航空发动机智能化脉动装配技术研究与应用

航空发动机智能化脉动装配技术研究与应用

王纯东

王纯东

中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司

摘要：基于我国航空制造技术的不断发展，智能化脉动装配技术在发动机总装工艺中发挥着重要的作用，通过智能化脉动装配将大大提高发动机装配生产效率，提升装配质量。本文通过对智能化脉动装配技术的概述，阐述其在航空发动机装配中的应用。

关键词：发动机；脉动装配技术；水平装配；智能化

引言

装配是航空发动机制造的最后环节，也是影响发动机质量的关键步骤，实践证明发动机装配技术水平以及装配质量直接影响发动机的工况特征。传统的发动机装配方法依靠刚性型架进行手工垂直装配，导致装配效率不高，质量不稳定。随着智能化技术的发展，尤其是脉动装配技术的应用，有效地提升了装配效率、保证了装配质量的稳定性。因此在大力发展航空事业的新时代背景下，研究脉动装配技术对于提高航空制造技术具有重要的意义。

一、脉动装配技术的概述

脉动装配技术就是按节拍移动的装配线，其主要是对装配过程进行流程再设计、优化和平衡，实现按设定节拍的站位式装配作业，达到缩短装配周期、满足客户要求的装配生产形式，是介于固定站位装配与连续移动装配之间的一种装配生产形式，其典型特征是产品移动时不进行装配作业，装配作业时产品不移动。相比传统的发动机固定站位装配技术，脉动装配技术的应用具有以下优点：一是提高了生产效率，缩短了发动机装配的周期。例如传统的装配方式需要采取固定站位的方式，但是由于发动机零件比较多，因此在装配的过程中需要不断地调整位置，而脉动装配技术则实现了对发动机的智能化控制，有效地压缩了装配的周期；二是改善了人工工作环境，减少了操作者的工作强度。脉动装配技术最大的优点就是减轻了人工的劳动强度，实现了部分装配的智能化操作。当然脉动装配技术的要求高，其生产线投入比较大，而且对地基有着特殊的要求，因此不适宜小批量生产。

二、智能化装配技术在发动机装配中的应用

智能化装配技术在发动机装配中的应用价值非常高，结合相关的资料调查统计，发动机行业内著名的脉动装配线主要是GE航空和斯奈克玛的以上部吊装水平装配系统为主体的装配线。以斯奈克玛公司装配线为例，其主要是将风扇单元体、核心机、低压涡轮以及附件机闸装配在一起，然后在进行总装装配。具体的结构为：将发动机吊装在轨道挂架下面，挂架的滚轮则安装在轨道上，这样装配完的发动机就可以存储在装配线前部的缓冲区。装配线一般分为左右两条线，这样可以实现同步装配，装配好的发动机各部分则按照相应的位置进行装配，以此完成总装。

结合多年的工作实践，智能化脉动装配技术在发动机装配中的应用主要表现在：

1.关键部件螺栓拧紧。发动机是由千万个零件以及这些零件组成的组件、部件等组成的，发动机装配则是将生产合格的各种零部件等按照设计总图样进行组合，以此形成质量合格的发动机产品。由于发动机装配的工艺过程比较复杂，例如发动机装配需要经过初装、检装等程序，因此发动机的装配要求比较高。根据发动机结构，发动机的各转子部件的轴向间隙调整等必须要在发动机总装配中完成，而发动机零部件之间的连接主要是依靠螺栓完成的。然而发动机转子部件工作状态为高温、高压以及高负荷，因此如果螺栓的装配质量不高就会导致其在应用中出现松动、断裂等病害，进而会影响到飞机的安全，因此在发动机装配中必须要加强对螺栓的质量控制。为了改善关键转子部件连接的螺栓稳定问题，在装配中必须要改变人工操作的模式，利用智能化脉动装配技术实现对连接件的定力矩、定转角精确控制及监控，避免漏拧等质量事故发生。例如通过智能化控制系统可以保证螺栓定力矩的准确性，避免力度过高或者过低的问题。

2.装配检测。加强对发动机装配检测是提高发动机装配稳定性、提高质量的关键。随着智能化技术的发展，通过智能化脉动装配技术实现了对装配过程的检测，大大提高了装配的准确性：（1）转子堆叠优化设备。发动机转子主要是由多级盘轴组成的，其跨度大，同心度要求比极高，传统的转子组装工艺主要是各级盘轴任意相位连接，如果存在同心度误差则需要重新进行组装，其不仅影响装配效率，而且还影为整机振动埋下隐患。智能化脉动装置线中的转子堆叠优化设备采用了精密气浮转台、重载调倾调心工作台，并同时使用4个高精度微位移传感器，其可以准确的测量出工件的圆度、同心度以及垂直度等等，这样利用该仪器可以大大提高转子的装配的效率；（2）电子塞尺。叶尖间隙是航空发动机装配中重点关注的结构参数。以往只能采用薄片式机械塞尺或阶梯塞规测量，而电子塞尺（塞尺分辨率达到0.0001mm，精度为全量程±0.5%，重复性为全量程±0.05%，可存储10000多条数据，并具有数据统计分析功能，数据输出可支持USB模式或无线模式），主要由双电容传感器合成的位置补偿测量单元与软件驱动的微控制器集成。此工具可消除不同操作者带来的测量误差，效率提高4倍以上。

三、结束语

总之在智能化技术不断发展的新常态背景下，将智能化脉动装配技术应用到发动机装配中不仅是我国航空制造技术发展的趋势，也是提高发动机装配效率的重要举措。因此在大力发展航空事业的新形势下，我国要加大智能化脉动装配技术发展，实现航空发动机制造装配技术的智能化、数字化、精益化发展。

参考文献

[1]辛彦秋，吴斌，苏丹，张贺，民用航空发动机脉动装配浅析[J].航空制造技术,2013年第20期

[2]魏小红,陈贵林,田小京,席峰,桂修琼,航空发动机数字化脉动总装线规划技术研究[J].航空制造技术2015年12期

[3]石宏，航空发动机装配工艺技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2015.

[4]张雷，力矩拧紧机的应用及拧紧方式、参数的选择[D].长春:吉林大学,2011.