基于理想与实物模型的航空发动机优化装配技术研究与探讨

发动机装配是发动机制造的最终阶段。提升产品装配工艺技术,改进产品装配规划,是提升产品质量、生产效率、降低成本的关键环节。利用数字化技术,通过对航空发动机理论三维模型虚拟装配技术研究,并与实体装配技术相结合,研究了实体装配优化技术,以达到对航空发动机装配工艺优化和实体装配优化的目的。     

基于精益线平衡的航电整机产品装配产线优化

为提高航空电整机产品装配线的生产效率,应对航电整机产品装配工艺复杂,批量小、品种多的特点, 应用精益生产理论对航电整机产品装配产线进行优化研究。本文以航电整机产品装配工艺为分析依据,以装配 工艺、空间占地、人员数量为约束条件,通过运用价值流分析定位产线改善目标;通过工时平衡分析和操作标 准化方法改进装配工艺;在改善工艺的基础上,通过建立物料传送线、设计流转料箱等方式,重新布局产线和 改进装配设备,使得产线产能提高60% 以上,对航电整机产品的现代化生产具有一定的推广价值。     

机器人型装备在航空装配中的应用现状与研究展望

机器人型装备具有自动化程度高、运动灵活性好、定位精度高以及生产布置柔性等诸多优势,在航空产品装配工艺环节具有广泛应用。从大型部件自动化对接、机器人装配理论、人机协作互动装配、柔性自适应工装夹具、人工智能辅助装配以及自动引导车等方面,综述了机器人型装备在航空产品自动化装配环节的应用现状。在此基础上,详细分析了机构构型在对接装配类装备中的演进历程与发展趋势,并从应用场景、技术成熟度以及装备性能等方面系统地比较了国内外航空工业在自动化装配领域的技术差距。最后,概括总结了航空装配中机器人型装备的技术挑战、发展趋势以及与工业4.0、智能制造等新兴技术相融合的发展机遇。     

基于数字化仿真技术的模块化装配单元应用

传统航空机电产品尤其是液压产品的装配工艺复杂,总装工艺流程长,生产过程控制困难,装配质量难以保证。利用数字化仿真技术实现模块化部件装配单元规划,有利于提升装配专业化水平,缩短总装周期,实现产品的快速产出。     

航空发动机装配数据结构化建模及应用

针对航空发动机装配数据结构化程度低及数据追溯困难等问题,分析了航空发动机装配数据构成及特点,提出了一个装配生产准备数据和装配生产过程数据的定义模型。针对装配生产过程数据特点,建立了以装配数据单元为核心的装配数据模型,给出了电子化履历本的实现过程,验证了方法的有效性。     

基于航空发动机脉动装配的智能管控技术研究

脉动装配生产组织模式能够有效提高航空发动机装配的质量和效率。通过对国产航空发动机脉动装配生产组织模式的需求分析,提出生产资源的精准配送是保证生产线实现脉动装配的关键。梳理国内外智能制造生态标准,结合发动机装配需求,提出基于实时数据驱动的航空发动机脉动装配生产线智能管控系统。总结出包括装配工艺仿真、智能排产与动态调度、物料标识与配送、技术状态管理、装配状态采集及优选优配等方面的关键技术。为建设智能、柔性、脉动的航空发动机装配系统提供技术支持。     

航空电子产品装配中PFMEA方法的应用和改进

航空电子产品装配的特点是所需物料较多、装配工艺复杂、装配精度要求较高等,为保证产品的质量和可靠性,需要采取科学的方法研究装配过程,并对过程中的失效模式风险进行分析。本文以某型航空电子产品装配过程中的零件装配、绝缘垫粘贴及零件冲压为例详细说明 PFMEA 方法在装配过程中的应用,找出装配过程中风险较高的项目,通过工装辅助来降低风险,提高产品质量。本文将 PFMEA 这一可靠性研究工具引入航空电子产品装配过程,为航空电子产品装配提供了一种较为科学、有效的风险预防手段。     

面向航空产品的装配工艺规划技术研究

装配工艺规划是影响航空产品装配质量和成本的重要因素。本文以航空产品装配中存在零件、工装多、装配工序复杂、精度要求高等问题为背景,研究数字化装配工艺规划中的装配信息建模;工艺组件划分与定义,包含工装、夹具、专用工具的装配顺序规划;基于VMap的装配路径规划;面向可达可拆卸的装配路径生成等关键技术。开发数字化装配工艺规划系统,并以某型飞机部件为实例进行验证。     

航空发动机智能化装配技术体系构建探索

为了研究国内航空发动机装配技术转型及发展趋势,运用离散装配和流程装配生产理念,借鉴国外在飞机和航空发动机装配,采用脉动节拍化生产成功应用经验,针对国内航空发动机装配工艺特点,提出适用于国产航空发动机单元体装配与总装装配,基于智能物流与产线系统深度融合的“多对一或多对多”混合装配新模式的发展思路和实施路线,为保障装配质量和效率,在新装配模式下,构建探索智能化装配的技术体系。     

商用航空发动机数字化装配工艺设计系统

基于模型的定义技术在航空发动机结构设计中应用广泛。针对商用航空发动机装配工艺设计工具应用问题,以产品数 据模型为核心,提出基于TeamCenter&Cortona3D集成的设计思路。打通产品装配工艺设计业务链,构建基于模型的数字化装配工 艺设计环境,自上而下实现基于模型的装配工艺任务规划、基于模型的装配工艺/ 工装设计与仿真验证,实现面向装配制造的工艺 设计,从而提高商用航空发动机装配工艺设计效率和质量,缩短产品研制周期。     

蜂窝夹层结构中胶粘剂的模拟和研究

提出了一套定量研究蜂窝夹层板中胶粘剂作用的方法。从建立蜂窝芯、胶粘剂和面板的板单元有限元模型出发,用有限元软件计算了在线弹性范围内有胶粘剂和无胶粘剂蜂窝夹层板模型在受均布载荷情况下的变形,并作了对比分析,指出了胶粘剂对夹层板的加强作用,为定量研究胶粘剂在夹层结构中作用的模拟开辟道路。同时对胶粘剂的剥离性能进行了研究,总结了影响胶粘性能的因素。     

压力分布传感器在飞机尾翼上粘接安装工艺研究

压力分布传感器逐步被应用到飞行载荷测量,传感器可靠安装是测量的前提。该文对压力分布传感器安装位置气动环境进行了计算分析,在传感器安装气动环境明确的条件下,通过粘贴介质剥离试验,选择合适的粘接材料,研究形成粘接工序,通过计算和飞行试验验证了粘接工序合理、粘接工艺可靠。     

新型结构粘接材料对航空有机玻璃性能的影响

选用新型结构粘接材料中低温固化环氧结构胶膜J-351和改性丙烯酸酯液体胶胶黏剂SY-50s,表征胶黏剂对有机玻璃的粘接性能以及应力-溶剂银纹性能,并研究胶黏剂对有机玻璃力学性能的影响。结果表明:两种胶黏剂对有机玻璃具有良好的粘接性能,J-351抗应力溶剂银纹性能优于SY-50s;有机玻璃表面施胶后力学性能下降,与定向有机玻璃相比,浇注有机玻璃力学性能下降更为明显。通过对拉伸试样断口形貌分析发现,拉伸试样带有胶黏剂的一侧首先发生破坏。因SY-50s与有机玻璃界面结合紧密,导致带有SY-50s胶黏剂的有机玻璃力学性能下降程度较大;而J-351环氧胶膜与有机玻璃界面清晰,对有机玻璃力学性能影响相对较小。因胶黏剂对有机玻璃性能的影响,导致采用SY-50s胶黏剂粘接的试样边缘连接强度低于J-351胶黏剂粘接的试样,新型结构粘接材料J-351环氧胶膜在有机玻璃粘接中应用性能良好。     

复合材料舱体软木粘贴

分析了引起复合材料舱体软木粘贴质量问题的原因。按GD414和717胶的技术条件要求，对HYJ－51、J－48胶与GD414、717胶进行对比，选用HYJ－51胶并进行工艺适用性改进，如延长胶粘剂适用期等。探索了口框局部缺陷修补方法、基材表面处理、加压方式。通过软木粘贴工艺的改进，提高了口盖与口框的装配质量、软木粘贴质量、软木外表面涂层附着质量。     

包覆快燃物的特性及其对推进剂燃烧性能影响

采用扫描电子显微镜(SEM)、衰减全反射-傅里叶变换红外光谱仪(ATR-FTIR)、光电子能谱(XPS)、机械感度测定装置等分析和测试手段研究了快燃物ACP(一种以二价铜胺络离子为阳离子的高氯酸盐)包覆后的特性。SEM,ATR-FTIR,XPS分析结果表明:聚氨酯(PU)包覆后的ACP表面有清晰的包覆层,表面裂纹减少,规整度提高,包覆度的大小可以通过调节PU含量来进行有效控制。机械感度实验表明包覆后ACP的特性落高H50为63.1 cm,比包覆前提高了22.4 cm;摩擦感度由包覆前的48%降为28%。将未包覆ACP和同等含量、包覆度为61.8%的ACP分别应用于改性双基推进剂中进行了燃烧性能的比较,发现包覆ACP改善了推进剂的燃烧性能,使其在11~20.5 MPa范围内的燃速压强指数降低约0.3。     

铝蜂窝夹层板热管区域平面度控制方法研究

主要研究蜂窝板热管区域局部平面度超差的原因及控制方法。经分析,蜂窝叠块的尺寸精度以及胶膜固化后的厚度不均匀性是导致超差的主要原因,通过提高工装均压板的厚度,利用胶膜厚度的自适应性弥补零部件尺寸累积偏差,提高平面度,并对新方法下产品剥离、剪切强度进行测试,结果表明,该工艺方法可以在不影响产品力学性能的前提下大幅改善产品热管区域平面度。     

LY12CZ铝合金微动损伤及防护技术

分析了LY12CZ铝合金及其铆接／螺接件微动损伤的微观特征以及4种工艺措施对疲劳强度的影响。试验结果表明：LY12CZ铝合金对微动作用十分敏感,容易引起严重的表面损伤。微动作用使铝合金的疲劳强度急剧下降。铝合金经喷丸强化处理后。可将常规疲劳强度提高。并使材料的疲劳性能不受微动作用的影响。涂层—胶粘—干涉组合是防止铆接件产生微动损伤的有效措施;喷丸—涂层—胶粘—干涉组合是防止螺接件产生微动损伤的有效措施。     

热压罐工艺帽型加筋壁板长桁胶接变形问题

采用"干长桁+湿蒙皮"共胶接工艺制造复合材料帽型加筋壁板零件时，发现长桁在胶接固化后普遍存在压塌式变形及胶接面胶层厚度不均匀的现象。为改善上述问题以实现复合材料帽型加筋壁板的高精度成型，通过试验件的制造和检测收集了长桁胶接前后的变形数据及胶接后的胶层厚度数据，分析了长桁在热压罐中胶接时的受力状态及导致长桁变形的主要原因，并采用有限元模拟对分析进行了验证。结果表明：帽型长桁在胶接后确实发生了压塌式变形，长桁胶接时帽顶R区的内外压力差及长桁缘条侧边加压不充分是导致变形的主要原因。将长桁缘条侧边倒成斜边或可减小这种变形的程度。     

基于寿命法的压力敏感涂料静/动态特性实验

压力敏感涂料测量技术在内外流表面压力测量方面具有独特的技术优势。涂料光谱特性及"传感器"特性的研究对于分析喷涂固化中环境差异等不可控因素的影响程度、检验拟用涂料配方特定试验的适用性具有十分重要的意义。为此,以一种在研的磷光压力敏感涂料为对象,基于自主研发的静态校准系统对发光寿命随压力与温度的变化规律进行了实验研究,通过对测量结果的拟合分析发现所用涂料的温度适用范围在30~60℃之间,且可进行温度敏感度修正;基于自主研发的高频动态压力光学校准系统对涂料在不同压力脉动频率下的涂料发光寿命峰峰值规律进行了实验研究,通过分析研究确定所用涂料基于发光寿命的截止频率上限为0.94 kHz。实验研究进一步验证了涂料特性静动态校准组合方法的可行性与有效性,为压力敏感涂料配方的研发及其应用拓展提供了重要的技术支撑。     

闭式布雷顿循环发电系统热力过程建模及其参数影响研究

针对闭式布雷顿循环发电系统热力循环过程及其参数影响,开展系统的热力过程参数建模研究,建立系统发电功率、比功率和效率的计算模型;在此基础上,研究闭式布雷顿循环发电系统比功率和效率随涡轮入口总温及效率、压气机入口总温、压气机压比及效率、累积总压恢复系数等的变化规律,考虑参数灵敏度及其优化潜力,提出可用灵敏度并对系统的比功率和效率进行灵敏度分析。研究表明,闭式布雷顿循环发电系统的比功率和效率随涡轮入口总温及效率、压气机压比及效率、系统累积总压恢复系数等参数的增大而增高,随压气机入口总温的增大而减小。在压气机入口总温、压比与效率、涡轮入口总温及效率、累积总压恢复系数等主要热力参数中,系统比功率灵敏度最高的参数为涡轮效率,系统效率灵敏度最高的参数为压气机压比。考虑参数的实际优化潜力,在循环工质一定的条件下,系统比功率可用灵敏度最高的参数为涡轮入口总温,系统效率可用灵敏度最高的参数为压气机压比。