航空发动机重要装配工艺分析及研发展望
航空发动机装配数字化关键技术的重要性探讨
航空发动机装配数字化关键技术的重要性探讨摘要：航空发动机的技术含量以及装配质量在很大程度上影响我国航空事业的生存和发展，因此作为航空事业相关研究人员需要对航空发动机装配技术进行深入分析和研究，采取有效的措施促进航空事业稳步发展。
基于此，加强对航空发动机装配关键技术的分析与研究十分重要，决定着我国航空事业的发展方向。
基于此，本文将详细阐述航空发动机数字化关键技术的内容，并论述其对航空事业发展的重要性，望予以借鉴和分析。
关键词：航空发动机；装配；关键技术1 航空发动机数字化装配的关键技术分析1.1装配模型建模技术装配模型建模技术的有效实施实际上就是对航空发动机三维数字化设计模型进行相应的处理与分析，借助二次轻量化处理，对模型静态结构的中的工装以及工具等零部件进行有效的处理，并执行完善对的处理制度。
并在此过程中充分发挥时序之间的关系显示航空发动机相互交互的流程，从而对航空发动机整体装配模型进行清晰地表达和展示。
以时序关系为基础的装配体模型涵盖了静电模型中所具备全部特征，对装配体系进行相应的处理，包括分离与时序化，能够更加清晰明了地展示交互过程。
1.2 装配过程仿真技术通常情况下，航空发动机的装配过程仿真主要包含两方面内容，一方面是可装配性分析，此部分是装配仿真的前提和基础，能够对装配过程进行动态化的模拟和演示，其主要功能包括以下几个方面：其一是对航空发动机装配是否精准和正确进行相应的分析和判断，能够帮助工作人员及时发现装配工作中存在的缺陷和不足，并采取有效的措施进行修整；其二是在装配的各个环节中对各个零部件以及工装夹具之间的关系进行有效的分析与判断；其三，对装配序列以及装配的方式的可操作性进行严格的审核和验证，进而找到最为合理和有效的装配方式；其四是对装配工具的可达性进行精密地分析与判断，对装拆以及维护任务的可操作性进行验证和分析，并采用动态化的方式对装拆的全过程进行模拟和演示。
另外一方面是装配精度分析，实际上就是在航空发动机装配模型的基础上，灵活运用公差分析技术构建完善的系统，并对装配尺寸以及尺寸链进行分析和计算[1]。
航空发动机装配技术分析
航空发动机装配技术分析发表时间：2019-09-01T18:30:11.370Z 来源：《防护工程》2019年12期作者：徐景秀郭桃都王茹雪[导读] 航空发动机是一种高度复杂和精密的装配体，外廓尺寸和重量大、工序繁多，在装配过程中需要进行发动机装配姿态调整。
中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司辽宁省沈阳市 110000摘要：在我国大力发展航空事业的过程中，航空发动机发挥着重要作用，而航空发动机发展的核心则在于发动机装配技术。
基于此，针对航空发动机装配关键技术展开深入研究非常有必要，这对于国家航空事业的发展具有深远意义。
在本文中，笔者从航空发动机装配关键技术所涉及到的内容入手，详细阐述了航空发动机装配技术，这将有助于改善发动机装配质量及装配效率。
关键词：航空发动机；装配技术；航空事业引言航空发动机是一种高度复杂和精密的装配体，外廓尺寸和重量大、工序繁多，在装配过程中需要进行发动机装配姿态调整，以满足操作性从而进行单元体传动组装和外部管路的安装等整机装配任务。
整机装配工艺设计时，姿态调整的合理、宜人性设计，以及不同操作功能的发动机整机装配技术对科研生产效率和辅助资源的利用有着重要影响。
1现状国外发动机多采用先进的多自由度整机装配技术，实现了小涵道比发动机操作时的升降、回转或翻转调姿技术的集成。
国内发动机整机装配技术受固定高度、固定姿态调整等因素影响，与国外相比还有一定差距，具体表现在:(1)发动机回转半径大，受一维俯仰翻转加垂直安装工艺限制，使轴线距地面高度超过2m，较多工序操作人员需二次登高，致使交叉作业、效率低。
(2)发动机外部管路、附件多数集中在局部，受一维俯仰翻转加水平安装工艺限制，对附件下置发动机较多工序要钻到发动机下方仰姿完成，操作强度大、安全性差。
(3)发动机核心机组装、传装与总装工艺单个姿态动作需借助不同结构资源执行，整机工艺衔接性差。
2航空发动机装配技术2.1航空发动机装配方面的关键技术虚拟装配技术与数字化柔性设计是航空发动机装配过程中最核心的技术。
航空发动机维修技术的研究与发展
航空发动机维修技术的研究与发展随着现代航空工业的不断发展，航空发动机已成为航空器的核心装备之一。
然而，由于其结构复杂、工作环境恶劣以及高耗能等特点，航空发动机维修技术一直是一个有待突破的难题。
近年来，随着科技的不断进步和航空工业的飞速发展，航空发动机维修技术也呈现出了一系列新动向。
一、航空发动机维修技术现状目前，航空发动机的维修技术已经发展成熟，在维修实践中取得了显著成效。
现代航空发动机维修技术的核心是使用先进的故障诊断、维修技术和设备，并采取全面的维修方法和严格的质量控制措施，提高发动机的可靠性、安全性和经济性。
在维修诊断上，航空发动机使用先进的诊断设备、故障分析软件和维修记录系统，结合专业的维修技术和经验，对发动机进行全面、准确的故障检测和定位。
在维修技术方面，航空发动机维修技术主要包括以下几个方面：1.拆装维修技术：包括解体、清洗、检查、检测、维修、组装和试车等各个环节。
2.修复技术：包括热喷涂、化学镀、电镀等技术，修复各类发动机叶片、壳体、涡轮盘等损伤。
3.改进技术：包括各种先进的改进和升级方案，如叶轮镶补、新的防腐蚀涂层、新材料和新工艺等。
二、航空发动机维修技术的发展趋势随着现代航空工业的飞速发展和技术的进步，航空发动机维修技术也不断发展。
未来，航空发动机维修技术将在以下几个方面呈现新的发展趋势：1.先进材料的应用：航空发动机维修技术将大量应用先进材料，比如碳纤维等材料，以提高发动机的性能和耐用性。
2.智能化技术的应用：航空发动机维修技术将以智能化为发展方向，通过机器人和人工智能等技术，实现更高效、更准确地维修服务。
3. 数据分析技术的应用：通过数据分析技术，对航空发动机的维修情况、故障信息、维修记录等进行全面监控和分析，实现更精准的诊断和更优秀的维修方案。
4. 模块化设计和装配：通过模块化设计和装配，将航空发动机分为多个模块，达到更快、更简单、更准确的维修目的。
5. 绿色航空发动机维修技术：采用环保、节能的维修技术和材料，优化航空发动机系统，达到更高的效益。
航空发动机数字化装配技术探讨
航空发动机数字化装配技术探讨摘要：装配是发动机制造的最后环节，传统工艺下装配环节约占发动机制造成本的40%～60%，装配质量直接关系航空发动机的可靠性、寿命、生产效率。
随着航空发动机性能指标要求逐步提升，在发动机零部件装配过程中，受数目多、规格型号相似、装配工艺复杂等因素的影响，在装配施工过程中极易出现错装漏装的问题，而先进航空发动机的制造离不开数字化装配技术的支持。
基于此，笔者针对航空发动机数字化装配技术进行简要论述，并提供相关举措，以供借鉴。
关键词：航空发动机；数字化装配；工艺；技术引言数字化装配技术是基于产品数字化模型进行运行装配，在满足既定产品功能和性能的要求下，对装配施工工艺的可行性进行分析，从而分析装配技术的可行性、装配公差、路径干涉等多种评估，以达到改进产品装配工艺的目的。
数字化装配的核心是虚拟装配功能的体现，是在已有产品信息模型和装配工艺的基础上进行演示仿真，为装配工艺打造一种可视化的交互环境，以此提升装配施工工艺质量，虚拟装配作为航空发动机数字化制造的重要过程，能够有效验证航空发动机在装配设计以及装配操作过程中的问题，实现早发现早解决，必要时能够对部件模型进行优化，提升现有产品装配质量。
1航空发动机装配技术应用现状航空发动机是飞机的心脏，其工作的可靠性直接关系着飞机飞行的安全，如何提升航空发动机的性能指标一直是航空界研究的重点课题。
航空发动机装配作为航空发动机制造的最后环节，在现有的航空发动机设计方案以及装配加工技术条件下，航空发动机装配一般经历装配—工厂试车—拆卸—检验—再装配—再检验试车的过程，装配过程中对技术工人的水平要求较高，同时装配可调工期较短，在装配施工过程中，一些设计上的不足和加工过程中的问题需要通过装配技术人员进行调整，如超差件的专配、最佳状态调整、针对性排故等。
目前国内航空发动机装配存在着以下问题：装配工艺比较粗放，在细节化、理解性、指导性方面存在不足，仍需要装配技术人员依靠自身经验进行判定。
航空发动机装配质量控制分析
航空发动机装配质量控制分析摘要：航空发动机装配工艺技术是其制造工艺技术的重要组成，是其制造过程中的最后阶段，也是最为重要的阶段。
航空发动机的结构特征在一定程度上决定着其装配过程特征。
为了有效的解决复杂结构装配中提高装配效率的问题，应用先进的航空发动机装配方式迫在眉睫。
因此，在传统的航空发动机装配技术水平下，引入数字化柔性装配方式，对于装配发动机的质量、性能、可靠性和生产率起着非常关键的作用。
鉴于此，本文主要分析航空发动机装配质量控制。
关键词：航空发动机；装配；质量1、国内外在装配方向的研究现状及分析目前，数字化装配技术在飞机装配中应用较多，以西方为代表的部分发达国家一直致力于飞机数字化装配对接技术的研究探索，不仅对工装平台设备、安装方法进行改进，而且在科研领域不断进行飞机数字化柔性装配技术的研发与探索。
洛克希德马丁公司最先将柔性装配技术应用于飞机制造生产中，通过激光定位的精密钻孔、铆接等自动化技术的应用，不仅提高了飞机的生产效率，而且有效的降低了生产成本。
空客公司的A380飞机的生产运用了自动钻铆技术来连接记忆壁板，并实现了数字化钻铆装配生产线。
在科学研究领域，国外学者对于先进数字化装配技术也在持续研究探索，主要包括系统辨识与控制器设计两部分。
在系统辨识方面，Tutunji T等通过对脉冲响应的系统辨识方法进行研究，提出了一种基于脉冲响应的递归辨识算法，并实现了对直流电机驱动的传动系统以及陀螺仪系统的辨识；在控制器设计方面，Ahmed Rubaai等对遗传优化的模糊PID控制器进行了设计，并成功将其应用于基于DSP的电机的驱动控制中，有效提高了电机的响应性能；Wlison Latombe等通过分析装配关系，应用方向阻碍图分解零件并得到装配顺序的与或图；Lee等利用启发规则生成了装配顺序。
国内对于数控柔性化装配技术的研究起步较晚，但很多学者进行了有益的探索，取得了许多有指导意义的成果。
刘春针对飞机大部件的数字化对接进行了研究，提出了利用激光跟踪仪的机器人辅助定位的自动工装方法；陈哲涵等通过构建飞机装配过程的检测数据模型，进行了装配中数据检测的研究；由沈阳航空航天大学石宏教授课题组设计的航空发动机转子柔性系统平台下部轨道车架支撑系统，进一步强调了数字化装配技术是未来航空发动机总装的趋势。
基于数字化技术的航空发动机装配分析
基于数字化技术的航空发动机装配分析摘要：航空发动机研究及装配工艺是国内航空工业相对薄弱的环节，如何通过技术创新，超越旧有规范，实现航空发动机研发及制造领域的直线超越呢？本文通过对数字化装配这一前沿技术的应用介绍，重点介绍了数字化装配技术的关键部分，优化了装配工艺方法、工装结构和生产线的排列布局，对传统的生产流程进行了全新设立，彻底解决了过去航空发动机装配精度受人为因素的诸多限制干扰和装配质量无法保证的痫疾，在发动机装配的可行性、可达性上实现了巨大进步，全新布局装配工艺，完全提升了发动机装配的可靠度。
数字化装配是目前国际上航空发动机制造技术最前沿的先进技术，能够大幅度提高发动机制造精度和整体水平。
关键词：航空发动机；数字化技术；装配研究发动机的可靠性、寿命及主要性能参数在很大程度上取决于装配工艺水平和装配质量。
作为航空发动机制造中的最终阶段，传统的发动机装配也是发生质量问题最多的阶段。
传统的航空发动机装配采用纸质的图纸和工艺文件、人工装配、刚性工装、人工检测，使装配精度受人为因素的诸多限制，装配质量无法保证。
数字化柔性装配技术的出现有效地解决了这一技术瓶颈。
利用虚拟现实技术将设计的产品三维模型进行预装配？在满足产品性能与功能的条件下，通过分析、评价、规划、仿真等手段改进产品的设计和装配的结构，实现产品可装配性和经济性。
采用数字化装配手段来改变航空发动机传统的装配方式，提高发动机的制造效率和质量，是航空发动机制造技术的重要发展方向之一。
数字化装配的特点体现在工艺文件的电子化、装配的自动化、工装的柔性化以及自动跟踪/在线检测装配质量等，它大大的提高了装配效率和质量，在我国开展航空发动机快速响应制造技术及数字化柔性装配技术研究是很有必要，是航空发动机装配发展的必由之路。
1 数字化装配的关键技术先进制造技术将把传统的制造技术与现代信息技术、管理技术有机地结合，通过计算机技术综合应用于发动机设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的产品生命周期的全过程，实现发动机生产的高质量、高效率、低成本，提高企业的柔性和敏捷性。
航空发动机装配关键技术的研究
航空发动机装配关键技术的研究摘要：航空发动机是国家航空工业发展的关键，发动机装配技术是航空发动机稳定发展的核心。
因此，加强航空发动机装配关键技术的研究和探讨，对航空工业具有深远的意义。
本文介绍的航空发动机装配关键技术内容，主要包括虚拟装配技术和数字化柔性设计，并对这两项关键技术进行了详细阐述，为航空发动机装配工程提供参考，不断提高发动机装配效率和质量。
关键词：航空发动机；装配关键技术随着我国航空工业快速发展的要求，航空发动机装配技术也在飞速发展。
航空发动机的装配效率和质量不仅关系到发动机的性能，还间接影响着航空工业的发展。
因此，航空发动机装配关键技术的研究对航空工业的发展具有重要意义。
航空发动机装配是发动机制造的最后一个环节，很容易出现问题。
过去，航空发动机装配工作需要按照设计要求进行手工装配，但手工装配会导致发动机装配质量不稳定，甚至因人为失误造成重大损失，这对航空发动机的发展十分不利。
随着数字化的发展，目前的航空发动机装配基本上可以实现数字化装配，通过虚拟设计可以保证航空发动机的设计更加准确，减少了大量的人力物力和因失误造成的巨大损失。
1航空发动机装配关键技术航空发动机装配的关键技术主要包括虚拟装配技术和数字化柔性设计。
虚拟装配技术是航空发动机装配技术的核心。
虚拟装配主要是装配业的虚拟仿真技术。
它可以规划航空发动机装配的一系列可视化装配过程，从而发现设计误差，提高航空发动机装配质量；数字化柔性设计主要包括实体造型设计、工艺设计技术和基于几何公差的装配公差分析技术。
这些先进的装配技术可以将过去的成功经验与现代化生产结合起来。
通过数字化管理将这些技术应用于航空发动机装配，不仅可以全面提高航空发动机装配的效率和质量，而且可以实现航空发动机装配技术的跨越式发展。
2虚拟航空发动机装配技术虚拟航空发动机装配技术主要包括虚拟航空发动机装配系统的建立、装配模型建模、装配过程仿真技术等。
通过虚拟发动机装配技术，可以对发动机装配方案进行虚拟操作，检查装配方法中是否存在设计问题。
航空发动机关键制造技术现状及趋势
航空发动机关键制造技术现状及趋势导读：航空发动机关键制造技术是未来我国航空发动机工业发展的一个重要指标。
传统的制造工艺和生产模式已经无法满足航空发动机制造在高精度、高质量、高效率、高可靠性等方面的需求，随之而来的三轴、四轴、五轴数字化加工是未来中国航空发动机制造业发展的重要基础。
基于航空发动机高复杂性、高可靠性等要求，目前航空发动机制造能力仍然按照“制造→试验→修正制造→再试验”的模式，这就注定了航空发动机研制本身不但是个高科技事业，还是一个高投入的事业。
世界上只有少数的几个国家具备航空发动机制造技术，它代表了一个国家的科技水平、工业水平和综合国力。
通过几代航空人的共同努力，我们实现了由喷气发动机向涡扇发动机的历史性跨越，由小推力到中等推力向大推力转变，由二代半向三代机、四代机转变。
目前正在开展四代机及大推力、大涵道比发动机的研发工作，发展的需求客观上要求我们用更先进的制造技术引领航空发动机技术的提升。
主要关键制造技术有：整体叶盘、叶环制造技术；静子、转子叶片制造技术；机匣制造技术；宽弦风扇叶片制造技术；金属基、陶瓷基及碳/碳复合材料构件等制造技术。
航空发动机需在高空、高速、高温、高压、高转速和交变负荷的恶劣条件下长期、重复、可靠使用，与其他运载系统的动力相比，航空发动机是世界上工作条件最苛刻、结构最复杂的物理系统。
正如美国在其国家航空发动机关键制造技术推进计划中写到的：“这是一个技术精深得使新手难以进入的领域，它需要国家充分保护并利用该领域的成果，需要长期数据和经验的积累以及国家大量的投资。
”为满足我国航空发动机更新换代需求，重点需建立、健全航空发动机发展型谱。
这就使得近年来发动机机种多、研制周期短、技术难度大。
为了能更好地完成各个型号研制的预定目标，科学高效地开展技术创新和工艺突破，提高技术成熟度，成为当务之急。
梳理流程在关键制造技术领域，以往的技术工作一般是围绕型号任务开展。
型号任务下达后，设计部门下达技术图纸和标准，技术人员围绕图样和标准去开展工艺准备。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
14航空制造技术·2019年第62卷第15期
专 稿FEATURE
航空发动机重要装配工艺分析及研发展望张 渝，李 琳，陈 津，史新宇，周 烁（中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司，上海 200241）
[摘要] 在全球新一轮科技革命和产业升级迅猛发展、我国确立创新驱动国家战略、装备制造业转型升级的大背景下，如何实现以劳动密集为特征、人工经验为主导的航空发动机传统装配制造模式向数字化、自动化和智能化为特性的先进制造模式转化，在更高层次上提升装配精度、一致性、可靠性和效率指标，在发动机产品全生命周期内发挥更大作用，不仅是一个重要的航空发动机行业战略发展问题，也是作为“工业皇冠上明珠”为其他高端装备产品的整机制造升级提供示范引领的责任目标。基于航空发动机装配工艺技术发展现状，对比分析国内外差距和主要问题，提炼基础研究和工程应用研究需求，并对后期装配技术研发工作提出构想和建议，期待为航空发动机装配工艺优化升级、相关课题立项论证提供参考和启发。关键词： 航空发动机；智能装配；测量技术；建模仿真；自动化；基础研究DOI:10.16080/j.issn1671–833x.2019.15.014
性要明显大一些。鉴于航空产品的高安全性需求特征，航空发动机装配制造更加强调装配精度、一致性和可靠性指标，而对于生产效率指标要求并不严格。我国航空发动机装配工艺 技术发展概况作为少数发达国家的战略级尖端科技装备产品，航空发动机研发技术，特别是整机级设计和制造技术一直被高度封锁和严格保密。通过对三大标杆企业（GE、普惠和罗罗）公开的技术成果、宣传资料收集整理，以及和他们的各级供应商技术交流，并结合专利、学术论文查询结果分析，仅仅可以获得少量相关技术信息。针对整机装配工艺技术领域，总体上看，标杆企业的装配技术和生产航空发动机整机装配工艺涵盖从所有零件、成附件到各级组件、单元体、主单元体直至整机的全部装配和分解过程，也包括装配分解过程中的转子零组件平衡、各类检测（试验和测量）、清洗和油封存放等技术活动，所以需要大量的通用/专用工装夹具、标准/专用设备和厂房设施支撑，也需要相当数量的耗材/品、动力和人力开支。比如，一般成熟民用发动机零件级装配所需的专用工装夹具在500~1000件套之间，工艺设备种类大约在30~50种之间。因而，航空发动机整机装配与其他大型高端装备产品一样，作为制造终端环节，具有显著的技术密集型、资金密集型和高素质劳动密集型特征，相对一般工业产品，比如汽车整车，航空发动机装配质量对人工经验的依赖
张 渝硕士、高级工程师，中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司总经理，上海商用航空发动机先进工艺与智能装配工程技术研究中心主任，研究方向为航空发动机零部件制造和总装试车。152019年第62卷第15期·航空制造技术
专 稿FEATURE
图1 国外某在役型号发动机低压涡轮轴 连接螺母装配专用装备Fig.1 Special tooling of LPT shaft nut installation for one foreign on-service engine
管理体系非常成熟，重点体现在标准规范、基础数据库、数字化工艺设计和专用装配软件方面，比如考虑装配变形的三维尺寸链设计和装配工艺仿真软件、面向多目标优化的叶片排列计算程序、基于转角和扭矩双目标控制的高性能螺纹拧紧工艺方法，特别是转子堆叠优化（也称直线装配）软件应用非常普及。近年来，美国AXIAM公司开发的新一代定制型“超级堆叠”软件，并将其集成于精密转台设备，形成第二代转子装配平台系统，已经实现快速推广[1]。在工艺装备方面，首先是航空发动机装配专用工艺装备研发和工程化应用进展显著[2–5]，比如：小型数字化涡轮喉道面积检测装置、检测转静子相对同轴度的Linipot测量系统、深入转子内腔的多自由度螺母拧紧机器人、具有整机和大部件多自由度调姿功能的专用运输车或AGV、小涵道比涡扇发动机多自由度翻转装备，基于上部运输的多条脉动式发动机总装生产线已经投入使用。其次是大量先进的通用型设备广泛应用于整机装配现场，比如：具有无线数据传输和实时报警功能的高精度电动拧紧枪、发动机外部结构的光学检测机器人、气动助力臂、智能货柜或全自动垂直升降库。伴随着国家重大专项实施，以及多型号发动机相继启动立项研制或者进入批产/服役维修阶段，总体上我国航空发动机整机装配的技术水平和生产规模在近年来得到一定提升和拓展，但是与三大标杆企业相比，装配制造技术能力差距还是显著的，主要体现在：（1）装配技术基础薄弱，机理不清，装配工艺正向设计和验证能力不足，对国外成熟发动机维修资料参照和依赖性较强。面向装配现场的建模仿真、优化分析类软件严重匮乏，特别是适合我国航空发动机零件材料性能和加工制造水平的专用装配软件开发工作处于空白状态，排故和工艺决策缺乏模型、知识库支撑[6–10]。（2）专用工艺装备研发及工程应用进展缓慢，仍然以仿制和跟踪为主[11]。行业内多家单位委托专业国外供应商，定制了小型数字化涡轮喉道面积检测装置，国内的小涵道比涡扇发动机多自由度翻转装备仍然处于方案论证阶段，某发动机的高压转子自动化螺纹紧固机器人研发项目刚刚启动，某大涵道比涡扇发动机的脉动生产线主体装备研制取得一定进展，但行业内依然没有一条完整的脉动式装配生产线投入使用。后文将从航空发动机装配制造工艺技术的4个维度，进一步阐述分析，结合行业发展现状、痛点问题，提炼相关的基础技术和工程应用技术研发需求，并对后期装配技术研发工作提出构想和建议。
航空发动机装配工艺技术 及研发需求
1 装配连接工艺技术1.1 行业内相关技术发展现状螺纹连接作为航空发动机最基本的装配连接方式，其连接质量，如预紧力精度、松脱特性直接决定了发动机装配组件的结构变形和外部尺寸、连接刚度、整机的气动和结构性能，以及服役阶段的寿命、可靠性和耐久性等综合指标。国外的先进发动机，螺纹连接工艺技术基础扎实、标准齐全、考核验证充分，突出表现是关键部位螺栓拧紧工艺都非常复杂，体现在对拧紧顺序、拧紧遍数、每遍拧紧幅度、拧紧速度、润滑条件和保持时间等多个指标进行了全面记录和控制。国外某在役型号发动机低压涡轮轴连接螺母装配，规定首先使用十字交叉法将工艺螺母拧到61~75N·m，然后使用发动机螺母替换工艺螺母，同样使用十字交叉法拧到61~75N·m；然后安装电动拧紧装备，如图1所示，用转角扭矩法将螺母
以设定的速度拧紧到129–142N·m，继而旋转73°~77°；最后对螺母反转3圈，再参考上述步骤用转角扭矩法对螺母进行最终限力，确认所有参数在规定范围内后，完成所有拧紧工序。国外另一在役型号发动机的高压转子连接螺母也采用了复杂的转角扭矩法拧紧工艺，转角范围42°~46°，力矩范围127~339N·m。对于最新服役的某先进发动机，高压转子连接螺母安装已经采用了高精度、多自由度自动化拧紧装备，在完成复杂转角扭矩法（转角范围74°~78°）拧紧工艺控制基础上，实现了在强限制性空间内的螺母自动上下料、自动定位、实时监控、异常报警功能。国内航空发动机行业普遍存在着螺纹拧紧机理不清晰、检测手段不
（a）电动拧紧设备安装状态（b）电动拧紧设备结构16航空制造技术·2019年第62卷第15期
专 稿FEATURE
图2 加载步数对残余预紧力及安装边应力分布影响的仿真分析Fig.2 Simulation on residual tightening force and flange strain by torqueing procedure
到位和工艺验证不充分的现象，仍然以扭矩控制为唯一目标，在复杂拧紧工艺正向设计、预紧力测试和螺纹松脱特性的考核和验证方面，技术积累非常有限。相当一部分的重点型号发动机关键螺纹连接件的拧紧工艺设计参考国外维修手册，没有针对我国紧固件材料差异、机加工和热处理等工艺特殊性专门开展关键部位的螺纹拧紧工艺正向设计和测试验证。部分装配工艺技术人员对转角扭矩法、贴合力矩概念，以及预紧力和松脱特性测试的技术原理了解不够深入。2018年以来，中国航发商发制造公司联合大连理工大学针对某发动机若干部位的螺栓螺母，开展了部分拧紧工艺建模仿真工作，使用相当数量的发动机真实螺栓和螺母实物，并研制专用试验测试设备，进行了机理探索性试验和仿真验证工作。初步研究发现：（1）某型发动机低压涡轮轴螺纹连接件，按照扭矩法采用人工+扳手拧紧的螺纹预紧力偏差9.54%，按照扭矩法采用自动化电动扭矩扳手的预紧力偏差4.72%，按照扭矩转角法采用自动化电动扭矩扳手的预紧力偏差4.4%。使用自动化电动扭矩扳手，某静子机匣螺纹连接预紧力平均偏差20%以上，采用转角扭矩法后，平均偏差降低至10%以内。（2）螺母扭矩限力最后阶段，输出扭矩主要克服端面摩擦。端面摩擦系数增加显著，是多次拧紧试验中预紧力降低的主要原因。（3）拧紧速度对螺栓预紧力平均值影响较小（相差不超过100N），但对预紧力分散性具有一定影响，建议按照8r/min拧紧时预紧力偏差最小。（4）针对回转体安装边的多螺栓拧紧时，起始螺栓位置的选择非常重要。尤其在单高点和双高点的两种典型几何形貌时，首个拧紧螺栓的选择不科学会引起明显的安装边多余变形和内应力。（5）镀银螺母具有较大摩擦系数，未润滑条件下同样输入扭矩，下预紧力偏低，且拧紧过程中镀层易剥落。图2和图3为部分仿真计算和试验测试结果。然而，从发动机行业的螺纹紧固技术总体研究进展看，无论是机理成果还是工程验证都非常有限，特别是发动机关键螺纹连接件的动态松脱试验研究在国内还是空白。1.2 基础技术和工程应用技术研发需求鉴于螺纹紧固机理高度复杂，影响因素众多，行业内相关研究基础薄弱，建议航空发动机装配连接技术研发方向如下：（1）航空发动机典型螺纹连接件的预紧力形成及动态松脱机理；（2）高性能螺纹拧紧工艺设计、仿真和专项试验技术；（3）非粘贴式高精度超声波螺纹预紧力检测技术研究；（4）典型装配组件的多螺栓拧紧技术状态评估和检测技术；（5）自锁螺母技术状态评估和使用寿命预测技术；（6）全工况模拟的螺纹连接件动态松脱特性（加速）试验技术和评价标准研究。针对当前行业内主要螺纹紧固工艺技术问题，结合发动机产品服役性能需求，建议航空发动机装配连接的工程应用技术研发方向如下：（1）基于机理模型和经验数据库的高性能拧紧工艺参数设计软件；（2）发动机服役阶段的关键部位螺纹预紧力衰减规律和评价标准；（3）面向转子内腔螺纹连接件的专用自动化拧紧机器人研发；（4）面向批产的通用型螺纹连接件自动化拧紧平台开发。2 装配建模仿真技术2.1 行业内相关技术发展现状仿真是一门基于控制论、系统论、相似原理和信息技术的多学科综合性技术，它以计算机系统和专用设