某型弹射机构钢珠收口工艺研究

林万蔚 杨鹏 王玉坤 王鹤 张海月

(四达机械制造公司 陕西 咸阳 712201)

弹射机构为座椅与飞机座舱连接的重要部件，应急弹射时，弹射机构以一定的初速度将人椅系统推出座舱[1-3]，它的好坏直接关系到飞机弹射救生系统能否正常工作，对飞行员生命安全发挥至关重要的作用。

某型飞机弹射机构主要外筒、中筒、内筒、打火机构及锁活塞组成。其中，外筒、内筒和锁活塞组成钢珠锁。钢珠锁用于正常飞行状态承载和传递人椅载荷以及弹射状态的解锁。它的钢球收口质量将直接影响弹射机构的性能，收压过松无法保证锁止可靠性，收压过紧则无法保证解锁的流畅性，甚至导致无法解锁。

该型飞机弹射机构无损检测后发现其内筒经常出现裂纹，无法正常装机使用。换新的内筒需在装配工序进行钢珠收口。现有钢珠收口工艺由于工装设计可靠性差、工艺流程方法不清晰，导致合格率一直较低。为提高钢珠锁钢球收口工艺的合格率，保证钢珠锁的锁止可靠性和解锁流畅性，特开展钢珠锁钢珠收口工艺研究。

1 现有工艺方法分析与改进

弹射机构内筒钢珠锁收口部位如图1 所示，现有工艺流程可归纳为内筒装夹、定位、收压，采用老式的50T 液压压力机进行加载，然后取下内筒进行机械性能试验。该工艺设计的收口工装，在加载方向未设置定位，会产生因钢珠孔加工分布误差导致的收压压痕偏斜的现象。另外，现有的收压工艺中收压力的设定没有考虑材料、热处理状态的不同会对收口状态产生一定的影响[4]，因此每批产品采用同样的收压力进行收压后，钢球的压出力会有一定的偏差，甚至出现超出工艺技术要求的情况。

图1 弹射机构收口部位示意图

设计收口工具模型图如图2所示，设计思路如下。

图2 收口工具模型图

改进的收口工具主要由主体、收口器、中心轴、旁销、纵向定位销等组成。主体作为收口工具的基体，提供整个工具的强度，为其余的零件提供支撑；收口器用于传递液压机的加载力和获得符合技术要求的收口形貌；中心轴、旁销用于对内筒的夹持和定位；纵向定位销用于对收口器的定位。

改进的收口工具采取自定位方式，在收口器纵向制作定位孔，将定位销插入定位孔同时穿入内筒工艺孔，保证定位准确，进而保证收压压痕沿钢珠孔均匀环绕，不会产生偏斜现象[5-8]。

2 收口工艺的确定

2.1 技术要求

内筒钢球收口后，内筒收压部位的压痕形状、深度应符合要求，内筒收口区域内孔用Φ31D6量规检查通过性要好，内筒钢球反向压出力应在1 960～3 920 N范围内。

2.2 收口合格品的判定

内筒钢球收口形态模型具体见图3。

图3 内筒钢球收口形态模型图

依据内筒钢球收口技术要求，制定内筒收口合格品判定标准：制作内筒钢球收口标准样件，对收压部位的压痕形状、深度进行约束，用于判定收口外观质量是否符合技术要求；制作Φ31D6 专用塞规，用于判定内筒收口区域内孔的通过性是否符合要求；设置内筒钢球反向压出力试验，用于判定收压后的钢珠压出力是否符合要求。

2.3 试压

2.3.1 设定试压参数

设置预加载力和收压时间两个收压参数，逐一对收口外观、内孔通过性和压出力进行验证。通过试验验证，钢球收口质量与加载力直接相关，而与收压时间无关。

2.3.2 收口外观和内孔通过性试验

选取一件新品内筒进行试收压，确定收口外观质量符合标准样件和内孔通过性满足技术要求的预加载力，试验结果如表1所示。试验结果显示：当加载力在100～120 kN时，收口外观和内孔通过性均符合技术要求。

表1 收口外观和通过性试验结果 （单位：kN）

2.3.3 压出力试验

选取一件新品内筒进行试收压，确定收口压出力符合技术要求的预加载力，试验结果如表2 所示。试验结果显示，当加载力在100～110 kN 时，钢球压出力满足技术要求。

表2 压出力试验结果 （单位：kN）

考虑到内筒的材料、热处理状态不同，会对压出力产生一定的影响。选取不同制造批次的另一件新品内筒进行试收压，确定收口压出力符合技术要求的预加载力，试验结果具体见表3。上述试验结果表明：不同制造批次的内筒在相同的加载力作用下钢球压出力会存在一定的偏差。

表3 该批次收压参数确定值 （单位：kN）

2.3.4 收口后试装检查

对上述收压合格的内筒按修理工艺要求进行产品试装，结果均满足弹射机构安装使用要求。

2.4 收口工艺的确定

由上述试验检查结果可知，收口质量的好坏取决于预加载力的大小，考虑到内筒的材料、热处理状态的不同，会对压出力产生一定的影响。因此，在每批中抽取一件内筒作为试验件，进行试压，试压合格后再进行批量收压。

具体工艺流程图如图4所示。

图4 钢珠收口工艺流程图

操作方法具体如下：将内筒安装到收压工具上，再将收压工具放在工作台的中间位置，此时由两人协同操作，一人手扶内筒尾部，一人操纵压力机，直至压力机上工作面压紧收口器，此时手扶内筒人员才可撤离；继续操纵压力机缓慢地对收压工具施加压力，直到加压至选定的压力值，保持此压力收压2～3 s，然后卸除压力。

图5 为收口工具装夹示意图。

图5 收口工具装夹示意图

由于内筒较长，装夹时需一人手扶，一人施压。后续的改进方向可以加装支撑工装，以替代人员手扶操作，实现单人装夹、单人施压，减少人力成本，同时提高生产效率。

3 结语

本文对某型飞机弹射机构内筒钢珠锁钢珠收口工艺做出了创新与改进，汲取了现有工艺的优点，设计制造新的工装定位夹具，分析了会对钢珠收口工序产生影响的参数，为批量加工确定了收压参数并提出了后续改进方向。