航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的裝配偏差建模分析與工藝優(yōu)化.pdf

1、裝配是航空發(fā)動機(jī)制造過程中的重要環(huán)節(jié)，其工作量占到全機(jī)生產(chǎn)工作的一半以上，裝配精度的控制是航空發(fā)動機(jī)制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子的工作環(huán)境溫度高壓強(qiáng)大，且伴隨著高速旋轉(zhuǎn)，若裝配完成后轉(zhuǎn)子的同心度不合格，會造成轉(zhuǎn)子的不平衡，在運行過程中導(dǎo)致不必要的振動以及產(chǎn)生轉(zhuǎn)靜子的碰磨，輕則降低推進(jìn)效率，重則產(chǎn)生故障。因此航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子的裝配精度對整機(jī)性能有很大的影響。
　　目前，我國在航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計階段往往只考慮尺寸公差對裝配精度

2、的影響，認(rèn)為偏差均服從正態(tài)分布，采用手算的方式對尺寸鏈進(jìn)行校核，使用的求解方法也僅限于極值法和方和根法。這種設(shè)計方法不僅效率低而且忽略了形位公差以及實際制造過程中偏差的非正態(tài)分布對裝配精度的影響，導(dǎo)致實際裝配過程中合格率較低，經(jīng)常需要反復(fù)拆裝調(diào)試。
　　針對上述航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子在設(shè)計階段裝配質(zhì)量難以控制的問題，本文通過三個方面來解決。在設(shè)計初期，還沒有三維實體造型的情況下，建立了包含尺寸公差和形位公差的二維剛性尺寸鏈模型，研究各偏差

3、在不同的概率分布模型下對最終裝配質(zhì)量的影響，使用MAT LA B進(jìn)行仿真計算；在詳細(xì)設(shè)計階段，利用商用裝配偏差分析軟件VisVSA建立三維裝配偏差模型，對影響裝配偏差的各個因素進(jìn)行研究；在優(yōu)化階段，結(jié)合實際制造過程，對各個影響因素進(jìn)行優(yōu)化，并歸納總結(jié)出一套優(yōu)化設(shè)計流程，最終實現(xiàn)對裝配質(zhì)量的控制。
　　本文的主要研究工作如下：
　?。?）航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)及裝配特點
　　詳細(xì)介紹了航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子的總體結(jié)構(gòu)以及渦輪轉(zhuǎn)子和

4、壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點；對典型轉(zhuǎn)子零件的裝配特點以及精度控制要求進(jìn)行了描述；并針對某型航空發(fā)動機(jī)的設(shè)計圖紙，介紹了其尺寸鏈傳遞關(guān)系，公差標(biāo)注以及測量要求，該圖紙為后續(xù)章節(jié)研究的輸入。
　?。?）航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子二維尺寸鏈建模及分析
　　針對航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子零件的止口裝配結(jié)構(gòu)，建立了包含尺寸公差和形位公差的剛性尺寸鏈模型；結(jié)合皮爾遜分布族，研究了各偏差在不同的概率分布模型下對最終裝配質(zhì)量的影響，使用蒙特卡羅模擬法對模型進(jìn)行了驗證。<

5、br>　?。?）航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子三維尺寸鏈建模及分析
　　采用商用裝配偏差分析軟件VisVSA建立了航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的三維裝配偏差傳遞模型；通過裝配合格率以及貢獻(xiàn)度的計算，研究了公差帶大小、概率分布類型、裝配基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)、裝配順序等因素對轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)裝配質(zhì)量的影響規(guī)律。
　?。?）面向制造的航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)計優(yōu)化
　　根據(jù)前一部分的研究結(jié)果，歸納總結(jié)出一套針對航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計流程，對設(shè)計圖紙中的八個測點進(jìn)行了