航空发动机装配关键技术的研究

曲 严

摘要：航空发动机是国家航空工业发展的关键，发动机装配技术是航空发动机稳定发展的核心。因此，加强航空发动机装配关键技术的研究和探讨，对航空工业具有深远的意义。本文介绍的航空发动机装配关键技术内容，主要包括虚拟装配技术和数字化柔性设计，并对这两项关键技术进行了详细阐述，为航空发动机装配工程提供参考，不断提高发动机装配效率和质量。

关键词：航空发动机；装配关键技术

随着我国航空工业快速发展的要求，航空发动机装配技术也在飞速发展。航空发动机的装配效率和质量不仅关系到发动机的性能，还间接影响着航空工业的发展。因此，航空发动机装配关键技术的研究对航空工业的发展具有重要意义。航空发动机装配是发动机制造的最后一个环节，很容易出现问题。过去，航空发动机装配工作需要按照设计要求进行手工装配，但手工装配会导致发动机装配质量不稳定，甚至因人为失误造成重大损失，这对航空发动机的发展十分不利。随着数字化的发展，目前的航空发动机装配基本上可以实现数字化装配，通过虚拟设计可以保证航空发动机的设计更加准确，减少了大量的人力物力和因失误造成的巨大损失。

1航空发动机装配关键技术

航空发动机装配的关键技术主要包括虚拟装配技术和数字化柔性设计。虚拟装配技术是航空发动机装配技术的核心。虚拟装配主要是装配业的虚拟仿真技术。它可以规划航空发动机装配的一系列可视化装配过程，从而发现设计误差，提高航空发动机装配质量；数字化柔性设计主要包括实体造型设计、工艺设计技术和基于几何公差的装配公差分析技术。这些先进的装配技术可以将过去的成功经验与现代化生产结合起来。通过数字化管理将这些技术应用于航空发动机装配，不仅可以全面提高航空发动机装配的效率和质量，而且可以实现航空发动机装配技术的跨越式发展。

2虚拟航空发动机装配技术

虚拟航空发动机装配技术主要包括虚拟航空发动机装配系统的建立、装配模型建模、装配过程仿真技术等。通过虚拟发动机装配技术，可以对发动机装配方案进行虚拟操作，检查装配方法中是否存在设计问题。如果发现问题，可以在计算机设计阶段解决问题，从而避免发动机装配实践过程中的财产损失。虚拟航空发动机装配技术可以为装配工作制定一系列的生产计划。这是实现航空发动机装配技术现代化、数字化和产业化的必由之路。

2.1虚拟装配体系结构的建立

虚拟装配系统是为虚拟航空发动机装配过程集成软硬件的计算机系统。该虚拟装配系统需要在计算机系统中输入航空发动机设备的一些物理参数和相关模型，然后通过该虚拟装配系统中的识别工具进行虚拟装配操作。虚拟系统可以提供航空发动机装配过程的仿真。仿真过程可以是模型、动画、文件等，这些仿真动画可以使公司员工更真实、更直观地学习和理解航空发动机装配的全过程。

2.2装配模型建模技术

航空发动机装配模型的建模可以采用三维数字化设计模型。通过实现具有聚集关系和约束依赖关系的航空发动机装配物理参数，在建模过程中编写了一系列模型规则，并按照时间序列表达了航空发动机装配的全过程，从而完成了模型的建立。航空发动机装配模型的建立必须继承以往成功的建模经验，按照航空发动机装配顺序方便地实现航空发动机装配的数字化过程。

2.3装配过程仿真技术

航空发动机装配仿真技术是航空发动机装配数字化的最佳体现，可以使航空发动机装配过程更加直观。整个仿真技术主要是可装配性和装配精度分析技术。可装配性分析技术是针对航空发动机装配实际操作的仿真过程。它有很多优点：可装配性分析技术可以很好地验证航空发动机装配过程的实际操作中是否存在问题，使设计单位在项目实施前能够发现存在的问题，然后及时调整装配方案，通过反复的装配分析，大大减少了设计缺陷；可装配性分析技术还可以演示航空发动机零件的装配过程。通过分析，找出装配过程中零件之间是否存在干涉，从而不断修正误差，提高零件的装配质量；通过可装配性分析技术可以检查发动机装配的顺序，选择最佳的装配方案，使装配工作更加经济、科学、省时。

装配精度分析技术是建立发动机装配模型时，对发动机装配过程进行灵敏度分析的技术。装配精度分析技术为航空发动机装配提供了一系列必要的功能，主要包括：装配精度分析技术可以在发动机设计阶段检查发动机装配精度，减少后续装配精度修正的工作量，节省大量的人力、物力和时间；装配精度分析技术可以在发动机装配前预测装配方案对发动机的影响；通过装配精度分析技术，找出发动机装配质量问题，从而有针对性地采取措施解决问题。

3装配工艺数字化柔性设计

3.1实体建模技术

在虚拟装配航空发动机模型时，首先要充分考虑设计方案中的要求，准确分析发动机的尺寸，并阐明关键尺寸。其次，基于技术和理论层面，研究各种建模方法，应用科学的建模技术。实体建模技术应研究尺寸的随机建模，并结合具体情况分析建模中应采用的方法。主要方法包括电子表格驱动图形、表达式和特征驱动图形、系统尺寸和参数约束等。这些方法可以建立实体模型。 　　

3.2规划设计装配过程 　　

根据发动机装配的工作条件，对其工作过程有扎实的了解和掌握。将零部件和产品的各种信息引入系统，将装配的知识库和资源库结合起来，自动生成工作流程的相关功能。三维模型设计是发动机产品设计的基础。建立量具、测具、工装等各种资源库，建立科学的工艺设计和管理工作流程；结合装配基准、定位方法和装配单元信息，建立了装配过程仿真的外部环境，提供了装配路径和生成的防撞路径、自动检测功能和轨迹，并对装配过程的可行性进行了深入分析。基于三维模型的装配分析，实现可视化仿真，研究装配过程的人性化特征，模拟零件之间的关系，并研究装配工作的准确性，确保能够方便有效地进行装配工作，节省时间和数据。

3.3基于几何公差的装配公差分析技术

基于几何公差的装配公差分析技术是通过选择和使用最佳的计算方法，对包括装配公差和零件公差在内的模型进行分析。无需考虑零件表面的粗糙度和圆度，并与配合面完全配合；如果其中一个曲面不够光滑，则需要通过点和曲面的匹配和接触成功完成整个装配过程。所建立的平面属于虚拟匹配曲面，可以显示各种曲面之间的匹配。如果它们之间的匹配有问题，也可以直观地显示出来。

4.结束语

航空发动机装配技术是制约发动机发展的关键技术。各设计单位和发动机制造单位要加强对发动机装配关键技术的深入研究，不断创新和突破，加强数字化管理，减少装配误差和财产损失，提高发动机装配效率和质量，提高航空发动机的生产能力。通过发动机虚拟装配技术和数字化柔性设计的研发，实现发动机装配的数字化和智能化，不断提高发动机装配质量的可靠性，保证航空发动机行业更快更好的发展。

参考文献

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