航空发动机装配关键技术的研究

章维

摘 要：航空发动机是国家发展航空事业的关键所在，而发动机装配技术是航空发动机实现稳步发展的核心。因此，加强对航空发动机装配关键技术的研究和讨论对航空事业具有非常深远的意义。本文介绍了航空发动机装配关键技术的内容，其主要包括虚拟装配技术、数字化柔性设计，并分别对这两项关键技术进行了详细阐述，可以为航空发动机装配工程提供参考，不断提升发动机装配效率和质量。

关键词：航空发动机；装配；关键技术

中图分类号：V263 文献标志码：A

随着我国航空事业飞速发展的要求，航空发动机装配技术也在快速地进步，航空发动机装配的效率和质量是发动机的各项性能，也间接影响着航空事业的发展。因此，研究航空发动机装配的关键技术对航空事业的发展具有重要意义。航空发动机装配工作是发动机制造的最后环节，而且是非常容易发生问题的环节。以前航空发动机装配工作需要按照设计要求进行人工装配，但是人工装配就会由于人为的失误导致发动机装配质量问题甚至遭到重大损失，对航空发动机的发展非常不利。随时数字化的发展，目前的航空发动机装配基本能够实现数字化装配，可以通过虚拟设计确保航空发动机的设计能够更加精准，而且减少了大量的人力物力和失误带来巨大损失。

本文首先介绍了航空发动机装配过程中存在的关键技术，然后分别对这些关键技术进行介绍，主要包括虚拟装配技术、数字化柔性设计。航空发动机装配工作要加强对这些关键技术的研究和利用，确保发动机能够无事故精准装配，助力于国家航空事业的快速发展。

1 航空发动机装配的关键技术

航空发动机装配的关键技术主要包括虚拟装配技术、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，虚拟装配主要就是对装配工业的虚拟仿真技术，可以为航空发动机装配策划出一系列可视化的装配过程，从而能够查找设计错误，提高航空发动机装配的质量；数字化柔性设计工作主要包括实体建模设计、工艺过程设计技术以及基于形位公差的装配容差分析技术。这些先进的装配技术可以将以往成功的经验与现代化计划统一进行运用，采用数字化管理手段将这些技术应用在航空发动机装配工作中，能够全面提高航空发动机装配的效率和质量，也实现了航空发动机装配技术跨越式的发展。

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、装配模型的建模、装配过程仿真技术等内容。通过虚拟化发动机装配技术，能够对发动机装配方案进行虚拟操作，检驗装配方法是否存在设计问题，如果发现问题，能够在计算机设计阶段解决问题，从而避免了在发动机装配实践过程中造成财产损失。虚拟航空发动机装配技术能够为装配工作制定一系列生产规划，它是航空发动机装配技术现代化、数字化、工业化发展的必经之路。

2.1 虚拟装配系统结构建立

虚拟装配系统是为虚拟航空发动机装配过程的软硬件集成的计算机系统，这个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及相关模型，然后通过这个虚拟装配系统中的识别工具进行虚拟装配的操作。虚拟系统能够提供航空发动机装配的仿真过程，这个仿真过程可以是模型、动画、文件等内容，而且可以利用这些仿真动画来培训公司员工，更真实、直观地学习了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，通过对航空发动机装配的物理参数用聚合关系和约束依赖关系进行实现，在建模过程中编制一系列模型规则，按照时序表达整个航空发动机装配的全过程，从而完成模型建立。航空发动机装配模型的建立一定是延续了以往成功的模型建立经验，按照航空发动机装配的先后工作顺序，便捷地实现了航空发动机装配的数字化过程。

2.3 装配过程仿真技术

航空发动机装配的仿真技术是航空发动机装配数字化的最好体现，能够让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分析技术和装配精度分析技术。

可装配性分析技术是对于航空发动机装配实际操作的模拟过程，它能够具有很多优点：可装配性分析技术能够非常好地验证航空发动机装配过程的实际操作是否存在问题，能够让设计单位在工程实施之前就找到存在的问题，然后及时地对装配方案进行调整，通过反复的可装配性分析从而大大减少了设计缺陷，而且可装配性分析技术能够实现可视化演示航空发动机装配的实际操作过程；可装配性分析技术能够对航空发动机的零件进行演示装配，通过分析可以查找装配过程中零件与零件之间是否存在干扰的可能性，从而不断纠错，提高零件装配质量；通过可装配性分析技术能够检验发动机装配方案的次序，选择最好的装配方案，使得装配工作更加经济、科学、节约时间。

装配精度分析技术是在发动机装配模型建立的情况下，对发动机装配过程进行敏感性分析和技术。装配精度分析技术对航空发动机装配工作提供了一系列必须的功能，主要包括：装配精度分析技术能够在发动机的设计阶段实现对发动机装配精度的检查，减少了后续装配精度纠错的工作量，节省了大量人力物力和时间；装配精度分析技术能够在发动机装配之前预测装配方案对发动机的影响；通过装配精度分析技术查找发动机装配的质量问题，从而采取有针对性的措施解决问题。

3 装配过程数字化柔性设计

3.1 实体建模技术

航空发动机模型的虚拟装配问题首先要根据设计的要求，分析发动机尺寸的灵敏度，从而得到关键性尺寸。然后在理论方面和基于主模型的技术上研究模型的构建方法，这是建模的关键性技术。这项技术首先研究尺寸随机的模型构建，再探索形位公差随机的模型构建方法。然后利用系统参数与尺寸约束、特征和表达式驱动图形、利用电子表格驱动图形等参数驱动方法建立实体模型。

3.2 装配过程设计

根据发动机装配工艺的特点，初步确定发动机装配设计系统的工作流程。在系统中引入产品和零组件的特征信息，以装配的相应资源库和知识库为基础，实现工艺规程的自动生成功能，以发动机产品三维数模设计为基础，建立工艺件、设备、工装、测具和量具等工艺资源库，形成数字化工艺设计与管理的工作模式；按照装配单元、装配基准和定位方法确定装配协调方法、装配流程，建立装配过程的仿真环境，提供装配路径及其形成轨迹、防碰路径自动探测功能，进行装配工艺的可行性分析。基于三维模型的装配分析，可视化模拟，进行人性化装配工艺的研究，不仅模拟零件间的装配关系，更要注重实际装配时的方便性、准确性。

3.3 基于形位公差的装配容差分析技术

基于形位公差的装配容差分析技术是通过选用合适的计算方法，对包括零件容差与装配容差的模型进行分析。不考虑零件表面圆度、粗糙度等，配合面完全贴合；如果其中一个表面不够光滑，它们之间的配合为点面接触，通过这些接触点构造一个表面与其中的光滑配合面贴合来完成装配，该平面即为虚拟配合面，虚拟配合面能够反映表面间的配合情况。

结语

航空发动机装配技术是制约发动机发展的关键技术，各个设计单位和发动机制造单位应当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，减少装配失误和财产损失，提高发动机装配的效率和质量，提高航空发动机的生产能力。通过对发动机虚拟装配技术和数字化柔性设计的研发，实现发动机装配工作的数字化和智能化，不断提高发动机装配质量的可靠性，确保航空发动机事业能够更快、更好的发展。

参考文献

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[2]朱涛，莫蓉，常智勇，等.航空发动机装配工艺执行系统关键技术研究[J].制造业自动化，2009，31（3）：24-28.