航空發動機零部件數字化檢測技術的應用

令狐棋 鄧亞軍

摘? 要：隨著時代的發展，航空發動機相關零部件的數字化檢測技術越加先進，為發動機部件安裝質量提供了基礎保障，通過結合數字化檢測技術的有效應用，進一步提高了整體裝配質量，能夠保障發動機的運行可靠性。數字化檢測技術在航空發動機相關制造技術中發揮著重要作用，應用于發動機部件的檢測和裝配過程中能夠發揮出雙倍效果，為此需要深入研究。本文主要針對航空發動機零部件的數字化檢測技術進行系統研究，包括研究背景、研究載體、總體思路、難點分析和解決方案，希望能給相關人士提供有效參考。

關鍵詞：航空發動機? 零部件? 數字化檢測? 應用

中圖分類號：V231? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）09（c）-0007-03

Abstract： With the development of the times， the digital detection technology of aero-engine related parts is becoming more and more advanced， which provides a basic guarantee for the installation quality of engine components. By combining with the effective application of digital detection technology， the overall assembly quality is further improved and the operation reliability of the engine can be guaranteed. Digital inspection technology plays an important role in aero-engine related manufacturing technology. It can play a double role in the detection and assembly process of engine components， so it needs to be further studied. This paper mainly focuses on the digital detection technology of aero-engine parts， including research background， research carrier， overall ideas， analysis of difficulties and solutions， hoping to provide effective reference for relevant people.

Key Words： Aeroengine; Parts; Digital inspection; Application

隨著時代的發展，航空發動機相關零部件的數字化檢測技術越加先進，進而為發動機部件安裝質量提供了基礎保障，通過結合數字化檢測技術的有效應用，進一步提高了整體裝配質量，能夠保障發動機的運行可靠性。為此需要對數字化檢測技術進行深入研究和靈活掌握，將其在發動機部件安裝中的作用發揮出來。

1? 研究背景

針對航空發動機進行裝配作業中，其中各個部件裝配工作便占據了大部分比重，需要消耗較長周期，同時相關裝配質量也決定了發動機裝配成果質量，在整個發動機裝配作業中是一項即重要又復雜的任務。同時在現代化背景下，傳統裝配技術也無法滿足新時期航空發動機相關高精度和高質量要求。為此需要針對航空發動機相關技術進行研究創新，充分掌握數字化檢測技術，從而能夠促進我國航空發動機相關裝配生產水平的有效提升，保障航空發動機的運行質量，提高我國航空發動機生產質量，對于國內航空領域發展具有重要意義。

2? 研究載體

以某個航空的典型發動的新型噴管為例進行檢測研究。將先進發動機內新型噴管部件當成核心研究載體，相關結構設計十分復雜，屬于一種互相交錯的復雜結構體。其主要包括雙環結構、收斂偏轉段、噴管擴散段以及加力筒體等部分，能夠對位姿動作進行同步控制。在發動機相關操作中，需要確保其中的各個零部件都能夠按照相應結構設計要求，進行科學裝配。同時新型噴管擴散階段與偏轉中，應該標定360°全方位范圍中各個角度的實際轉角。將發動機作為基礎軸線，噴管軸線當成基準的0～20°之間任意角，此外還應該和模型控制系統維持相同的給定值范圍，避免其超出給定公差上下1°范圍界限[1]。

3? 總體思路

科學確定針對航空發動機的數字化檢測工藝和實施方案，同時形成以PDM為基礎的數字化工藝結構模式，將噴管虛擬裝配和協同生產過程直觀呈現出來。因為新型噴管整體結構是一種特別復雜、多樣的空間運動結構體，為了進一步消除檢測過程中因為干涉所形成的返工浪費問題，在噴管裝配相關檢測工藝方案制定中，應該結合平臺為基礎的虛擬裝配技術，針對噴管相關檢測流程和檢測路徑實施仿真模擬操作，針對噴管形成一種最優的檢測方案。

研究選擇激光跟蹤模式對噴管以軸線為基礎實施六自由度轉動靶點坐標，明確靶點相應的運行軌跡，隨后聯系相應的軌跡方程，通過計算機實施準確計算，將360°全方位噴管輸出實際空間轉角值，隨后和控制系統相關給定值之間進行分析比較，兩者之間的吻合公差控制在上下1°左右，順利完成針對新型噴管空間轉角相關標定工作。

4? 難點分析

噴管除了加力筒體的安裝邊緣是機加件之外，剩下的都屬于精鑄件以及鈑金焊接件，存在較大的制造公差。噴管運行中涉及多種運動部件，同時需要避免其彼此之間形成干涉，不然便無法達到精度標準和動作檢測質量要求。怎樣進一步提高噴管裝配檢測技術的科學性與合理性，提高操作效果，提供良好的可靠性保障，都是相關工藝方案設計中的重點攻克難題。

除此之外，新型噴管360°全方位偏轉角的數字化標定也成為一項重點難題。新型噴管相關擴散段于偏轉操作中，需要在360°全方位范圍內任意方向空間轉角實際數值和控制系統給定數值維持一致性。因為噴管結構特征，相關軸系為空，導致標定測距工作中，因為基準不足，而影響整個工作流程，即便擁有剛性測具，但于噴管空間內進行動作，容易因為軸心丟失，而加大標定誤差，增加了噴管空間動角標定難度[2]。

5? 解決方案

新型噴管虛擬裝配中的應用軟件主要是西門子研發的協同平臺系統，在此基礎上形成一種制造工藝管理系統，相關系統也提供了一種協調操作的開放軟件工具與計算機網絡環境，結合裝配仿真軟件、TC平臺集成，在TC管理系統中創建仿真工具、三維噴管CAD模型、制造物料清單。針對新型噴管實施有效裝配作業中，需要把噴管相關數據信息、裝配資源、裝配特點以及操作流程等全面聯系起來，形成一種完善全面的資源過程信息、裝配流程信息，形成一種較為清晰的工藝規劃，促進平臺全面共享。可視化工藝實現需要把PSE內新型噴管模型結合模型管理裝置形成一種輕量化模型格式，有效儲存于TC內部，于MSE內創建裝配規劃順序，隨后把EBOM傳輸至MSE內對零件進行分配，形成一種MBOM，隨后于PS內實施裝配規劃和仿真設計，成為工藝優化方案。

在針對新型噴管相關空間動態轉角實施數字化標定過程中，因為新型噴管轉動角度屬于一種空間動態形式的，為此可以選擇激光跟蹤測量方法進行處理，相關測量關鍵主要是對其中的點進行測量和創建坐標系，針對小范圍空間的測量工作，可以針對那些靶標測量點進行直接選定。通過三維激光跟蹤儀針對噴管角度偏轉運動中，相關靶點坐標實施空間走向跟蹤。如果靶標運動軌跡主要是于球面體中運行，則證明偏轉軌跡符合球面函數方程。先通過計算，得到實測周朝對稱兩點球面前后軌跡弦長平均值，最后繼續針對實測運動軌跡的弦長平均值，和相關理論模型的擬合最佳數值，順利完成噴管偏轉角相關標定工作。

除此之外，噴管轉角實施標定作業中，需結合數據處理中心以及數字化測量系統。數字化測量系統涵蓋計算機輔助系統、照相測量系統、激光定位跟蹤裝置等幾部分，從而形成一種精確度較高的測量系統，能夠針對航空發動機部件各個關鍵點實施準確、快速的跟蹤測量工作，提高發動機相關部件產品裝配的準確性與控制性。數據處理中心主要是通過配套軟件以及高性能計算機所構成的計算機系統，對裝配對象主要特征進行準確識別。針對裝配方案進行有效設計和對公差進行分析計算的過程中，需針對各種反饋數據實施科學處理。由此能夠看出，噴管的轉角標定工作主要是利用測量系統對相關運行數據進行全面采集，隨后將所獲得的各種數據信息傳輸至數據處理中心，準確發出各種控制指令，隨后結合數字化跟蹤執行裝置，對實際測量部位真實位置進行確定和調整。最終結果證明數字化檢測技術的有效應用能夠進一步降低檢測誤差，準確標定噴管空間轉角。

6? 結語

綜上所述，結合數字化檢測技術和激光測量技術，能夠得到更為精確的噴管空間轉角數值，同時相關給定誤差也不會超出1°，符合航空發動機的技術要求，能夠針對噴管空間轉角進行準確標定。為此需要針對數字化檢測技術不斷進行深入研究和創新，靈活掌握數字化檢測技術，發揮出其價值和作用。

參考文獻

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