航空发动机装配难点与装配质量控制措施

航空发动机装配难点与装配质量控制措施

张伟刚

中国航发东安，黑龙江哈尔滨市，150066

摘要：航空发动机作为一项高精度设备，对制造和装备精准度的要求非常高。航空发动机是由众多零部件组成的，而且各零部件对精准性的要求非常高，因此，对航空发动机的装配质量提出了更高的要求。影响航空发动机装配作业的因素较多，为了能够进一步提升航空发动机的装配质量，就需要深入分析各环节的影响因素，采取针对性的措施进行管控，以便能够从整体上提升航空发动机的装配质量。航空发动机装配工作的进行，通过做好事前预防、装配环节的质量监督以及关键点的管控等各项工作来保障发动机的装配质量。鉴于此，本文立足于航空发动机的功能概述，围绕发动机的装配难点以及质量管控措施展开如下探讨。

关键词：航空发动机 ；装配 ；质量

1.发动机功能概述

在热力产品中，航空发动机作为重要部件，发挥着非常关键的作用。航空发动机不仅是单一的动力机器，要求其系统布局科学、严谨，要保障每个零部件的功能和性能。发动机也被称之为机器的“心脏”，其具有如下功能作用：（1）以动力方式将能量呈现出来，具有传动动力的作用，从而为机械产品的高效运转奠定良好的基础。（2）发动机具有安全保障作用。一旦发动机运作失效，将会影响产品的安全性，最终因装配问题和发动机故障而增加产品出现风险事故的几率。（3）影响产品的使用寿命。发动机作为基础部件，对整个产品的使用寿命有着很大的影响，主要是因为受发动机自身装配问题以及磨损消耗等方面因素的影响，一旦发动机出现严重的质量问题，就会影响零配件的稳定性，长此以往将会大大降低发动机的使用寿命[1]。

2.影响航空发动机装配质量的因素

2.1航空发动机结构复杂装配技术要求较高

航空发动机的装配涉及众多零部件，其装配质量直接决定着发动机的性能，为了能够新一步提升航空发动机的装配质量，就需要将各工序有序连接起来。航空发动机装配工作的进行，主要用到的是人工装配方法，由于该环节的工序多、涉及不同工种的众多人员，因此，受人员分工以及环境因素的影响较大，最终导致具体航空发动机装配工作的开展容易出现漏装以及错装等现象的出现，严重影响了航空发动机的装配进度和装配质量[2]。航空发动机的装配式一项小批量的离散性生产作业，再加上发动机型号比较多，航空发动机装配作业因发动机型号的不同，对工序的要求也各不相同，尤其是对于一些新型航空发动机，由于装配工序和工艺没有完全确定，装配工人和工艺的不成熟大大降低了航空发动机的装配精度。

2.2航空发动机的装配质量管理意识不强

航空发动机的装配对技术含量的要求非常高，要想从整体上提升装配质量，就需要从技术层面入手，加大对航空发动机的装配管理力度，通过不断强化管理意识，完善管理方法，使航空发动机装配与质量标准要求一致，保障航空发动机的装配效果。以往航空发动机装配工作的进行，通常都存在着重进度而忽视日常管理的现象，尤其是在装配作业量较小的时候，没有充分利用闲暇时间对员工进行思想教育，致使员工缺乏质量意识，在问题的处理上应对能力不足，上述问题的存在都是影响航空发动机装配质量的主要原因[3]。

3.提高航空发动机装配质量的应对措施

3.1航空发动机装配前的准备与预防控制

航空发动机装配工作的进行，需要用到众多施工技术和施工工艺，并且要积极做好一系列前期准备工作，加强设计部门和技术部门之间的交流与沟通，尤其是要重点沟通航空发动机装配过程中的技术要点和难点，以便为后续装配工作的高质量开展奠定良好的基础。同时，要保障航空发动机装配过程中各部门工作的协调性，在标准制度的约束下确保各部门之间工作的有序推进。值得注意的是，要做好航空发动机装配工人技能和安全培训工作，并且将奖惩机制全面贯彻落实到位，提升航空发动机的装配效率[4]。具体开展装配工作前，要模拟航空发动机的装配过程，明确其中可能存在的问题，并制定针对性的防控策略。此外，航空发动机装配工作是在各工种的相互配合下进行的，对此，应该基于装配需要提前设计，使装配工作如期进行。

3.2航空发动机装配过程中的关键点控制

航空发动机的装配涉及到众多环节，为确保该项工作的高质量开展，就需要保障每个环节的装配作业精度，确保其精准度达标。为了能够进一步提升航空发动机的装配效率，就需要用到关键的点监控方式，通过做好航空发动机装配过程中的质量监督工作，深入分析航空发动机装配环节的关键点，能够有效把控航空发动机的装配质量，并且在一些专业设备或者工具的辅助下高质量开展装配作业[5]。特别是对于一些大型结构的装配，由于这类构件的体积和重量大，因此，使用吊车装配方法不仅过程复杂，而且难度大，对此，就需要借助具有可调功能的设备来约束装配工作的规范化开展，保障装配质量。

3.3做好航空发动机装配过程中的协调调度

航空发动机装配工作的进行，如果过度强调装配质量或者装配进度，都会影响最终的装配效果。因此，装配工作的具体落实，要严格进度要求进行装配作业，并且要对整个装配过程进行全方位管控，以便能够及时应对装配过程中存在的各种问题，在保障装配质量的同时，提升装配效率。

4.智能化装配技术发展体系

4.1装配工艺优化技术

航空发动机智能装配式基于 MBD 模型的装配工艺，是在传统装配工艺路线上创新得来的。通过对影响装配质量的因素进行分析，得知单元体装配、工步时间以及各工序的流程等都是影响装配质量的主要原因，对此，必须以建设智能装配生产线规划目标为导向，重视工艺防错，做好防漏设计，以便能够从整体上提升装配工作质量，尽可能缩短装配周期。在此基础上，通过优化生产节拍、明确装配工艺规程、运用智能化设备以及智能化管控技术做好航空发动机装配作业[6]。如图1所示为航空发动机智能装配工艺路线图，该装配工艺要点如下：（1）是一项基于均衡节拍的装配工艺技术。（2） MBD 模型的工检合一能够优化配置结构化工艺规程技术。（3）基于线混装配的重构工艺技术。

图1装配工艺优化路线

4.2规划仿真优化技术

结合航空发动机装配产能需求，装配工作的实施要重点考虑到生产线的建设条件，在数字化环境下科学合理布局单元体以及总装生产线的设备、工装以及物流系统等，结合装配工艺流程对生产制作环节进行模拟，以便能够及时发现单机或者混线生产制造环节影响质量的因素，并对人机工程的可操作性进行仿真，在此基础上制定出合理可行的实施方案，形成最优的生产线，提高生产效率，这样一来也能够尽可能减少生产线的硬件成本投入，将生产周期降到最低，建立完善的产线风险应对体系。在此过程中，技术研究重点主要包含以下方面：（1）要注重装配过程生产线的产能仿真以及技术优化。（2）做好装配过程生产线物流仿真以及技术优化。（3）结合虚拟、现实数据对相关技术进行深入分析。

4.3 智能物流技术

组成航空发动机的零件多达上千万个，要确保各零件达到单件溯源要求。因此，零件的制造至部装以及总装流转过程相对复杂，尤其是对于形似叶片类精密零部件的加工，由于很难辨别这类零部件的外观和形状，因此，在关键的装配工位，容易出现反复测量和反复拆装的现象。对此，必须加大对智能物流技术的研究力度，基于物联网和智能管控技术，形成物料识别、物料标签、精准配送以及位置跟踪等完善的智能化系统[7]。由于发动机的物料信息存在着配送响应慢以及实时性差的特点，因此，影响了整个工程项目的交付进程，降低了装配效率，无法保障生产成本。对此，需要注重以下技术方面的内容：（1）对发动机零件，做到数字化身份标识管理。（2）科学合理使用物料数据采集以及物料自动识别技术。（3）使用串行或并行装配物料精准化配送技术。（4）结合制造技术配套齐全的各项技术性指标。（5）科学合理应用自动标印技术做好零部件的装配工作。

4.4智能检测技术

发动机装配环节，装配深度尺寸以及叶尖间距作为关键的参数指标，需要精准测量相关参数，以检具形式用机械式检具，测量各关键部位，并且详细记录测量结果。对于发动机外部装配中保险丝以及管路装配的测量，在查看其精准度时如果使用人工目测的方法，不仅检查方法单一，而且对一些标准很难进行评判，在实际执行环节溶体出现发动机外部错漏、管路间隙不合格以及出现磕碰划伤的现象。

4.5智能装备应用技术

发动机装配工作主要是在大过盈量的轴孔配合下，借助螺栓连接而成的，因此，对压装配力以及拧紧力矩的精准度要求比较高。航空发动机的装配具有结构复杂、步骤多以及存在较差作业的现象，传统装配托架很难满足实际作业要求，而且还无法做到全方位、多角度装配。传统总装脉动装配需要用吊车在完成1个工位的装配作业后，在下1 个工位继续进行装配作业，这样一来就很难满足脉动生产的节拍需求；而动力涡轮类的装置，由于存在着大零部件的安装作业，因此，操作人员很难用托举方法来调整其具体部位，在装配过程中容易出现磕碰以及产品损伤风险。对于上述现象，需要结合发动机的结构特点制定智能化的管控系统，实现对整个装配过程相关数据信息的采集、分析和处理。基于智能化装配系统，能够进一步提升航空发动机的装配质量和装配效率。当前，对这方面内容的研究，应该从以下环节入手：（1）要加大对航空发动机装配紧固件智能拧紧技术的研究力度。（2）要科学合理应用精准压装技术。（3）在多自由度柔性定位技术的协助下进行发动机装配工作。（4）分析外部管路AR 辅助装配技术；（5）基于AGV的 移载脉动装配输送对接技术；（6）人机协作辅助装配技术；（7）基于机器人自动化涂胶技术；（8）探究水平悬挂式脉动装配输送系统。

4.6故障智能诊断分析技术

对于航空发动机中存在的故障，要通过分析发动机装配、试车以及故障排除等环节的相关数据信息，以此为依据建立智能化的信息采集以及故障诊断专家系统。通过深入分析故障类型以及故障的发生概率，就能够形成装配质量以及强度评价指标。通过分析发动机的故障模式，从不同层面对故障的发生率进行分析，能够制定出科学合理的故障应对策略。主要的技术研究重点如下：（1）基于知识专家库系统建立航空发动机故障模式。（2）科学合理使用发动机故障智能诊断方法。

结语

总而言之，航空发动机的质量与其使用性能息息相关，为了能够从整体上提升航空发动机的装配质量，就需要科学合理应用各种新兴技术，从航空发动机的装配技术以及管理等层面入手共同做好航空发动机智能装配管理工作。

参考文献：

[1]劉志軍,劉智武,吴曉鋒,胡思嘉,魏小紅. 航空发动机数字化装配仿真关键技术研究[J]. 航空动力,2021,(02):74-76.

[2]陈凯,唐湘林,叶飞,李军,邓升平,王鹏,宁勇. 航空发动机转子装配工艺仿真与预测研究[J]. 风机技术,2021,63(01):72-78.

[3]李冠华,闫雪,叶代勇,苏巧灵,殷锴. 商用航空发动机数字化装配工艺设计系统[J]. 航空发动机,2020,46(06):98-102.

[4]孙惠斌,颜建兴,魏小红,常智勇. 数字孪生驱动的航空发动机装配技术[J]. 中国机械工程,2020,31(07):833-841.

[5]张渝,李琳,陈津,史新宇,周烁. 航空发动机重要装配工艺分析及研发展望[J]. 航空制造技术,2019,62(15):14-21.

[6]孟亮国. 航空发动机转子装配工艺优化方法研究[D].大连理工大学,2019.

[7]马东阳,邓增君. 面向航空发动机装配和使用过程的防错设计研究[J]. 装备制造技术,2019,(05):51-53.