改變了現有裝配過程夾持支耳的方式；固體小火箭與夾持系統之間通 過半圓形夾持工裝連接，不同的產品通過更換工裝來實現，因此工裝的總體數量只與固體 小火箭的殼體半徑相關，與支耳尺寸無關，可有效降低工裝數量；
[0028] (2)本發明梓緊扭矩加載裝置自動施加裝配扭矩，代替現在手動加載扭矩的方式， 降低了勞動強度，避免了人工操作引入的人為誤差。
[0029] 做本發明通過力學分析和大量的試驗，確定夾持工裝的防滑材料，應當選擇與固 體小火箭殼體之間粘貼摩擦系數為[0. 3, 0. 5]，能夠對固體小火箭施加合適夾緊力，可W保 證施加梓緊扭矩時保持殼體不轉動；同時材料應具有一定的硬度，防止在加載梓緊扭矩時 材料自身被撕裂。
【附圖說明】
[0030] 圖1為固體小火箭基本結構圖；
[0031] 圖2為本發明夾持工裝示意圖； 陽032]圖3為本發明夾持殼體時固體小火箭的受力；
[0033]圖4為本發明梓緊軸的結構示意圖；
[0034]圖5為本發明六方梓緊工裝夾持在小火箭噴管六方的結構示意圖；
[0035]圖6(A)為本發明六方梓緊工裝結構示意圖；圖6度）為本發明六方梓緊工裝A-A 剖視圖；
[0036] 圖7為本發明自動裝配裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0037]目前裝配過程中采用專用工裝夾持殼體支耳32保證施加扭矩時固體小火箭不轉 動，固體小火箭的夾持工裝的數量不僅與殼體31的半徑有關，還與支耳的尺寸（長度、寬 度）有關，導致工裝數量多，幾乎是每一種產品需要一種工裝；為減少工裝數量，利用固體 小火箭殼體均為圓柱形的特點，采用直接夾持圓柱形殼體的方式來夾持固體小火箭。 陽03引參見圖7,固體小火箭自動裝配裝置包括：夾持工裝62、梓緊軸63、梓緊工裝64、底 座W及控制裝置65;
[0039]一、夾持工裝的設計 W40] (1)確定夾持方式
[0041]固體小火箭殼體具有圓柱形的特點，采用設計半圓形夾持工裝62夾持固體小火 箭，兩半圓形工裝的內徑與固體小火箭的殼體外徑相差在±2mm之內，因此外徑相差2mm W 內的產品可W采用同一套夾持工裝；參見圖2,兩半圓形夾持工裝的一半固體固定，另一半 與氣缸相連（氣缸作為夾持力的動力源）。
[0042] 通過大量數據分析，得出導致固體小火箭61裝配專用工裝數量多的主要原因不 僅取決于殼體31半徑（或直徑）大小，還取決于在支耳32尺寸（長度、寬度），然后利用殼 體是圓柱體的特點，提出了直接設計半圓形夾持工裝62來夾持小火箭；經過力學分析，殼 體半徑相差±2mm W內的小火箭可W用同一套半圓形夾持工裝來夾持，運樣就不需要針對 每一種殼體半徑（或直徑）固體小火箭設計專用半圓形工裝；因此工裝的總體數量只與固 體小火箭的殼體半徑相關，與支耳尺寸無關，由于固體小火箭殼體半徑尺寸相對集中，所W 使得夾持工裝數量減少了約70% ;
[0043] 通過在專用半圓形工裝和殼體之間粘貼摩擦系數為化3, 0. 5]的防滑材料，例如 可選擇石墨化橡膠板，而小火箭外殼一般選用鋼材rcrNi2Mo,石墨化橡膠板通過夾緊工裝 運動與殼體外圓接觸，可W達到使用較小的夾持力，保證裝配過程中小火箭不轉動；選定摩 擦材料的基礎上，根據裝配需要的扭矩Ml來確定夾持力的大小；所述梓緊扭矩Ml -般根據 工藝文件或者工藝試驗來獲得；
[0044] 通過設計了一種可W自動施加扭矩的梓緊軸，該梓緊軸由伺服電機，減速器，傳感 器等組成，可W提供高達900N.m的瞬時扭矩，覆蓋了所有類型的固體小火箭裝配所需扭 矩；所述梓緊軸與固體小火箭之間用六方梓緊工裝（根據不同規格制成的標準件）連接； 由半圓形夾持系統和梓緊軸集成的自動裝配裝置，使裝配過程變得簡單；裝配時首先根據 固體小火箭外徑更換合適半圓形夾持工裝，根據六方規格選擇合適的梓緊工裝；然后選擇 合適的梓緊扭矩和夾持力；再將固體小火箭放置在夾持工裝位置；最后按動啟動按鈕，裝 配裝置啟動，夾持機構帶動半圓形夾持工裝按照之前設定好的夾持力將固體小火箭抱緊， 梓緊機構帶動六方梓緊工裝旋轉，將噴管和殼體梓緊至設定扭矩，完成裝配。 W45] 似防滑材料的選擇
[0046]夾持工裝62內壁需要粘貼摩擦系數較大的防滑材料W增加工裝與小火箭的摩 擦力，同時需要一定的硬度，防止在裝配過程中防滑材料撕裂不能有效固定產品；同時也 不能選用太硬的材料作為防滑材料，W免相對滑動損傷產品外觀；因此，選用摩擦系數在 [0. 3, 0.引之間的材料為宜，而小火箭外殼一般選用鋼材rcrNi2Mo,通過試驗比對，選用石 墨化橡膠板效果較好。
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