航空發動機裝配關鍵技術的研究

章維

摘 要：航空發動機是國家發展航空事業的關鍵所在，而發動機裝配技術是航空發動機實現穩步發展的核心。因此，加強對航空發動機裝配關鍵技術的研究和討論對航空事業具有非常深遠的意義。本文介紹了航空發動機裝配關鍵技術的內容，其主要包括虛擬裝配技術、數字化柔性設計，并分別對這兩項關鍵技術進行了詳細闡述，可以為航空發動機裝配工程提供參考，不斷提升發動機裝配效率和質量。

關鍵詞：航空發動機；裝配；關鍵技術

中圖分類號：V263 文獻標志碼：A

隨著我國航空事業飛速發展的要求，航空發動機裝配技術也在快速地進步，航空發動機裝配的效率和質量是發動機的各項性能，也間接影響著航空事業的發展。因此，研究航空發動機裝配的關鍵技術對航空事業的發展具有重要意義。航空發動機裝配工作是發動機制造的最后環節，而且是非常容易發生問題的環節。以前航空發動機裝配工作需要按照設計要求進行人工裝配，但是人工裝配就會由于人為的失誤導致發動機裝配質量問題甚至遭到重大損失，對航空發動機的發展非常不利。隨時數字化的發展，目前的航空發動機裝配基本能夠實現數字化裝配，可以通過虛擬設計確保航空發動機的設計能夠更加精準，而且減少了大量的人力物力和失誤帶來巨大損失。

本文首先介紹了航空發動機裝配過程中存在的關鍵技術，然后分別對這些關鍵技術進行介紹，主要包括虛擬裝配技術、數字化柔性設計。航空發動機裝配工作要加強對這些關鍵技術的研究和利用，確保發動機能夠無事故精準裝配，助力于國家航空事業的快速發展。

1 航空發動機裝配的關鍵技術

航空發動機裝配的關鍵技術主要包括虛擬裝配技術、數字化柔性設計。虛擬裝配技術是航空發動機裝配技術的核心，虛擬裝配主要就是對裝配工業的虛擬仿真技術，可以為航空發動機裝配策劃出一系列可視化的裝配過程，從而能夠查找設計錯誤，提高航空發動機裝配的質量；數字化柔性設計工作主要包括實體建模設計、工藝過程設計技術以及基于形位公差的裝配容差分析技術。這些先進的裝配技術可以將以往成功的經驗與現代化計劃統一進行運用，采用數字化管理手段將這些技術應用在航空發動機裝配工作中，能夠全面提高航空發動機裝配的效率和質量，也實現了航空發動機裝配技術跨越式的發展。

2 虛擬航空發動機裝配技術

虛擬航空發動機裝配技術主要包括虛擬航空發動機裝配系統的建立、裝配模型的建模、裝配過程仿真技術等內容。通過虛擬化發動機裝配技術，能夠對發動機裝配方案進行虛擬操作，檢驗裝配方法是否存在設計問題，如果發現問題，能夠在計算機設計階段解決問題，從而避免了在發動機裝配實踐過程中造成財產損失。虛擬航空發動機裝配技術能夠為裝配工作制定一系列生產規劃，它是航空發動機裝配技術現代化、數字化、工業化發展的必經之路。

2.1 虛擬裝配系統結構建立

虛擬裝配系統是為虛擬航空發動機裝配過程的軟硬件集成的計算機系統，這個虛擬裝配系統需要在計算機系統中輸入航空發動機設備的一些物理參數及相關模型，然后通過這個虛擬裝配系統中的識別工具進行虛擬裝配的操作。虛擬系統能夠提供航空發動機裝配的仿真過程，這個仿真過程可以是模型、動畫、文件等內容，而且可以利用這些仿真動畫來培訓公司員工，更真實、直觀地學習了解航空發動機裝配的全過程。

2.2 裝配模型建模技術

航空發動機裝配模型的建模可以采用三維數字化設計模型，通過對航空發動機裝配的物理參數用聚合關系和約束依賴關系進行實現，在建模過程中編制一系列模型規則，按照時序表達整個航空發動機裝配的全過程，從而完成模型建立。航空發動機裝配模型的建立一定是延續了以往成功的模型建立經驗，按照航空發動機裝配的先后工作順序，便捷地實現了航空發動機裝配的數字化過程。

2.3 裝配過程仿真技術

航空發動機裝配的仿真技術是航空發動機裝配數字化的最好體現，能夠讓航空發動機裝配過程更加直觀，整個仿真技術主要是可裝配性分析技術和裝配精度分析技術。

可裝配性分析技術是對于航空發動機裝配實際操作的模擬過程，它能夠具有很多優點：可裝配性分析技術能夠非常好地驗證航空發動機裝配過程的實際操作是否存在問題，能夠讓設計單位在工程實施之前就找到存在的問題，然后及時地對裝配方案進行調整，通過反復的可裝配性分析從而大大減少了設計缺陷，而且可裝配性分析技術能夠實現可視化演示航空發動機裝配的實際操作過程；可裝配性分析技術能夠對航空發動機的零件進行演示裝配，通過分析可以查找裝配過程中零件與零件之間是否存在干擾的可能性，從而不斷糾錯，提高零件裝配質量；通過可裝配性分析技術能夠檢驗發動機裝配方案的次序，選擇最好的裝配方案，使得裝配工作更加經濟、科學、節約時間。

裝配精度分析技術是在發動機裝配模型建立的情況下，對發動機裝配過程進行敏感性分析和技術。裝配精度分析技術對航空發動機裝配工作提供了一系列必須的功能，主要包括：裝配精度分析技術能夠在發動機的設計階段實現對發動機裝配精度的檢查，減少了后續裝配精度糾錯的工作量，節省了大量人力物力和時間；裝配精度分析技術能夠在發動機裝配之前預測裝配方案對發動機的影響；通過裝配精度分析技術查找發動機裝配的質量問題，從而采取有針對性的措施解決問題。

3 裝配過程數字化柔性設計

3.1 實體建模技術

航空發動機模型的虛擬裝配問題首先要根據設計的要求，分析發動機尺寸的靈敏度，從而得到關鍵性尺寸。然后在理論方面和基于主模型的技術上研究模型的構建方法，這是建模的關鍵性技術。這項技術首先研究尺寸隨機的模型構建，再探索形位公差隨機的模型構建方法。然后利用系統參數與尺寸約束、特征和表達式驅動圖形、利用電子表格驅動圖形等參數驅動方法建立實體模型。

3.2 裝配過程設計

根據發動機裝配工藝的特點，初步確定發動機裝配設計系統的工作流程。在系統中引入產品和零組件的特征信息，以裝配的相應資源庫和知識庫為基礎，實現工藝規程的自動生成功能，以發動機產品三維數模設計為基礎，建立工藝件、設備、工裝、測具和量具等工藝資源庫，形成數字化工藝設計與管理的工作模式；按照裝配單元、裝配基準和定位方法確定裝配協調方法、裝配流程，建立裝配過程的仿真環境，提供裝配路徑及其形成軌跡、防碰路徑自動探測功能，進行裝配工藝的可行性分析。基于三維模型的裝配分析，可視化模擬，進行人性化裝配工藝的研究，不僅模擬零件間的裝配關系，更要注重實際裝配時的方便性、準確性。

3.3 基于形位公差的裝配容差分析技術

基于形位公差的裝配容差分析技術是通過選用合適的計算方法，對包括零件容差與裝配容差的模型進行分析。不考慮零件表面圓度、粗糙度等，配合面完全貼合；如果其中一個表面不夠光滑，它們之間的配合為點面接觸，通過這些接觸點構造一個表面與其中的光滑配合面貼合來完成裝配，該平面即為虛擬配合面，虛擬配合面能夠反映表面間的配合情況。

結語

航空發動機裝配技術是制約發動機發展的關鍵技術，各個設計單位和發動機制造單位應當加強對發動機裝配關鍵技術的深入研究，不斷創新和突破，加強數字化管理，減少裝配失誤和財產損失，提高發動機裝配的效率和質量，提高航空發動機的生產能力。通過對發動機虛擬裝配技術和數字化柔性設計的研發，實現發動機裝配工作的數字化和智能化，不斷提高發動機裝配質量的可靠性，確保航空發動機事業能夠更快、更好的發展。

參考文獻

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