航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)分析

張振興，金帥，郝斌

（中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)研究所，遼寧 沈陽(yáng) 110015）

在我國(guó)航空事業(yè)迅速崛起的同時(shí)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)也不斷發(fā)展。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的諸多性能都與航空發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配效率、裝配質(zhì)量等有密切關(guān)系，改善發(fā)動(dòng)機(jī)裝配質(zhì)量與裝配效率將有助于推促進(jìn)我國(guó)航空事業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。由此可知，針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配的關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)深入研究是非常重要的一項(xiàng)任務(wù)，這將有助于我國(guó)航空事業(yè)平穩(wěn)而健康的發(fā)展。在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)制造過(guò)程中，裝配工作為最后的部分，這部分工作易出現(xiàn)問(wèn)題，需引起相關(guān)部門(mén)的格外重視。在以往，人們需要依照既定的設(shè)計(jì)要求對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)展開(kāi)人工裝配，在人工裝配的過(guò)程中，一旦出現(xiàn)人為失誤將會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配質(zhì)量，甚至帶來(lái)嚴(yán)重的后果。可以說(shuō)，人工裝配阻礙了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)步發(fā)展。隨著數(shù)字化時(shí)代的到來(lái)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配逐步淘汰了人工裝配，數(shù)字化裝配得以全面應(yīng)用，人們可借助虛擬設(shè)計(jì)而提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度，這不僅節(jié)約了大量的勞動(dòng)力，還降低了失誤率，避免出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p失，改善了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配質(zhì)量與裝配效率，令航空事業(yè)得到更好的發(fā)展。

在本文中，筆者先對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配方面的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行介紹，隨后就虛擬裝配技術(shù)與數(shù)字化柔性設(shè)計(jì)進(jìn)行了一系列闡述，指出有必要持續(xù)提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配的數(shù)字化與智能化水平。在開(kāi)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工作時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步研究這些技術(shù)，令發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工作有更高的精準(zhǔn)度，并降低事故發(fā)生率，從而推動(dòng)我國(guó)航空事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。

1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配方面的關(guān)鍵技術(shù)

虛擬裝配技術(shù)與數(shù)字化柔性設(shè)計(jì)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過(guò)程中最核心的技術(shù)。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)中，虛擬裝配技術(shù)占據(jù)重要地位。所謂虛擬裝配指的是針對(duì)裝配工業(yè)而展開(kāi)虛擬仿真，其能夠向航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配提供具有可視性的裝配過(guò)程，進(jìn)而幫助其找尋出設(shè)計(jì)方面存在的問(wèn)題，改善質(zhì)量情況。數(shù)字化柔性設(shè)計(jì)囊括實(shí)體建模、工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、依托于形位公差而應(yīng)用的容差分析技術(shù)等。在應(yīng)用這些技術(shù)的過(guò)程中可以融合以往豐富的經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合現(xiàn)代計(jì)劃作業(yè)模式，引入數(shù)字化的管理工具。這樣能夠促使這些技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配方面發(fā)揮更大的作用，從而全面改善航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配的質(zhì)量情況，提升裝配效率，推動(dòng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

2 虛擬航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)

虛擬航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)主要內(nèi)容包含構(gòu)建虛擬發(fā)動(dòng)機(jī)裝配系統(tǒng)、裝配過(guò)程仿真技術(shù)、建模裝配模型等。借助發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)虛擬化方式，可以虛擬操作發(fā)動(dòng)機(jī)裝配方案，對(duì)于裝配方案的設(shè)計(jì)是否存在問(wèn)題進(jìn)行檢驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的過(guò)程中，能夠及時(shí)將問(wèn)題處理，確保不會(huì)在裝配發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)踐工作中產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)方面的損失和其他風(fēng)險(xiǎn)。虛擬航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)促進(jìn)了相關(guān)行業(yè)朝著現(xiàn)代化、科學(xué)化的方向不斷發(fā)展，也全面提升了裝配工作的規(guī)劃性。

2．1 構(gòu)建虛擬裝配系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在裝配虛擬航空發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，虛擬裝配系統(tǒng)將軟件和硬件結(jié)合起來(lái)形成了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中，需要將航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備的各種參數(shù)與模型輸入航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備中，之后借助這一虛擬裝配系統(tǒng)中的各種工具和功能，能夠履行相應(yīng)的工作過(guò)程。虛擬系統(tǒng)能夠模擬裝配航空發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)過(guò)程，這一過(guò)程能夠通過(guò)文件、動(dòng)畫(huà)、模型等多元化的方式進(jìn)行展現(xiàn)，并且在培訓(xùn)公司員工時(shí)，也能夠借助效果較好的仿真動(dòng)畫(huà)，促使公司員工對(duì)裝配航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程有深入的了解和認(rèn)知。

2．2 裝配模型建模技術(shù)

利用三維數(shù)字化模型，能夠構(gòu)建航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配模型，在此過(guò)程中，用依賴約束關(guān)系與聚合關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)物理參數(shù)，在建模過(guò)程中，按照時(shí)序，編制模型規(guī)則，表達(dá)裝配航空發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)程，構(gòu)建模型。整個(gè)建模過(guò)程中，參考和借鑒了之前有益的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合各項(xiàng)工作的順序，實(shí)現(xiàn)了裝配航空發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)字化、可視化展現(xiàn)。

2．3 仿真裝配過(guò)程技術(shù)

仿真裝配過(guò)程技術(shù)體現(xiàn)了數(shù)字化裝配航空發(fā)動(dòng)機(jī)，可以使得裝配航空發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)工作過(guò)程可視性更強(qiáng)，這一技術(shù)主要對(duì)可裝配性和裝配的精準(zhǔn)度進(jìn)行研究和分析?？裳b配性分析技術(shù)模擬了裝配航空發(fā)電機(jī)的整個(gè)工作過(guò)程，其優(yōu)點(diǎn)較為顯著：可裝配性分析技術(shù)可以對(duì)裝配航空發(fā)電機(jī)整個(gè)過(guò)程中是否存在操作層面的問(wèn)題進(jìn)行精準(zhǔn)檢驗(yàn)，可以使得設(shè)計(jì)單位在實(shí)施工作之前，就明確問(wèn)題，有效優(yōu)化裝配方案，多次開(kāi)展可裝配性分析，能夠避免設(shè)計(jì)方面出現(xiàn)問(wèn)題，而且可裝配性分析技術(shù)能夠演示裝配航空發(fā)動(dòng)機(jī)的全過(guò)程；實(shí)施分析研究之后，能夠?qū)⒘慵谢ハ啻嬖诘母蓴_問(wèn)題及時(shí)查找出來(lái)，有效地糾正錯(cuò)誤和問(wèn)題，促進(jìn)裝配零件質(zhì)量全面優(yōu)化；通過(guò)可裝配性分析技術(shù)，還能夠優(yōu)選最佳裝配計(jì)劃，檢驗(yàn)裝配發(fā)動(dòng)機(jī)方案次序，提升裝配工作的經(jīng)濟(jì)性、科學(xué)性，并最大限度地節(jié)省工作時(shí)間，提升工作的便捷度。

裝配精度分析技術(shù)以裝配發(fā)動(dòng)機(jī)模型為應(yīng)用基礎(chǔ)，其可以測(cè)試裝配發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)程的敏感性。這一技術(shù)為裝配航空發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)工作提供了很多必備功能，包含：裝配精度分析技術(shù)在設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，就能有效檢驗(yàn)裝配發(fā)動(dòng)機(jī)的精度，避免之后在裝配過(guò)程中出現(xiàn)需要糾正精度的問(wèn)題，使得工作時(shí)間與各種資源消耗都能夠降到最低；在裝配發(fā)動(dòng)機(jī)前，這一技術(shù)能夠預(yù)測(cè)裝配方案影響發(fā)動(dòng)機(jī)裝配的情況；這一技術(shù)還能夠?qū)ρb配發(fā)動(dòng)機(jī)存在的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)把握，出現(xiàn)問(wèn)題能夠敏銳地發(fā)現(xiàn)，從而有效解決和處理問(wèn)題，將風(fēng)險(xiǎn)隱患控制在最低水平內(nèi)，避免產(chǎn)生負(fù)面影響和危害。

3 裝配過(guò)程數(shù)字化柔性設(shè)計(jì)

3．1 實(shí)體建模技術(shù)

虛擬裝配航空發(fā)動(dòng)機(jī)模型時(shí)，首先需要充分考慮設(shè)計(jì)方案中的要求，準(zhǔn)確分析發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸的情況，關(guān)鍵性尺寸要明確化。其次需要立足技術(shù)層面和理論層面，研究建模的各種方法，應(yīng)用科學(xué)的建模技術(shù)。實(shí)體建模技術(shù)要研究尺寸隨機(jī)建模的情況，結(jié)合具體情況，分析建模時(shí)需應(yīng)用的方法。主要方法包含電子表格驅(qū)動(dòng)圖形、表達(dá)式和特征驅(qū)動(dòng)圖形、系統(tǒng)尺寸和參數(shù)約束等，這些方法都能夠構(gòu)建實(shí)體模型。

3．2 規(guī)劃設(shè)計(jì)裝配過(guò)程

依據(jù)裝配發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況，對(duì)其工作流程有扎實(shí)地了解和把握。把零組件和產(chǎn)品各種信息引入系統(tǒng)中，結(jié)合裝配的知識(shí)庫(kù)、資源庫(kù)，自動(dòng)產(chǎn)生工作流程的相關(guān)功能，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品三維數(shù)模設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)，要構(gòu)建量具、測(cè)具、工裝等各項(xiàng)資源庫(kù)，構(gòu)建工藝設(shè)計(jì)和管理的科學(xué)工作流程；結(jié)合裝配基準(zhǔn)、定位方法、裝配單元等信息，建立裝配過(guò)程模擬的外部環(huán)境，提供裝配路徑和產(chǎn)生的防碰路徑、自動(dòng)探測(cè)功能、軌跡等，深入分析裝配工藝是否可行。在三維模型的裝配分析的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)可視化模擬，研究裝配工藝的人性化特點(diǎn)，模擬零件之間的關(guān)系，同時(shí)也研究裝配工作的精準(zhǔn)度，確保其能夠便捷化地開(kāi)展，有效地節(jié)約時(shí)間和各項(xiàng)資料。

3．3 基于形位公差的裝配容差分析技術(shù)

基于形位公差的裝配容差分析技術(shù)是借助選擇使用最佳的計(jì)算方式，分析包含裝配容差和零件容差在內(nèi)的模型。零件表面的粗糙度、圓度等問(wèn)題不需要考慮，和配合面完全貼合；如果其中某個(gè)表面不夠光滑，就需要通過(guò)點(diǎn)和面的配合與接觸，順利完成整個(gè)裝配過(guò)程，所建立的這一平面屬于虛擬配合面，其能夠展現(xiàn)各個(gè)表面之間的配合情況，如它們彼此之間的配合出現(xiàn)問(wèn)題，也能夠直觀地表現(xiàn)出來(lái)。

4 結(jié)語(yǔ)

在影響發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展與進(jìn)步的各項(xiàng)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)中，航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)屬于至關(guān)重要的一項(xiàng)技術(shù)，每一個(gè)制造和設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的單位，都必須深入分析和研究裝配發(fā)動(dòng)機(jī)的重要技術(shù)，積極進(jìn)行突破和創(chuàng)新，強(qiáng)化數(shù)字化管理，避免在裝配過(guò)程中產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失或裝配失誤，全面提升裝配發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量與效率，與此同時(shí)，充分提高生產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的能力以及所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)虛擬裝配發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)展開(kāi)深入分析和研究，針對(duì)其開(kāi)展數(shù)字化柔性設(shè)計(jì)，可以促進(jìn)裝配發(fā)動(dòng)機(jī)工作朝著智能化、科學(xué)化的方向繼續(xù)發(fā)展與進(jìn)步，也能夠促進(jìn)裝配發(fā)動(dòng)機(jī)的工作更為可靠，可信度更高，實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)穩(wěn)定而快速的進(jìn)步。