孙磊
中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司 上海 浦东200120
摘要：目前，我国的各行各业建设的发展迅速，产品装配是制造企业形成交付产品的重要环节，对产品质量和制造成本具有极其重要的影响，占用了企业大量的人力和物力。工艺设计是连接产品设计与产品制造的桥梁，是产品制造的关键环节。其中，装配工艺文件是指导零组件装配过程和工人操作的技术指导性文件，是集件配套、技术安排、生产准备等工作的主要依据。因此，优秀的装配工艺设计方案对于加速企业技术创新，提高产品的质量和可靠度，降低产品研发费用，缩短研发周期具有十分重要的意义。对航空航天产品来说，基于模型的数字化装配设计是虚拟制造的核心技术之一，是实际装配过程在计算机上的本质体现，其与CAD技术相结合，可以解决设计与装配对象在研制过程中难以实现的动态性能仿真。
关键词：商用航空发动机；数字化装配工艺；设计系统
引言
航空发动机属于大型的复杂机电机构，涵盖了大量的技术，其内部结构十分复杂，在进行拆装以及维修时十分的麻烦，对技术人员的综合能力要求极高，并且相关的费用十分高昂。现阶段在对航空发动机进行维修时，采取的都是十分原始的方法，即根据发动机的纸质版文档或者电子手册进行维修，在维修的过程中需要不时的查看相关的内容，因此整个维修过程的效率十分低下，并且比较容易受到环境等相关因素的干扰，在维修过程中易出现装配错误。此外，航空发动机的维修装配的质量完全依赖于技术人员的维修经验与实际的维修技术水平，因此不能够对维修质量进行良好控制。面对航空发动机目前的维修现状，需要一套更加高效智能的装配维修引导系统，辅助技术人员能够以较快的速度完成复杂耗时的维修装配工作，从而使整个维修工作的难度下降，维修效率提升，并确保维修过程中不会出现差错。增强现实技术从属于虚拟现实技术，是当下十分热门的研究话题。增强现实技术通过利用计算机图形技术以及可视化技术，可以产生现实中没有的虚拟物体，借助相关的传感信息等技术可以把虚拟的影像按照实际的需要完成在真实环境中的呈现，利用相关的显示设备就可以将虚拟的影像与显示中的物体进行无缝连接。增强现实系统能够将虚拟和现实相结合，并且还具备实时交互等特点，而这些特点对于目前航空发动机维修装配工作的发展要求是非常符合的。将增强现实技术与航空发动机维修工作结合在一起，以增强现实技术为基础的数字化维修必将是未来航空发动机维修的趋势。
1分析传统装配技术存在的主要问题
传统的发动机装配技术受到的人为限制多，装配质量无法得到保证，主要有以下四个方面问题：一是错误率高。采用传统技术装配时，采取的方式多为人工装配，这在一定程度上增加了错装、漏装的几率，出现较大的误差时，轻则会影响发动机的正常运作，严重时甚至会影响发动机里的机械设备；二是精确度低。由于大部分装配工艺过程都是由人工而完成，所以会增加装配过程中的误差率，造成精准度低；三是标准难达到一致水平。因装配人员的专业素养、能力和装配水平有差异，很难做到统一标准，所以会存在装配过程中的工作差异，譬如出现相同型号的装配由不同的装配人员装配，得到不同质量的结果；四是精密设备损坏率高。在发动机装配的过程中，不仅对操作人员的要求高，同时还对精密仪器有更高的要求，绝对不能以次充好，使发动机的性能受到影响。
2增强现实系统概述
发展到目前比较成熟的增强现实系统主要由虚拟场景发生设备、头部位置跟踪设备以及头盔显示器等多种设备组成，技术含量非常高。增强现实系统根据透视方式不同有光学透视以及视频透视两种。第一种采用的头盔显示器为光学透视的，光学合成器通过利用头盔放置在使用者的视觉前方。
合成器并不是完全黑暗的，因此使用者能够透过合成器看到现实的环境。同时合成器还能够进行反射部分的影像，使用者借助头盔上的显示器能够看到反射到合成器上的虚拟影像。而视频透视式增强现实系统的头盔显示器对视线进行了封闭，通过一到两个摄像头来观察现实世界周围的环境。场景合成器完成摄像机拍摄到的视频与图形的合成工作，之后将得到的图像投射到头盔的显示器中。在上世纪六十年代，计算机图形技术领域的开拓者在不断的摸索研究中建立了世界上最早的增强现实系统模型。到了九十年代初期，波音公司开始在飞机制造过程中装配电缆连接和接线器中使用增强现实技术。发现了增项现实技术的便捷性之后，有公司开始在汽车制造领域应用增强现实技术，有的公司则是将增强现实技术应用在机械和相关工具的制造过程中，还有一部分公司则将增强现实技术应用带了服务业中，都收到了不错的反馈。随着相关程序语言以及算法等相关技术的进一步成熟，增强现实技术在不断完善的同时，其在相关领域进行应用成本正呈下降的态势，从而使增强现实技术能够在医疗、设备维修、娱乐以及军事等多领域得到进一步应用。
3装配制造数字化
航空发动机的装配制造是一项综合性的复杂困难的工程。因为在实际操作过程中不仅要要熟悉工艺、工装、检查等各项流程，还需要把新技术与实际操作相融合，才能使装配工作的生产效率和产品质量控制能力得到提升。航空发动机装配工作的特点是在工作过程中接触的零部件繁杂、种类较多，而且在整个流程中还有许多工艺需要人和机械相互配合才可以完成，所以这项工作对工作人员的各方面要求都较高，特别是需要装配技术人员对装配技巧掌握熟练，同时在整个装配过程中装配精度要求高。特别是装配定位，传统的航空发动机装配技术多采用刚性装配方式进行，但是刚性装配方式不再能胜任所有型号的发动机装配，相比之下刚性装配方式只可以应用于特定型号的发动机才可以发挥较好的作用。因此要求在对现阶段的航空发动机装配在进行定位工作时，工作人员需要从实际情况出发，制定科学合理的方案对相关零部件生产或者是定制，而且在实际操作前需要借助虚拟装配熟悉装配过程，及时发现问题，解决问题，减少在生产过程中犯错误，减少成本浪费，与此同时，工欲善其事，必先利其器，在实现对操作流程熟悉改善后也可以缩短零部件的生产周期，还可以使航空发动机装配精度得到提高，增强其运行可靠性。随着世界各国科技水平的发展，以后仍还会涌现出许多新技术，数字化技术也会越来越广泛的应用到航空发动机的制造过程中。
结语
综上所述，基于数字化技术的航空发动机装配技术可以极大提高对航空发动机装配过程而言极为重要的装配的生产效率和装配可靠性，因为利用数字化技术装配的航空发动机的综合作用能力相比传统技术装配得到了全面提升。在未来可以将这项技术进行更深入的研究和探讨，并进一步将其与航空发动机装配技术发展及研制相结合，从而促进航空发动机事业发展。希望本文可以为从事相关工作的技术人员、研发人员等起到一定的参考作用。
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