柔性喷管的装配方法与流程

本发明属于发动机柔性喷管技术领域，具体地指一种柔性喷管的装配方法。

背景技术

喷管是火箭发动机重要结构零件，位于发动机尾部，是燃烧室内高温高压燃气的出口，是火箭发动机能量转换的重要部件，直接影响发动机的性能。柔性喷管是一种具有全轴摆动功能，可以通过摆动进行矢量控制的复杂喷管。如图1所示，柔性喷管主要包括柔性接头1、固定倒锥体组件2、扩散段组件3、活动倒锥体绝热层4、喉衬体5及遮挡罩6等零部件。

柔性喷管各部件装配位置精度高、结构稳定、密封性良好且摆动内腔无多余物是柔性喷管正常工作的前提，因此，提高柔性喷管的装配质量才能保证柔性喷管的正常工作。现有装配技术主要存在如下弊端：

1)柔性接头1、固定倒锥体组件2、扩散段组件3通过螺钉装配固定，由于螺钉与通孔之间存在较大间隙，装配过程中各部件的周向及径向无定位，因此装配后各部件的径向及周向位置精度无法保证；

2)柔性接头1、固定倒锥体组件2、扩散段组件3、活动倒锥体绝热层4装配组成柔性喷管组件，组成柔性喷管组件的各部件采用螺钉固定或粘接方式进行装配固定，由于装配误差的累计，装配后各部件的内孔同轴度及端面垂直度差，导致柔性喷管组件与喉衬体装配的间隙不均，喉衬体与柔性喷管组件组装困难；

3)柔性接头1、固定倒锥体组件2及扩散段组件3装配后形成摆动内腔，外部用遮挡罩6防护，防止多余物进入柔性喷管摆动内腔；该方法在柔性喷管装配完成后能防止柔性喷管摆动内腔进入多余物，但无法防止柔性喷管摆动内腔在装配过程中进入多余物，喷管正常工作存在隐患。

技术实现要素：

本发明的目的就是要针上述技术的不足，提供了一种既能提高各部件装配精度、又能确保柔性喷管正常工作的柔性喷管的装配方法。

为实现上述目的，本发明所设计的柔性喷管的装配方法，所述柔性喷管包括柔性接头、固定倒锥体组件、扩散段组件、活动倒锥体绝热层、喉衬体及遮挡罩，所述柔性喷管的装配方法包括如下步骤：

1)加工装配面余量

柔性接头的活动倒锥体壳体加工过程中与喉衬体装配a面预留余量；活动倒锥体绝热层加工过程中与喉衬体的装配b面、装配c面、装配d面、装配e面、装配f面及装配g面均预留；

2)柔性接头与固定倒锥体组件装配

柔性接头的固定后接头与固定倒锥体组件在装配过程中，首先安装至少两个第一定位螺钉对柔性接头的固定后接头和固定倒锥体组件进行周向及径向定位；所有第一定位螺钉定位后，安装柔性接头的固定后接头与固定倒锥体组件之间其余孔位的装配螺钉；其余孔位的装配螺钉安装完之后，卸下所有第一定位螺钉，在安装第一定位螺钉的所有孔位处均安装装配螺钉；

3)柔性接头与扩散段组件装配

柔性接头的活动倒锥体壳体与扩散段组件在装配过程中，首先安装至少两个第二定位螺钉对柔性接头的活动倒锥体壳体和扩散段组件进行周向及径向的定位；所有第二定位螺钉定位后，安装柔性接头的活动倒锥体壳体与扩散段组件之间其余孔位的装配螺钉；其余孔位的装配螺钉安装完之后，卸下所有第二定位螺钉，在安装第二定位螺钉的所有孔位处均安装装配螺钉，完成柔性喷管组件的组装完成；

4)车削余量

柔性喷管组件组装完成后，找正扩散段组件内孔m面及端面n面跳动不大于0.02mm，对步骤1)中装配a面、装配b面、装配c面、装配d面、装配e面、装配f面及装配g进行车削至最终尺寸；

5)喉衬体与柔性喷管组件装配

喉衬体压入柔性喷管组件前，在扩散段组件内孔m面内涂抹有机硅胶粘剂，在装配a面、装配b面、装配c面、装配d面、装配e面、装配f面及装配g分别涂抹d03腻子填充密封；

6)安装遮挡罩组成柔性喷管

将遮挡罩与柔性喷管组件进行装配组成柔性喷管。

进一步地，所述步骤2)中，所有所述第一定位螺钉沿所述柔性接头的中轴线对称分布；且每个所述第一定位螺钉的第一头部螺纹与所述柔性接头的固定后接头螺纹孔进行装配定位，所述每个第一定位螺钉的第一尾部圆柱段与所述固定倒锥体组件的第一通孔进行装配定位；并且，每个所述第一定位螺钉的第一头部螺纹外径与所述柔性接头的固定后接头螺纹孔内径相同，每个所述第一定位螺钉的第一尾部圆柱段外径与所述固定倒锥体组件的第一通孔内径相同。

进一步地，所述步骤3)中，所有所述第二定位螺钉沿所述柔性接头的中轴线对称分布；每个所述第二定位螺钉的第二头部螺纹与所述柔性接头的活动倒锥体壳体螺纹孔进行装配定位，每个所述第二定位螺钉的第二尾部圆柱段与所述扩散段组件的第二通孔进行装配定位；并且，每个所述第二定位螺钉的第二头部螺纹外径与所述柔性接头的活动倒锥体壳体螺纹孔内径相同，每个所述第二定位螺钉的第二尾部圆柱段外径与所述扩散段组件的第二通孔内径相同。

进一步地，所述步骤1)中，装配a面预留0.1～0.3mm余量；装配b面、装配c面、装配d面、装配e面、装配f面及装配g面均预留0.1～0.3mm余量，装配b面、装配d面及装配f面均为单边桥间隙。

进一步地，所述步骤2)中，固定倒锥体组件的第一通孔公差为±0.03mm；所述步骤3)中，扩散段组件的第二通孔公差为±0.03mm。

进一步地，所述步骤5)中，有机硅胶粘剂为涂抹d系列单份室温固化有机硅胶粘剂。

进一步地，所述步骤6)中，在遮挡罩装配前，利用内窥镜对柔性喷管组件的摆动内腔进行检查，并用吸尘器对摆动内腔进行清理；然后单独设立遮挡罩装配操作区域，将遮挡罩与柔性喷管组件进行装配组成柔性喷管，并在装配遮挡罩前、后对各装配部件及操作工具进行清点记录。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明装配方法通过利用定位螺钉控制柔性喷管各部件位置精度、通过提前加工出加工余量来提高装配面同轴度及垂直度、利用密封腻子及胶粘剂密封固定喉衬体、在遮挡罩装配前利用内窥镜对柔性喷管组件的摆动内腔进行检查并设立单独装配区域控制柔性喷管摆动内腔无多余物，解决了柔性喷管的装配难题，提高了生产效率，从而保证了柔性喷管的装配精度及质量；另外，本发明的装配方法装配的柔性喷管经过多次地面试验及飞行试验考核，产品质量完全满足设计要求。

附图说明

图1为柔性喷管结构示意图；

图2为本发明柔性接头与固定倒锥体组件装配结构示意图；

图3为本发明第一定位螺钉结构示意图。

图4为本发明柔性接头与扩散段组件装配结构示意图；

图5为本发明第二定位螺钉结构示意图；

图6为本发明柔性喷管组件装配面示意图。

图中各部件标号如下：

柔性接头1(其中：固定后接头1a、活动倒锥体壳体1b)、固定倒锥体组件2、扩散段组件3、活动倒锥体绝热层4、喉衬体5、遮挡罩6、装配螺钉7、第二定位螺钉8(其中：第二头部螺纹8a、第二尾部圆柱段8b)、摆动内腔9、第一定位螺钉10(其中：第一头部螺纹10a、第一尾部圆柱段10b)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图1所示柔性喷管包括柔性接头1、固定倒锥体组件2、扩散段组件3、活动倒锥体绝热层4、喉衬体5及遮挡罩6，柔性喷管的装配方法包括如下步骤：

1)加工装配面余量

柔性接头1的活动倒锥体壳体1b与扩散段组件3通过装配螺钉装配固定后，活动倒锥体绝热层4粘接于柔性接头1的活动倒锥体壳体1b上，由于装配误差累计，柔性接头1、扩散段组件3及活动倒锥体绝热层4三个部件装配后内孔同轴度及端面垂直度差；为提高柔性喷管组件与喉衬体装配面的内孔同轴度及端面垂直度，柔性接头1的活动倒锥体壳体1b加工过程中与喉衬体5装配a面预留0.1～0.3mm(优选0.2mm)余量；活动倒锥体绝热层4加工过程中与喉衬体5的装配b面、装配c面、装配d面、装配e面、装配f面及装配g面均预留0.1～0.3mm(优选0.2mm)余量，装配b面、装配d面及装配f面均为单边桥间隙；

2)柔性接头1与固定倒锥体组件2装配

柔性接头1的固定后接头1a与固定倒锥体组件2在装配过程中，如图2所示，首先安装两个第一定位螺钉10对柔性接头1的固定后接头1a和固定倒锥体组件2进行周向及径向定位(即两个第一定位螺钉10装配后，柔性接头1与固定倒锥体组件2就固定不动了，周向和径向均不能移动)，两个第一定位螺钉10沿柔性接头1的中轴线对称分布；两个第一定位螺钉10定位后，安装柔性接头1的固定后接头1a与固定倒锥体组件2之间其余孔位的装配螺钉7；其余孔位的装配螺钉7安装完之后，卸下两个第一定位螺钉10，在安装第一定位螺钉10的两个孔位处均安装装配螺钉7，完成柔性接头1的固定后接头1a与固定倒锥体组件2的装配及定位；

结合图3所示，第一定位螺钉10的第一头部螺纹10a与柔性接头1的固定后接头1a螺纹孔进行装配定位，第一定位螺钉10的第一尾部圆柱段10b与固定倒锥体组件2的第一通孔进行装配定位；并且，第一定位螺钉10的第一头部螺纹10a外径与柔性接头1的固定后接头1a螺纹孔内径相同，第一定位螺钉10的第一尾部圆柱段10b外径与固定倒锥体组件2的第一通孔内径相同；

为进一步提高装配精度，固定倒锥体组件2的第一通孔公差为±0.03mm；

3)柔性接头1与扩散段组件3装配

柔性接头1的活动倒锥体壳体1b与扩散段组件3在装配过程中，去4所示，首先安装两个第二定位螺钉8对柔性接头1的活动倒锥体壳体1b和扩散段组件3进行周向及径向的定位(即两个第二定位螺钉8装配后，柔性接头1与扩散段组件3就固定不动了，周向和径向均不能移动)，两个第二定位螺钉8沿柔性接头1的中轴线对称分布；两个第二定位螺钉8定位后，安装柔性接头1的活动倒锥体壳体1b与扩散段组件3之间其余孔位的装配螺钉7；其余孔位的装配螺钉7安装完之后，卸下两个第二定位螺钉8，在安装第二定位螺钉8的两个孔位处均安装装配螺钉7，完成柔性接头1的活动倒锥体壳体1b与扩散段组件3的装配及定位，完成柔性喷管组件的组装完成；

结合图5所示，第二定位螺钉8的第二头部螺纹8a与柔性接头1的活动倒锥体壳体1b螺纹孔进行装配定位，第二定位螺钉8的第二尾部圆柱段8b与扩散段组件3的第二通孔进行装配定位；并且，第二定位螺钉8的第二头部螺纹8a外径与柔性接头1的活动倒锥体壳体1b螺纹孔内径相同，第二定位螺钉10的第二尾部圆柱段10b外径与扩散段组件3的第二通孔内径相同；

为进一步提高装配精度，扩散段组件3的第二通孔公差为±0.03mm；

4)车削余量

柔性喷管组件组装完成后，找正扩散段组件3内孔m面及端面n面跳动不大于0.02mm，对步骤1)中装配a面、装配b面、装配c面、装配d面、装配e面、装配f面及装配g进行车削至最终尺寸，提高了整个装配面的内孔同轴度及端面垂直度，结合图6所示；

5)喉衬体5与柔性喷管组件装配

由于喉衬体5与柔性喷管组件各配合面间隙一般为0.05～0.15mm，为保证喷管的密封型，喉衬体5压入柔性喷管组件前，在扩散段组件3内孔m面内涂抹d系列单份室温固化有机硅胶粘剂，在装配a面、装配b面、装配c面、装配d面、装配e面、装配f面及装配g分别涂抹d03腻子填充密封，结合图6所示；

虽然d03腻子密封性能良好，但粘接力较差，为保证喉衬体与柔性喷管组件的装配强度，在扩散段组件3内孔m面涂抹d系列单份室温固化有机硅胶粘剂进行胶粘固定，既保证了装配的密封性，又保证了装配的强度；

6)安装遮挡罩6组成柔性喷管

在遮挡罩6装配前，利用内窥镜对柔性喷管组件的摆动内腔9进行检查，并用吸尘器对摆动内腔9进行清理，确保摆动内腔9无多余物；单独设立遮挡罩6装配操作区域，将遮挡罩6与柔性喷管组件进行装配组成柔性喷管，并在装配遮挡罩6前、后对各装配部件及操作工具进行清点记录，确保遮挡罩6整个装配过程无遗失部件掉入柔性喷管1的摆动内腔9，从而达到柔性喷管组件摆动内腔9多余物的控制的目的。

本发明装配方法通过利用定位螺钉控制柔性喷管各部件位置精度、通过提前加工出加工余量来提高装配面同轴度及垂直度、利用密封腻子及胶粘剂密封固定喉衬体、在遮挡罩6装配前利用内窥镜对柔性喷管组件的摆动内腔9进行检查并设立单独装配区域控制柔性喷管摆动内腔无多余物，解决了柔性喷管的装配难题，提高了生产效率，从而保证了柔性喷管的装配精度及质量。

下面结合具体例子进一步详细阐述本发明装配方法

实施例

1)加工装配面余量

柔性接头1的活动倒锥体壳体1b加工过程中与喉衬体5装配a面预留0.2mm余量；活动倒锥体绝热层4加工过程中与喉衬体5的装配b面、装配c面、装配d面、装配e面、装配f面及装配g面均预留0.2mm余量，装配b面、装配d面及装配f面均为单边桥间隙；

2)柔性接头1与固定倒锥体组件2装配

柔性接头1的固定后接头1a与固定倒锥体组件2在装配过程中，首先安装两个第一定位螺钉10对柔性接头1的固定后接头1a和固定倒锥体组件2进行周向及径向定位，两个第一定位螺钉10沿柔性接头1的中轴线对称分布；两个第一定位螺钉10定位后，安装柔性接头1的固定后接头1a与固定倒锥体组件2之间其余孔位的m6装配螺钉；其余孔位的m6装配螺钉安装完之后，卸下两个第一定位螺钉10，在安装第一定位螺钉10的两个孔位处均安装m6装配螺钉，完成柔性接头1的固定后接头1a与固定倒锥体组件2的装配及定位；

第一定位螺钉10的第一头部m6螺纹与柔性接头1的固定后接头m6螺纹孔进行装配定位，第一定位螺钉10的第一尾部(-0.04/-0.08)圆柱段与固定倒锥体组件2的第一通孔进行装配定位；且固定倒锥体组件2的第一通孔按进行加严控制加工；

3)柔性接头1与扩散段组件3装配

柔性接头1的活动倒锥体壳体1b与扩散段组件3在装配过程中，首先安装两个第二定位螺钉8对柔性接头1的活动倒锥体壳体1b和扩散段组件3进行周向及径向的定位，两个第二定位螺钉8沿柔性接头1的中轴线对称分布；两个第二定位螺钉8定位后，安装柔性接头1的活动倒锥体壳体1b与扩散段组件3之间其余孔位的m6装配螺钉；其余孔位的m6装配螺钉安装完之后，卸下两个第二定位螺钉8，在安装第二定位螺钉8的两个孔位处均安装m6装配螺钉，完成柔性接头1的活动倒锥体壳体1b与扩散段组件3的装配及定位，完成柔性喷管组件的组装完成；

第二定位螺钉8的第二头部m6螺纹与柔性接头1的活动倒锥体壳体m6螺纹孔进行装配定位，第二定位螺钉8的第二尾部(-0.04/-0.08)圆柱段与扩散段组件3的第二通孔进行装配定位；且扩散段组件3的第二通孔按进行加严控制加工；

4)车削余量

柔性喷管组件组装完成后，找正扩散段组件3内孔m面及端面n面跳动不大于0.02mm，对步骤1)中装配a面、装配b面、装配c面、装配d面、装配e面、装配f面及装配g进行车削至最终尺寸，提高了整个装配面的内孔同轴度及端面垂直度；

5)喉衬体5与柔性喷管组件装配

喉衬体5与柔性喷管组件各配合面间隙为0.05～0.15mm，喉衬体5压入柔性喷管组件前，在扩散段组件3内孔m面内涂抹d系列单份室温固化有机硅胶粘剂，在装配a面、装配b面、装配c面、装配d面、装配e面、装配f面及装配g分别涂抹d03腻子填充密封；

6)安装遮挡罩6组成柔性喷管

在遮挡罩6装配前，利用内窥镜对柔性喷管1的摆动内腔9进行检查，并用吸尘器对摆动内腔9进行清理，确保摆动内腔9无多余物；单独设立遮挡罩6装配操作区域，将遮挡罩6与柔性喷管1进行装配组成柔性喷管，并在装配遮挡罩6前、后对各装配部件及操作工具进行清点记录，确保遮挡罩6整个装配过程无遗失部件掉入柔性喷管1的摆动内腔9，从而达到柔性喷管1摆动内腔9多余物的控制的目的。

对比例

传统柔性喷管的装配过程

1)柔性接头1与固定倒锥体组件2直接利用m6螺钉固定；

2)柔性接头1与扩散段组件3直接利用m6螺钉固定；

3)柔性接头1、固定倒锥体组件2、扩散段组件3、活动倒锥体绝热层4各零件机加到最终尺寸，然后进行组装，组装完成后进行后续装配；

4)喉衬体2与柔性喷管组件进行装配，在各装配面涂抹d系列单份室温固化有机硅胶粘剂/密封剂d03腻子填充密封，在喉衬体2与扩散段组件3其中一处装配面m面涂抹胶粘剂进行胶粘固定；

5)柔性喷管各部件组装完成后，外部用遮挡罩6防护，防止多余物进入柔性喷管摆动内腔。

上述所有尺寸大的单位均为mm(毫米)。

实施例与对比例相比：

1、增加第一定位螺钉定位，消除了φ7过孔与m6螺纹装配偏差的影响，控制了柔性接头与固定倒锥体组件的同轴度，实施例的两者同轴度可以控制在φ0.2以内，而对比例的两者同轴度偏差最大能到φ0.5；

2、增加第二定位螺钉，消除了φ7过孔与m6螺纹装配偏差的影响，控制了柔性接头与扩散段组件的同轴度，实施例的两者同轴度可以控制在φ0.2以内，而对比例的两者同轴度偏差最大能到φ0.5；

3、实施例在柔性接头、固定倒锥体组件、扩散段组件、活动倒锥体绝热层组装完成后增加了装配面的加工，能确保喉衬体装配面的同轴度及垂直度，利于喉衬体的压配，喉衬体与柔性喷管组件间隙均匀，喉衬体装配无问题，满足设计要求；而对比例中由于受各装配部件同轴度差的影响，喉衬体装配难以到位，无法免租设计要求的间隙值；

4、对比例中未将遮挡罩的装配定为关键工序，仅仅只能防止柔性喷管摆动内腔进入多余物，但无法防止柔性喷管摆动内腔在装配过程中进入多余物；而实施例中加强了遮挡罩装配的过程控制，能确保在遮挡罩完成装配后，柔性喷管内腔无多余物，从而保证柔性喷管的正常工作。