摘 要：航空發(fā)動機(jī)是工業(yè)技術(shù)的結(jié)晶，尤其是現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)正在向著大推力、低油耗的方向發(fā)展，從而使得航空發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu) 更加復(fù)雜、加工的難度也更大。如果將航空發(fā)動機(jī)比作一個“人”的話，航空發(fā)動機(jī)內(nèi)部的管路就可以看作“人”體中的各類血管，航空發(fā) 動機(jī)管路主要完成液壓油和燃油的輸送，由于空間結(jié)構(gòu)的限制航空發(fā)動機(jī)管路多為異型件，焊接加工制造的難度極大。為優(yōu)化加工工 藝，在航空發(fā)動機(jī)管路加工中設(shè)計了柔性工裝標(biāo)準(zhǔn)模塊，在確保質(zhì)量的基礎(chǔ)上有效的提高了加工效率。

　　關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機(jī);柔性工裝;設(shè)計

　　前言 航空發(fā)動機(jī)內(nèi)的導(dǎo)管數(shù)量眾多且種類、形狀各異，尤 其是一些導(dǎo)管受航空發(fā)動機(jī)空間結(jié)構(gòu)限制其結(jié)構(gòu)很復(fù)雜， 加工難度極大。傳統(tǒng)的航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管采用的是“先取樣 后生產(chǎn)”的模式，但是實際的生產(chǎn)制造中受多種因素的影 響并未取得良好的效果。為解決這一難題提高航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管的制造效率可以采用優(yōu)化航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管工裝結(jié)構(gòu) 的方式，使用柔性工裝取代傳統(tǒng)的永久性工裝。

　　機(jī)械論文投稿刊物：《機(jī)械傳動》雜志創(chuàng)刊于1977年，由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會主管，鄭州機(jī)械研究所、中國機(jī)械工程學(xué)會、中國齒輪專業(yè)協(xié)會共同主辦，中國機(jī)械工程學(xué)會機(jī)械傳動分會協(xié)辦。

　　1 航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管制造所使用工裝簡述

　　航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在航空發(fā)動機(jī) 導(dǎo)管的制造上為保證連接強(qiáng)度多使用焊接工藝，在導(dǎo)管的 焊接過程中需要使用工裝進(jìn)行固定定位。型架是國內(nèi)航空 發(fā)動機(jī)導(dǎo)管制造中所使用的主要工裝類型，由于型架屬于 固定類工裝其僅能滿足單一型號航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管的加工 制造所需。

　　在種類繁多、結(jié)構(gòu)形狀各異的航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管 制造需求面前就顯得力不從心，為滿足航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管的 制造需求往往需要準(zhǔn)備眾多的型架工裝。此外型架工裝安 裝精度低、剛性差，其使用壽命較短因此無法滿足現(xiàn)今航 空發(fā)動機(jī)的數(shù)字化、高精度的加工要求。為解決這一難題， 可以采用柔性工裝來取代傳統(tǒng)的型架工裝，柔性工裝能夠 根據(jù)航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管的制造需求完成快速設(shè)計、制造和研 發(fā)，下文將就柔性工裝的設(shè)計和制造進(jìn)行分析闡述。

　　2 應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管的柔性工裝特點和設(shè)計流 程

　　2.1 柔性工裝的特點

　　柔性工裝是成組技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)等的有 機(jī)結(jié)合，通過將柔性工裝技術(shù)融入到傳統(tǒng)的工裝設(shè)計、制 造等環(huán)節(jié)中從而建立起標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、信息化的工裝，從 而使得工裝能夠?qū)崿F(xiàn)快速設(shè)計、制造，在降低成本的同時 提高工裝的使用效率。航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、品 種多、周期短的特點，航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管的設(shè)計、制造都是在 不斷優(yōu)化的過程中，因此要求工裝具有良好的可拆卸性、 通用性和重復(fù)利用性，相較于型架柔性工裝能夠良好的滿 足上述要求。

　　2.2 柔性工裝的構(gòu)成

　　柔性工裝與傳統(tǒng)工裝最大的不同在于柔性化、模塊化 和標(biāo)準(zhǔn)化，柔性工裝在設(shè)計時預(yù)先設(shè)計并制造出眾多形狀 各異、規(guī)格不同、尺寸不同且能夠?qū)崿F(xiàn)相互之間的完全互 換的標(biāo)準(zhǔn)組合零部件。柔性工裝在應(yīng)用時結(jié)合各導(dǎo)管的尺 寸、形狀與特性要求實現(xiàn)對于各構(gòu)件的精確定位調(diào)整，并 在需要調(diào)整時可以快速的通過眾多的標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行互換，充分滿足了航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管加工時對于精度、外形以及結(jié)構(gòu) 剛度的要求。

　　在柔性工裝的設(shè)計時首先需要改變其傳統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)形式，主要用于設(shè)計出標(biāo)準(zhǔn)化的模塊。其中標(biāo)準(zhǔn)化的 模塊由基礎(chǔ)板、定位模塊、夾緊模塊以及輔助調(diào)整部分等 幾大部分所組成，標(biāo)準(zhǔn)模塊結(jié)合導(dǎo)管的尺寸設(shè)計成一系列 的規(guī)格型號。柔性工裝中的專用結(jié)構(gòu)件主要是定位元件， 包括定位銷、定位塊等，定位銷、定位塊通過調(diào)整、組合的方式完成對于導(dǎo)管的固定。相對于傳統(tǒng)的型架結(jié)構(gòu)，柔性 工裝中的標(biāo)準(zhǔn)件占據(jù)到了工裝加工制造量的近 9 成左右，而專用結(jié)構(gòu)件僅占據(jù)總體制造量的一成左右。柔性工裝具 有良好的通用性，大大簡化了柔性工裝的設(shè)計、加工制造 的難度，有效的提升了柔性工裝的設(shè)計、制造效率。

　　2.3 柔性工裝的設(shè)計流程

　　在完成了航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管的設(shè)計后，需要將設(shè)計三維 模型下發(fā)至柔性工裝的設(shè)計人員手中。設(shè)計人員結(jié)合導(dǎo)管 設(shè)計圖紙分析確定導(dǎo)管的焊接與裝配基準(zhǔn)和焊接收縮量， 設(shè)計人員結(jié)合上述參數(shù)完成柔性工裝的設(shè)計制造。結(jié)合導(dǎo) 管的尺寸、結(jié)構(gòu)在柔性工裝標(biāo)準(zhǔn)件庫中進(jìn)行選取，并在選 取完成后按照相關(guān)參數(shù)進(jìn)行裝配。其中關(guān)鍵部分如下：

　　(1) 依托導(dǎo)管的三維圖紙，完成柔性工裝所需要的各標(biāo)準(zhǔn)模塊 的建模，按照導(dǎo)管所需要的定位方式、按照要求與功能使 用建模軟件完成標(biāo)準(zhǔn)模塊的建立，并在模型圖紙上完成相 關(guān)尺寸的標(biāo)注和確定。(2)結(jié)合導(dǎo)管的直徑、焊接要求確定 柔性工裝的典型特征，按照上述要求賦予柔性工裝典型的 結(jié)構(gòu)要素與約束方案。在完成了初步確定的柔性工裝裝配 方案后結(jié)合實際導(dǎo)管再進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。

　　3 柔性工裝基礎(chǔ)關(guān)鍵構(gòu)件的結(jié)構(gòu)與制造

　　柔性工裝基礎(chǔ)關(guān)鍵件主要分為以下幾種：基礎(chǔ)板、定 位模塊、約束模塊以及支承模塊。

　　3.1 基礎(chǔ)板 基礎(chǔ)板是柔性工裝中的基礎(chǔ)性元件，其作為柔性工裝 各標(biāo)準(zhǔn)件的連接板，各定位元件分布在基礎(chǔ)板上。基礎(chǔ)板 采用的是 T 形槽和鍵槽結(jié)構(gòu)，其他各標(biāo)準(zhǔn)件采用 T 形鍵固 定在基礎(chǔ)板上。基礎(chǔ)板要求具有良好的穩(wěn)定性、剛度與抗 震性。

　　3.2 定位模塊 定位模塊主要用于柔性工裝各模塊的定位和精度控 制，同時采用定位模塊可以實現(xiàn)柔性工裝的精確定位和安 裝。定位模塊由定位銷、定位鍵、定位法蘭等。在定位模塊 的設(shè)計上可以結(jié)合使用要求對定位模塊的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行 一定的優(yōu)化，從而確保定位模塊的形狀、尺寸能夠滿足所 需裝夾的導(dǎo)管的尺寸和形狀的要求。

　　定位銷座組件、法蘭 定位座并非標(biāo)準(zhǔn)組件，而是需要結(jié)合導(dǎo)管的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行 針對化設(shè)計的專用模塊。定位銷座組件主要作用對象為導(dǎo) 管接頭部分和三通接頭部分，通過定位銷組件的固定定位 完成后續(xù)的焊接作業(yè)。定位銷座組件包含有定位銷、調(diào)節(jié) 支座、調(diào)節(jié)桿等部分，其中定位銷可以結(jié)合實際在裝配時 進(jìn)行配磨，而對于調(diào)節(jié)支座和調(diào)節(jié)桿部分則需要根據(jù)導(dǎo)管 焊接要求進(jìn)行分組制作，并做好高度標(biāo)記，以便調(diào)節(jié)高度更好的完成裝配工作。

　　可轉(zhuǎn)位定位銷座主要用于異形導(dǎo)管 的裝配定位，尤其是在 Z 軸方向帶有一定的角度的導(dǎo)管接 頭或是三通采用可轉(zhuǎn)位定位銷座能夠?qū)崿F(xiàn)對于其良好的 固定、定位，固定時可以使用墊塊和墊片來調(diào)整導(dǎo)管接頭 或是三通的高度，通過回轉(zhuǎn)支座的旋轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)定位角度， 可轉(zhuǎn)為定位銷座的最大調(diào)節(jié)角度可達(dá)±50°，在可回轉(zhuǎn)定位 銷座上具有回轉(zhuǎn)刻度，在回轉(zhuǎn)定位時可以通過回轉(zhuǎn)刻度線 來控制好回轉(zhuǎn)的角度，在完成了導(dǎo)管接頭或是其他焊接部 分的定位后需要使用螺母進(jìn)行固定避免松脫。法蘭定位座 的組成中除定位座為專用件需要進(jìn)行專用的設(shè)計制造外， 其他的組成部分都可以采用標(biāo)準(zhǔn)件，在需要時可以通過標(biāo) 準(zhǔn)件庫進(jìn)行選取和組裝。

　　3.3 支承件

　　航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管屬于薄壁件，為避免其在制造的過程 中產(chǎn)生變形以采用支撐件實現(xiàn)對于導(dǎo)管的支承。支承件采 用 Y 形結(jié)構(gòu)，支承的調(diào)節(jié)采用的是調(diào)節(jié)支座、調(diào)節(jié)支桿，根 據(jù)所需要的高度利用調(diào)節(jié)支座和支桿進(jìn)行調(diào)節(jié)。待到高度調(diào)節(jié)到位后使用緊固螺母進(jìn)行鎖死。Y 形支座能夠承受直徑40mm 以內(nèi)的導(dǎo)管。

　　3.4 壓緊模塊

　　壓緊模塊主要用于對導(dǎo)管進(jìn)行快速的夾緊，完成對于 導(dǎo)管的固定。壓緊模塊采用的是帶鉸鏈孔的 V 形回轉(zhuǎn)壓緊 合件。 在完成了對于柔性工裝的制造和選型后，需要對柔性 工裝進(jìn)行檢測，通過對柔性工裝的結(jié)構(gòu)、尺寸進(jìn)行檢測確定其是否滿足導(dǎo)管的相關(guān)要求。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)柔性工裝的接觸面精度需要達(dá)到 0.02mm。在完成了對于柔性工裝的裝配 后需要對其調(diào)節(jié)精度進(jìn)行檢測，確保其精度滿足相關(guān)要 求。

　　4 結(jié)束語

　　柔性工裝是一種滿足航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管制造要求的裝置，通過應(yīng)用柔性工裝能夠有效的提升航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管工 裝的制造效率，縮短工裝的設(shè)計和制造周期。柔性工裝的 應(yīng)用將幫助航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管的制造擺脫樣機(jī)的牽制，克服以往一導(dǎo)管一型架的加工制造模式。實現(xiàn)工裝的模塊化設(shè)計、裝配。同時，柔性工裝的設(shè)計還可以借助于 UG 軟件，通 過構(gòu)建三維模型、模擬仿真的方式實現(xiàn)了航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管 設(shè)計與工裝夾具設(shè)計的無縫銜接，大大加快了航空發(fā)動機(jī) 導(dǎo)管的制造效率和制造精度。本文在分析航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)管 柔性工裝特點、結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對柔性工裝的設(shè)計流程和 制造關(guān)鍵點進(jìn)行分析介紹。

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　　作者：裴宇飛，宋子明