一种航空发动机机匣数字化假装质量预测方法技术

本发明专利技术一种航空发动机机匣数字化假装质量预测方法，首先通过简化航空发动机机匣装配工艺，使影响机匣装配质量的因素包括止口过盈配合量大小、止口过盈配合量不均匀程度、工装定位偏差、螺栓预紧力大小和机匣零件制造偏差；然后将两段机匣简化模型在装配工装上通过止口螺栓配合连接在一起后，求出单工位下，上述各因素对径向跳动测点和端面跳动测点的偏差值，最后加上机匣零件制造偏差，获得单工位下两段机匣的装配总偏差表达式；建立机匣多工位装配偏差传递模型，获得航空发动机机匣多工位装配总偏差表达式，即可得到机匣假装完成后，测点的端面跳动与径向跳动值，实现航空发动机机匣假装质量预测。

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机机匣数字化假装质量预测方法
本专利技术属于航空发动机装配领域，涉及一种航空发动机机匣数字化假装质量预测方法，可用于机匣假装过程中端面跳动量和径向跳动量大小的预测，以评价航空发动机机匣的装配质量。
技术介绍
航空发动机的机匣是连接发动机转子和发动机其他部件的主要承力结构。在装配过程中，由于每个机匣零件的偏差分布是随机的，其装配后的发动机机匣结构特性具有分散度，其最终结果是对整机性能产生影响。此外，航空发动机机匣装配具有典型的弱刚性易变形的特点，影响装配质量的因素除装配过程中的刚性运动外，还有机匣装配过程中产生的变形，这极大地增加了发动机零部件装配过程的精准调控难度。目前对于机匣装配质量的掌握主要通过机匣的“假装”，机匣“假装”是对机匣在气浮转台上进行预装配，然后测量机匣的装配质量，合格后进行拆解，费时费力。
技术实现思路
航空发动机机匣装配具有典型的弱刚性易变形的特点，影响装配质量的因素除装配过程中的刚性运动外，还有机匣装配过程中产生的变形，这极大地增加了发动机零部件装配过程的精准调控难度。因此合理有效的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空发动机机匣数字化假装质量预测方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：简化航空发动机机匣装配工艺，使影响机匣装配质量的因素包括止口过盈配合量大小、止口过盈配合量不均匀程度、工装定位偏差、螺栓预紧力大小和机匣零件制造偏差，然后采用等刚度法建立机匣简化模型，简化后的机匣为带止口的筒形件；/nS2：获得单工位下两段机匣的装配总偏差表达式，包括如下过程：/n将两段机匣简化模型在装配工装上通过止口螺栓配合连接在一起后，求出单工位下，止口过盈配合量大小、止口过盈配合量不均匀程度、工装定位偏差和螺栓预紧力大小各因素对径向跳动测点和端面跳动测点的偏差值，最后加上机匣零件制造偏差，获得单工位下两段机...

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机机匣数字化假装质量预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：简化航空发动机机匣装配工艺，使影响机匣装配质量的因素包括止口过盈配合量大小、止口过盈配合量不均匀程度、工装定位偏差、螺栓预紧力大小和机匣零件制造偏差，然后采用等刚度法建立机匣简化模型，简化后的机匣为带止口的筒形件；
S2：获得单工位下两段机匣的装配总偏差表达式，包括如下过程：
将两段机匣简化模型在装配工装上通过止口螺栓配合连接在一起后，求出单工位下，止口过盈配合量大小、止口过盈配合量不均匀程度、工装定位偏差和螺栓预紧力大小各因素对径向跳动测点和端面跳动测点的偏差值，最后加上机匣零件制造偏差，获得单工位下两段机匣的装配总偏差表达式；
S3：建立机匣多工位装配偏差传递模型，获得航空发动机机匣多工位装配总偏差表达式，包括如下过程：
当两段机匣组成的机匣装配体与第三段机匣装配时，所述机匣装配体被当作一个机匣，其对应的机匣零件制造偏差为所述机匣装配体的装配偏差，按照柔性机匣零件的装配过程，第三段机匣通过止口过盈配合和所述机匣装配体的机匣后止口贴合，然后将第三段机匣和所述机匣装配体通过止口螺栓配合连接在一起，按照步骤S2中所述方法，获得三段机匣的装配偏差，之后，以同样的方法，完成所有机匣的装配，获得航空发动机机匣多工位装配总偏差表达式；
S4：将机匣止口柱面的几何偏差与尺寸偏差、止口端面的几何偏差、工装定位偏差、螺栓预紧力大小数据，代入步骤S3中获得的航空发动机机匣多工位装配总偏差表达式，得到机匣假装完成后端面跳动测点值与径向跳动测点值，实现航空发动机机匣假装质量预测。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中将航空发动机机匣装配工艺简化等效为如下步骤：
a)将机匣1放到装配工装上按照自身定位方式进行定位；
b)通过止口过盈配合将机匣1与机匣2进行配合连接，保证两机匣的止口柱面处于贴合状态；
c)施加夹紧力，保证两机匣的止口端面处于贴合状态；
d)进行螺栓连接，螺母刚好拧到和两机匣相接触但没有拧紧，螺栓预紧力恰好为0，此时螺栓仅实现物理连接，螺栓和两机匣都不受力，无螺栓连接变形；
e)释放夹紧力，两机匣组成的装配体产生回弹；
f)施加螺栓预紧力，完成螺栓拧紧操作，螺栓连接引起变形，形成两机匣的最终装配偏差。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2具体包括如下子步骤：
S21:建立单工位下止口过盈配合量大小对装配质量的影响模型，止口过盈配合量由机匣止口柱面的尺寸偏差产生，建模方法如下：
建立机匣1和机匣2单位过盈量的三维模型，进行有限元计算，两机匣过盈配合完成后，在机匣2的端面跳动测点NP21,NP22,…,NP2n上产生的偏差为在机匣2的径向跳动测点MP21,MP22,…,MP2m上产生的偏差为n表示相邻两机匣的端面贴合点个数；m表示相邻两机匣的柱面贴合点个数；当机匣1和机匣2两机匣段配合的止口柱面的尺寸偏差过盈量为l2时，在机匣2的端面跳动测点NP21,NP22,…,NP2n产生的偏差为径向跳动测点MP21,MP22,…,MP2m产生的偏差为
S22:建立止口过盈配合量不均匀度对装配质量的影响模型，止口过盈配合量不均匀度由机匣止口柱面的几何偏差产生，建模方法如下：
通过单位力响应法求出机匣1的柱面贴合点CP11,CP12,…,CP1m和机匣2的柱面贴合点CP21,CP22,…,CP2m的位移响应向量组成的柔度矩阵；对该柔度矩阵进行逆转换，得出刚度矩阵；最后通过单位位移响应法求出：
机匣1的止口柱面的几何偏差对机匣2的径向跳动测点MP21,MP22,…,MP2m上产生的偏差为：



其中，表示由机匣1的止口柱面的几何偏差在机匣2的径向跳动测点MP2i上的径向产生的偏差；为在机匣1的柱面贴合点CP1j上产生单位位移时，机匣2的径向跳动测点MP2i在径向上的位移响应；为机匣1的柱面贴合点CP1i点上的实际偏差；为两机匣装配体的径向跳动测点偏差对机匣1的柱面贴合点CP11,CP12,…,CP1m偏差的敏感度矩阵；为机匣1的柱面贴合点CP11,CP12,…,CP1m的实际偏差组成的向量；r表示测点在径向的偏差；
机匣1的止口柱面的几何偏差对机匣2的端面跳动测点NP21,NP22,…,NP2n上产生的偏差为：



其中，表示由机匣1的止口柱面的几何偏差在机匣2的端面跳动测点NP2i的轴向上产生的偏差；为在机匣1的柱面贴合点CP1j上产生单位位移时，机匣2的端面跳动测点NP2i在轴向上的位移响应；为装配体端面跳动测点偏差对机匣1的柱面贴合点偏差的敏感度矩阵；x表示测点在轴向的偏差；
机匣2的止口柱面的几何偏差对机匣2的径向跳动测点MP21,MP22,…,MP2m上产生的偏差为：



其中，表示由机匣2的止口柱面的几何偏差在机匣2的径向跳动测点MP2i上的径向产生的偏差；为在机匣2的柱面贴合点CP2j上产生单位位移时，机匣2的径向跳动测点MP2i在径向上的位移响应；为机匣2的柱面贴合点CP2i点上的实际偏差；为装配体径向跳动测点偏差对机匣2的柱面贴合点偏差的敏感度矩阵；为机匣2的柱面贴合点CP21,CP22,…,CP2m的实际偏差组成的向量；
机匣2的止口柱面的几何偏差对机匣2的端面跳动测点NP21,NP22,…,NP2n上产生的偏差为：



其中，表示由机匣2的止口柱面的几何偏差在机匣2的端面跳动测点NP2i的轴向上产生的偏差；为在机匣2的柱面贴合点CP2j上产生单位位移时，机匣2的端面跳动测点NP2i在轴向上产生的位移响应；为装配体端面跳动测点偏差对机匣2的柱面贴合点偏差的敏感度矩阵；
S23:建立螺栓连接对装配质量的影响模型，建模方法如下；
通过单位力响应法求出机匣1的端面贴合点JP11,JP12,…,JP1n和机匣2的端面贴合点JP21,JP22,…,JP2n的位移响应向量组成的柔度矩阵；对该柔度矩阵进行逆转换，得出刚度矩阵；最后通过单位位移响应法求出：
机匣1的端面贴合点JP11,JP12,…,JP1n的偏差对机匣2的径向跳动测点MP21,MP22,…,MP2m产生的偏差为：



其中，表示由机匣1的止口端面偏差在机匣2的径向跳动测点MP2i上的径向产生的偏差；为在机匣1的端面贴合点JP1j上产生单位位移时，机匣2的径向跳动测点MP2i在径向上的位移响应；为机匣1的端面贴合点JP1j上的实际偏差；为装配体径向跳动测点偏差对机匣1的端面贴合点偏差的敏感度矩阵；为机匣1的端面贴合点JP11,JP12,…,JP1n的实际偏差组成的向量；
机匣1的端面贴合点JP11,JP12,…,JP1n偏差对机匣2的端面跳动测点NP21,NP22,…,NP2n产生的偏差为：



其中，表示由机匣1的止口端面偏差在机匣2的端面跳动测点NP2i的轴向上产生的偏差；为在机匣1的端面贴合点JP1j上产生单位位移时，机匣2的端面跳动测点NP2i在轴向上的位移响应；为装配体端面跳动测点偏差对机匣1的端面贴合点偏差...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小强，李兆宇，孟庆阔，赵罡，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11