阅读说明：本技术 一种航空发动机垂直自动装配对中装置及其使用方法 (Vertical automatic assembly centering device for aero-engine and use method thereof ) 是由 程云勇 林昇 冶文广 窦浩 田怡然 蔺田苗 范欣欣 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种航空发动机垂直自动装配对中监测装置及其使用方法,利用高精度的多自由度转运小车和激光对中仪以解决装配精度及人工成本高的问题,通过自动调节实现航空发动机自动化装配。本发明提供的装置及其使用方法适用于航空发动机的自动装配,解决了航空发动机装配过程中因人为因素所导致的发动机磕碰、装配质量不稳定等情况,不仅提高了装配效率,而且减少了因发动机磕碰、装配质量不稳定现象所导致发动机无法正常进行试车等情况,降低了人工成本。(The invention discloses a vertical automatic assembly centering monitoring device for an aero-engine and a using method thereof, which solve the problems of high assembly precision and high labor cost by utilizing a high-precision multi-degree-of-freedom transfer trolley and a laser centering instrument and realize automatic assembly of the aero-engine through automatic adjustment. The device and the using method thereof provided by the invention are suitable for automatic assembly of the aircraft engine, and solve the problems of engine collision, unstable assembly quality and the like caused by human factors in the assembly process of the aircraft engine, so that the assembly efficiency is improved, the conditions that the engine cannot be normally tested and the like caused by the phenomena of the engine collision and the unstable assembly quality are reduced, and the labor cost is reduced.)

一种航空发动机垂直自动装配对中装置及其使用方法

技术领域

本发明属于航空发动机装配技术应用相关的装配工艺领域，涉及一种航空发动机垂直自动装配装置及其使用方法。

背景技术

现代航空发动机为了提高装配与分解效率，减少航空发动机整修及维护成本，普遍采用单元体设计。根据航空发动机构型状态、设计维护等方面技术要求，每种发动机都具有其特定的装配工艺。航空发动机整机装配的质量和效率对航空发动机寿命、性能、可靠性及航空发动机生产效率具有重要影响。航空发动机整机装配过程中，主单元体之间的精确安装是影响航空发动机性能、寿命、可靠性等方面的核心因素之一，也是发动机装配过程中的工艺难点之一。

传统装配过程中，装配人员按照工艺规程将加热棒置于配合孔中至特定温度后取出，然后立即将轴类零件置于待装配位置，使用扭矩放大器进行手工安装。由于发动机的主体部分在装配过程中会在各个工位间运动，因此会有相比于传统定点装配过程要多的对正与调平工作。在这一过程中存在着若干人为因素使得装配质量有出现浮动的可能。为了减少装配人员的操作，同时提高装配精度，航空发动机自动化装配生产线已成为未来航空发动机装配的必然趋势。

发明内容

针对传统航空发动机装配过程中存在的人为因素使得发动机装配质量浮动较大及发动机装配过程中人为装配可能导致磕碰的问题，本发明提供一种航空发动机垂直自动装配装置及其使用方法，利用高精度的多自由度转运小车和激光器以解决装配精度及人工成本高的问题，通过自动调节实现航空发动机自动化装配。

本发明采用以下技术方案：一种航空发动机垂直自动装配装置，包括：

一转子单元体及其孔内的接收器一与接收器二；

悬挂与定位转子单元体的一转子调节平台；

一多自由度装配小车和装配在其上的一中介机匣，一倾角传感器安装至中介机匣端面；

一激光发射器位于一姿态校正器上，姿态矫正器由一发射器夹具所固定在中介机匣孔内；

其中，所述转子调节平台通过悬挂装置与转子单元体相连接，接收器一与接收器二位于转子单元体孔内轴心位置，发射器夹具安装至中介机匣孔内且孔轴线重合，倾角传感器固定于中介机匣端面且与中介机匣水平对齐，中介机匣孔轴线与多自由度装配小车孔轴线相重合。

进一步的，对中激光仪由激光发射器、接收器一和接收器二所组成，由激光发射器所发射的激光束获取接收器的读数。

进一步的，转子调节平台和多自由度装配小车组成了运动控制部分，转子调节平台控制转子单元体平面调节，多自由度装配小车控制中介机匣的多自由度的空间移动。

本发明采用的第二种技术方案时，航空发动机垂直自动装配对中监测装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1.中介机匣水平调节；

步骤2.中介机匣中心孔轴线标定；

步骤3.转子单元体轴线偏差测量与调节。

在上述步骤1中，中介机匣水平调节的具体步骤包括：

1)根据中介机匣上安装的倾角传感器测量中介机匣配合端面与水平面的倾角；

2)通过多自由度装配小车对中介机匣的姿态进行调节。

在上述步骤2中，中介机匣中心孔轴线标定的具体步骤包括：

1)将激光发射器安装在中介机匣中心孔上，将接收器一和接收器二安装在转子单元体孔上，其中接收器一为可穿过式接收器，通过接收器一读取激光的一组四轴数据；

2)通过多自由度装配小车将中介机匣旋转180°，读取接收器二的四轴数据，将两组数据平均，得到激光发射器与中介机匣轴线的偏差；

3)通过激光发射器下的姿态校正器对激光器姿态进行调整，若调整后不满足轴线重合条件则重复上述步骤直至两组数据一致。

在上述步骤3中，转子单元体轴线偏差测量与调节的具体步骤包括：

1)通过对中心孔轴线进行标定后可测量出激光发射器所在直线与转子单元体中心孔轴线的偏差(激光器测量位置到接收器中心的距离)；

2)根据上述步骤所测量的偏差，通过转子调节平台对转子单元体的位置进行调节；

3)判断激光发射器所在与转子单元体孔轴线同轴情况是否满足偏差要求，如若不满足，重复偏差测量与调节，如若满足，则完成对中过程。

本发明的有益效果是：本发明提供的航空发动机垂直自动装配对中监测装置及其使用方法，适用于航空发动机的自动装配，解决了航空发动机装配过程中因人为因素所导致的发动机磕碰、装配质量不稳定等情况，不仅提高了装配效率，而且减少了因发动机磕碰、装配质量不稳定现象所导致发动机无法正常进行试车等情况，降低了人工成本。

附图说明

图1为本发明的一种航空发动机垂直自动装配对中监测装置的装配关系示意图。

图2为本发明算法流程图。

其中，1.转子调节平台，2.转子单元体，3.接收器二，4.接收器一，5.倾角传感器，6.中介机匣，7.多自由度装配小车，8.激光发射器，9.姿态校正器，10. 发射器夹具。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式来对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种航空发动机垂直自动装配对中监测装置，如图1所示，包括转子单元体2及其孔内的接收器一4与接收器二3，悬挂与定位转子单元体2 的转子调节平台1，多自由度装配小车7和装配在其上的中介机匣6，倾角传感器5安装至中介机匣6端面，激光发射器8位于姿态校正器9上，姿态矫正器9 由发射器夹具10所固定在中介机匣6孔内。

本发明还提供了一种航空发动机垂直自动装配对中监测装置的使用方法，如图2所示，应用本发明方法对航空发动机进行自动对中，执行以下步骤：

(1)对中介机匣6进行水平调节至与转子单元体2下端面平行，具体步骤包括：

1)根据中介机匣6上安装的倾角传感器5测量中介机匣6配合端面与水平面的倾角；

2)通过多自由度装配小车对中介机匣的姿态进行调节。

(2)对中介机匣6中心孔轴线标定，确定转子单元体2调节基准，具体步骤包括：

1)将激光发射器8安装在中介机匣6中心孔上，将接收器一4和接收器二 3安装在转子单元体2孔上，其中接收器为可穿过式接收器，通过接收器一读取激光的一组四轴数据；

2)通过多自由度装配小车7将中介机匣6旋转180°，读取接收器二3的四轴数据，将两组数据平均，得到激光发射器8与中介机匣6轴线的偏差；

3)通过激光发射器8下的姿态校正器9对激光器姿态进行调整，若调整后不满足轴线重合条件则重复上述步骤直至两组数据一致。

(3)对转子单元体2轴线偏差测量与调节，具体步骤包括：

1)通过对中心孔轴线进行标定后可测量出激光发射器8所在直线与转子单元体2中心孔轴线的偏差(激光器测量位置到接收器中心的距离)；

2)根据上述步骤所测量的偏差，通过转子调节平台1对转子单元体2的位置进行调节；

3)判断激光发射器8所在与转子单元体2孔轴线同轴情况是否满足偏差要求，如若不满足，重复偏差测量与调节，如若满足，则完成对中过程。

实施例

一种航空发动机垂直自动装配对中监测装置，转子调节平台1通过悬挂装置与转子单元体2相连接，接收器一4与接收器二3位于转子单元体2孔内轴心位置，激光发射器8位于姿态校正器9上，由激光发射器8所发射的激光束获取接收器的读数，姿态矫正器9由发射器夹具10所固定在中介机匣6孔内，发射器夹具10安装至中介机匣6孔内且孔轴线重合，倾角传感器5安装至中介机匣 6端面且与中介机匣6水平对齐，多自由度装配小车7安装在中介机匣6上且中介机匣6孔轴线与多自由度装配小车7孔轴线相重合，转子调节平台1控制转子单元体2平面调节，多自由度装配小车7控制中介机匣6的多自由度的空间移动。

如图2所示的发动机对中过程的流程图，首先利用倾角传感器5得到的数据对中介机匣6的水平度进行调节，直至调节至与转子单元体2端面水平后利用激光对中仪确定中介机匣6的中心孔轴线与转子单元体2的孔轴线平行，再控制转子调节平台1使中介机匣6的中心孔轴线与转子单元体2孔轴线重合。