金少博 王鐵楠 王歡
摘 要:從小批生產(chǎn)到發(fā)動(dòng)機(jī)定型,某型發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)裝配一直是在翻轉(zhuǎn)裝配車上完成的。該裝配車雖然可以完成整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)全部裝配工作,但裝配車較高,裝配架的空間有限,給裝配過程帶來很多困難,也增加了裝配周期。通過本項(xiàng)目研究,對(duì)托架式核心機(jī)裝配進(jìn)行了可行性分析,從而將發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)裝配移至地面托架上進(jìn)行,在原有的裝配規(guī)程基礎(chǔ)上,結(jié)合地面托架裝配的特點(diǎn),制定了新的工藝方案,設(shè)計(jì)了核心機(jī)支撐臺(tái)和吊具兩套工位器具,并經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證證明其完全可行,實(shí)現(xiàn)了核心機(jī)單獨(dú)裝配。
關(guān)鍵詞:某型發(fā)動(dòng)機(jī);翻轉(zhuǎn)裝配車;托架式裝配;工藝方案
中圖分類號(hào):V232 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
0 引言
某型發(fā)動(dòng)機(jī)是由數(shù)以千計(jì)的零件以及由這些零件組成的組件、部件、單元體和成品件、附件構(gòu)成。某型發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)裝配是發(fā)動(dòng)機(jī)制造過程中的后期工序,在整個(gè)生產(chǎn)過程中占有十分重要的地位。裝配過程不僅是對(duì)零件的制造質(zhì)量和部件、組件、成品件、附件裝配質(zhì)量的驗(yàn)證過程,而且裝配質(zhì)量直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的性能(推力、耗油、溫度、流量)、壽命及工作可靠性,裝配過程不清潔和操作不文明不僅會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)的提前失效,而且會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的飛行安全事故。裝配過程中的勞動(dòng)量也較大,裝配平均工作量約占發(fā)動(dòng)機(jī)制造工作量的30%,可見裝配過程的質(zhì)量和效率直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量和效率。
在某型發(fā)動(dòng)機(jī)大規(guī)模批產(chǎn)階段,提高發(fā)動(dòng)機(jī)裝配效率具有十分重要的意義。對(duì)于三代機(jī)及雙涵道發(fā)動(dòng)機(jī)來說,大部分發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)上采用單元體設(shè)計(jì),因此,很多國家及生產(chǎn)單位均采用單元體裝配方法,即將發(fā)動(dòng)機(jī)裝配成獨(dú)立的小單元體或?qū)⒑诵臋C(jī)裝配成大的單元體,這樣不僅提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的互換性,同時(shí)提高了生產(chǎn)效率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度和風(fēng)險(xiǎn)。
從小批生產(chǎn)到發(fā)動(dòng)機(jī)定型,某型發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)裝配一直是在翻轉(zhuǎn)裝配車上完成的,該裝配車可以完成整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的全部裝配工作,但由于裝配車較高,操作者在進(jìn)行核心機(jī)裝配時(shí),需要反復(fù)上、下車拿取機(jī)件,同時(shí)裝配架的空間有限,裝配過程中部分操作無法同時(shí)進(jìn)行,增加了整機(jī)裝配周期。鑒于此,決定對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)裝配開展專題研究工作。
1 托架式核心機(jī)裝配的可行性分析
某型發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)為單元體結(jié)構(gòu),核心機(jī)包括中介機(jī)匣組合件、中央齒輪箱組件、高壓壓氣機(jī)、主燃燒室聯(lián)合單元體、高壓渦輪轉(zhuǎn)子平衡組件,這些部件均為單元體結(jié)構(gòu)。
要實(shí)現(xiàn)在托架裝配車上將核心機(jī)全部裝配完成,與翻轉(zhuǎn)裝配車的裝配路線和工藝方法相比,其區(qū)別在于高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與中介機(jī)匣組合件內(nèi)的中央齒輪箱組件組裝時(shí),由于托架裝配車高度較低且不能翻轉(zhuǎn),無法實(shí)現(xiàn)高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的連接螺母按照最終限力要求擰緊,這樣容易導(dǎo)致高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子裝配不到位,即在軸向上后移或裝配到位后在后續(xù)的裝配過程中高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生向后移動(dòng)現(xiàn)象,這將影響到高壓壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)靜子軸、徑向間隙,高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片緣板與高壓導(dǎo)向器內(nèi)環(huán)的軸向間隙,高壓渦輪葉片葉尖與高渦導(dǎo)向器間的間隙。鑒于托架上和翻轉(zhuǎn)裝配車上核心機(jī)裝配的區(qū)別及其存在的影響,我們從此結(jié)構(gòu)、裝配過程、測(cè)量上和試驗(yàn)上進(jìn)行分析,分析高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的連接螺母未按照最終限力要求擰緊,是否能使高壓轉(zhuǎn)子裝配不到位或發(fā)生向后移動(dòng)現(xiàn)象,致使高壓、高渦間隙不合格。
1.1 從結(jié)構(gòu)上分析
高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的前軸頸與中央齒輪箱組件主動(dòng)錐齒輪內(nèi)徑R1處配合F4為過盈;高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的前軸頸與中央齒輪箱組件主動(dòng)錐齒輪內(nèi)徑R2處配合F3為過盈。高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的前支點(diǎn)支承在中央錐齒輪組件內(nèi),而高壓前軸頸與主動(dòng)弧齒錐齒輪內(nèi)徑為過盈配合,如果裝配到位,高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子不易發(fā)生軸向上的移動(dòng)。
1.2 從裝配過程上分析
高壓轉(zhuǎn)子裝配時(shí),先測(cè)量高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子前軸頸端面到凸肩的尺寸T值,中央齒輪箱組件上主動(dòng)錐齒輪前端到NO.3密封跑道組件內(nèi)端面的尺寸N值,計(jì)算M計(jì)=T-N。然后加熱主動(dòng)錐齒輪內(nèi)孔,再將高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子緩慢垂直落入中介機(jī)匣組合件內(nèi)的主動(dòng)錐齒輪內(nèi)孔中,用30t拔具軸向拉動(dòng)高壓轉(zhuǎn)子,最后測(cè)量高壓前軸頸至主動(dòng)錐齒輪端面尺寸M實(shí)際值,與計(jì)算值M計(jì)比較,使M實(shí)=M計(jì)±0.02mm,合格后用手?jǐn)Q緊連接螺母。這種尺寸校驗(yàn)的方法,能保證高壓轉(zhuǎn)子裝配到位。
在托架上進(jìn)行核心機(jī)的全部裝配過程中,中介機(jī)匣組合件落到核心機(jī)支撐臺(tái)上用螺栓固定,高壓轉(zhuǎn)子在裝配到位后始終垂直落在中介機(jī)匣上,托架不能翻轉(zhuǎn),待核心機(jī)裝配完成后,裝上核心機(jī)吊具,將核心機(jī)垂直吊裝到發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)裝配車上固定。所以,在托架式核心機(jī)的整個(gè)裝配過程中,如果高壓轉(zhuǎn)子裝配到位后,在后續(xù)的裝配過程中,高壓轉(zhuǎn)子不會(huì)發(fā)生向后移動(dòng)的現(xiàn)象。
1.3 從測(cè)量上分析
高壓壓氣機(jī)部分的所有軸、徑向間隙測(cè)量要求向前排除轉(zhuǎn)子軸向活動(dòng)量,而在托架裝配車上進(jìn)行核心機(jī)裝配時(shí),高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子垂直落在中介機(jī)匣組合件上,為此在托架裝配車上測(cè)量間隙滿足設(shè)計(jì)要求,與翻轉(zhuǎn)裝配車上相同。
2 工藝方案
針對(duì)托架上裝配核心機(jī)的裝配高度低、不能翻轉(zhuǎn)、裝配空間比較自由等特點(diǎn),設(shè)計(jì)了核心機(jī)支撐臺(tái),進(jìn)行核心機(jī)裝配,設(shè)計(jì)了核心機(jī)吊具將核心機(jī)從支撐臺(tái)移至翻轉(zhuǎn)裝配車上。
核心機(jī)支撐臺(tái)是由一個(gè)支撐臺(tái)和兩個(gè)站架構(gòu)成,支撐臺(tái)用于核心機(jī)的全部裝配,高度800mm,帶有活動(dòng)腳輪,方便移動(dòng),還有可調(diào)整的固定地腳,用于水平調(diào)整和固定作用。兩個(gè)站架操作者可根據(jù)操作高度靈活使用。
核心機(jī)吊具由機(jī)匣支撐座、無外環(huán)圓柱滾子軸承、心軸、螺母等構(gòu)成,機(jī)匣支撐座與燃燒室機(jī)匣用螺釘連接,滾子軸承與高渦轉(zhuǎn)子上的軸承外環(huán)配合構(gòu)成高壓轉(zhuǎn)子后支點(diǎn),心軸穿過核心機(jī),前端用螺母固定。這樣可將核心機(jī)垂直吊起移動(dòng),而不影響核心機(jī)的裝配狀態(tài)。
在支撐臺(tái)上進(jìn)行核心機(jī)裝配的工藝路線是以高壓壓氣機(jī)裝配工藝,傳動(dòng)裝配工藝為基礎(chǔ),稍加改動(dòng)而成。
3 試驗(yàn)及效果
按照前述工藝方案在核心機(jī)支撐臺(tái)上完成了核心機(jī)的裝配,測(cè)量的高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)靜子軸徑向間隙。測(cè)量數(shù)值全部合格,說明高壓轉(zhuǎn)子已經(jīng)裝配到位。用核心機(jī)吊具,將核心機(jī)吊裝到發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)裝配車上并固定,分下高壓大螺母,復(fù)測(cè)尺寸M實(shí),3臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)M實(shí)均在M計(jì)±0.02mm范圍內(nèi)。裝上鎖環(huán)和高壓大螺母,按要求擰緊高壓大螺母,復(fù)測(cè)高渦相對(duì)于高壓九級(jí)盤盤心跳動(dòng)值,均已經(jīng)合格交付。試驗(yàn)結(jié)果表明,托架式核心機(jī)裝配的工藝方案具有可操作性,兩套工裝也完全適用,可實(shí)現(xiàn)托架式核心機(jī)的裝配,此裝配方式給操作帶來很大的便利,縮短了發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配周期,提高了裝配效率。
4 存在問題
從托架式核心機(jī)裝配過程中,發(fā)現(xiàn)支撐臺(tái)底部空間過小,不便于操作者進(jìn)行高壓轉(zhuǎn)子前軸頸和主動(dòng)錐齒輪部分的操作,所以有必要對(duì)其改進(jìn),使操作者能夠更方便的操作。
結(jié)論
通過此次研究,分析出托架式核心機(jī)裝配中高壓連接螺母未按照最終要求力矩?cái)Q緊,不影響高壓轉(zhuǎn)子裝配,從而將發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)裝配移至地面托架上進(jìn)行,編制了新的工藝方案,設(shè)計(jì)了兩套新的工裝,并經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證其具有可操作性和實(shí)用性,實(shí)現(xiàn)了核心機(jī)單獨(dú)裝配。托架式核心機(jī)裝配降低裝配高度,降低操作者勞動(dòng)強(qiáng)度和操作風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)提升裝配效率。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)承┡_(tái)份發(fā)動(dòng)機(jī)的不完全統(tǒng)計(jì),核心機(jī)裝配時(shí)間每臺(tái)大約縮短2h,如果熟練托架裝配、生產(chǎn)安排緊湊,整機(jī)裝配周期也可大幅度地縮短。
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