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航 天 器 环 境 工 程 第25卷第6期598 SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING 2008年12月 卫星总装中钢丝螺套装配工艺 卫星总装中钢丝螺套装配工艺 王梅芝（北京卫星环境工程研究所，北京 100094）摘要：文章针对钢丝螺套在航天器总装过程中的特点，介绍了钢丝螺套的作用、结构，结合作者多年的总装实践经验，总结出一套钢丝螺套的安装、拆卸、装配及检验方法和技巧；针对总装操作中存在的困难，给出了一些解决总装中钢丝螺套装配存在的问题的办法。关键词：钢丝螺套；装配应用；总装工艺 中图分类号：V465 文献标识码：A 文章编号：1673-1379(2008)06-0598-03 1 引言引言 随着航天技术的不断发展，现代卫星结构均采用铝合金、铝蒙皮蜂窝板、碳纤维蒙皮板等轻型、低强度材料。为了增强卫星螺纹连接体的强度，结构螺纹孔广泛使用钢丝螺套。本文针对钢丝螺套特点，介绍了丝套结构、安装、拆卸、螺接装配及检验方法和技巧，并针对卫星总装螺接装配过程中遇到的钢丝螺套使用问题，提出了一些解决办法。2 钢丝螺套的性能与用途钢丝螺套的性能与用途 2.1 钢丝螺套的性能 钢丝螺套技术是一种新型的连接紧固技术，在螺钉连接时可有效地改善连接条件，大大提高螺钉连接的可靠性。其优点如下：(1)钢丝螺套应用在各种低强度材料中，能在很大程度上提高螺钉连接的耐磨损性能，避免连接螺纹的损坏；(2)因钢丝螺套有一定弹性，可使螺纹各圈上的负载分布比较均匀，并能吸收振动，因而提高了螺纹的连接强度和耐疲劳强度；(3)锁紧型钢丝螺套能把螺钉锁紧在螺纹孔中，在经受冲击振动时使螺钉不至于松扣，比通常锁紧装置的工艺性能好；(4)与镶嵌钢质或铜制衬套方法相比，在同样强度条件下，可选用尺寸较小，强度较高的螺钉，这样可缩小体积，减轻重量。对于航天产品常用的钛、镁、铝合金等轻型 材料和用铝蒙皮、碳纤维蒙皮蜂窝板等复合材料，材质比螺钉软，在连接拧紧和拆卸过程中螺孔磨损大，几次装拆后螺孔可能出现破坏，导致在该处的连接失效。钢丝螺套采用高 Mn 钢淬火后，其硬度比螺钉高，因此在与螺钉连接装拆过程中磨损小，可反复使用。据有关试验研究，钢丝螺套抗拉强度是螺钉的 7 倍以上，因此在螺钉断裂情况下钢丝螺套也不会损坏。2.2 钢丝螺套的用途(1)增强连接强度、改善连接条件。钢丝螺套旋入铝、镁等低强度材料，可避免滑丝、错牙现象，并获得优良的连接性能；(2)耐磨损。用于经常拆卸的部位，可大大提高螺纹的使用寿命；(3)增大受力面。用于要求有强度连接力而又不能增加螺孔直径的部位；(4)防松脱。特别是用于航天器产品要求高保险系数的场合；(5)便于维修。将损坏的螺孔装入钢丝螺套，修复后可以继续使用，避免工件报损的可能。3 钢丝螺套的结构和安装钢丝螺套的结构和安装 3.1 钢丝螺套的结构 钢丝螺套是用菱形截面的高硬度耐腐蚀钢丝绕制而成，是一种弹簧状内外螺纹同心体，其外侧螺纹旋入机件上专门安装钢丝螺套的螺纹槽中，内侧螺纹是连接件紧固所用的标准内螺纹，其剖面形 收稿日期：2008-09-02；修回日期：2008-10-06 作者简介：王梅芝（1961-），女，工程师。主要从事航天器总装技术和工艺的研究。联系电话：[phone]。王梅芝：卫星总装中钢丝螺套装配工艺 599 状是内外 2 个螺牙的组合。钢丝螺套分为普通型和锁紧型 2 种，每种又有无折断槽和有折断槽之分。锁紧型是在普通型螺套的基础上增加一圈或多圈的多边型锁紧圈，锁紧圈的弹性对螺钉有制动作用。锁紧型钢丝螺套具有普通型钢丝螺套的所有优点，不影响螺钉的安装，仅在安装时增加适当的力矩。钢丝螺套自由状态的外形结构如图 1 所示，由钢丝螺套套体、安装柄、引导和折断槽 4 部分组成。图 1 钢丝螺套结构 Fig.1 Structure of wire thread insert 钢丝螺套的菱形截面是钢丝螺套最重要的结构要素，它决定了螺钉与机体螺纹之间相互配合的精度和连接强度，如图 2 所示1,2。图 2 钢丝螺套截面图 Fig.2 Sectional view of wire thread insert 钢丝螺套菱形截面与内外螺纹各参数之间的尺寸关系如下：B=0.649 5 P；K 1=0.649 5 P，K 2=0.541 25 P。式中：P 为螺距，mm。3.2 钢丝螺套的安装 钢丝螺套的装拆按照下列步骤进行3：(1)钢丝螺套的装拆均需用专用工具，装配过程由钻孔、攻丝、安装丝套、折断安装柄等步骤组成。(2)安装丝套用的内螺纹必须符合相关标准要求，并要选择适当的攻丝方法和润滑，以保证精度；(3)安装用内螺纹的攻丝长度必须超过丝套的长度，通孔时要全部攻丝；(4)丝套安装后应低于基面的 11.5 倍螺距；(5)对于有折断槽的钢丝螺套应去除安装柄；(6)钢丝螺套安装后检查不合格时，应将其取出重新安装；(7)将拆卸工具垂直放于孔内，用锤子轻击，使拆卸工具的刃部卡住钢丝螺套，然后逆时针旋出丝套；4 安装过程关键工艺技术安装过程关键工艺技术 4.1 安装钢丝螺套前底孔螺纹孔检验3 用底孔螺纹塞规检查工件基体螺孔，确保整个螺孔长度上螺孔合格，标准为塞规通端-通、止端-止。4.2 安装过程中需注意的问题(1)安装前，要反复清洗螺孔、丝套，清除螺纹里的杂质；(2)安装时，用专用安装工具，不得施加轴向力，避免出现“乱扣”现象；(3)如果螺孔是盲孔，应将折断的安装柄取出，避免多余物；(4)对于安装后取出的丝套在任何情况下都不能再用；(5)拆除丝套后，其基体螺孔应清理干净，检查螺孔满足标准要求，方可重新安装丝套。4.3 安装钢丝螺套后形成的内螺纹检验3(1)用普通的螺纹塞规检查螺纹 对于普通型丝套，螺纹塞规通端-通、止端-止为合格的标准；对于锁紧型丝套，螺纹塞规通端应顺利地旋至锁紧圈为合格的标准。(2)用测量工具检查钢丝螺套距基体表面深度，其结果应满足设计要求。5 钢丝螺套螺接装配工艺要点钢丝螺套螺接装配工艺要点 在卫星总装中曾发生螺钉拧入钢丝螺套障碍、过紧、卡住及拧出时咬死、螺钉拧断或与丝套一起 600 航 天 器 环 境 工 程 2008 年第 25 卷 拧出等现象。图 3 是将某动量轮螺钉拆下后发现钢丝螺套第一扣高出安装面示意图，原因是钢丝螺套质量和装配问题。因此对装配中工艺要求的质量控制必须非常严格。图 3 XX 型号卫星动量轮 Fig.3 A satellites momentum wheel(1)装配前检查 目视检查钢丝螺套内螺孔应无杂质、损伤、毛刺，然后检查折断安装柄时钢丝螺套的最后一扣距基体表面深度，其折断头部不得有毛刺或变形。(2)装配的要求 螺接时，拧钉要手感顺畅，不顺畅不要硬拧，应退出螺钉，检查螺钉和钢丝螺套表面，查找原因。(3)装配中检查 a.检查表面状态：用目视或 58 倍放大镜检查表面缺陷；b.检查螺纹尺寸：普通型丝套用GB 196、GB 197粗牙 5H、细牙 6H 标准螺纹塞规检查，锁紧型丝套用 GB 1961981 和 GB 1971981 粗细牙 6H 标准螺纹塞规检查。(4)装配问题的处理 若塞规通端过不畅，可能原因是工件底孔偏小导致丝套内孔偏小，丝套内有胶、屑或丝套有毛刺；若塞规止端过，说明工件底孔加工过大。a.对于丝套内的多余物，可用工具从孔内往外沿螺纹方向逆时针旋出，然后用蘸有无水乙醇的纱布清洁螺孔，操作中保证螺扣不得损伤；b.对于丝套内的胶，可用标准螺纹丝锥攻一遍丝套内孔，再清洁螺纹；c.对于丝套端头有毛刺、表面有损伤、折断槽变形等缺陷，必须更换钢丝螺套；d.对于螺纹中径尺寸偏小，需拆下丝套，重攻螺纹底孔，再换装新丝套；(5)钢丝螺套的更换 用退出工具将丝套逆时针方向旋出，清洁和检查螺纹底孔后，再换装新丝套，安装时将丝套旋入工件孔内，不得施加推力，防止丝套因跳扣而在孔内卡住；特别值得注意的是，紧固螺钉不得勉强拧进钢丝螺套内，以防拆卸时螺钉咬死或拧断，给拆卸工作带来困难，甚至伤及产品。6 结束语结束语 对于钢丝螺套装配技术，只要了解和掌握丝套的使用特点，操作起来应该比较方便。本文作为参考，帮助大家熟悉、掌握丝套使用的工艺，以进一步提高航天器总装操作技能和水平，确保总装质量及可靠性。参考文献（References）1 GJB 119.4A2001,普通型钢丝螺套通用规范S,2001 2 GJB 51072002,锁紧型钢丝螺套通用规范S,2002 3 GJB 51082002,钢丝螺套安装要求S,2002 ABSTRACTS OF THE PRESENT ISSUE environmental data;automatic inspection system Shan Ming,Qiu Yuxue,Hao Jianxin(Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering,Beijing 100094,China)Article ID:1673-1379(2008)06-0584-03 Numerical simulation of cryogenic shrouds in large space simulators Abstract:A physical and numerical simulation model is established for the piping system of the cryogenic shroud in a large space simulator.The numerical analysis of heat and fluid flow in the piping system is carried out by using the software of the Flowmaster.On the basis of the calculation,the paper proposes a method of optimizing the piping structure to improve the uniformity of flow rate and temperature by adjusting the structure of shroud.Key words:cryogenic shroud;piping system;fluid flow;heat transfer Ding Wenjing,Shan Weiwei,Liu Min,Wang Zijuan,Liu Botao(Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering,Beijing 100094,China)Article ID:1673-1379(2008)06-0587-04 The manufacturing technique of stainless steel pipe and copperplate structure in heat sink Abstract:This paper first shows that the stainless steel pipe and copperplate structure are becoming the main components of the new heat sink,and molding technique is the key of their manufacturing.The key technique is explained through two methods of welding and forming.The design principles,material selections,wing molding,the structure of copperplate and stainless steel pipe,wing bending and electric control are discussed.Key words:heat sink;bending;molding;welding Zhang Liwei,Zhang Wenjie,Wei Renhai,Bu Jinghua,Meng Fanlei(Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering,Beijing 100094,China)Article ID:1673-1379(2008)06-0591-03 A new temperature measurement system for cryopumps in KM6 Abstract:Cryopump is the most important equipment to obtain high vacuum for KM6 The temperature variation on the second level cryohead has a direct effect on cryopumps vacuum,therefore it is important to monitor the temperature variations inside cryopump extensively and accurately for stable operation of the pump.This paper discusses the development of related software and hardware,the selection of measurement components,their installations,and the system test.The new system has been used for thermal vacuum test successfully in providing useful data,as are essential for fault analyses.Key words:KM6;cryopump;temperature measurement system Chen Tao,Xu Zhongxu,Li Yuzhong(Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering,Beijing 100094,China)Article ID:1673-1379(2008)06-0594-04 A new method of designing vertical magnetization-demagnetization coil for satellite Abstract:This paper proposes a new method of designing vertical magnetization-demagnetization coil for satellite,which concerns the use of electric connections.With this method,the hoisting with crane is not needed,and the safety and reliability of satellite magnetic test may be improved.For this purpose,the positions and electric parameters of the coil assembly are calculated,then the structural design and static analyses of the equipment are carried out.The magnetization-demagnetization coil has already been used in satellite magnetic tests in CM2 laboratory of Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering,which features easy manufacturing,material saving,safe work and easy operations.Key words:satellite;magnetization-demagnetization coil;electric connection;new method Wang Chenqi,Shi Yaoyi,Qi Yanwen,Xiao Qi(Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering,Beijing 100094,China)Article ID:1673-1379(2008)06-0598-03 The fitting techniques for steel-wire screw caps in spacecraft assembling Abstract:This paper discusses the characteristics of wire thread inserts used in spacecraft assembly,their structures and typical functions.Based on many years of experience in spacecraft assembly,the author proposes a series of techniques or skills concerning wire thread insert fixing,demounting,assembling and checking.Considering the difficulties in operating wire thread inserts in AIT stage,this paper gives some trouble-shooting methods.Key words:wire thread insert;spacecraft assembly;AIT processing Wang Meizhi(Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering,Beijing 100094,China)