基于航空发动机装配过程管理与控制的关键技术
李洋
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李洋,. 基于航空发动机装配过程管理与控制的关键技术[J]. 中国航空航天科学,2024.6. DOI:10.12721/ccn.2024.157362.
摘要: 航空发动机作为飞机装配中的重要组成,其存在结构复杂、涉及零部件类型众多的特点,相对应的,装配流程也较为复杂。在以往的装配作业中,以手工装配为主,且其中的大部分零部件均为小批量生产,呈现出离散型装配生产的特征。航空发动机的整体装配过程中,装配质量受到诸多因素的影响,结合以往的装配作业来看,经常出现串换件和转工件的现象,由于各类零部件的分散化程度较高,也对装配作业带来了极大的难度。现阶段如何提高航空发动机装配效率成为航空制造领域需要关注的重点问题,下文便围绕航空发动机装配过程管理及其关键技术展开研究。
关键词: 航空发动机;装配过程管理;控制技术
DOI:10.12721/ccn.2024.157362
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航空发动机装配过程趋于复杂化,装备过程的管理难度也相对较大,如果采取传统的装配工艺和管理方法,则很难保障装配质量与效率,为能降低产品装配过程的出错率,需要对既有的装配过程管理方法进行革新。根据当前航空发动机的装配特点对装配过程中的难点问题进行有效梳理。在此基础上,构建数字化的装配系统,实现对发动机装配过程的全过程管理,并重点分析其中的关键技术,目的是增强航空发动机装配过程的可靠性。

1.航空发动机装配过程管理的难点问题

第一,采取人工装配措施时很容易因为人工失误导致漏装的现象,致使装配完成后的发动机难以正常工作;第二,在发动机装配生产标准中对各类构件的装配精度给出了明确的要求,并在其中注明了允许装配精度的误差值。而在实际装配作业中,由于构件数量众多,一旦有多个构件的装配精度处于临界值,便会对后续的装配精度带来极大影响,这主要是由于装配精度未能实现最优化;第三,受到装配人员技术能力的影响,一些经验丰富的装配人员可使装配构件精度处于较高等级,而装配作业过程较为复杂,无法由同一装配人员完成,这导致更换装配人员之后会由于存在技术水平方面的偏差,致使发动机的装配性能受到影响;第四,航空发动机的精密化程度较高,对装配过程的管理要求十分严格,且通常会在装配过程中给出明确的质量标识。而现场工作人员有一部分会凭借经验进行装配,这无疑会加大装配质量的隐患,最终影响发动机的使用性能。

2.航空发动机装配过程数字化管理系统的构建

航空发动机的装配过程相对繁杂,涉及众多零部件,如果采取人工装配措施,不仅无法保障装配效率,且很容易因人工失误影响装配质量,对航空制造业的健康发展十分不利。基于此,则需利用数字化和网络化技术等构建起自动化的装配控制和管理系统,通过对各类装配数据的有效监控与管理提升对装配过程的管理水平。其中主要涉及的管理信息包括零件分体三维模型数据、发动机装配工艺数据、零部件测量数据以及实际装配数据等。通过对此类数据的有效整合与实时监测,可以及时发现装配作业中存在的问题与隐患,并对操作系统进行纠正,以提升整体装备质量与效率。

2.1任务管理系统模块

任务管理系统模块的主要作用为对于发动机装配任务进行有效计划与分配,即在系统内部针对装配任务量和装配内容进行全面整合,并基于车间作业人员数量和各类设备储备数量等对装配任务进行有效下达,是车间调度人员进行装配任务分配的主要依据。同时,可以根据任务管理模块的指导完成装配任务准备工作,有助于提升装配作业效率。

2.2可视化装配系统模块

可视化装配系统的主要作用是为装配人员的作业行为进行有力指导,相关装配人员可以基于该系统中的三维软件对装配过程进行全面了解,并根据其中演示的装配流程依次完成发动机零部件的装配作业,并明确好各类零部件的最优装配路径,可使装配作业质量得到有效保障。同时,在三维演示的可视化窗口中,还会针对重点装配环节和可能出现的装配作业隐患做出提醒,以规范装配行为,保障装配质量。

2.3装配流程管理模块

主要是针对发动机装配工艺流程的管理,即要求现场作业人员在每完成一个装配工序后,便对其装配质量进行自查,系统内部也会通过对装配工艺参数的分析,确定前一阶段的装配作业是否存在质量隐患,达到装配标准要求后,才允许进入下一装配工序。反之,则会引导装配作业人员进行构件调整,使之满足装配要求后,再进入下一工序。装配流程的管理,可实现对装配作业过程的全程化监督,是保障装配作业可靠的关键管理环节。

3.航空发动机装配过程中的关键技术

3.1可视化工艺装配技术

在前期的发动机装配作业中,相关装配人员需要根据各类零部件出厂时所配备的工艺卡片来了解装配流程,其中仅设置了装配简图以及相关的文字说明。而实际装配作业中,存在很多影响因素,仅依靠简单的工艺卡片很难了解装配作业中需要关注的重点问题,难以为装配作业进行有力的指导。而可视化工艺装配技术中,则是借助三维软件对产品装配过程进行演示,并且在特定的装配环节会给出提醒信息和警示信息,可为现场装配作业提供十分明确的指导。此外,该项技术还可被应用于新员工的岗前培训作业中,使其在上岗之前明确发动机装配过程中应注意的具体事项,确保在上岗之后能够尽快适应装配作业,并杜绝一些隐患问题对装配质量的影响。

3.2优配模块技术

发动机装配作业的过程中可以发现,虽然每个零件装配的精度均符合标准要求,处于允许偏差范围之内,但整个系统装配完成后,会由于出现密封链精度工差,致使产生装配尺寸不达标等一系列问题,最终导致整机装配精度降低,对发动机的性能带来不利影响。为了有效避免此类问题,可以借助优配模块技术,在系统内部完成各类构件的装配组合,从众多装配组合中选择出一组最优的装配数据,以此来提高整机装配的精度。

3.3装配履历表管理技术

装配履历表指的是,装配作业过过程中,每完成一道装配工艺,便由检验人员检验合格后签字确认,并传递至下一工序,实际作业中,将装配过程中形成的装配信息表格统称为装配履历表。在前期的作业中,是采取手工填写的方式,为装配作业信息的查询和管理带来了一定的难度。在新的发展时期,为了提高管理效率,可以将装配履历表生成电子化格式,在为信息提取提供便利的同时,也降低了信息出错率,可为装配过程管理工作提供可靠的信息支持。

结语:航空发动机作为飞机系统中的重要组成部分,其自身的装配质量必定会影响航空制造行业的整体发展水平,为达成提高航空发动机装配作业质量的目标,则需加强装配过程管理工作。主要方法为在其中融入数字化技术和信息化技术等,通过构建数字化管理系统的方式,做到对航空发动机装配过程的全过程监控与管理。通过有效控制各个装配工艺流程的质量来提升整体装配质量,且其中的关键技术还可提高装配作业的可靠性,降低一些不利因素对装配作业质量的影响,为航空发动机的高效装配与高质量装配奠定良好的技术基础。

参考文献:

[1]章维.航空发动机装配关键技术的研究[J].中国新技术新产品,2018(13):16-17.

[2]许连芳,韩福金,吴法勇,丰少宝.航空发动机装配MES系统设计[J].航空制造技术,2017(03):62-66.

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