QC案例：新型电气液路浮动断接器的研制

2015-11-01汤树人雷亚彤黄莉苹

上海质量 2015年12期

◆汤树人唐平雷亚彤黄莉苹 / 文

QC案例：新型电气液路浮动断接器的研制

◆汤树人唐平雷亚彤黄莉苹 / 文

上海宇航系统工程研究所益坚优化设计QC小组成立于2006年，以“穷且益坚，不坠青云之志”为勉，坚定不移地优化设计。创建之初，开展了神舟8号空间对接机构研制相关的系列QC活动，并获得上海市及全国优秀QC小组称号，有力地支撑了对接机构研制工作，为2011年圆满完成我国首次空间交会对接、2013年上海宇航工程所荣获国家科技进步特等奖做出了贡献。随着工作项目的拓展，针对当前航天界所关注的在轨服务领域，运用QC活动方式继续组织高素质、年轻化的团队，开展了包括本课题在内的系列自主研发工作。

一、课题选择及目标设定

课题选择。根据民用航天在轨服务预研项目研制要求，需要开展标准化、一体化补加装置研究，以便于两飞行器完成空间交会对接后，能够实现电气液管路连接。经调研国内外航天界现有的类似技术和产品，发现它们存在着功能较单一、性能不全面和成本较高昂的弊端。因此，提出分布式和集成式电气液路浮动断接器两个备选课题，并通过对比分析，决定开展质量（编者注：指物体中所含物质的量）小、成本低，但研制风险大的集成式电气液路浮动断接器的研制工作。

目标设定。按照总体要求，决定自主研发的产品兼具1路电路、1路气路和2路液路浮动断接功能；性能方面的目标为：轴向伸缩行程≥40mm，全套产品质量＜10kg。与现有型号产品相比，课题设定目标轴向伸缩行程增加81.8%、减重44.4%，实现起来虽有难度，但通过各方面合理设计，目标还是具有可行性。

二、提出方案并确定最佳方案

小组成员运用头脑风暴法，将新型电气液路浮动断接器研制工作，分解为总体布局结构、气液连接机构、电连接机构和轴向驱动机构四大关键项目，并逐一开展方案细化设计和优选工作。最终经过小组评估，确定各项目最佳方案，如图1所示。

图1.佳方案确定

三、制定对策并实施

根据所选定的最佳方案制定对策表，如表1所示。

表1.策表

在对策实施过程中，通过综合运用设计软件、正交试验等统计方法，科学高效地实现了各项预期目标。如，运用Pro/E软件开展结构设计工作。结合减重目标，完成气液连接机构拉簧悬挂支撑结构设计。

再如，利用正交试验法开展拉簧的设计选型。结合地面重力场情况下的总体试验要求，开展浮动支撑装置中的拉簧设计选型工作。首先设计后整理浮动支撑装置所需拉簧要求如下：

（1）拉簧直径不超过10mm ；

（2）拉簧原长15mm-18mm ，弹性变形拉伸长≥28mm；

（3）拉簧在22mm预紧长度时，折算拉力100±10g。

为降低研制成本、缩短研制周期，决定选购市场上已有的拉簧货架产品装机使用。经过调研，市场上不锈钢拉簧产品规格标识为：（A钢丝直径）×（B拉簧直径）×（C拉簧原长）。在对拉簧初步计算分析后，设计三因素两水平表如表2所示。

随后按照L4（23）正交表对应因素和水平，购买四种规格的拉簧，并进行试验，测试拉簧拉伸到22mm预紧长度时的吊挂重物质量，并填表计算。如表3所示。

从表3正交试验计算分析可知，影响拉簧吊挂重物质量的各主要和次要因素，因素变化与吊挂重物质量的变化关系等。并按照正交试验分析结果，尝试通过减小实验号2对应拉簧直径的方式，以提高其吊挂重物质量。同时将5mm拉簧直径减至4.5mm，对0.4×4.5×18规格拉簧测试预紧长度下的吊挂重物质量为105.5g，满足总体试验设计要求值100±10g指标，且将之拉伸到30mm后依然能够弹性恢复，满足各项指标要求。

在完成每项对策实施后，实测效果均满足目标要求，从而完成对策表中所有对策的实施工作。