武增榮，岳佳宏，連鑫源，李志偉，楊少華，李緒晨

1.山西航天清華裝備有限責(zé)任公司 山西長(zhǎng)治 046012

2.火箭軍裝備部駐長(zhǎng)治地區(qū)軍事代表室 山西長(zhǎng)治 046012

1 序言

在航天、航空等領(lǐng)域，卡箍是一種常用的標(biāo)準(zhǔn)件，通常連接在各類腔體內(nèi)部，起到固定和捆扎腔體內(nèi)線纜、管路等作用。航天行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：卡箍按材料不同可分為鋁制、鋼制和高分子材料卡箍。在鋼制卡箍中，又可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和彈簧鋼3類卡箍，因其具有較高的彈性，因此多用于反復(fù)使用或可靠性要求更高的場(chǎng)合[1]?？ü繑嗔咽r(shí)有發(fā)生，有些是由于制造工藝問(wèn)題，出現(xiàn)裂紋、氫脆等斷裂時(shí)效，還有些由于設(shè)計(jì)或采用特種工藝，造成局部應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞斷裂失效[2]。

2 實(shí)際制作工藝研究

吊耳卡箍屬于氣缸裝置中的重要部件，主要用于固定氣缸的安裝位置，使氣缸能夠吊掛在方箱中。吊耳卡箍由吊耳座和卡箍裝配焊接而成，如圖1所示。其中，卡箍是由厚1mm的鋼板彎制而成，彈性較大。

圖1 吊耳卡箍

目前，該件的裝配是先將卡箍轉(zhuǎn)到設(shè)計(jì)角度，然后采用手鉗將卡箍和吊耳座夾緊貼合，再后由焊工進(jìn)行裝點(diǎn)。裝配需要兩名操作工配合完成，效率低下，焊后還需進(jìn)行調(diào)質(zhì)、鍍鋅、噴漆。由于裝配受人為因素影響較大，所以裝配角度、貼合效果、產(chǎn)品一致性都不理想。成品經(jīng)常存在微裂紋（見(jiàn)圖2），產(chǎn)品合格率僅為10%。由于該件年產(chǎn)數(shù)量1000余件，所以無(wú)論是裝配效率還是產(chǎn)品合格率，都急需改善解決。

圖2 成品存在微裂紋

3 影響因素分析

3.1 零件原材料

選擇符合設(shè)計(jì)要求并有質(zhì)量保證的原材料是提升產(chǎn)品質(zhì)量的重要前提[3]，針對(duì)吊耳座和卡箍的零件原材料進(jìn)行了分析研究?？ü窟x用的原材料是45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋鋼帶，執(zhí)行GB/T 13237—1991《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋薄鋼板和鋼帶》，吊耳座選用的原材料是45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋鋼板，執(zhí)行GB/T 711—2008《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板和鋼帶》。通常來(lái)講，熱軋鋼板內(nèi)應(yīng)力較大，容易存在縮孔、夾雜、裂紋和分層等缺陷，這些缺陷需要進(jìn)行低倍檢查，而在標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)低倍檢查不是必檢項(xiàng)目，需供需雙方協(xié)議商定。吊耳卡箍焊接后需要進(jìn)行熱處理及表面處理，由于應(yīng)力的釋放，因此極容易造成原材料質(zhì)量缺陷的放大。

3.2 工件一致性

卡箍是采用厚1m m的鋼板手工彎制成形，產(chǎn)品一致性差，在裝配時(shí)無(wú)法保證卡箍和吊耳座完全貼合，其工件的貼合只是單純的幾個(gè)點(diǎn)，容易造成應(yīng)力集中，且卡箍的開(kāi)口角度只是靠粗略劃線來(lái)保證，因此工件的一致性也就無(wú)法保證。

3.3 工件裝配方法

工件在廠內(nèi)裝配時(shí)，為了消除裝配間隙，操作工只能通過(guò)使用手鉗夾緊進(jìn)行裝點(diǎn)（見(jiàn)圖3），至少需要兩名操作工，一名負(fù)責(zé)夾緊工件，另一名負(fù)責(zé)點(diǎn)焊。在操作過(guò)程中，操作工有可能被焊接飛濺所燙傷。

圖3 裝點(diǎn)操作示意

3.4 檢測(cè)方法

工件在焊接完成后未進(jìn)行有效的無(wú)損檢測(cè)[4]，在工件生產(chǎn)完成后才發(fā)現(xiàn)缺陷，從而造成人員及物資的浪費(fèi)。

4 調(diào)整工藝及采取措施

4.1 選用優(yōu)質(zhì)原材料

卡箍選用的原材料是45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋鋼帶，執(zhí)行GB/T 13237—1991，經(jīng)查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及調(diào)研，確認(rèn)目前該材料是較為優(yōu)選的。

吊耳座選用的原材料是45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋鋼板，執(zhí)行GB/T 711—2008。通過(guò)查閱其他標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)GB/T 699—2015《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》中對(duì)低倍檢測(cè)有規(guī)定要求，即鋼棒的橫截面酸浸低倍試片上不應(yīng)有目視可見(jiàn)的縮孔、氣泡、裂紋、夾雜、翻皮和白點(diǎn)缺陷。鑒于該情況，對(duì)吊耳座的原材料進(jìn)行了更換，選用直徑為35mm的45圓鋼，從原材料來(lái)源上防止缺陷的產(chǎn)生。

4.2 改善工裝裝配

通過(guò)設(shè)計(jì)自定心旋進(jìn)工裝，能夠保證卡箍與吊耳座的貼合，同時(shí)使用工裝裝配，不僅提高產(chǎn)品裝配的一致性，同時(shí)還可減少操作人員數(shù)量（由兩名減少為一名），保證工件的質(zhì)量及裝配效率，且減少焊接飛濺對(duì)操作人員的傷害。工裝裝配如圖4所示。

圖4 工裝裝配

4.3 增加無(wú)損檢測(cè)手段

針對(duì)工件的結(jié)構(gòu)，選用磁粉檢測(cè)作為工件焊后檢測(cè)的手段，該檢測(cè)不僅考核了焊接質(zhì)量，還對(duì)工件原材料本身也進(jìn)行了再次復(fù)驗(yàn)，避免工件帶著缺陷流入后續(xù)工序，減少了因缺陷件流轉(zhuǎn)而帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)吊耳卡箍裝配改進(jìn)，得出如下優(yōu)化方案。

1）選擇優(yōu)質(zhì)原材料，降低原材料本身導(dǎo)致的缺陷。

2）設(shè)計(jì)裝配工裝，保證工件裝配一致性及效率，設(shè)計(jì)自定心工裝，保證工件的貼合以及裝配效率，降低操作人員數(shù)量和操作風(fēng)險(xiǎn)。

3）增加焊后無(wú)損檢測(cè)，避免工件帶著缺陷流轉(zhuǎn)，減少生產(chǎn)過(guò)程中人力和物力的浪費(fèi)。