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解析在某武器装备产品中运用紧固防松技术的意义

2020-02-21 529 上传者：管理员

摘要：紧固防松技术是武器装备制造的基础技术，武器装备产品的紧固防松质量及可靠性作为武器装备的基本质量特性，关乎着武器装备的可靠性、安全性。自服役以来，武器装备中由于某产品服役环境的特殊性以及强振动性，紧固防松技术不到位引发的产品质量问题越来越多。本文通过对已发生的质量问题的分析，对典型故障问题进行了汇总、归纳，在分析故障原因，论述解决方案，并对引发故障问题的原因进行反思的基础上，制定了可用于指导工艺设计、装配和实际操作的紧固与防松技术要求。目前该工艺改进成果已固化提升为了兵器工业集团公司标准(Q/CNG87-2016)，这不仅对武器装备、整体质量提升具有重要意义，还具有较强的推广价值。

关键词：
垫圈
操作要点
涂胶液
穿钢丝
防松方式
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1、典型故障问题及原因分析

某武器装备产品自服役以来，由于紧固防松造成的产品质量问题，导致产品可靠性不足，进而引发的“跑、冒、滴、漏、松”现象占有一定比例，发生频次较高。经梳理统计，某武器装备产品中主要使用了弹簧垫圈、止动垫圈、开槽螺母配开口销、涂胶液、钢丝螺套、穿钢丝等6种防松方式，涉及紧固防松3322处。因紧固与防松造成的典型故障问题主要表现为机构松动、失灵、卡滞、响声异常和漏液等，具体见表1。

表1 某武器装备产品典型故障问题

2、典型故障问题解决措施

针对武器装备产品紧固件防松设计、制造、验收、使用及维护保障等方面存在的拴铁丝方向错误、钢丝螺套钻头选用不合理、攻丝不到位、装备外观质量不一致等问题，由中国兵器标准化研究所牵头，内蒙古北方重工业集团有限公司开展了对武器装备螺纹联接常用防松方法的调研和梳理。通过对某武器装备产品已使用的6种紧固防松方式，采用鱼刺图等方法，从人、机、料、法、环、测几个方面进行分析研究，同时结合存在问题整改过程中的PFMECA分析及验证结果，确定了紧固件在紧固过程中松动的关键因素，从关键因素入手制定了可用于指导工艺文件设计、装配操作过程的紧固防松工艺控制要求。该技术成果已提炼形成兵器工业集团公司螺纹紧固件防松要求标准(Q/CNG87—2016)^[1]。基于该标准对螺纹紧固防松技术操作要点的介绍和分析。

2.1 弹簧垫圈防松

弹簧垫圈防松主要依靠弹簧垫圈压平之后产生的回弹力来达到防松效果，并达到规定力矩要求;而实际装配操作过程存在垫圈未压平及紧固力矩无定量考核，以工人拧不动为准的现象，导致防松失效。操作要点如下。

1) 将弹簧垫圈穿在螺钉上，用扳手(套筒扳手、单头扳手、双头扳手、力矩扳手、气动扳手)或螺丝刀将螺母/螺钉在规定位置拧紧，以垫圈压平为准，达到拧紧力矩要求。

2) 在螺纹紧固件拆卸、重新紧固时，根据垫圈变形程度，确定是否更换弹簧垫圈。

3) 紧固时，弹簧垫圈不应断裂或产生其他变形。

2.2 止动垫圈防松

止动垫圈主要有单耳、双耳、外舌、圆螺母用止动垫圈等，主要依靠机械固定件锁紧的方式达到防松效果，并达到规定力矩要求。由于止动垫圈操作过程相对复杂，操作过程不规范导致防松失效，进而引发产品动力箱响声异常等问题。操作要点如下。

1) 单耳止动垫圈:首先将螺栓穿过单耳止动垫圈，采用手动或扳手拧好螺纹(未拧紧时)，将单耳止动垫圈的“长舌头”紧靠被压紧件的边沿折下去，当六角螺母/螺栓拧紧后，将“圆耳朵”立起来，贴在螺母/螺栓的侧面上(见图1)。

图1 单耳止动垫圈^[2]

2) 双耳止动垫圈:首先将螺栓穿过双耳止动垫圈，采用手动或扳手拧好螺纹(未拧紧时)，将双耳止动垫圈的“长舌头”紧靠被压紧件的边沿折下去，当六角螺母/螺栓拧紧后，将“短舌头”立起来，贴在螺母/螺栓的侧面上(见图2)。

图2 双耳止动垫圈

3) 外舌止动垫圈:首先将螺栓穿过外舌止动垫圈，采用手动或扳手拧好螺纹(未拧紧时)，将外舌止动垫圈的“小舌头”紧靠被压紧件的边沿插入孔内，当六角螺母/螺栓拧紧后，将“圆耳朵”立起来，贴在螺母/螺栓的侧面上(见图3)。

图3 外舌止动垫圈

4) 圆螺母用止动垫圈:先把止动垫圈的内舌放在轴的槽中，然后将圆螺母穿上，圆螺母有倒角的一面朝向止动垫圈，拧紧圆螺母，将止动垫圈上任意一个外舌扳进圆螺母的槽中。

2.3 开口销防松

开口销防松主要依靠机械固定件锁紧的方式达到防松效果，舰炮产品中某机构中主要采用的防松方式为开口销防松，设计过程由于开口销公称直径、销孔直径不符合标准要求，操作不规范等引发产品故障问题发生频次较高。操作要点如下。

1) 用手或者钳子将开口销插入圆柱销内，不应损伤零件，应避免穿开口销时擦伤开口销孔内表面，并在零件开口销孔处涂润滑脂(见图4)。

图4 开口销

2) 开口销的长度与销、轴的直径有关，为了避免开口销穿入销轴后过长或过短，根据销轴的直径确定开口销的长度，应符合D>12时，L=1.5D;D≤12时，L=D+6。开口销过长的部分使用剪刀钳断开，将剪断部位打磨毛刺，将剪断的开口销清理干净，不应留在部件内。

3) 用螺丝刀或尖嘴钳将开口销尾部分开，并保证由开口销尾部分开，使开口销不得转动，尾部分开的角度原则上单侧为30°~90°，双侧为90°~180°，分开的部分应平直、对称(见图5);当受到空间制约，单侧脚的扳开角度较小时，两脚间的夹角应≥90°，若与周围有妨碍时，应将开口销尾部卷起来(见图6)。

图5 开口销尾部分开部分平直、对称

图6 开口销尾部卷起

4) 若与周围有妨碍或绝缘距离不够时，先将开口销尾部进行拧卷(见图7)^[3]，然后卷起来。

图7 开口销尾部拧卷

5) 若有力矩要求时，先将螺母拧至规定力矩的下限值后，再逐步将其拧紧对正螺栓上的通孔，但不应超过上限值，若超过上限值仍未对正，采用增加垫圈、修配螺母的方式进行调整。

6) 安装、校正开口销。在钳子的齿刃部垫木块或者橡胶垫，校正开口销。

7) 开口销安装后不应出现开口销头部有扭曲、断裂和裂纹、尾部轧扁或扭曲等现象。

8) 开口销不应重复使用。

2.4 涂胶液防松

涂胶液防松为破坏螺纹运动副关系防松中的一种防松方式，在舰炮产品中应用广泛，由于涂胶液操作过程不规范，涂胶后固化时间无定量考核，造成某保险机构动作失灵、缓冲器漏液等问题。操作要点如下。

1) 根据实际使用要求，选择合适的螺纹锁固胶或螺纹密封胶。

2) 用板刷、画笔或棉纱浸专用清洗剂(如:汽油、煤油、酒精、丙酮等)清洗密封部位内、外螺纹上的油污、杂质，应确保涂胶液部无任何杂质，然后晾置10~20min，使其溶剂全部挥发掉。

3) 将胶管(瓶)顶端剪一个45°小口，M6以上的螺纹，用手将胶液挤压到顶端螺纹沿周长4扣~6扣。M6及M6以下的螺纹挤压到顶端螺纹沿周长3扣~4扣。

4) 涂胶后应立即进行组装，装配固化后即可使用。

5) 用棉纱浸上专用清洗剂或丙酮把非密封部位的余胶擦掉。

6) 涂胶后应依据产品设计或工艺要求进行固化，一般硅胶类固化时间为24~48h。

2.5 钢丝螺套防松

钢丝螺套防松主要用于铝、镁合金、玻璃钢、塑料等低强度工程材料螺纹孔中，安装过程钻孔、攻丝等工序操作不规范，易造成钢丝螺套脱落等，进而影响产品质量性能。操作要点如下。

1) 钻孔:应使用标准钻头钻孔，钻孔深度不小于钢丝螺套的安装深度。钻孔时，切屑不应掉入螺纹孔，或者及时进行清理，钢丝螺套安装后，检查所形成的标准内螺纹孔精度等级，应用相应级别塞规检验。

2) 锪孔:钻孔后锪孔不应超过0.4倍螺距深度，避免锪孔过大影响钢丝螺套的旋入。

3) 攻丝:使用标有规定螺纹规格的钢丝螺套专用丝锥攻丝，攻丝长度必须超过钢丝螺套长度，对于通孔应全部攻丝。攻丝后应清理螺纹孔，螺纹孔精度高时，用专用钢丝螺套底孔塞规进行检查。

4) 清理:一般用压缩空气喷枪吹，盲孔时应使用带径向孔的长喷枪自上而下清理，也可用清洗方法清洗。

5) 检验:用专用钢丝螺套底孔塞规进行检验。

6) 安装:一般情况下用手工安装器进行钢丝螺套安装。钢丝螺套放入安装工具内，使安装柄嵌入刀杆槽内转动安装工具手柄使钢丝螺套旋入螺孔，使其距表面留有0.25圈~0.75圈空螺纹。钢丝螺套安装数量较少时和M14×2及M14×2以上粗牙钢丝螺套安装时可采用T型开槽或螺纹头简易工具安装。钢丝螺套安装后，可用相应级别塞规检验所形成的标准内螺纹孔精度等级。

7) 去柄:对于有折断槽的钢丝螺套，旋入螺孔后应将安装柄去除，需用去柄工具。通孔时，要将钢丝螺套安装柄折断，一般用冲断器对准安装柄，用200g左右的榔头用力敲击去除，对于M18×2.5及M18×2.5以上的粗牙钢丝螺套和M14×1.25及M14×1.25以上的细牙钢丝螺套，用尖嘴钳上下弯曲安装柄进行折断，然后从螺孔中取出。

2.6 穿钢丝防松

穿钢丝防松主要依靠钢丝穿过一组螺栓或螺母的径向小孔，以钢丝的牵制作用达到防松效果。实际操作过程比较复杂，适用于结构紧凑的成组螺纹联接。操作要点如下。

1) 钢丝的绕向应顺着被锁紧件拧紧的方向，在相邻件上钢丝的进入线路应尽量与被锁紧的零件相切，钢丝穿过螺栓头部小孔并锁紧，使螺栓始终处于旋紧状态。当一个螺栓有松动趋势，让临近的螺栓有旋紧趋势，右旋螺栓的钢丝缠绕方向如图8所示，左旋与图8所示相反。

图8 右旋螺栓的钢丝缠绕方向

2) 使用尖嘴钳缠绕钢丝，用手绞时应力度适中。

3) 钢丝端头应用尖嘴钳制出一段扭节辫子，一般应有3~6个扭节，将其向下或向螺纹紧固件拧紧方向弯曲。

4) 用于形成螺栓组连接防松的钢丝，端部钢丝应用尖嘴钳绞紧，绞紧部分长度为10~15mm，然后用尖嘴钳去除多余部分，将长出部分剪断并弯回，避免划伤人。

5) 管接头采用穿钢丝防松时，将管接头用扳手(套筒扳手、双头扳手、力矩扳手、气动扳手)拧紧到位后，应按紧固件拧紧的方向用尖嘴钳将钢丝拉紧、绷直并交叉，按“8”字形的方向锁紧，拧紧钢丝后保证所打的结有4~5花，还应将长出的部分剪断并弯回，避免划伤相近的部件及人员。

6) 安装后的钢丝松紧应适中，不宜拉的过紧或过松。

7) 钢丝不应重复使用或过度弯折、绞结。

3、产品质量提升情况

按照上述6种防松方式已制定紧固防松技术规范，对某武器装备产品现有工艺文件中各类紧固件工艺控制要求进行了完善，对生产、装配现场操作过程进行了规范，改善了产品紧固防松质量的一致性，提升了某武器装备产品质量。