航空发动机装配质量控制分析

航空发动机装配质量控制分析

贾燕

中国航发北京航科发动机控制系统科技有限公司北京102200

摘要：航空发动机装配工艺技术是其制造工艺技术的重要组成，是其制造过程中的最后阶段，也是最为重要的阶段。航空发动机的结构特征在一定程度上决定着其装配过程特征。为了有效的解决复杂结构装配中提高装配效率的问题，应用先进的航空发动机装配方式迫在眉睫。因此，在传统的航空发动机装配技术水平下，引入数字化柔性装配方式，对于装配发动机的质量、性能、可靠性和生产率起着非常关键的作用。鉴于此，本文主要分析航空发动机装配质量控制。

关键词：航空发动机；装配；质量

1、国内外在装配方向的研究现状及分析

目前，数字化装配技术在飞机装配中应用较多，以西方为代表的部分发达国家一直致力于飞机数字化装配对接技术的研究探索，不仅对工装平台设备、安装方法进行改进，而且在科研领域不断进行飞机数字化柔性装配技术的研发与探索。洛克希德马丁公司最先将柔性装配技术应用于飞机制造生产中，通过激光定位的精密钻孔、铆接等自动化技术的应用，不仅提高了飞机的生产效率，而且有效的降低了生产成本。空客公司的A380飞机的生产运用了自动钻铆技术来连接记忆壁板，并实现了数字化钻铆装配生产线。

在科学研究领域，国外学者对于先进数字化装配技术也在持续研究探索，主要包括系统辨识与控制器设计两部分。在系统辨识方面，TutunjiT等通过对脉冲响应的系统辨识方法进行研究，提出了一种基于脉冲响应的递归辨识算法，并实现了对直流电机驱动的传动系统以及陀螺仪系统的辨识；在控制器设计方面，AhmedRubaai等对遗传优化的模糊PID控制器进行了设计，并成功将其应用于基于DSP的电机的驱动控制中，有效提高了电机的响应性能；WlisonLatombe等通过分析装配关系，应用方向阻碍图分解零件并得到装配顺序的与或图；Lee等利用启发规则生成了装配顺序。

国内对于数控柔性化装配技术的研究起步较晚，但很多学者进行了有益的探索，取得了许多有指导意义的成果。刘春针对飞机大部件的数字化对接进行了研究，提出了利用激光跟踪仪的机器人辅助定位的自动工装方法；陈哲涵等通过构建飞机装配过程的检测数据模型，进行了装配中数据检测的研究；由沈阳航空航天大学石宏教授课题组设计的航空发动机转子柔性系统平台下部轨道车架支撑系统，进一步强调了数字化装配技术是未来航空发动机总装的趋势。

2、航空发动机装配技术

为了缩短发动机制造周期，提高发动机制造质量，单纯的刚性工装已经不能满足装配要求，因此对于数字化柔性工装的研究应该成为航空发动机制造领域的重点。

2.1柔性工装设计技术

柔性工装的设计是实现柔性化装配的基础，柔性工装也可以采用与发动机设计类似的模块化设计，使工装的每个模块实现某一特定功能，将这些模块按照发动机装配要求有机组合在一起即可满足要求。与此同时，模块之间的接口设计也是柔性工装设计过程中的研究重点，在设计过程中各个模块之间应尽可能采用直接连接接口，而间接接口是采用第三方模块进行连接，导致工装的稳定性差、误差累积严重。基于模块化设计的柔性工装，对于结构相似的发动机整机或者发动机部件，只需要对柔性工装的专用模块进行重点设计，与通用模块组合即可完成整套工装的设计，这样可以大大节约工装的研制周期。

2.2柔性工装仿真技术

柔性工装与刚性工装相比具有更为复杂的结构，借助ANSYS分析软件对柔性工装进行力学仿真可以判断工装结构的刚度、强度以及稳定性是否满足要求，合理评价工装的变形对装配精度的影响，从而对柔性工装进行优化设计。对柔性工装的装配工艺仿真和运动仿真也是对柔性工装设计合理性进行评价的有效方法，实现这部分仿真工作可以借助于一些专用的仿真软件例如法国达索公司出品的DELMIA软件、CATIA软件等，利用这些软件强大的模拟仿真模块对装配顺序、装配干涉性进行仿真，可以检查柔性工装装配过程中其自身结构之间是否存在干涉、工装运动结构和周围产品是否存在干涉。

2.3先进测量技术

先进测量技术不仅仅用在发动机的装配中，在柔性工装的安装过程中也应该采用。像光栅尺、激光跟踪仪、室内GPS系统等，这些设备用来在发动机装配过程中测量和定位工装或直接用于装配构件的定位测量，以达到装配要求的精度。

2.4控制系统设计技术

数字化柔性工装的高精度、高效率控制系统是实现其满足航空发动机装配要求的重要环节。目前在飞机自动装配系统中采用这种方式的较多。由于用于航空发动机装配的柔性工装位姿要求多样、控制精度要求高，因此对伺服控制系统精度、数据处理能力要求相应提高。

3、航空发动机装配质量控制

航空发动机装配是控制航空发动机产品质量必须重视的重要环节，也是及时检查、发现和处理问题的重要关口。为了更好地解决装配过程中所遇到的问题，对装配过程进行有效的管理和控制，更好地控制装配质量，需要对装配的总体功能结构进行设计。由于装配过程的各个中心与数据库之间存在一定的映射关系，以结构化的方式作为分析的基础有利于我们更好地进行数据分析和处理，从而有效控制物料信息、工艺数据信息和技术状态信息等，保证装配质量。

3.1装配质量的事前控制预防

航空发动机的生产装配涉及众多部门，不仅装配本身的程序设计需要科学的优化，各部门之间的协调联系也要加强，鉴于此，装配前的标准制定就显得格外重要，其涉及各部门的职责分工、标准制定、工作质量监督等工作。我们要加强各部门的质量意识、协作意识教育，经常性地进行技术、岗位培训，同时严格落实奖惩制度，真正使各项标准、制度产生作用，以事前管理推动装配效率及效果的提高。

3.2装配过程的监督及关键点控制

（1）要根据程序、标准的制定，细化管理。根据各项工艺特点和操作细则，进行精确控制和记录，真正做到对每一个步骤的有序、正确、细致装配。同时，由于航空发动机固有的装配特点，不可能做到对整个装配过程进行监督，这就需要不断完善装配质量体系，建立有效的内部控制系统，判断装配节点的重要性及易产生质量风险的部分，有针对性、计划性地进行管控。（2）要充分把握检查装配质量问题的时机，加大查处力度。各部门负责人一定要高度敏感，及时记录和汇报发现的问题，及时与相关部门协调解决，并对处理的结果进行跟踪，一定要做到闭环管理。对于易出现重复性问题的程序，必须加强事前、事中控制，综合运用各项检查手段，加强管理。

总之，以事前控制预防、事中监督及关键点控制为指导，以加强技术监督、程序监测和提高管理水平为手段，不断加强对发动机装配的质量控制和问题防范，是解决航空发动机装配过程中面临的各种问题的有效方式。航空发动机运行的可靠性、安全性关乎公民的生命财产安全，确保装配质量、加强质量控制是航空发动机生产管理的重中之重。

参考文献：

[1]张经璞.航空发动机状态监控与典型故障分析[D].沈阳航空航天大学，2017.

[2]董欢.某型航空发动机中介轴承故障诊断技术研究[D].沈阳航空航天大学，2017.

[3]吕志强.航空发动机轮盘低周疲劳寿命预测方法研究[D].电子科技大学，2016.