基于数字化技术的航空发动机检测探析

吕依儒

摘要：随着我国综合实力的增强，我国的航空事业也在不断创新后得到了极大的发展，但是在发展的过程中也暴露出了许多问题，本文就以航空发动机的装配技术为例进行分析探讨，航空发动机的装配技术是航空发动机制造的核心，所以部门及工作人员需要对存在的问题高度重视，并采取措施使航空发动机的装配技术得到提升，从而提高航空发动机的质量。下面我们就对基于数字化技术的航空发动机装配技术的发展和成就进行分析，并对发展中的问题进行深入研究，为今后的相关研究和实验提供理论参考。

关键词：数字化技术;航空发动机;数字化装配

0  引言

近年来，由于我国的快速发展，我国已拥有自主研究的国产大飞机、战斗机，不管是对人民还是对国家综合实力而言，航空事业的发展都有着不可忽略的作用。过去由于我国的科学技术水平不够，使得我国航空业发展受到了限制，导致存在航空发动机装配工作效率低，甚至存在错装、漏装等情况。发动机是飞行器的动力源泉，现在我国航空事业的发展呈上升势头，对其各项参数和运行稳定性都提出更高的要求，所以提高航空发动机装配工艺的可靠性和运行效率的问题亟待解决。

1  分析传统装配技术存在的主要问题

传统的发动机装配技术受到的人为限制多，装配质量无法得到保证，主要有以下四个方面问题：一是错误率高。采用传统技术装配时，采取的方式多为人工装配，这在一定程度上增加了错装、漏装的几率，出现较大的误差时，轻则会影响发动机的正常运作，严重时甚至会影响发动机里的机械设备;二是精确度低。由于大部分装配工艺过程都是由人工而完成，所以会增加装配过程中的误差率，造成精准度低;三是标准难达到一致水平。因装配人员的专业素养、能力和装配水平有差异，很难做到统一标准，所以会存在装配过程中的工作差异，譬如出现相同型号的装配由不同的装配人员装配，得到不同质量的结果;四是精密设备损坏率高。在发动机装配的过程中，不仅对操作人员的要求高，同时还对精密仪器有更高的要求，绝对不能以次充好，使发动机的性能受到影响。

2  数字化装配技术

数字化技术的航空发动机装配技术与传统装配技术的主要区别体现在电子化文件、自动化装配、柔性工装、自动跟踪和在线检测装配质量等，数字化装配技术它提高了装配效率和水平，是航空发动机装配技术发展趋势，下文我们对数字化装配主要技术要点进行分析。

2.1 虚拟装配技术

虚拟装配是虚拟制造的关键部分，同时也是整个制造过程的基础，虚拟装配技术的整体操作过程是可视化的，所以工作人员能很容易观察到整个过程中出现的问题并及时做出相应的调整和修改。在这个过程中装配可视化的优势在于能通过对整个装配过程的数值计算、装配工艺规划、工作面布局、装配操作等方面进行模拟，让工作人员对整个操作流程更熟悉并根据检测结果和检测内容找出可能存在的问题，这是传统装配方式做不到的。现阶段，虚拟装配是产品自动化、数字化发展过程中的重要环节，工作人员可以通过利用虚拟装配技术，对装配过程进行动态仿真，生成完整的装配工艺规划，并在此基础上，对车间布局进行优化，尽量减少发生错误的几率。

2.1.1 虚拟装配系统

虚拟装配系统是一个通过利用虚拟现实技术与实际装配过程相结合，对装配过程进行模拟从而达到对产品设计指导的目的的系统。虚拟装配系统是一个软硬件集成系统，在软件方面，虚拟装配首先通过CAD对零件进行建模、捕捉零件特征信息和公差信息，并将以上信息录入系统，系统根据采集到的信息生成虚拟零件模型以及工具模型。然后工作人员用户可以在虚拟装配环境中通过视点跟踪和手势识别以及声音识别功能，实现与虚拟装配系统的人机交互，从而完成虚拟装配。在整个虚拟装配系统中会涉及到许多如坐标变化、碰撞检验算法和多细节层次模型自动生产算法的虚拟现实算法。通过虚拟装配系统进行仿真后会输出产品的装配模型、轨迹、过程动画和装配顺序还有干涉检查报告等文件。如果装配合格其中的装配过程动画就可用于当作教学视频帮助工作人员熟悉流程。

2.1.2 装配模型建模

三维数字化设计属于对产品进行二次轻量化处理，其基本原理是将装配结构的聚合和约束依赖关系用于装配体静态结构中制定规则，将工装、工具等作为零件处理，然后通过构造时序关系来反映交互过程把整体装配体模型表达出来。这种技术的优点是把装配关系进行分离和时序化，让交互过程表达得清晰简洁。

2.1.3 装配过程仿真

现阶段仿真技术主要涉及可装配性分析、装配精度分析两方面内容。可装配性分析的适用情况是仿真技术的初级阶段，它的作用是对前文提到的分析诊断装配过程潜在或明显的问题，并对装配设计的合理性进行验证，如果在此过程中存在问题就需要对问题及时做出判断并解决。在完成仿真初级阶段的操作合理性验证，解决存在的问题后就可进入下一阶段的装配工艺，在工艺的模拟不断加深后，产品零部件的各方面要求和标准也在不断拔高，此时就需要进行装配精度进行分析。

2.2 数字化柔性设计

2.2.1 实体建模

在实际操作过程中，实体建模对装配要求很严格，比如零件的尺寸问题，如果需要进行实体建模，就必须精确了解装配尺寸。然后根据主模型对尺寸的要求进行建模，通过这些要求可以在一定程度上提高装配的质量，减少误差。

2.2.2 工艺过程设计

在航空发动机装配前设计人员需要针对不同的发动机制定科学合理的装配方案，然后工作人员必须对装配工艺研究分析，對不同型号装配的特点及技术要点了解并掌握，通过这种方式不仅可以减少生产过程中对零部件的浪费，还能提高装配效率，最终达到装配技术的自动生产模式的目标。

2.2.3 装配容差分析

对装配容差分析进行分析是可以采用基于形位公差分析方法，这个方法的原理是通过计算完成模型分析。对零部件与容器差异数据进行分析，依据各零部件的特点选择适配的容器，在考虑容器的实用性同时突出容器的实效性。

2.3 装配工艺可视化

在目前装配工作过程中，装配人员的装配标准是装配工艺卡上面的指示和要求，尽管简化了一定的装配工艺流程，让装配操作变得简单，但文字和简图并不能将装配全过程展现出来，容易产生偏差。但如果采用可视化的装配方式就可以极大程度的避免这类问题的出现，而且还能把文字信息与二维、三维进行结合，实现对装配过程的动态监测，可以及时的发现问题解决问题。

3  装配制造数字化

航空发动机的装配制造是一项综合性的复杂困难的工程。因为在实际操作过程中不仅要要熟悉工艺、工装、检查等各项流程，还需要把新技术与实际操作相融合，才能使装配工作的生产效率和产品质量控制能力得到提升。航空发动机装配工作的特点是在工作过程中接触的零部件繁杂、种类较多，而且在整个流程中还有许多工艺需要人和机械相互配合才可以完成，所以这项工作对工作人员的各方面要求都较高，特别是需要装配技术人员对装配技巧掌握熟练，同时在整个装配过程中装配精度要求高。特别是装配定位，传统的航空发动机装配技术多采用刚性装配方式进行，但是刚性装配方式不再能胜任所有型号的发动机装配，相比之下刚性装配方式只可以应用于特定型号的发动机才可以发挥较好的作用。因此要求在对现阶段的航空发动机装配在进行定位工作时，工作人员需要从实际情况出发，制定科学合理的方案对相关零部件生产或者是定制，而且在实际操作前需要借助虚拟装配熟悉装配过程，及时发现问题，解决问题，减少在生产过程中犯错误，减少成本浪费，与此同时，工欲善其事，必先利其器，在实现对操作流程熟悉改善后也可以缩短零部件的生产周期，还可以使航空发动机装配精度得到提高，增强其运行可靠性。随着世界各国科技水平的发展，以后仍还会涌现出许多新技术，数字化技术也会越来越广泛的应用到航空发动机的制造过程中。

4  数字化检测系统

4.1 数字化检测系统特点

数字化检测系统最大的特点和优势就是对检验规划、检验行为的标注统一化，规范每一个特性数量、数据计算和评价方法、记录方式等，统一不同检验人员的操作标准，减少由于不同检验人员个人经验、能力差异而形成的检测结论差异。

4.2 提高技术员参与度

在进行检验工作之前，技術员必须提前熟悉检验图纸，然后与工艺人员沟通检验方法、检验步骤的制定和评价要求等相关事宜。

4.3 数字化检测系统的优势

利用数字化检测系统可以对检验数据的填写格式进行统一，消除人工填写、抄写数据的动作，从根源上杜绝错写、漏写、填写不一致等问题。同时数字化检测系统还可以根据具体工艺要求设定具体的检验结论评价规则，实现检测结论自动评价，超差报警，并对可能出错的数据以醒目信号进行警示，减少工作差错。

以前人工检测还会出现漏检情况，但现在系统可以对检测数据完成性自动校核，避免漏检情况的发生。

5  结论

综上所述，基于数字化技术的航空发动机装配技术可以极大提高对航空发动机装配过程而言极为重要的装配的生产效率和装配可靠性，因为利用数字化技术装配的航空发动机的综合作用能力相比传统技术装配得到了全面提升。在未来可以将这项技术进行更深入的研究和探讨，并进一步将其与航空发动机装配技术发展及研制相结合，从而促进航空发动机事业发展。希望本文可以为从事相关工作的技术人员、研发人员等起到一定的参考作用。

参考文献：

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