航空发动机零部件的自动化修理

行有效的手工处理，需要用自动化的修 片。名义几何参数（ 主几何参数）是用 修理有如下几种方式：
理系统。
切削设备上常用的触发式探头根据一
" 叶尖、边缘、角及叶型的焊接；
自适应切削法可以补偿零件与零 个新的或修理好的叶片以自动逆向工
" 角、边缘、叶尖的打补丁；
件之间的差异以及夹具定位不准确等 问题，使工件的公差保持极小。数控 （ NC） 路径对实际工件几何形状的几 何适应是自动完成的。自适应系统被整 合到焊机、机床工具以及现有的 CMM、CAD、CAM 及 CAO 环境中。 在维修中特别耗时并需要高精度的工 序是检查、焊接、铣削及抛光。航空发动 机部件的自动化维修工艺在多数情况 下，按如下顺序进行：第 一 步 是 对 零 件 进 行 目 视 检 查 及 CMM 检 验 以 观 察 其
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自动化修理是发动机整体叶盘应用的关键因素。本文介绍 的自适应 CNC 技术可以自动化地修理发动机叶片并提高整个 维修供应链的效率。
航空发动机零部件的自动化修理
Automated Repair of Aero-engine Components
!陈文
在航空发动机维修业，自动化的修 总的可修理性并且找出损伤及其位置。 复杂部件
对损 伤 部 位 进 行 处 理 为 以 后 的 焊 的模式合理选择检验方法，则入厂检验 所有维修技术相关的专有技术，不会泄
接做准备。最好只用有限数量的几何形 时得到的测量数 据 可 以 用 于 自 适 应 任 漏对新零件几 何 形 状 及 新 件 铣 削 有 关
状确定的光滑表面。例如前缘修理的清 务可作为焊接工艺的一部分来进行。否 的技术秘密。
理 区 可 以 允 许 宽 度 为 Xmm 的 台 阶 以 则，叶片的测量必须用 视 觉 系 统 、线 扫
对于再仿形铣所需的高精度自适
及宽度为 Ymm 的台阶。清理部位的这 描仪或触发式探头在焊机上进行。
应 ，实 用 的 测 量 方 法 很 重 要 。 有 必 要 详
种尺寸上台阶式参数化可以使随后的
理 工 艺 及 自 适 应 切 削 加 工 方 法 然 后 用 NC 切 削 工 艺 对 损 伤 处 进 行 清
对 于 像 整 体 叶 盘 、叶 轮 之 类 更 复 杂
非常重要。在考虑用整体叶盘代替普通 理以便进行修补，修补的方法是用激光 零件的修理，在自动化方面则要下更大
叶盘时，其可行性取决于有无自动化的 焊。最后是对焊补区在 NC 铣削设备上 的工夫。这些发动机部件需要先进的 5
进数据流动及工厂自动化。
可以采用激光焊技术进行大修。另外， 理 法 ：焊 补（ 叶 尖 、边 缘 ）；补 丁 修 理
检验 的 目 的 是 评 估 零 件 的 可 修 理 近净成形（ near-net-shap ）激光焊可以 （ 各种不同的补丁）及叶片更换（ 线性
性，发现并定位损伤。通常自动化的尺 降低最后重新仿形的难度，使精加工的 摩 擦 焊 ）， 零 件 名 义 的 几 何 形 状
叶盘修理。因此，在军民用发动机中采 单个叶片
数的 CAM 生成的 NC 程序，就成为自
用 整 体 叶 盘 时 ，自 动 化 修 理 是 一 关 键 因
叶尖和边缘的修复是压气机及涡 适应过程的附加的输入量。
素。
轮叶片的标准修理过程。对于此类型的
在 叶 尖 、边 缘 、角 及 叶 型 上 碰 到 的
目前 发 动 机 零 部 件 修 理 的 大 部 分 零 件 的 修 理 已 有 可 靠 的 NC 设 备 和 自 不同类型的损伤必须加以不同考虑。特
寸测量及最后检验均在坐标测量机或 量最少。
（ CAD）、NC 铣削法（ CAM）以及修理
“ 机械手”上进行。经验证的测量方法
整体叶盘的磨损、叶片叶轮及其他 工艺的说明均存在用户手中。这种用户
有多种如触发式探头、连续测量头、点 航空发动机部件 的 几 何 形 状 与 新 部 件 的技术专利通过一标准化的界面（ 如
因为激光焊技术可以进行经济、精确的 功开发几种涂覆用的激光焊接工艺。而 一工艺中，自适应技术要求很苛刻。目
焊接及涂覆，质量更高。在某些情况下， 且，任何一种焊接方法都可通过在 NC 前关于这一技术取得的经验表明，超过
现行的方法不能应用时，某些叶片现在 激光设备上引入 自 适 应 用 途 软 件 而 加 一定尺寸大的 修 理 区 以 及 名 义 及 实 际
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航空维修 AVIATION MAINTENANCE
以自动化。
从 数 学 、 测 量 及 切 削 加 工 来 看 ，修
理 部 位 的 再 仿 形 铣 是 最 难 的 ，这 是 因 为
切削精度要求在大约 l/l00mm。当前，
在 考 虑 用 整 体 叶 盘 代 替 普 通 叶 盘 时 ，整
理工序是最简单工序，一些经验证的切 几何形状的适应 不 必 像 再 仿 形 铣 那 样 围，以确保在叶片本身及修理区保持最
削技术也可用于清理。数控路径的几何 精细。
小 的 台 阶 ，并 在 两 者 之 间 有 一 平 滑 的 过
适 应 法 限 于 用 最 佳 拟 合 法 ，可 以 利 用 入
由于焊接质量对整个修理过程的 渡。
当 然 ，衡 量 发 动 机 维 修 经 济 性 最 直 接的指标应是发动机每个循环的维修 成 本 ，若 非 计 划 换 发 率 高 ，必 然 会 造 成 每 个 循 环 的 维 修 成 本 高 ，还 会 因 故 障 的 突 发 性 引 发 飞 行 安 全 问 题 。 因 此 ，航 空 公司的发动机工程技术管理应以计划 换 发 为 管 理 核 心 目 标 ，以 保 证 发 动 机 的 安全运行和降低维修成本。
#李智勇 / 东方航空公司云南公司
通常发动机大修采用 的 是 状 态 监 控 、视 情 维 修 方 式 ，没 有 固 定 的 维修间隔。人为缩短发动机大修间隔或 采用定时大修方式固然可以提高使用 的安全性，但支出的成本很高。
本文将围绕航空公司如何建立以 计划换发为管理目标的发动机工程技 术管理体系进行一些探讨。
工艺很有价值，特别是对自适应清理及 供 高 精 度 ， 重 复 精 度 大 约 为 0.lmm， 拥有这个系统后，用户就具有所有关的
激光焊。为此，检验系统必须通过数据 CNC 路径必须根据待焊零件实际几何 修理修理技术方面的专利在手。这种责
管理系统与其他工艺相链接。
形状来生成。如果检验程序采用一体化 任划分的另一 优 点 是 用 户 可 以 保 留 与
程的方式提供。同样的设备也可用作其 他 修 理 ，例 如 带 冠 叶 片（ 刀 刃 封 严 件 、 互 换 面 ）、导 向 叶 片（ 如 叶 型 、叶 根 缘 板）的修复、整体叶盘叶尖的修理等。
自适应应用软件包加上标准的 5 坐 标 切 削 机 床 构 成 修 理 站 ，可 用 于 自 动 修复单个叶片，使其成为终加工的叶 片 。 用 户 还 可 自 己 编 程 ，进 行 新 叶 片 的 修 理 或 改 变 加 工 方 式 ，可 加 快 响 应 时 间 并 降 低 成 本 。 当 采 用 自 适 应 方 案 时 ，还 可以省去价格昂贵的标准夹具的使用。
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航空维修与工程 2005/ 4
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提出了以“ 计划换发”为核心管理目标的管理概念，旨在说明 航空公司维修工程管理系统围绕发动机有计划进行拆换的目标进 行组织和管理，是保证安全和效益的有效途径。
浅论以计划换发为管理目标的 工程技术管理
Schedule En gine Remov al-Centered Civil Engine Maintenance & Engineer ing Management
修理能力。手工修理，特别是焊接和再 进 行 重 新 仿 形 铣（ 用 铣 床 ）、抛 光（ 用 坐标 NC 工艺。因此，名义几何参数的
仿形铣工艺，因为缺乏满意的可靠性、 柔性砂轮）。
CAD 数据（ 通过逆向工程或者从原设
ห้องสมุดไป่ตู้
质 量 及 竞 争 力 ，不 能 用 于 现 代 化 的 整 体
备制造商取得） 以及关于名义几何参
工程技术管理的要素 航空公司中的发动机工程技术管
理主要包括以下内容。 1. 工程管理
（ 1）及时评估和采纳发动机制造厂
几 何 形 状 以 及 气 动 力 要 求 自 偏 离 ，需 要 采用能满足要求及边界条件的特种自 适 应 算 法 。 一 般 说 ，几 何 的 自 适 应 实 分 两步进行。
! 用最佳拟合法确定“ CAD”叶片 的名义位置与修理叶片实际位置之间 的相关性。
激光 焊 可 以 用 自 适 应 方 法 进 行 自 细了解叶片的总的变形。为此，在整个
修理过程自动化。主要的清理技术是： 动化。由于焊接工艺造成的材料增加是 叶型上有必要 用 触 发 探 头 进 行 一 系 列
铣、磨以及激光切割。在维修工序中，清 近净成形但有一定量的尺寸增大，因此 点测量。此外，也要详细测量修理区周
发动机工程技术管理的目标 非计划换发率是衡量一个公司发动
机管理优劣的宏观指标之一。 计划换发是指按监控状态参数的
变化或预定的维修间隔时限而更换发
动机。而非计划换发是指因无法预计的 外 部 或 内 部 损 坏 ，使 发 动 机 不 能 继 续 正 常工作而更换发动机。
发动机维修成本主要由工时和材 料 两 部 分 构 成 ，返 厂 修 理 一 次 的 费 用 少 则 几 十 万 美 元 ，多 则 数 百 万 美 元 。 非 计 划换发之所以会影响到发动机维修成 本 ，就 是 因 为 发 动 机 非 计 划 更 换 后 往 往 需 要 返 厂 修 理 ，不 仅 会 造 成 备 用 发 动 机 的 周 转 紧 张 ，产 生 额 外 的 租 赁 发 动 机 费 用，还可能造成发动机返厂修理时机不 当，导致发动机的预期在翼使用时间与 时寿件寿命匹配矛盾，不得不更换时寿 件，从而浪费了部分时寿件的剩余寿命。