低压涡轮单元体智能装配平台制造技术

本发明专利技术提供了一种低压涡轮单元体智能装配平台，用于航空发动机整机装配，其包括：底座、风扇核心机姿态调节系统和低压涡轮单元体位置调节系统；所述风扇核心机姿态调节系统固定在所述底座的一端，在所述风扇核心机姿态调节系统上安装有所述风扇核心机；所述低压涡轮单元体位置调节系统固定在所述底座的另一端，在所述低压涡轮单元体位置调节系统上安装有所述低压涡轮单元体；所述低压涡轮单元体与所述风扇核心机连接，所述低压涡轮单元体具有四个运动自由度，所述风扇核心机具有两个运动自由度。本发明专利技术能够提高装配精度、降低零件损伤、提高装配效率且降低装配劳动量。

【技术实现步骤摘要】
低压涡轮单元体智能装配平台
本专利技术涉及航空发动机装配领域，特别涉及一种低压涡轮单元体智能装配平台。
技术介绍
民用涡扇航空发动机主要结构包括风扇单元体、核心机单元体和低压涡轮单元体，具有结构复杂、尺寸大、精度高、重量大等特点。其中，低压涡轮单元体包括低压涡轮轴、低压涡轮转子和低压涡轮机匣等，重量集中于后端，即低压涡轮转子/机匣端。民用涡扇航空发动机整机装配过程中低压涡轮单元体的安装属于深孔装配，装配难度大。某新型民用涡扇航空发动机的低压涡轮轴长度1900mm，重量800kg，其前端与风扇轴采用花键连接，位于发动机内部，双短止口配合，止口间的配合分别为间隙0-0.067mm、间隙0-0.057mm；低压涡轮机匣与级间机匣连接，采用短止口定心，止口的配合要求为间隙0.005mm-过盈0.3mm，通过108个螺栓连接固定；低压涡轮轴后侧封严篦齿与NO.4支点后密封静止件封严间隙为0.2mm-0.276mm,低压涡轮转子前封严篦齿与级间机匣封严组件配合间隙为0.2mm-0.28mm。该发动机整机装配中低压涡轮安装要求：首先，需要同时保证低压涡轮轴前端与风扇轴配合止口对正，低压涡轮机匣与级间机匣配合止口对正，低压涡轮轴、低压涡轮转子两处封严配合处对正，才能满足风扇核心机组合件与低压涡轮单元体的定心要求；其次，需对正低压涡轮机匣与级间机匣安装边螺纹连接孔位，低压涡轮轴与风扇轴花键角度，才能满足低压涡轮单元体安装周向定位要求。只有满足以上要求才可实现低压涡轮单元体的安装。目前，整机装配中低压涡轮安装由操作人员使用吊车和专用工装完成，由于低压涡轮单元体与风扇核心机组合件的各处配合面位于发动机内部，无法观测。同时满足以上装配要求极其困难，通常依靠操作人员的直观感受和经验。此外，由于低压涡轮单元体轴向尺寸长，后端发生微小变化在低压涡轮轴前端都会被放大数倍，不仅影响配合止口的对正，也容易造成零件损伤。因此，这种装配方法难以满足低压涡轮高精度装配需求，装配效率低，人工劳动量大，且容易损伤零件。如上所述，现有技术涡扇航空发动机的整机装配具有如下技术问题：一、长距离小间隙精确对接：低压涡轮轴长度达到1900mm，其前端与风扇轴连接，位于发动机内部，双短止口配合，止口间的配合分别为间隙0-0.067mm、间隙0-0.057mm，低压涡轮单元体安装时需解决深度1900mm处两段配合止口高精度定心需求。二、多处同时定心：低压涡轮单元体安装时需要同时保证低压涡轮轴前端与风扇轴配合止口对正，低压涡轮机匣与级间机匣配合止口对正，低压涡轮轴、低压涡轮转子两处封严配合处对正，才能满足风扇核心机组合件与低压涡轮单元体的定心要求。三、套齿角向对正：低压涡轮轴前端与风扇轴采用花键连接，安装时需对正低压涡轮轴与风扇轴花键套齿角向位置。四、静子角向对正：低压涡轮机匣与级间机匣连接，采用短止口定心，通过108个螺栓连接固定，安装时需对正低压涡轮机匣与级间机匣安装边螺纹连接孔位。五、深孔盲装：低压涡轮单元体与风扇核心机组合件的各处配合面位于发动机内部，无法观测。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中涡扇航空发动机难以满足高精度装配要求且装配效率低等缺陷，提供一种低压涡轮单元体智能装配平台。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种低压涡轮单元体智能装配平台，用于航空发动机整机装配，其特点在于，所述低压涡轮单元体智能装配平台包括：底座、风扇核心机姿态调节系统和低压涡轮单元体位置调节系统；所述风扇核心机姿态调节系统固定在所述底座的一端，在所述风扇核心机姿态调节系统上安装有风扇核心机；所述低压涡轮单元体位置调节系统固定在所述底座的另一端，在所述低压涡轮单元体位置调节系统上安装有低压涡轮单元体；所述低压涡轮单元体与所述风扇核心机连接，所述低压涡轮单元体具有四个运动自由度，所述风扇核心机具有两个运动自由度。根据本专利技术的一个实施例，所述低压涡轮单元体的四个运动自由度分别由沿X轴运动的运动机构、沿Y轴运动的运动机构、沿Z轴运动的运动机构和绕X轴旋转的运动机构实现。根据本专利技术的一个实施例，所述沿X轴运动的运动机构采用滑轨导向，伺服电机驱动且齿轮齿条传动；所述沿Y轴运动的运动机构采用线性马达。根据本专利技术的一个实施例，所述沿Z轴运动的运动机构采用导向轴和电动缸；所述绕X轴旋转的运动机构采用伺服电机和RV精密减速机。根据本专利技术的一个实施例，所述沿X轴运动的运动机构的移动范围为[0mm,1.7839m]；所述沿Y轴运动的运动机构的移动范围为[-150mm,150mm]；所述沿Z轴运动的运动机构的移动范围为[-90mm,-210mm]；所述沿X轴旋转的运动机构的旋转范围为[-180°,180°]。根据本专利技术的一个实施例，所述风扇核心机的两个运动自由度分别由绕Y轴摆动的运动机构和绕Z轴旋转的运动机构实现。根据本专利技术的一个实施例，所述绕Y轴摆动的运动机构采用双电动杆和伺服电机驱动；所述绕Z轴旋转的运动机构采用回转支撑、RV减速机和伺服电机驱动。根据本专利技术的一个实施例，所述低压涡轮单元体智能装配平台还包括光学定位机构，所述光学定位机构包括高精度超声波测量传感器系统、高精度激光测量传感器系统和激光跟踪与引导测量系统。根据本专利技术的一个实施例，所述高精度超声波测量传感器系统包括三个高精度超声波测距传感器；所述高精度激光测量传感器系统包括三个高精度激光测距传感器；所述激光跟踪与引导测量系统包括激光发射器、激光跟踪头和控制器。根据本专利技术的一个实施例，所述低压涡轮单元体智能装配平台还包括六维力碰撞检测感知系统，所述六维力碰撞检测感知系统通过六维力传感器测量物体受到的空间全力信息。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术低压涡轮单元体智能装配平台具有如下优点：一、提高装配精度：采用光学定位、高精度六自由度平台，实现装配过程高精度检测，姿态精密调整，实现高精度装配。二、降低零件损伤：通过智能装配平台，光学传感器，实现深孔检测和观测，有效降低零件碰撞的发生，通过六维力碰撞检测感知系统，实现降低碰撞损伤程度。三、提高装配效率：通过应用智能装配平台，提高装配合格率，提高装配效率。四、降低装配劳动量：通过应用智能装配平台，操作人员只需控制平台就可实现低压涡轮单元体的安装，大量减少操作人员的劳动量。附图说明本专利技术上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：图1为本专利技术低压涡轮单元体智能装配平台的结构示意图。图2为本专利技术低压涡轮单元体智能装配平台中低压涡轮单元体的运动自由度示意图。图3为本专利技术低压涡轮单元体智能装配平台中风扇核心机的运动自由度示意图。图4为本专利技术低压涡轮单元体智能装配平台中光学定位机构的示意图。图5为本专利技术低压涡轮单元体智能装配平台中光学定位机构的测量示意图。图6为图5中光学定位机构的侧视图。图7为本专利技术低压涡轮单元体智能装配平台中六维力碰撞检测感知系统的示意图。图8为图7中沿Zs、Ys方向运动的平面图。图9为本专利技术低压涡轮单元体智能装配平台中六维力碰撞检测感知系统的六维力传感器的示意图及坐标系统。具体实施方式为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压涡轮单元体智能装配平台，用于航空发动机整机装配，其特征在于，所述低压涡轮单元体智能装配平台包括：底座、风扇核心机姿态调节系统和低压涡轮单元体位置调节系统；所述风扇核心机姿态调节系统固定在所述底座的一端，在所述风扇核心机姿态调节系统上安装有风扇核心机；所述低压涡轮单元体位置调节系统固定在所述底座的另一端，在所述低压涡轮单元体位置调节系统上安装有低压涡轮单元体；所述低压涡轮单元体与所述风扇核心机连接，所述低压涡轮单元体具有四个运动自由度，所述风扇核心机具有两个运动自由度。

【技术特征摘要】
1.一种低压涡轮单元体智能装配平台，用于航空发动机整机装配，其特征在于，所述低压涡轮单元体智能装配平台包括：底座、风扇核心机姿态调节系统和低压涡轮单元体位置调节系统；所述风扇核心机姿态调节系统固定在所述底座的一端，在所述风扇核心机姿态调节系统上安装有风扇核心机；所述低压涡轮单元体位置调节系统固定在所述底座的另一端，在所述低压涡轮单元体位置调节系统上安装有低压涡轮单元体；所述低压涡轮单元体与所述风扇核心机连接，所述低压涡轮单元体具有四个运动自由度，所述风扇核心机具有两个运动自由度。2.如权利要求1所述的低压涡轮单元体智能装配平台，其特征在于，所述低压涡轮单元体的四个运动自由度分别由沿X轴运动的运动机构、沿Y轴运动的运动机构、沿Z轴运动的运动机构和绕X轴旋转的运动机构实现。3.如权利要求2所述的低压涡轮单元体智能装配平台，其特征在于，所述沿X轴运动的运动机构采用滑轨导向，伺服电机驱动且齿轮齿条传动；所述沿Y轴运动的运动机构采用线性马达。4.如权利要求2所述的低压涡轮单元体智能装配平台，其特征在于，所述沿Z轴运动的运动机构采用导向轴和电动缸；所述绕X轴旋转的运动机构采用伺服电机和RV精密减速机。5.如权利要求2所述的低压涡轮单元体智能装配平台，其特征在于，所述沿X轴运动的运动机构的移动范围为[0mm,1.7839m]；所述沿Y轴运动的运...

【专利技术属性】
技术研发人员：项宏伟，叶代勇，梁霄，周烁，李华山，
申请(专利权)人：中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司，上海钧工智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31