航空發動機裝配難點與裝配質量控制措施

2024年3月28日發(作者：次級代謝產物)

航空發動機裝配難點與裝配質量控制措

施

摘要：航空發動機作為一項高精度設備，對制造和裝備精準度的要求非常高。

航空發動機是由眾多零部件組成的，而且各零部件對精準性的要求非常高，因此，

對航空發動機的裝配質量提出了更高的要求。影響航空發動機裝配作業的因素較

多，為了能夠進一步提升航空發動機的裝配質量，就需要深入分析各環節的影響

因素，采取針對性的措施進行管控，以便能夠從整體上提升航空發動機的裝配質

量。航空發動機裝配工作的進行，通過做好事前預防、裝配環節的質量監督以及

關鍵點的管控等各項工作來保障發動機的裝配質量。鑒于此，本文立足于航空發

動機的功能概述，圍繞發動機的裝配難點以及質量管控措施展開如下探討。

關鍵詞：航空發動機 ；裝配 ；質量

1.發動機功能概述

在熱力產品中，航空發動機作為重要部件，發揮著非常關鍵的作用。航空發

動機不僅是單一的動力機器，要求其系統布局科學、嚴謹，要保障每個零部件的

功能和性能。發動機也被稱之為機器的“心臟”，其具有如下功能作用：（1）

以動力方式將能量呈現出來，具有傳動動力的作用，從而為機械產品的高效運轉

奠定良好的基礎。（2）發動機具有安全保障作用。一旦發動機運作失效，將會

影響產品的安全性，最終因裝配問題和發動機故障而增加產品出現風險事故的幾

率。（3）影響產品的使用壽命。發動機作為基礎部件，對整個產品的使用壽命

有著很大的影響，主要是因為受發動機自身裝配問題以及磨損消耗等方面因素的

影響，一旦發動機出現嚴重的質量問題，就會影響零配件的穩定性，長此以往將

會大大降低發動機的使用壽命

[1]

。

2.影響航空發動機裝配質量的因素

2.1航空發動機結構復雜裝配技術要求較高

航空發動機的裝配涉及眾多零部件，其裝配質量直接決定著發動機的性能，

為了能夠新一步提升航空發動機的裝配質量，就需要將各工序有序連接起來。航

空發動機裝配工作的進行，主要用到的是人工裝配方法，由于該環節的工序多、

涉及不同工種的眾多人員，因此，受人員分工以及環境因素的影響較大，最終導

致具體航空發動機裝配工作的開展容易出現漏裝以及錯裝等現象的出現，嚴重影

響了航空發動機的裝配進度和裝配質量

[2]

。航空發動機的裝配式一項小批量的離

散性生產作業，再加上發動機型號比較多，航空發動機裝配作業因發動機型號的

不同，對工序的要求也各不相同，尤其是對于一些新型航空發動機，由于裝配工

序和工藝沒有完全確定，裝配工人和工藝的不成熟大大降低了航空發動機的裝配

精度。

2.2航空發動機的裝配質量管理意識不強

航空發動機的裝配對技術含量的要求非常高，要想從整體上提升裝配質量，

就需要從技術層面入手，加大對航空發動機的裝配管理力度，通過不斷強化管理

意識，完善管理方法，使航空發動機裝配與質量標準要求一致，保障航空發動機

的裝配效果。以往航空發動機裝配工作的進行，通常都存在著重進度而忽視日常

管理的現象，尤其是在裝配作業量較小的時候，沒有充分利用閑暇時間對員工進

行思想教育，致使員工缺乏質量意識，在問題的處理上應對能力不足，上述問題

的存在都是影響航空發動機裝配質量的主要原因

[3]

。

3.提高航空發動機裝配質量的應對措施

3.1航空發動機裝配前的準備與預防控制

航空發動機裝配工作的進行，需要用到眾多施工技術和施工工藝，并且要積

極做好一系列前期準備工作，加強設計部門和技術部門之間的交流與溝通，尤其

是要重點溝通航空發動機裝配過程中的技術要點和難點，以便為后續裝配工作的

高質量開展奠定良好的基礎。同時，要保障航空發動機裝配過程中各部門工作的

協調性，在標準制度的約束下確保各部門之間工作的有序推進。值得注意的是，

要做好航空發動機裝配工人技能和安全培訓工作，并且將獎懲機制全面貫徹落實

到位，提升航空發動機的裝配效率

[4]

。具體開展裝配工作前，要模擬航空發動機

的裝配過程，明確其中可能存在的問題，并制定針對性的防控策略。此外，航空

發動機裝配工作是在各工種的相互配合下進行的，對此，應該基于裝配需要提前

設計，使裝配工作如期進行。

3.2航空發動機裝配過程中的關鍵點控制

航空發動機的裝配涉及到眾多環節，為確保該項工作的高質量開展，就需要

保障每個環節的裝配作業精度，確保其精準度達標。為了能夠進一步提升航空發

動機的裝配效率，就需要用到關鍵的點監控方式，通過做好航空發動機裝配過程

中的質量監督工作，深入分析航空發動機裝配環節的關鍵點，能夠有效把控航空

發動機的裝配質量，并且在一些專業設備或者工具的輔助下高質量開展裝配作業

[5]

。特別是對于一些大型結構的裝配，由于這類構件的體積和重量大，因此，使

用吊車裝配方法不僅過程復雜，而且難度大，對此，就需要借助具有可調功能的

設備來約束裝配工作的規范化開展，保障裝配質量。

3.3做好航空發動機裝配過程中的協調調度

航空發動機裝配工作的進行，如果過度強調裝配質量或者裝配進度，都會影

響最終的裝配效果。因此，裝配工作的具體落實，要嚴格進度要求進行裝配作業，

并且要對整個裝配過程進行全方位管控，以便能夠及時應對裝配過程中存在的各

種問題，在保障裝配質量的同時，提升裝配效率。

4.智能化裝配技術發展體系

4.1裝配工藝優化技術

航空發動機智能裝配式基于 MBD 模型的裝配工藝，是在傳統裝配工藝路線

上創新得來的。通過對影響裝配質量的因素進行分析，得知單元體裝配、工步時

間以及各工序的流程等都是影響裝配質量的主要原因，對此，必須以建設智能裝

配生產線規劃目標為導向，重視工藝防錯，做好防漏設計，以便能夠從整體上提

升裝配工作質量，盡可能縮短裝配周期。在此基礎上，通過優化生產節拍、明確

裝配工藝規程、運用智能化設備以及智能化管控技術做好航空發動機裝配作業

[6]

。

如圖1所示為航空發動機智能裝配工藝路線圖，該裝配工藝要點如下：（1）是

一項基于均衡節拍的裝配工藝技術。（2） MBD 模型的工檢合一能夠優化配置結

構化工藝規程技術。（3）基于線混裝配的重構工藝技術。

圖1裝配工藝優化路線

4.2規劃仿真優化技術

結合航空發動機裝配產能需求，裝配工作的實施要重點考慮到生產線的建設

條件，在數字化環境下科學合理布局單元體以及總裝生產線的設備、工裝以及物

流系統等，結合裝配工藝流程對生產制作環節進行模擬，以便能夠及時發現單機

或者混線生產制造環節影響質量的因素，并對人機工程的可操作性進行仿真，在

此基礎上制定出合理可行的實施方案，形成最優的生產線，提高生產效率，這樣

一來也能夠盡可能減少生產線的硬件成本投入，將生產周期降到最低，建立完善

的產線風險應對體系。在此過程中，技術研究重點主要包含以下方面：（1）要

注重裝配過程生產線的產能仿真以及技術優化。（2）做好裝配過程生產線物流

仿真以及技術優化。（3）結合虛擬、現實數據對相關技術進行深入分析。

4.3 智能物流技術

組成航空發動機的零件多達上千萬個，要確保各零件達到單件溯源要求。因

此，零件的制造至部裝以及總裝流轉過程相對復雜，尤其是對于形似葉片類精密

零部件的加工，由于很難辨別這類零部件的外觀和形狀，因此，在關鍵的裝配工

位，容易出現反復測量和反復拆裝的現象。對此，必須加大對智能物流技術的研

究力度，基于物聯網和智能管控技術，形成物料識別、物料標簽、精準配送以及

位置跟蹤等完善的智能化系統

[7]

。由于發動機的物料信息存在著配送響應慢以及

實時性差的特點，因此，影響了整個工程項目的交付進程，降低了裝配效率，無

法保障生產成本。對此，需要注重以下技術方面的內容：（1）對發動機零件，

做到數字化身份標識管理。（2）科學合理使用物料數據采集以及物料自動識別

技術。（3）使用串行或并行裝配物料精準化配送技術。（4）結合制造技術配套

齊全的各項技術性指標。（5）科學合理應用自動標印技術做好零部件的裝配工

作。

4.4智能檢測技術

發動機裝配環節，裝配深度尺寸以及葉尖間距作為關鍵的參數指標，需要精

準測量相關參數，以檢具形式用機械式檢具，測量各關鍵部位，并且詳細記錄測

量結果。對于發動機外部裝配中保險絲以及管路裝配的測量，在查看其精準度時

如果使用人工目測的方法，不僅檢查方法單一，而且對一些標準很難進行評判，

在實際執行環節溶體出現發動機外部錯漏、管路間隙不合格以及出現磕碰劃傷的

現象。

4.5智能裝備應用技術

發動機裝配工作主要是在大過盈量的軸孔配合下，借助螺栓連接而成的，因

此，對壓裝配力以及擰緊力矩的精準度要求比較高。航空發動機的裝配具有結構

復雜、步驟多以及存在較差作業的現象，傳統裝配托架很難滿足實際作業要求，

而且還無法做到全方位、多角度裝配。傳統總裝脈動裝配需要用吊車在完成1個

工位的裝配作業后，在下1 個工位繼續進行裝配作業，這樣一來就很難滿足脈動

生產的節拍需求；而動力渦輪類的裝置，由于存在著大零部件的安裝作業，因此，

操作人員很難用托舉方法來調整其具體部位，在裝配過程中容易出現磕碰以及產

品損傷風險。對于上述現象，需要結合發動機的結構特點制定智能化的管控系統，

實現對整個裝配過程相關數據信息的采集、分析和處理。基于智能化裝配系統，

能夠進一步提升航空發動機的裝配質量和裝配效率。當前，對這方面內容的研究，

應該從以下環節入手：（1）要加大對航空發動機裝配緊固件智能擰緊技術的研

究力度。（2）要科學合理應用精準壓裝技術。（3）在多自由度柔性定位技術的

協助下進行發動機裝配工作。（4）分析外部管路AR 輔助裝配技術；（5）基于

AGV的 移載脈動裝配輸送對接技術；（6）人機協作輔助裝配技術；（7）基于機

器人自動化涂膠技術；（8）探究水平懸掛式脈動裝配輸送系統。

4.6故障智能診斷分析技術

對于航空發動機中存在的故障，要通過分析發動機裝配、試車以及故障排除

等環節的相關數據信息，以此為依據建立智能化的信息采集以及故障診斷專家系

統。通過深入分析故障類型以及故障的發生概率，就能夠形成裝配質量以及強度

評價指標。通過分析發動機的故障模式，從不同層面對故障的發生率進行分析，

能夠制定出科學合理的故障應對策略。主要的技術研究重點如下：（1）基于知

識專家庫系統建立航空發動機故障模式。（2）科學合理使用發動機故障智能診

斷方法。

結語

總而言之，航空發動機的質量與其使用性能息息相關，為了能夠從整體上提

升航空發動機的裝配質量，就需要科學合理應用各種新興技術，從航空發動機的

裝配技術以及管理等層面入手共同做好航空發動機智能裝配管理工作。

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