一种星上通用堆栈装配工装及装配方法

技术领域

本发明涉及一种星上通用堆栈装配工装设计，适用于微纳卫星堆栈组合体的装配，属于微纳卫星技术领域。

背景技术

随着微纳卫星技术的不断发展，全新的设计理念和思路应运而生，使得整个系统更加高度的集成化、一体化、模块化和软件功能化。因此，以提高功能密度为核心的结构设计也更趋于小型化和轻量化。

目前，国内微纳卫星上已陆续开展使用PC104堆栈技术，该技术主要采用独立的标准PC104印制电路板替代传统的系统组件，并通过机械接口和电气接口集成为一个堆栈组合体。根据卫星总体功能需求不同，PC104印制电路板的数量和堆叠顺序也各异，通过次结构与星上连接。堆栈结构存在很多优点，但是也存在一些问题，其中主要包括散热困难、装配困难。为了满足堆栈组合体的散热要求，一般在PC104印制板上需要增加散热板，目前PC104堆栈主要是通过4根螺杆将PC104印制板连接到堆栈支撑框上，在装配过程中没有基准，难以保证PC104印制板底部散热面整体的平面度要求。

因此，目前现有堆栈组合体装配过程存在明显的缺陷和局限性。

发明内容

本申请解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种皮纳卫星堆栈通用装配工装及装配方法，解决了目前皮纳卫星堆栈装配困难、难以保证装配精度的不足。

本申请提供的技术方案如下：

第一方面，提供了一种星上通用堆栈装配工装，用于堆栈组合体的装配，堆栈组合体包括多个印制板、第一支撑框、第二支撑框和堆栈螺杆，堆栈装配工装包括装配底板、固定结构和调节结构，固定结构用于将第一支撑框垂直固定在装配底板上，堆栈螺杆的一端固定连接于第一支撑框，堆栈螺杆与装配底板平行，堆栈螺杆依次穿过多个印制板，第二支撑框压紧在印制板另一侧，通过调节结构将第二支撑框的底部与装配底板固定，第二支撑框与堆栈螺杆固定。

所述固定结构包括凸台和支撑框紧固件，凸台设置于装配底板的上表面，凸台至少设置两个，凸台中部开设有圆孔，第一支撑框的底端与凸台接触，支撑框紧固件向上穿过装配底板和凸台、并与第一支撑框螺纹连接，以将第一支撑框与装配底板固定。

所述调节结构包括滑块、滑块安装紧固件和腰形孔，腰形孔开设于装配底板上，腰形孔平行于堆栈螺杆，滑块包括头部和主体部分，头部的外径大于腰形孔的宽度，主体部分可插设于腰形孔内，滑块的头部位于装配底板上表面，滑块的主体部分插入腰形孔内，滑块安装紧固件向上穿过滑块、并与第二支撑框螺纹连接。

所述装配底板底部固定连接有支承座。

所述装配底板底部开设有安装槽，支承座卡设于安装槽内，并通过支承座安装紧固件将支承座与装配底板固定。

所述装配底板上表面的平面度为0.1mm，印制板一侧边缘连接有导热板，导热板与装配底板上表面接触。

第二方面，提供了一种星上通用堆栈装配方法，采用上述任一所述的一种星上通用堆栈装配工装进行装配，包括：

S1:利用固定结构将第一支撑框固定在装配底板上；

S2:将堆栈螺杆的一端与第一支撑框固定，并将多个印制板依次穿过堆栈螺杆，且印制板一侧连接的导热板与装配底板上表面贴合；

S3:将第二支撑框活动连接到堆栈螺杆的另一端，然后通过调节结构将第二支撑框的底部与装配底板固定，最后将第二支撑框与堆栈螺杆固定；

S4:通过固定结构和调节结构使第一支撑框、第二支撑框与装配底板解开固定，取下堆栈组合体。

所述步骤S1中，利用固定结构将第一支撑框固定在装配底板上，包括，将第一支撑框底部位于凸台表面，利用支撑框紧固件穿过装配底板和凸台、并与第一支撑框螺纹连接，从而将第一支撑框固定在装配底板上。

所述步骤S3中，通过调节结构将第二支撑框的底部与装配底板固定，包括，第二支撑框的底部与滑块的上表面接触，然后使支承座安装紧固件竖直向上依次穿过滑块垫片、腰形孔和滑块，且支承座安装紧固件与第二支撑框底部螺纹连接。

所述步骤S2和步骤S3中，堆栈螺杆与第一支撑框和第二支撑框的固定方式为，堆栈螺杆穿出第一支撑框和第二支撑框的端部螺纹连接有螺母。

综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：

1、本发明提供的一种皮纳卫星堆栈通用装配工装设计，通过采用上表面平面度优于0.1mm的装配底板，为堆栈装配提供了机械基准，使得堆栈的装配精度更高，装配效率更快；

2、本发明采用在装配底板上设置固定凸台和滑块的方式，扩展了装配工装的应用范围，通用性更强。

附图说明

图1为本发明提供的通用装配工装分解视图；

图2为本发明提供的工装关键尺寸图；

图3为本发明适用的PC104板组合图；

图4为本发明提供的通用装配工装开始组装示意图；

图5为本发明提供的通用装配工装组装过程示意图；

图6为本发明提供的通用装配工装组装完成示意图。

附图标号说明：

1、装配底板；2、支承座；3、滑块；4、滑块垫片；5、支承座安装紧固件；6、滑块安装紧固件；8、支撑框紧固件；

71、第一支撑框；72、第二支撑框；73、堆栈螺杆；

101、圆柱形铜柱；102、棱柱形铜柱；103、PC104板体；104、导热板。

具体实施方式

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

为使本发明的方案更加明了，下面结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步描述：

如图3所示，为通用装配工装适用的PC104板组合体，本实施例中的堆栈组合体为PC104板组合体，PC104板组合体包括多个PC104板，每个PC104板包括圆柱形铜柱101、棱柱形铜柱102、PC104板体103和导热板104。两个圆柱形铜柱101和两个棱柱形铜柱102分别连接于PC104板体103一侧的四角位置，导热板104连接于PC104板体边缘且垂直于PC104板体103，导热板104与两个棱柱形铜柱102的外侧连接。圆柱形铜柱101和棱柱形铜柱102均开设有垂直于PC104板体103的通孔。

PC104板组合体还包括第一支撑框71、第二支撑框72和堆栈螺杆73，堆栈螺杆连接于第一支撑框和第二支撑框之间，堆栈螺杆设置4个，4个堆栈螺杆分别穿过PC104板的4个通孔，多个PC104板穿设到堆栈螺杆上，并位于第一支撑框和第二支撑框之间，形成PC104板组合体。

如图1所示，一种皮纳卫星堆栈通用装配工装组合体结构，包括装配底板1、支承座2、滑块3、滑块垫片4、支承座安装紧固件5、滑块安装紧固件6、支撑框紧固件8。

支承座2通过支承座安装紧固件5安装在装配底板1底部，以使装配底板1底部存在操作空间。装配底板1上安装四个支撑座2，装配底板1底部开设有安装槽，支撑座2卡设于安装槽内，具体的，安装槽为腰形槽，装配底板1和支撑座2采用腰形槽和腰形凸台的配合设计，通过该设计限制支承座2与装配底板1相对滑动，增加装配底板的稳定性。

装配底板1上表面设置有两个凸台，凸台的中部开设有圆孔，使第一支撑框71垂直于装配底板1，第一支撑框71的底端位于两个凸台上，支撑框紧固件8从装配底板1的底部向上穿过圆孔、并与第一支撑框71螺纹连接，以将第一支撑框71固定于装配底板1上，之后将堆栈螺杆73的一端固定到第一支撑框71上，且使堆栈螺杆73平行于装配底板1。装配底板1设计有两个圆形基准凸台用于确定堆栈安装的基准。

装配底板1上开设有两个长条形的腰形孔，腰形孔的长度方向平行于堆栈螺杆73，滑块3及滑块垫片4通过滑块安装紧固件6安装在装配底板1上，滑块3包括头部和主体部分，头部的外径大于腰形孔的宽度，主体部分可插设于腰形孔内，滑块3的头部位于装配底板1上表面，滑块3的主体部分插入腰形孔内；第二支撑框72垂直于装配底板1，第二支撑框72与两个滑块3的上表面接触，支承座安装紧固件5竖直向上依次穿过滑块垫片4、腰形孔和滑块3，并与第二支撑框72底部螺纹连接。滑块3装配完成后可以在装配底板1上的腰形孔内滑动，通过滑块3的滑动，可以适应不同规格的堆栈的装配。装配底板1上设置有两个长的阶梯式腰形孔，滑块3和滑块垫片4配合利用滑块安装紧固件6安装在腰形孔上，用于适应不同规格堆栈的装配需求，并满足不同PC104板组合体的固定和调整。

如图2所示，装配底板1上表面的平面度为0.1mm，装配底板上表面的两个凸台之间的距离为66mm，凸台中间开有直径3.5mm的通孔，用来固定堆栈第一支撑框。滑块2高度和装配底板1上的凸台高度一致，凸台与滑块中心的距离可以在184mm到274mm之间调整，用来满足不同规格堆栈装配的需求。本实施例中，装配底板1上两个凸台之间的设计距离为66mm，凸台圆孔中心距离腰形槽前端的距离为184mm，距离腰形槽后端的距离为274mm。

如图4、图5、图6所示，堆栈组合体装配过程为：第一步，利用2个M4的螺钉将堆栈一端的第一支撑框71固定在通用装配工装上；第二步，将4根堆栈螺杆73用M3的螺母固定在第一支撑框上；第三步，将PC104板组合体通过4个堆栈螺杆固定在堆栈组合体上，保证导热板与装配工装上表面紧密贴合；第四步，按照第三步要求，依次将其余PC104板组合体安装到堆栈组合体上，该过程中，装配底板1作为装配基准面，导热板104能够平整的位于一个平面，克服了仅仅依靠堆栈螺杆73与PC104板之间存在配合间隙、而使导热板104不能准确装配至同一平面的问题；第五步，通过四个堆栈螺杆73安装堆栈另一端的第二支撑框72，然后将装配底板1上的滑块3放置在第二支撑框72的下端，调整好后，利用支承座安装紧固件5(M3的螺钉)配合滑块垫片4将滑块3和第二支撑框72下端连接固定，最后用M3螺母将第二支撑框72固定在堆栈螺杆73上。此时，PC104板被第一支撑框71和第二支撑框72夹紧相对固定，导热板104稳定的位于同一平面，可方便对堆栈组合体进行整体移动和下一步加工，然后拧松滑块安装紧固件6和支撑框紧固件8，第一支撑框71、第二支撑框72与装配底板1解开固定，取下堆栈组合体，此时堆栈组合体的导热板104平整的位于一个平面，对其进行涂抹导热硅脂即可。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

本申请说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。