一种固体小火箭自动装配装置及装配方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种小火箭自动装配装置及装配方法，属于火工装置装配领域。
【背景技术】
[0002] 固体小火箭是一种典型的航天火工装置，在分离正（反）推、整流罩分离、星箭起 旋、筒盖侧推、弹头姿态调整和控制等方面起重要作用。
[0003] 参见附图1，固体小火箭的壳体31是一种典型的圆筒薄壁结构件，在装配过程中 易发生变形；为了保证固体小火箭能够完成预定功能，需要对壳体31和喷管32施加一定的 扭矩（一般为数百N，m)W保证壳体和喷管之间的螺纹可靠连接。目前国内固体小火箭均 采用手工装配完成，运种装配方法首先要根据火箭外形特点，即壳体31的外径大小和支耳 32的形状设计专用工装，来实现装配过程中的可靠夹持；然后利用扭矩扳手在喷管33的六 方34上施加扭矩，将壳体和喷管梓紧至一定的预紧力W保证可靠连接。此方法需要的工装 数量多，几乎每种火箭需要一套专用工装，装配劳动强度大，效率低，无法适应适应大批量 生产的要求。
[0004] 从现有国内外文献来看，解决固体小火箭自动装配的方法未见报道。
【发明内容】
阳〇化]针对目前固体小火箭装配需要工装数量多、劳动强度大、效率低的问题，本发明提 出了一种固体小火箭成组自动装配装置及装配方法，实现了自动加载扭矩，降低了劳动强 度。
[0006] 本发明的技术解决方案是：
[0007]提供一种固体小火箭自动装配装置，其特征在于包括：夹持工装、梓紧轴、梓紧工 装W及底座；
[0008] 夹持工装具有固定部和移动部；固定部固定在底座上，具有开口端，开口端型面为 半圆柱曲面；移动部能够在驱动下沿水平方向移动，具有开口端，开口端型面为半圆柱曲 面，与固定部的半圆柱曲面形成完整的圆柱曲面，该圆柱曲面与固体小火箭壳体外形匹配， 能够抱紧固体小火箭；
[0009] 梓紧轴包括驱动机构和输出轴，驱动机构输出指定扭矩，驱动梓紧轴上下移动，并 驱动输出轴旋转；
[0010] 梓紧工装具有开口部和接口部，开口部与固体小火箭喷管的待梓紧部位的外形匹 配，接口部具有通孔，该通孔与输出轴的外形匹配；输出轴带动梓紧工装的接口部旋转，通 过梓紧工装开口部梓紧待梓紧部位。
[0011] 优选的，还包括控制装置，控制梓紧轴上下运行，输出轴插入梓紧工装的接口部； 控制夹持工装抱紧固体小火箭；控制驱动机构输出指定扭矩，驱动输出轴旋转。
[0012] 优选的，驱动机构包括伺服电机，减速器，驱动机构提供600N. m至900N. m的扭矩。
[0013] 优选的，固定部和移动部的半圆柱曲面内表面粘贴有摩擦系数为[0.3,0.5]的防 滑材料。
[0014] 优选的，梓紧轴还包括扭矩传感器，检测驱动机构输出的扭矩，发送给控制装置。
[0015]优选的，移动部的驱动力提供夹紧力F，夹紧力F需满足的条件为：
[0016]
阳017] 其中，Mm。、为梓紧过程中的最大梓紧扭矩；Kg为安全系数，取1. 2~1. 5 ; y为壳体 和防滑材料之间的摩擦系数；R为壳体半径。
[0018] 优选的，固定部的半圆柱曲面和移动部的半圆柱曲面的截面半径与壳体的半径相 差±2mm W内。
[0019] 同时提供一种基于所述的小火箭自动装配装置的装配方法，其特征在于，包括如 下步骤：
[0020] (1)将预装好的固体小火箭放置在底座上，抵靠在固定部的半圆柱曲面上；
[0021] (2)将梓紧工装开口部夹持在固体小火箭喷管的待梓紧部位上；
[0022] (3)驱动移动部沿水平方向移动，抱紧固体小火箭，并保持该驱动力作为夹紧力， 夹紧力F需满足的条件为：
[0023]
[0024] 其中，Mm。、为梓紧过程中的最大梓紧扭矩；Kg为安全系数，取1. 2~1. 5 ; y为壳体 和防滑材料之间的摩擦系数；R为壳体半径；
[00巧](4)梓紧轴向下运行，输出轴插入梓紧工装的接口部，驱动机构输出指定扭矩，驱 动输出轴旋转；通过梓紧工装对固体小火箭施加指定扭矩，梓紧喷管和壳体。
[0026] 本发明与现有技术相比的优点在于：
[0027] (1)本发明通过分析固体小火箭结构特点，确定了采用直接夹持圆柱形壳体的方 式固定固体小火箭，改变了现有装配过程夹持支耳的方式；固体小火箭与夹持系统之间通 过半圆形夹持工装连接，不同的产品通过更换工装来实现，因此工装的总体数量只与固体 小火箭的壳体半径相关，与支耳尺寸无关，可有效降低工装数量；
[0028] (2)本发明梓紧扭矩加载装置自动施加装配扭矩，代替现在手动加载扭矩的方式， 降低了劳动强度，避免了人工操作引入的人为误差。
[0029] 做本发明通过力学分析和大量的试验，确定夹持工装的防滑材料，应当选择与固 体小火箭壳体之间粘贴摩擦系数为[0. 3, 0. 5]，能够对固体小火箭施加合适夹紧力，可W保 证施加梓紧扭矩时保持壳体不转动；同时材料应具有一定的硬度，防止在加载梓紧扭矩时 材料自身被撕裂。
【附图说明】
[0030] 图1为固体小火箭基本结构图；
[0031] 图2为本发明夹持工装示意图； 阳032]图3为本发明夹持壳体时固体小火箭的受力；
[0033]图4为本发明梓紧轴的结构示意图；
[0034]图5为本发明六方梓紧工装夹持在小火箭喷管六方的结构示意图；
[0035]图6(A)为本发明六方梓紧工装结构示意图；图6度）为本发明六方梓紧工装A-A 剖视图；
[0036] 图7为本发明自动装配装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0037]目前装配过程中采用专用工装夹持壳体支耳32保证施加扭矩时固体小火箭不转 动，固体小火箭的夹持工装的数量不仅与壳体31的半径有关，还与支耳的尺寸（长度、宽 度）有关，导致工装数量多，几乎是每一种产品需要一种工装；为减少工装数量，利用固体 小火箭壳体均为圆柱形的特点，采用直接夹持圆柱形壳体的方式来夹持固体小火箭。 阳03引参见图7,固体小火箭自动装配装置包括：夹持工装62、梓紧轴63、梓紧工装64、底 座W及控制装置65;
[0039]一、夹持工装的设计 W40] (1)确定夹持方式
[0041]固体小火箭壳体具有圆柱形的特点，采用设计半圆形夹持工装62夹持固体小火 箭，两半圆形工装的内径与固体小火箭的壳体外径相差在±2mm之内，因此外径相差2mm W 内的产品可W采用同一套夹持工装；参见图2,两半圆形夹持工装的一半固体固定，另一半 与气缸相连（气缸作为夹持力的动力源）。
[0042] 通过大量数据分析，得出导致固体小火箭61装配专用工装数量多的主要原因不 仅取决于壳体31半径（或直径）大小，还取决于在支耳32尺寸（长度、宽度），然后利用壳 体是圆柱体的特点，提出了直接设计半圆形夹持工装62来夹持小火箭；经过力学分析，壳 体半径相差±2mm W内的小火箭可W用同一套半圆形夹持工装来夹持，运样就不需要针对 每一种壳体半径（或直径）固体小火箭设计专用半圆形工装；因此工装的总体数量只与固 体小火箭的壳体半径相关，与支耳尺寸无关，由于固体小火箭壳体半径尺寸相对集中，所W 使得夹持工装数量减少了约70% ;
[0043] 通过在专用半圆形工装和壳体之间粘贴摩擦系数为化3, 0. 5]的防滑材料，例如 可选择石墨化橡胶板，而小火箭外壳一般选用钢材rcrNi2Mo,石墨化橡胶板通过夹紧工装 运动与壳体外圆接触，可W达到使用较小的夹持力，保证装配过程中小火箭不转动；选定摩 擦材料的基础上，根据装配需要的扭矩Ml来确定夹持力的大小；所述梓紧扭矩Ml -般根据 工艺文件或者工艺试验来获得；
[0044] 通过设计了一种可W自动施加扭矩的梓紧轴，该梓紧轴由伺服电机，减速器，传感 器等组成，可W提供高达900N.m的瞬时扭矩，覆盖了所有类型的固体小火箭装配所需扭 矩；所述梓紧轴与固体小火箭之间用六方梓紧工装（根据不同规格制成的标准件）连接； 由半圆形夹持系统和梓紧轴集成的自动装配装置，使装配过程变得简单；装配时首先根据 固体小火箭外径更换合适半圆形夹持工装，根据六方规格选择合适的梓紧工装；然后选择 合适的梓紧扭矩和夹持力；再将固体小火箭放置在夹持工装位置；最后按动启动按钮，装 配装置启动，夹持机构带动半圆形夹持工装按照之前设定好的夹持力将固体小火箭抱紧， 梓紧机构带动六方梓紧工装旋转，将喷管和壳体梓紧至设定扭矩，完成装配。 W45] 似防滑材料的选择
[0046]夹持工装62内壁需要粘贴摩擦系数较大的防滑材料W增加工装与小火箭的摩 擦力，同时需要一定的硬度，防止在装配过程中防滑材料撕裂不能有效固定产品；同时也 不能选用太硬的材料作为防滑材料，W免相对滑动损伤产品外观；因此，选用摩擦系数在 [0. 3, 0.引之间的材料为宜，而小火箭外壳一般选用钢材rcrNi2Mo,通过试验比对，选用石 墨化橡胶板效果较好。
[004