發(fā)動機外部系統(tǒng)分層裝配技術(shù)研究

李偉 郭桃都 王茹雪 海瑞

摘 要：分層裝配技術(shù)是航空發(fā)動機外部系統(tǒng)裝配過程中的一種全新裝配理念，通過結(jié)合三維設計的發(fā)動機模型對發(fā)動機外部附件及管路進行系統(tǒng)梳理，制定出符合設計要求且滿足生產(chǎn)進度的外部管路階段裝配工藝路線和階段檢查工藝方法，細化管路裝配工藝要求及檢測技術(shù)，有效提高裝配工藝文件的可操作性。應用新模式的發(fā)動機外部系統(tǒng)分層裝配和檢驗工藝，可使管路裝配不合格情況在各層級裝配后被及時發(fā)現(xiàn)并進行糾正，避免總裝配完成后發(fā)現(xiàn)問題再進行局部管路分解和裝配，該技術(shù)對管路之間裝配間隙和應力控制起到較大作用，可提升發(fā)動機外部系統(tǒng)的裝配質(zhì)量和效率。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機；外部系；分層裝配；質(zhì)量；效率

中圖分類號：V233 文獻標志碼：A

在航空發(fā)動機結(jié)構(gòu)中，外部系統(tǒng)是其中最為復雜、涉及系統(tǒng)最多、零件數(shù)量最多、裝機接口最多、結(jié)構(gòu)形態(tài)變化最多的部分。航空發(fā)動機外部系統(tǒng)的設計工作可以應用計算機建立數(shù)字樣機進行，但裝配工作目前仍無法實現(xiàn)自動化流水線模式，國外也是由人工進行發(fā)動機外部系統(tǒng)的裝配。人工裝配過程中的工藝路線制定、工藝方法安排在很大程度上影響發(fā)動機外部管路的裝配質(zhì)量與裝配效率。原有的發(fā)動機外部系統(tǒng)裝配方法已不能滿足目前的裝配質(zhì)量及裝配效率的需求，亟需研究新的發(fā)動機外部系統(tǒng)裝配技術(shù)以匹配現(xiàn)有的發(fā)動機生產(chǎn)裝配要求。

1 發(fā)動機外部系統(tǒng)裝配技術(shù)研究

航空發(fā)動機外部系統(tǒng)主要包括發(fā)動機外部附件、發(fā)動機管路以及支撐固定件等。其中附件部分有燃油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)等；管路系統(tǒng)是將發(fā)動機各部件之間、附件之間、部件與附件之間以及發(fā)動機與飛機之間相互連接，輸送各自規(guī)定的流體和氣體，保證發(fā)動機運行的一系列管路網(wǎng)。發(fā)動機附件及管路通過各種相關(guān)類型的固定件將其固定于發(fā)動機上。

1.1 原發(fā)動機外部系統(tǒng)裝配工藝介紹

原有的航空發(fā)動機外部系統(tǒng)裝配：在發(fā)動機核心機裝配完成后，先裝配所有外部附件再連接管路，管路裝配是從緊貼發(fā)動機的機匣殼體開始裝配至最外層結(jié)束，整臺發(fā)動機外部管路裝配可由一組操作者（1人或多人）完成。因發(fā)動機外部附件、管路以及支撐固定件等分布復雜，工作內(nèi)容間差異性小，因此整塊裝配工作內(nèi)容并未進行隔離與劃分，裝配質(zhì)量檢驗工作也是在發(fā)動機各外部附件與管路全部裝配完成后再統(tǒng)一進行。

該裝配模式下，裝配工作在班組交接時無固定節(jié)點，容易產(chǎn)生管路的漏裝；同時發(fā)動機外部管路裝配工作只能由一組操作者進行，無法多組并行操作，裝配時間較長；此外，原有檢驗工作集中在裝配工作全部完成后，工作量較大且耗費時間長，會造成視覺疲勞而影響檢驗質(zhì)量；同時整臺發(fā)動機的外部管路同時檢驗，會造成一部分位于最底層的管路因部分位置被遮擋不方便檢查，而且一旦出現(xiàn)間隙不合格情況調(diào)整起來比較困難，無論是調(diào)整位置還是局部管路重新分裝，對裝配質(zhì)量均有一定影響。

1.2 發(fā)動機外部系統(tǒng)分層裝配工藝路線制定

航空發(fā)動機總裝配過程因裝配內(nèi)容多、裝配工作量大，需要劃分出很多裝配工序。首先結(jié)合發(fā)動機設計結(jié)構(gòu)特點確定，依據(jù)附件和管路裝配于發(fā)動機的位置，將其初步分為前、后、左、右4個部位，劃分時要綜合考慮4個部裝配工作量的均衡性，便于各部位裝配工作可以由多名操作者同時開始、同時結(jié)束，有效控制裝配時間；其次明確各附件裝配要求，附件裝配位置基本都是貼近于發(fā)動機機匣表面的，所以附件應優(yōu)先于管路完成裝配；然后是對管路系統(tǒng)的裝配路線進行確定，發(fā)動機前、后、左、右4個位部的外部管路系統(tǒng)根據(jù)安裝導管數(shù)量情況大致可分為3～4層，各部各層管路安裝數(shù)量和工作量應接近，管路安裝路線應充分考慮各連接部位的連貫性與干涉性，同時兼顧燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)管路的系統(tǒng)性；最后是其他外部組件的裝配調(diào)整和發(fā)動機電纜裝配。

1.3 發(fā)動機外部系統(tǒng)分層裝配工藝制定

結(jié)合外部系統(tǒng)的三維設計思路，按照發(fā)動機外部系統(tǒng)管路空間分布形式以及實際裝配順序，對附件及管路按區(qū)域、層次進行劃分，細化工藝方法及檢測要求，制定出新的裝配工藝路線：前部附件裝配、檢驗、前部管路第1層裝配、檢驗、前部管路第2層裝配、檢驗……后部附件裝配、檢驗、后部管路第1層裝配、檢驗、后部管路第2層裝配、檢驗……左部附件裝配、檢驗、左部管路第1層裝配檢驗、左部管路第2層裝配、檢驗……右部附件裝配、檢驗、右部管路第一層裝配、檢驗、右部管路第2層裝配、檢驗……最終檢驗。

改進后的裝配工藝，要求操作者按預先確定好的層次進行裝配，每層裝配后立即進行檢查，裝配問題可在第一時間被發(fā)現(xiàn)而且容易糾正，可有效提高裝配質(zhì)量。

1.4 發(fā)動機外部系統(tǒng)裝配的分層檢查要求

傳統(tǒng)模式的發(fā)動機裝配工藝文件都是要求在完成外部系統(tǒng)全部裝配內(nèi)容后，進行最終的組件安裝質(zhì)量檢查工作，對于單元體裝配來說是可以保證裝配質(zhì)量的；但如果在發(fā)動機外部系統(tǒng)全部裝配完成后再檢查調(diào)整，對于錯綜復雜的外部管路系統(tǒng)會存在一定影響，尤其是調(diào)整處于底層的管路，導管裝配同心度、裝配應力均很難控制。

發(fā)動機外部系統(tǒng)應用分層裝配工藝技術(shù)后，在各層工序裝配后立即開展發(fā)動機的分層檢查工作。檢查項目的設立主要根據(jù)曾發(fā)生的質(zhì)量問題（如：管路漏油、保險未鎖或鎖緊錯誤等問題）、發(fā)動機裝配后終檢時發(fā)現(xiàn)的問題進行統(tǒng)計和分類，并結(jié)合實際裝配狀態(tài)進行分析后最終確定重點檢查項目及內(nèi)容。通過各層檢驗項目的確立，可在裝配后按重點檢查項目內(nèi)容對裝配狀態(tài)進行控制，第一時間發(fā)現(xiàn)不符合項并予以糾正，最終保證發(fā)動機整機裝配質(zhì)量。

1.5 改進后的優(yōu)點

發(fā)動機外部系統(tǒng)裝配采用分層裝配分層檢驗工藝后，可使管路裝配不合格情況被及時發(fā)現(xiàn)并糾正，有效控制發(fā)動機的外部系統(tǒng)裝配質(zhì)量；允許多組操作著同時進行裝配工作，縮短裝配周期；分步檢驗，既縮短每次檢驗時間又保障最終檢驗質(zhì)量。

綜上，分層裝配技術(shù)可提升發(fā)動機外部系統(tǒng)的裝配質(zhì)量及裝配效率。

2 分層裝配技術(shù)的應用

分層裝配工藝理念已率先應用于某型科研發(fā)動機外部系統(tǒng)裝配，通過應用驗證可知，發(fā)動機外部系統(tǒng)裝配質(zhì)量得到了有效提升，在進行發(fā)動機交接驗收時以零外觀質(zhì)量問題一次順利通過驗收，后續(xù)將該裝配工藝方法應用于批產(chǎn)型號發(fā)動機外部系統(tǒng)裝配中。

結(jié)語

分層裝配技術(shù)，這一全新裝配理念在航空發(fā)動機外部系統(tǒng)裝配中得以實施。通過對發(fā)動機外部系統(tǒng)分層裝配、分層檢驗的工藝進行現(xiàn)場應用驗證，該工藝能夠準確指導現(xiàn)場操作，控制發(fā)動機外部裝配質(zhì)量。主要效果是管路裝配不合格情況可在各層裝配后被及時發(fā)現(xiàn)并進行糾正，避免在外部系統(tǒng)裝配完成后再進行局部管路分解和重復裝配情況，對于導管裝配間隙和應力控制起到了很大的作用，發(fā)動機試車漏油情況也間接地得到了改善。

進行分層裝配工藝改進后，可大大縮短發(fā)動機外部系統(tǒng)裝配周期和發(fā)動機終檢時間，并減少發(fā)動機終檢問題數(shù)量85%以上，該項技術(shù)圓滿達成提升發(fā)動機外部系統(tǒng)裝配質(zhì)量，提高發(fā)動機外部系統(tǒng)的裝配效率的研究初衷。

參考文獻

[1]劉振東，胡一廷，李詠凡.基于UG、3DVIA的航空發(fā)動機外部管路裝配工藝可視化設計[J].航空發(fā)動機，2014，40（4）：41-45.