基于数字化技术的航空发动机检测探析
富阳 王丽 郭美华 魏胜君
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富阳 王丽 郭美华 魏胜君,. 基于数字化技术的航空发动机检测探析[J]. 航空航天学报,2023.5. DOI:10.12721/ccn.2023.157044.
摘要: 伴随着我国不断增强的综合实力,带动了航空事业的发展和进步,但是在航空行业发展期间,也存在许多不足之处,本文深入探析了基于数字化技术的航空发动机检测,在航空发动机制造中,航空发动机的装配技术使其核心内容,占据着重要位置,有关人员需要高度重视其中存在的各种问题,并通过一系列可行方法,不断提高航空发动机的装配技术,推动航空行业的快速发展。
关键词: 数字化技术;航空发动机;检测
DOI:10.12721/ccn.2023.157044
基金资助:广东教育厅科研项目《空客及波音发动机高压涡轮导向叶片智能检测及防腐新材料研究与应用》(项目编号2020ZDZX2082)

我国在高速发展的同时,自主研究出了许多战斗机和大型飞机,有助于更好的发展航空事业,提升国家综合实力。以往,我国由于科学技术能力低下,难以发展航空业,以此无法有效提高航空发动机装配工作的整体质量和效率。目前,我国航空业的发展势头较强,但是相应的也提高了对于飞机运行稳定性和各项参数的标准要求,而发动机是飞机飞行的驱动力,为此,需要高度重视和积极解决航空发动机检测工作。

一、数字化装配技术

相较于传统装配技术来说,数字化技术的航空发动机装配技术在柔性工装、在线检测装配质量、自动化装配方面、电子化文件方面等,装配水平和效率较高,以下是数字化主要的装配技术要点:

(一)虚拟装配技术

在虚拟制造中,虚拟装配是重要的组成部分之一,与此同时,也是制造全经过的基础条件,操作虚拟装配技术的整体经过具有一定的可视化性质,为此,在此过程中,相关工作人员能够及时观察到其中存在的问题,从而第一时间做出相关修改工作和调整工作,装配可视化在此期间中的优点是能够模拟各个方面,包括:装配操作、装配工艺规划、数值计算、工作面布局等,使相关工作人员更熟悉和了解操作的整个流程,同时按照检测内容和结果,明确其中存在的不足,以上内容是传统装配技术和方法所不具备的功能。在产品数字化、自动化发展期间,虚拟装配是其中的关键环节,依托于对虚拟装配技术的使用,相关工作人员能够实时仿真装配经过,制定健全和完善的装配工艺方案,基于此,优化和调整车间布局,最大程度的降低错误发生的概率[1]

1. 虚拟装配系统

通过对虚拟现实技术的使用,虚拟装配系统能够有机结合实际装配经过,模拟整个装配过程,以此实现指导产品设计的效果。虚拟装配系统的组成包括硬件和软件,从软件角度上来说,通过CAD,虚拟装配能够对零件的公差信息和特征信息进行捕捉,同时展开建模,并在系统中,将以上信息进行录入,按照获取到的相关信息,系统能够建立虚拟工具模型以及虚拟零件模型。而后在虚拟装配环境中,用户和相关工作人员能够依托于手势识别、声音识别、视点跟踪功能,达到人机交互虚拟装配系统的效果,以此实现虚拟装配。在虚拟装配的整个系统中,均会遇到各种的虚拟现实算法,包括:多细节层次模型自动生产算法、碰撞检验算法等。完成仿真后,虚拟装配系统会对产品的各种文件进行输出,包括:装配顺序、装配轨迹、装配模型、干涉检查报告、过程动画等。工作人员通过其中装配的动画,能够更好的了解和掌握相关流程[2]

2. 装配模型建模

三维数字化设计的基本原理是在装配体静态结构中通过装配结构的聚合和约束依赖的关系展开规则制定,属于二次轻量化处理产品,零件处理工具、工装等,而后依托于构造时序关系,表达整个装配体模型的反映交互经过。这种技术的特点是时序和分离装配关系,间接明了的表达交互经过。

3. 装配经过仿真

目前,仿真技术主要涵盖两方面内容,一是装配精度分析,二是可装配性分析。在仿真技术的初级阶段中较为适用可装配性分析,其作用是能够对装配过程中存在的问题进行判断和分析,同时验证装配设计的科学性和合理性,如若有问题存在于此期间中,就要及时判断并解决问题。在仿真处理阶段合理性验证操作工作完成并有效对其中的问题处理过后,就要展开后续的装配工艺,在不断深入工艺模拟后,也相应的提高了产品零部件的各方面标准和要求,在此期间,就需要深入分析和研究装配精度[3]

(二)数字化柔性设计

1. 实体建模

在装配方面,实体建模工作的要求较高,例如,针对于零件的尺寸方面,只有准确掌握和熟悉装配尺寸,才能够展开实体建模工作。而后按照尺寸的要求和主模型,展开建模,基于这些要求,能够降低出现误差的几率,提升装配的最终质量。

2. 工艺经过设计

在实际展开装配航空发动机前,按照发动机的不同,相关设计工作人员要有针对性的制定装配方案,而后需要深入分析和研究装配工艺,深入了解和掌握不同型号装配的技术要点以及特征,依托于这种方法,能够节省成本,强化装配工作质量和效率,从而实现装配技术自动化生产模式的效果[4]

3. 装配容差分析

可以在形位公差分析方法的基础之上进行分析装配容差,装配容差分析的原理是依托于计算机来实现分析模型。分析容器与零部件的差异数据,按照不同零部件的特征,来有针对性的展开容器选择和配置工作,确保容器的实效性和实用性。

(三)装配工艺可视化

在现阶段展开装配工作期间,装配工艺卡上的要求和指示是装配工作人员展开装配工作的标准,虽然对装配工艺环节进行了简化,以此便于更好的进行装配操作,但是无论是简图,还是文字,均不能展现出装配的全过程,易于存在误差。而通过对可视化装配方法的使用,能够最大化的降低出现这种情况的几率,还能够有效结合二维、三维与文字信息,实时监测装配过程,便于第一时间发现问题,第一时间展开解决和处理[5]

二、装配制造数字化检测

针对于航空发动机来说,其装配制造工程具有一定的困难性和复杂性。这是由于在展开操作期间,不单单要了解和掌握相关流程,包括:检查、工艺等,还需要有机融合实际操作和新技术,以此有效提升装配工作的产品质量控制能力和生产效率。在工作期间,航空发动机装配工作的特征时涉及到的零部件种类多且繁杂,整个流程和环节中的一些工艺需要机械与人的紧密配合才能够实现,为此,需要相关工作人员有较高的专业能力和水平,尤其是要求工作人员要熟练掌握装配技巧,不仅如此,在装配期间,需要较高的装配精度标准要求。在装配定位层面,刚性装配是传统航空发动机装配技术通常采用的方式,但是不是全部型号的发动机装配都适用于刚性装配方式,仅有特定型号的发动机才能够真正发挥出刚性装配方式的作用和效果。为此,针对于目前的航空发动机装配来说,工作人员在实际展开定位工作期间,要立足于实际状况,确保相关方案制定的合理性和科学性,并在操作进行前,需要通过对虚拟装配的使用,了解装配的整个经过,避免生产中存在问题,节约成本。除此之外,在改善相关操作流程后,还能够减少生产零部件的时间,有效提高航空发动机装配的准确性和精准性,进而加强实际运行的稳定性和可靠性[6]

结束语:

总而言之,航空发动机装配技术通过数字化技术的使用,能够极大的提升航空发动机装配经过的装配可靠性和装配生产效率,相较于传统技术装配来说,基于数字化技术的航空发动机检测能够大幅度加强其航空发动机的综合作用。

参考文献:

[1] 鞠皎荧. 航空发动机部件虚拟装配及数字化检测技术[J]. 航空制造技术,2014(21):86-88,92.

[2] 杨秀英. 数字化技术在航空用特型温度传感器检测中的应用[J]. 中国制造业信息化,2009,38(5):67-69,73.

[3] 唐秀梅,李海泳,徐金梅. 基于MBD技术的航空发动机制造数字化工艺准备应用[J]. 航空制造技术,2013(21):54-56.

[4] 于群,孙方成,石宏. 航空发动机装配技术的应用及其发展趋势[J]. 山东工业技术,2018(3):57. 付成松.

[5] 航空发动机维修中叶型数字化测量技术的研究[D]. 国防科学技术大学,2019.

[6] 朱栋,朱荻,徐正扬. 航空发动机叶片电解加工阴极数字化修正模型及其试验研究[J]. 机械工程学报,2011,47(7):191-198.

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