托架式核心機裝配工藝性研究

金少博 王鐵楠 王歡

摘 要：從小批生產到發動機定型，某型發動機的核心機裝配一直是在翻轉裝配車上完成的。該裝配車雖然可以完成整臺發動機全部裝配工作，但裝配車較高，裝配架的空間有限，給裝配過程帶來很多困難，也增加了裝配周期。通過本項目研究，對托架式核心機裝配進行了可行性分析，從而將發動機核心機裝配移至地面托架上進行，在原有的裝配規程基礎上，結合地面托架裝配的特點，制定了新的工藝方案，設計了核心機支撐臺和吊具兩套工位器具，并經過實際驗證證明其完全可行，實現了核心機單獨裝配。

關鍵詞：某型發動機；翻轉裝配車；托架式裝配；工藝方案

中圖分類號：V232 文獻標識碼：A

0 引言

某型發動機是由數以千計的零件以及由這些零件組成的組件、部件、單元體和成品件、附件構成。某型發動機核心機裝配是發動機制造過程中的后期工序，在整個生產過程中占有十分重要的地位。裝配過程不僅是對零件的制造質量和部件、組件、成品件、附件裝配質量的驗證過程，而且裝配質量直接影響到發動機的性能（推力、耗油、溫度、流量）、壽命及工作可靠性，裝配過程不清潔和操作不文明不僅會引起發動機的提前失效，而且會導致嚴重的飛行安全事故。裝配過程中的勞動量也較大，裝配平均工作量約占發動機制造工作量的30%，可見裝配過程的質量和效率直接影響發動機的質量和效率。

在某型發動機大規模批產階段，提高發動機裝配效率具有十分重要的意義。對于三代機及雙涵道發動機來說，大部分發動機在設計上采用單元體設計，因此，很多國家及生產單位均采用單元體裝配方法，即將發動機裝配成獨立的小單元體或將核心機裝配成大的單元體，這樣不僅提高了發動機的互換性，同時提高了生產效率，降低勞動強度和風險。

從小批生產到發動機定型，某型發動機的核心機裝配一直是在翻轉裝配車上完成的，該裝配車可以完成整臺發動機的全部裝配工作，但由于裝配車較高，操作者在進行核心機裝配時，需要反復上、下車拿取機件，同時裝配架的空間有限，裝配過程中部分操作無法同時進行，增加了整機裝配周期。鑒于此，決定對某型發動機的核心機裝配開展專題研究工作。

1 托架式核心機裝配的可行性分析

某型發動機設計為單元體結構，核心機包括中介機匣組合件、中央齒輪箱組件、高壓壓氣機、主燃燒室聯合單元體、高壓渦輪轉子平衡組件，這些部件均為單元體結構。

要實現在托架裝配車上將核心機全部裝配完成，與翻轉裝配車的裝配路線和工藝方法相比，其區別在于高壓壓氣機轉子與中介機匣組合件內的中央齒輪箱組件組裝時，由于托架裝配車高度較低且不能翻轉，無法實現高壓壓氣機轉子的連接螺母按照最終限力要求擰緊，這樣容易導致高壓壓氣機轉子裝配不到位，即在軸向上后移或裝配到位后在后續的裝配過程中高壓壓氣機轉子產生向后移動現象，這將影響到高壓壓氣機的轉靜子軸、徑向間隙，高壓渦輪轉子葉片緣板與高壓導向器內環的軸向間隙，高壓渦輪葉片葉尖與高渦導向器間的間隙。鑒于托架上和翻轉裝配車上核心機裝配的區別及其存在的影響，我們從此結構、裝配過程、測量上和試驗上進行分析，分析高壓壓氣機轉子的連接螺母未按照最終限力要求擰緊，是否能使高壓轉子裝配不到位或發生向后移動現象，致使高壓、高渦間隙不合格。

1.1 從結構上分析

高壓壓氣機轉子的前軸頸與中央齒輪箱組件主動錐齒輪內徑R1處配合F4為過盈；高壓壓氣機轉子的前軸頸與中央齒輪箱組件主動錐齒輪內徑R2處配合F3為過盈。高壓壓氣機轉子的前支點支承在中央錐齒輪組件內，而高壓前軸頸與主動弧齒錐齒輪內徑為過盈配合，如果裝配到位，高壓壓氣機轉子不易發生軸向上的移動。

1.2 從裝配過程上分析

高壓轉子裝配時，先測量高壓壓氣機轉子前軸頸端面到凸肩的尺寸T值，中央齒輪箱組件上主動錐齒輪前端到NO.3密封跑道組件內端面的尺寸N值，計算M計=T-N。然后加熱主動錐齒輪內孔，再將高壓壓氣機轉子緩慢垂直落入中介機匣組合件內的主動錐齒輪內孔中，用30t拔具軸向拉動高壓轉子，最后測量高壓前軸頸至主動錐齒輪端面尺寸M實際值，與計算值M計比較，使M實=M計±0.02mm，合格后用手擰緊連接螺母。這種尺寸校驗的方法，能保證高壓轉子裝配到位。

在托架上進行核心機的全部裝配過程中，中介機匣組合件落到核心機支撐臺上用螺栓固定，高壓轉子在裝配到位后始終垂直落在中介機匣上，托架不能翻轉，待核心機裝配完成后，裝上核心機吊具，將核心機垂直吊裝到發動機翻轉裝配車上固定。所以，在托架式核心機的整個裝配過程中，如果高壓轉子裝配到位后，在后續的裝配過程中，高壓轉子不會發生向后移動的現象。

1.3 從測量上分析

高壓壓氣機部分的所有軸、徑向間隙測量要求向前排除轉子軸向活動量，而在托架裝配車上進行核心機裝配時，高壓壓氣機轉子垂直落在中介機匣組合件上，為此在托架裝配車上測量間隙滿足設計要求，與翻轉裝配車上相同。

2 工藝方案

針對托架上裝配核心機的裝配高度低、不能翻轉、裝配空間比較自由等特點，設計了核心機支撐臺，進行核心機裝配，設計了核心機吊具將核心機從支撐臺移至翻轉裝配車上。

核心機支撐臺是由一個支撐臺和兩個站架構成，支撐臺用于核心機的全部裝配，高度800mm，帶有活動腳輪，方便移動，還有可調整的固定地腳，用于水平調整和固定作用。兩個站架操作者可根據操作高度靈活使用。

核心機吊具由機匣支撐座、無外環圓柱滾子軸承、心軸、螺母等構成，機匣支撐座與燃燒室機匣用螺釘連接，滾子軸承與高渦轉子上的軸承外環配合構成高壓轉子后支點，心軸穿過核心機，前端用螺母固定。這樣可將核心機垂直吊起移動，而不影響核心機的裝配狀態。

在支撐臺上進行核心機裝配的工藝路線是以高壓壓氣機裝配工藝，傳動裝配工藝為基礎，稍加改動而成。

3 試驗及效果

按照前述工藝方案在核心機支撐臺上完成了核心機的裝配，測量的高壓壓氣機轉靜子軸徑向間隙。測量數值全部合格，說明高壓轉子已經裝配到位。用核心機吊具，將核心機吊裝到發動機翻轉裝配車上并固定，分下高壓大螺母，復測尺寸M實，3臺發動機M實均在M計±0.02mm范圍內。裝上鎖環和高壓大螺母，按要求擰緊高壓大螺母，復測高渦相對于高壓九級盤盤心跳動值，均已經合格交付。試驗結果表明，托架式核心機裝配的工藝方案具有可操作性，兩套工裝也完全適用，可實現托架式核心機的裝配，此裝配方式給操作帶來很大的便利，縮短了發動機的裝配周期，提高了裝配效率。

4 存在問題

從托架式核心機裝配過程中，發現支撐臺底部空間過小，不便于操作者進行高壓轉子前軸頸和主動錐齒輪部分的操作，所以有必要對其改進，使操作者能夠更方便的操作。

結論

通過此次研究，分析出托架式核心機裝配中高壓連接螺母未按照最終要求力矩擰緊，不影響高壓轉子裝配，從而將發動機核心機裝配移至地面托架上進行，編制了新的工藝方案，設計了兩套新的工裝，并經過試驗驗證其具有可操作性和實用性，實現了核心機單獨裝配。托架式核心機裝配降低裝配高度，降低操作者勞動強度和操作風險，同時提升裝配效率。根據試驗某些臺份發動機的不完全統計，核心機裝配時間每臺大約縮短2h，如果熟練托架裝配、生產安排緊湊，整機裝配周期也可大幅度地縮短。

參考文獻

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