7] 二、夾持力的確定
[0048] (1)夾持殼體時的受力分析
[0049] 為簡化分析且不失一般性，將夾持圓柱體的夾持視為=爪受力，如圖3所示，空間 上呈120°分布。因為火箭豎直放置，故不考慮其自身重力的影響。因此，W點A位例，在每 個夾緊點上使火箭體轉動的臨界力F為M/(3R)，其中，火箭殼體半徑為R。要使火箭體不發 生轉動，則摩擦力需滿足W下關系：
[0050]
…
[0051] 其中，y為摩擦系數；為夾緊力在每個點上產生的摩擦力。此外，考慮到理論計 算與實際梓緊過程之間的差別W及其他因素的影響，還應該在夾緊力上乘W-個安全系數 Ks，一般Ks取1. 2~1. 5。夾緊力F需滿足的條件為：
[00巧
{2)
[0053] 其中，Mmgx為梓緊過程中的最大梓緊扭矩。式（2)給出了采用夾持殼體時夾持力需 要滿足的基本條件。可W看出，夾持力的大小不僅取決于梓緊扭矩，還需要考慮材料的摩擦 系數。
[0054] 在保證殼體不轉動的基本條件下，需要考慮殼體變形在彈性變形范圍內不能影響 產品質量，殼體口部變形不能影響殼體與噴管的螺紋咬死和因變形大導致扭矩發生較大變 化。 陽〇5引 似夾持力的確定
[0056]由式似可W計算出最小夾持力F，其中梓緊扭矩Mm。,可W通過工藝文件查閱或者 工藝實驗獲取。
[0057] S、梓緊軸的設計
[0058] 為減少勞動強度，設計了一種梓緊軸，參見圖4,由伺服電機51、減速機52、扭矩傳 感器53和輸出軸54組成，其具體參數見表1。該梓緊軸可提供600N. m的額定輸出扭矩，可 瞬時超調1. 5倍，因此最高可提供高達900N. m的梓緊扭矩，可W滿足所有類型固體小火箭 裝配的需要。
[0059] 梓緊軸63的軸體為S級依次連接的圓柱軸體，第一級圓柱軸體直徑為〇88mm， 外表面安裝伺服電機51，第二級圓柱軸體直徑為〇 65mm，外表面安裝扭矩傳感器53，第= 級圓柱軸體直徑為〇35mm，第S級圓柱軸體尾端連接矩形輸出軸54,輸出軸54的高度為 26. 7,輸出軸采用外矩形結構設計，與梓緊工裝64的接口部位相匹配，此設計能夠滿足固 體小火箭梓緊扭矩的要求，同時還能快速準確地測量扭矩。 W60] 表1梓緊軸參數表
[0061]
[0062] 四、梓緊工裝的設計
[0063] 參見附圖5,梓緊工裝64具有開口部和接口部，開口部與固體小火箭61噴管33的 六方34的外形匹配，參見附圖6度）開口的四條內邊與六方34的四條邊匹配，帶動六方34 旋轉；接口部具有矩形通孔，該矩形通孔與輸出軸54的外形匹配，矩形通孔深為35mm，而輸 出軸54高度為26. 7mm，二者高度差為8. 3mm，從而保證工作時輸出軸54插入梓緊工裝64的 矩形通孔后，輸出軸不會與固體小火箭發生干設，確保設備的正常運行；輸出軸54帶動梓 緊工裝64的接口部旋轉，通過梓緊工裝64開口部梓緊固體小火箭61噴管33的六方34。
[0064] 五、控制裝置的設計 W65] 控制裝置65,控制夾持工裝62抱緊固體小火箭61 ;控制梓緊軸63向下運行，輸出 軸54插入梓緊工裝64的接口部追制驅動機構輸出指定扭矩，驅動輸出軸54旋轉。控制 裝置65根據系統輸入的產品信息，控制伺服電機51啟動、停止、輸出扭矩的大小，控制移動 部的驅動氣缸的啟動、停止、驅動力的大小；接收扭矩傳感器53發送的扭矩信息，進行閉環 控制。控制裝置的顯示屏上可W選擇小火箭產品代號，所述顯示屏上會顯示該代號小火箭 的梓緊參數（包括梓緊軸下落高度及梓緊力矩等參數）；另外，在工作時，所述顯示屏上顯 示有扭矩大小實時數據，W及梓緊完成后的"扭矩-角度曲線圖"。
[0066] 六、自動裝配裝置及運行過程
[0067] 在設計了夾持工裝和梓緊軸的基礎上，設計了一臺可用于固體小火箭裝配的自動 化裝置，該裝置的運行過程十分簡單，主要包含W下步驟：
[0068] (1)在顯示屏上選擇小火箭產品代號；
[0069] (2)將預裝好的固體小火箭61放置在圖5中的指定位置； 陽070] (3)將六方梓緊工裝64開口部夾持在固體小火箭61噴管33的六方34上，按動裝 配啟動按鈕； 陽071] (4)啟動后，氣缸帶動夾持系統62的右側半圓形工裝向左運行，施加一定的夾緊 力在固體小火箭上；
[0072] (5)梓緊軸63向下運行，對固體小火箭施加指定扭矩，梓緊噴管和殼體；
[0073] (6)完成扭矩加載后，梓緊軸抬起回到原始位置，氣缸回到原始位置，人工取走產 品，完成裝配。
[0074] 采用本發明的自動裝配裝置及裝配方法，將W前需要40余套夾持工裝減少至10 余套，減少了工裝數量70% W上，實現了自動加載扭矩，降低了勞動強度。
[0075] 本發明說明書中未作詳細描述的內容屬本領域技術人員的公知技術。
【主權項】
1. 一種固體小火箭自動裝配裝置，其特征在于包括：夾持工裝（62)、擰緊軸（63)、擰緊 工裝（64)以及底座； 夾持工裝(62)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（61)殼體（31) 外形匹配，能夠抱緊固體小火箭（61); 擰緊軸(63)包括驅動機構和輸出軸（54)，驅動機構輸出指定扭矩，驅動擰緊軸(63)上 下移動，并驅動輸出軸（54)旋轉； 擰緊工裝(64)具有開口部和接口部，開口部與固體小火箭(61)噴管（33)的待擰緊部 位（34)的外形匹配，接口部具有通孔，該通孔與輸出軸（54)的外形匹配；輸出軸（54)帶動 擰緊工裝（64)的接口部旋轉，通過擰緊工裝（64)開口部擰緊待擰緊部位（34)。2. 如權利要求1所述的小火箭自動裝配裝置，其特征在于：還包括控制裝置（65)，控制 擰緊軸（63)上下運行，輸出軸（54)插入擰緊工裝（64)的接口部；控制夾持工裝（62)抱緊 固體小火箭(61);控制驅動機構輸出指定扭矩，驅動輸出軸（54)旋轉。3. 如權利要求1所述的小火箭自動裝配裝置，其特征在于：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。4. 如權利要求1所述的小火箭自動裝配裝置，其特征在于：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。5. 如權利要求1所述的小火箭自動裝配裝置，其特征在于：擰緊軸（63)還包括扭矩傳 感器（53)，檢測驅動機構輸出的扭矩，發送給控制裝置。6. 如權利要求1所述的小火箭自動裝配裝置，其特征在于：移動部的驅動力提供夾緊 力F，夾緊力F需滿足的條件為：其中，M_為擰緊過程中的最大擰緊扭矩；Ks為安全系數，取1. 2~1. 5 ; μ為殼體（31) 和防滑材料之間的摩擦系數；R為殼體（31)半徑。7. 如權利要求1所述的小火箭自動裝配裝置，其特征在于：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（31)的半徑相差±2mm以內。8. -種基于權利要求1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： (1) 將預裝好的固體小火箭（61)放置在底座上，抵靠在固定部的半圓柱曲面上； (2) 將擰緊工裝（64)開口部夾持在固體小火箭（61)噴管（33)的待擰緊部位（34)上； (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：其中，M_為擰緊過程中的最大擰緊扭矩；Ks為安全系數，取1. 2~1. 5 ; μ為殼體（31) 和防滑材料之間的摩擦系數；R為殼體（31)半徑； (4) 擰緊軸（63)向下運行，輸出軸（54)插入擰緊工裝（64)的接口部，驅動機構輸出指 定扭矩，驅動輸出軸（54)旋轉；通過擰緊工裝（64)對固體小火箭施加指定扭矩，擰緊噴管 和殼體。
【專利摘要】一種固體小火箭自動裝配裝置及裝配方法，裝配裝置包括夾持工裝、擰緊軸、擰緊工裝、底座以及控制裝置；夾持工裝具有固定部和移動部，能夠抱緊固體小火箭；固定部和移動部的半圓柱曲面粘貼摩擦系數為[0.3,0.5]防滑材料；擰緊軸包括驅動機構和輸出軸，驅動機構輸出指定扭矩，驅動輸出軸旋轉；通過六方擰緊工裝擰緊固體小火箭噴管的六方。裝配時，將六方擰緊工裝開口部夾持在固體小火箭噴管的六方上，擰緊軸向下運行，輸出軸插入擰緊工裝的接口部，驅動機構輸出指定扭矩，驅動輸出軸旋轉；通過擰緊工裝對固體小火箭施加指定扭矩，擰緊噴管和殼體。采用本發明裝配方法不僅降低了工裝數量和勞動強度，而且提高了裝配效率。
【IPC分類】B23P21/00
【公開號】CN105171413
【申請號】
【發明人】汪輝強, 胡韶華, 蔡和彬, 唐仕萍, 石金紅
【申請人】中國航天科技集團公司川南機械廠
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月21日