曹成

（空軍工程大學(xué)航空工程學(xué)院，陜西西安 710000）

0.引言

在現(xiàn)代社會下，我國對航空發(fā)動機的運行提出了嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。航空發(fā)動機裝配技術(shù)水平影響著發(fā)動機運行水平。所以，要從優(yōu)化航空發(fā)動機裝配技術(shù)的角度出發(fā)，構(gòu)建技術(shù)升級方案。在信息時代下，應(yīng)用將數(shù)字化技術(shù)融入到航空發(fā)動機裝配技術(shù)之中，以此強化發(fā)動機運行效果，保證航空工作的順利開展。

1.國內(nèi)外在裝配方向的研究現(xiàn)狀及分析

國內(nèi)外專家積極地探究了裝配工作，希望提升裝配工作水平。國外研究現(xiàn)狀：國外學(xué)者從系統(tǒng)辨識與控制器設(shè)計兩部研究了裝配工作。從系統(tǒng)辨識的角度來講，Tutunji T等研究了基于脈沖響應(yīng)的遞歸辨識算法，應(yīng)用該種算法可以保證裝配工作效率。從控制器設(shè)計的角度來講，Ahmed Rubaai等發(fā)現(xiàn)了傳優(yōu)化的模糊PID控制器在加快發(fā)動機相應(yīng)速度方面具有積極的意義。Wlison Latombe等研究了裝配圖，優(yōu)化了裝配順序。在這種情況下，可以節(jié)約裝配時間，降低裝配工作出錯率。國內(nèi)研究現(xiàn)狀：我國在航空發(fā)動機裝配技術(shù)方面的研究時晚于國外。不過，研究人員針對航空發(fā)動機裝配技術(shù)發(fā)展提供了有效思路。劉春針認(rèn)為應(yīng)該將激光跟蹤儀的機器人用于裝配定位工作之中，以此保證裝配工作的精準(zhǔn)度。陳哲涵等在裝配檢測工作方面進(jìn)行了研究，認(rèn)為要積極地構(gòu)建裝配檢測數(shù)據(jù)模型。石宏指出數(shù)字化裝配技術(shù)在提高航空事業(yè)發(fā)展水平中具有重要價值，因此要加大對字化裝配技術(shù)推廣力度。

2.傳統(tǒng)發(fā)動機裝配技術(shù)存在的問題

航空發(fā)動機裝配成本占發(fā)動機成本的40%，裝配工作量占整體工作量的50%。由此可見，裝配工作水平極大地影響著航空發(fā)動機成本以及工作效率。在航空發(fā)動機數(shù)字化裝配技術(shù)未出現(xiàn)之前，主要采取傳統(tǒng)的人工航空發(fā)動機裝配方式開展此項工作。在傳統(tǒng)航空發(fā)動機裝配工作模式下，航空發(fā)動機裝配工作質(zhì)量，工作效率，工作成本等都不能夠得到充分保障。傳統(tǒng)航空發(fā)動機裝配工作方式的問題主要表現(xiàn)在以下方面：裝配失誤。人工是航空發(fā)動機裝配工作的主體，也就是說，很多的航空發(fā)動機裝配工作是依靠人工完成的。不過，人工在航空發(fā)動機裝配工作中容易出現(xiàn)一些問題，進(jìn)而影響了裝配工作質(zhì)量[1]。比如，在裝配中，將原本需要裝的零部件裝到了其他的位置，同時還存在漏裝的問題。在裝配完航空發(fā)動機后，就需要開展檢查工作，而在發(fā)現(xiàn)航空發(fā)動機運行問題后，就需要拆卸零件等，這樣既延長了工作時間，又增加了裝配成本。精準(zhǔn)性不高。人工在進(jìn)行航空發(fā)動機裝配測量工作時容易出現(xiàn)誤差，從而降低了發(fā)動機運行水平，影響發(fā)動機壽命。工作人員能力及專業(yè)水平存在差異。有的工作人員航空發(fā)動機裝配工作素養(yǎng)高，實踐能力高，但是有的工作人員能力及專業(yè)水平并不高。因為工作人員能力及專業(yè)水平存在差異，他們在配合航空發(fā)動機裝配工作方面會存在問題，進(jìn)而影響發(fā)動機性能發(fā)揮。為提高航空發(fā)動機裝配工作水平，我國需要加大對航空發(fā)動機數(shù)字化裝配技術(shù)研究力度，促進(jìn)裝配技術(shù)有效發(fā)展。

3.數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，數(shù)字化裝配技術(shù)呈現(xiàn)了數(shù)字化發(fā)展特征。通過將數(shù)字化裝配技術(shù)應(yīng)用在航空發(fā)動裝配中，提高了裝配工作效率，節(jié)約了裝配成本。所以，航空發(fā)動機數(shù)字化裝配技術(shù)受到了人們廣泛關(guān)注。航空發(fā)動機數(shù)字化裝配技術(shù)包括數(shù)字化裝配工藝設(shè)計、數(shù)字化檢測技術(shù)、數(shù)字集成控制技術(shù)。數(shù)字化裝配工藝設(shè)計。主要通過形成航空發(fā)動機三維模型的方法，為航空發(fā)動機裝配工作提供可靠的依據(jù)。在開展數(shù)字化裝配工藝設(shè)計工作時，會出現(xiàn)三維過程圖和多媒體動畫，而工作人員需要重點研究三維過程圖和多媒體動畫，以此提高航空發(fā)動機裝配工作效率與質(zhì)量。數(shù)字化檢測技術(shù)。在數(shù)字化檢測技術(shù)下，可以大幅度地提升航空發(fā)動機裝配工作的精準(zhǔn)度。坐標(biāo)測量機、激光跟蹤儀、激光雷達(dá)、激光掃描儀等是在航空發(fā)動機裝配工作中常應(yīng)用的數(shù)字化檢測技術(shù)。數(shù)字集成控制技術(shù)。通過應(yīng)用數(shù)字集成控制技術(shù)，有利于保證設(shè)計、定位、鉆孔、連接等數(shù)據(jù)交互、協(xié)調(diào)。同時可以促進(jìn)各種信息共享，進(jìn)而強化航空發(fā)動機裝配工作效果[2]。數(shù)字集成控制技術(shù)屬于系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵技術(shù)，所以要重視此項技術(shù)。

4.數(shù)字化裝配的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 虛擬裝配技術(shù)

虛擬裝技術(shù)在航空發(fā)動機裝配工作中起著監(jiān)督、指導(dǎo)作用。在虛擬裝配技術(shù)下，可以模擬裝配工作，進(jìn)而實施技術(shù)應(yīng)用監(jiān)測工作。虛擬裝技術(shù)在數(shù)值計算、裝配工藝規(guī)劃、工作面布局、裝配操作模擬等方面發(fā)揮著重要的價值[3]。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，虛擬裝配技術(shù)也得到了有效發(fā)展，以此保證發(fā)動機裝配工作質(zhì)量。

4.1.1 虛擬裝配系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立

虛擬裝配系統(tǒng)結(jié)合了硬件、軟件等，屬于集成性的系統(tǒng)。虛擬裝配系統(tǒng)會呈現(xiàn)CAD系統(tǒng)中零件信息，并利用這些信息，形成虛擬零件模型。相關(guān)人員需要應(yīng)用虛擬裝配系統(tǒng)，推進(jìn)裝配操作工作[4]。在開展裝配操作工作時，要跟蹤視點，識別各項功能。同時要科學(xué)地應(yīng)用虛擬現(xiàn)實算法，確保技術(shù)應(yīng)用水平。應(yīng)用虛擬裝配系統(tǒng)會輸出仿真結(jié)果，包括產(chǎn)品裝配模型、零件裝配軌跡、干涉檢查報告、裝配過程動畫和零件裝配順序文件等。在這種情況下，可以更好地開展裝配研究工作。裝配過程動畫顯示了裝配過程，裝配技巧，裝配方法等，有利于指導(dǎo)工人參與裝配工作，提高工人裝配素養(yǎng)以及技能。正因如此，相關(guān)人員會將裝配過程動畫納入培訓(xùn)方案中，科學(xué)進(jìn)行裝配培訓(xùn)教育活動，增強工人裝配實踐能力。

4.1.2 裝配模型建模技術(shù)

在裝配模型建模技術(shù)下，會先對產(chǎn)品進(jìn)行三維設(shè)計處理，再進(jìn)行二次輕量化處理。由于裝配體靜態(tài)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建影響著裝配水平，相關(guān)人員需要應(yīng)用裝配模型建模技術(shù)對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化、處理[5]。與此同時，要通過交互技術(shù)的方法，反應(yīng)結(jié)構(gòu)，調(diào)正結(jié)構(gòu)。通過應(yīng)用裝配模型建模技術(shù)，可以把裝配關(guān)系分離化和時序化。在這種情況之下，就可以更好地完成交互工作，為裝配工作的順利推進(jìn)奠定可靠基礎(chǔ)。

4.1.3 裝配過程仿真技術(shù)

仿真技術(shù)即通過精準(zhǔn)地模仿裝配工作，為實際工作提供指導(dǎo)。裝配過程仿真技術(shù)包括兩項內(nèi)容，具體如下所述。一種是可裝配性分析。應(yīng)用裝配過程仿真技術(shù)，可以清楚地了解裝配工作。同時可以及時發(fā)現(xiàn)裝配工作中的問題，進(jìn)而改進(jìn)工作，從而解決問題。此外，可對裝配工作進(jìn)行科學(xué)、有效驗證，進(jìn)而對裝配工作開展可行性分析活動[6]。另一種是裝配精度分析。應(yīng)用裝配過程仿真技術(shù)，分析零部件制作精度，從而優(yōu)化裝配工作。

4.2 裝配工藝過程數(shù)字化柔性設(shè)計

4.2.1 實體建模技術(shù)

實體建模技術(shù)即對裝配產(chǎn)品進(jìn)行三維建模，在建模前，要準(zhǔn)確地測量裝配產(chǎn)品的尺寸，并記錄產(chǎn)品尺寸。在開展實體建模工作中，要盡快地測量主模型涉及的產(chǎn)品尺寸[7]。通過開展實體建模工作，可以減少裝配工作誤差，提高裝配工作的精準(zhǔn)度，保證裝配工作水平。

4.2.2 工藝過程設(shè)計技術(shù)

裝配工藝指導(dǎo)著實際裝配工作，應(yīng)用良好的裝配工藝，可以提升裝配產(chǎn)品的質(zhì)量。發(fā)動機型號不同所需應(yīng)用的裝配工藝也不同。相關(guān)人員需要研究不同發(fā)動機型號涉及的裝配工藝，以此確保裝配工作有效開展。通過應(yīng)用合適地裝配工藝，可以解決材料，保證裝配工作的精準(zhǔn)性，加快工作速度，保證工作質(zhì)量。相關(guān)人員有必要構(gòu)建工藝件、設(shè)備、工裝、測具、量具等工藝資源庫，以此優(yōu)化工藝。同時要開展相關(guān)管理工作，把控裝配工藝。

4.2.3 基于形位公差的裝配容差分析技術(shù)

形位公差的裝配容差分析技術(shù)即通過應(yīng)用科學(xué)、有效的計算方法，分析零部件與容器差異。其中，要根據(jù)零部件特點，推進(jìn)容器選擇工作，以此保證裝配工作質(zhì)量[8]。

4.3 裝配工藝可視化技術(shù)

通過應(yīng)用裝配工藝可視化技術(shù)，可以動態(tài)監(jiān)測裝配工作。這樣可以更及時、有效地發(fā)現(xiàn)裝配問題[9]。雖然裝配工藝可視化技術(shù)有利于指導(dǎo)裝配工作，提高裝配工作，但是因該技術(shù)還不夠成熟，尚不能夠廣泛地應(yīng)用到裝配監(jiān)測工作中。

5.裝配制造數(shù)字化

裝配制造數(shù)字化是一項復(fù)雜、系統(tǒng)的工作。相關(guān)人員要積極研究裝配制造數(shù)字化工作，掌握裝配制造數(shù)字化應(yīng)用技巧[10]。當(dāng)前，我國主要通過工人與技術(shù)相互配合完成裝配工作，我國裝配制造工作具有半自動化特點。對于工人來講，其需要增強裝配工作能力，按照裝配工作流程開展裝配工作，保證裝配工作精度以及質(zhì)量，剛性裝配的方式以及劃線的方式是傳統(tǒng)的航空發(fā)動機定位主要應(yīng)用方式。這種兩種方式具有應(yīng)用局限性，既適合有限型號的發(fā)動機，又不廣泛適用于其他型號的發(fā)動機。相關(guān)人員需要根據(jù)發(fā)動機型號選擇合適地定位技術(shù)，提高定位水平。為提升裝配工作水平，要積極研究裝配工藝，并科學(xué)地應(yīng)用裝配工藝開展實踐工作。隨著新技術(shù)發(fā)展，裝配互數(shù)字化技術(shù)將會成熟發(fā)展。未來，裝配制造數(shù)字化技術(shù)也會得到廣泛應(yīng)用。

6.結(jié)語

數(shù)字化裝配技術(shù)可以保證航空發(fā)動機裝配生產(chǎn)效率，提高航空發(fā)動機裝配水平。由于數(shù)字化裝配技術(shù)水平尚不能夠滿足裝配需求，我國需要繼續(xù)優(yōu)化數(shù)字化裝配技術(shù)，促進(jìn)數(shù)字化裝配技術(shù)快速發(fā)展。