航空发动机文献综述

1、X 学院学院： 班级： 姓名： 学号：机电工程学院 2008级机制 x 班 x x 20081060 xxxx指导老师： xxx文献综述课题名称：航空发动机制造工艺前言：航空发动机是飞行器的核心部件， 它是飞行器翱翔蓝天的动力源， 其重要性可以用飞行 器的“心脏”来形容， 它的性能好坏直接关系到飞行器飞行品质的高低， 它的发展无不促进 着人类航空事业的进步。1883 年汽油内燃机问世之后，为莱特兄弟的“飞行者”号首次飞入蓝天奠定了坚实的 基础；喷气式发动研制问世， 让人类首次超越了声音的速度， 真正做到了再蓝天中自由翱翔， 地球因航空旅行时间缩短而促进了经济全球化进程，继而带动了人类社会的发展

2、进步。人类世界正是因为有了活塞式发动机才实现了蓝天梦， 有了空气喷气式发动机才做到了 在蓝天之中飞得更高更远。 航空发动机改变了人类生活促进了世界进步， 追根溯源还是发动 机制造工艺的不断发展所致。 制造工艺是发动机进步的基石， 也是人类前进的助力， 它必将 在不断进步的同时， 更好的改变人类生活， 人类生活也必将因装备更好发动机的飞机而愈加 美好。航空发动机制造工艺国际国内现状： 航空发动机的设计和制造是一项复杂的系统性工程， 它必须由多团队、 多领域、 多部门 共同参与。 该工程涉及到大量的知识与信息， 需要在严格的流程管理控制下实现信息之间的 交互和协作，以支持并行的、协同的发动机设计和

3、制造。航空发动机产品零组件构型复杂， 零部件数量庞大， 加工制造精度高， 所用工艺方法自然很是繁复， 是世界上最主要的一种技 术密集型产品。长期以来， 国内的航空发动机的工艺设计与管理水平比较落后， 近年来随着计算机在企 业的逐渐深入， 大部分航空发动机制造企业已摆脱了手工方式的工艺编制， 实现了 “工艺设 计计算机化”。但这种“工艺计算机化”的应用层次依旧较浅，计算机在工艺部门的应用仅 仅停留在文字处理， 工艺简图绘制等简单应用阶段， 工艺编制效率虽有所提高， 但并没有脱 离传统工艺编制的模式，其缺陷依然存在。国内的航空发动机制造工艺主要存在以下问题。 第一， 工艺设计重复工作多， 工艺编制

4、 效率低。 因发动机的工艺设计涉及的内容多， 工作量巨大， 传统的工艺设计是由工艺师逐件 设计的 , 忽略了同类零件之间的内在联系，同类零件之间在工艺上应用的继承性和一致性， 没有得到足够的重视。第二， 工艺设计环境不统一，工艺质量难以保证。 不少企业片面追求所谓的 “工艺计算 机化”，利用基于文字、表格处理软件、二维制图软件等通用软件开发工艺卡片填写系统。 这些系统虽有简单、直观的特点和“所见即所得”的界面风格，并取得了一定的应用效果， 但由于工艺设计环境五花八门、 层次不一， 忽视了企业信息化中产品工艺数据间关联关系的 重要性，造成工艺数据的准确性、一致性难以保证，工艺设计质量难以保证，工

5、艺信息集成 困难等问题。第三， 工艺知识与经验没有得到有效管理与利用， 工艺设计智能化程度低。 航空发动机 的工艺设计与制造是一项技术性、 经验性非常强的工作， 所涉及的范围十分广泛， 用到的信 息量相当庞大， 并与具体的生产环境及个人经验水平密切相关。 现有的工艺设计系统未能提 供较好的手段和方式来保留老一辈工艺人员的知识与经验， 造成企业知识资源白白浪费、 流 失。另外， 国内制造工艺还存在各系统问集成性差、 工艺信息交流、 共享不畅通等问题依旧 存在，国内航空发动机制造工艺落后的局面需要改变。国际航空发动机制造工艺， 其现状优于国内的。 国际先进航空企业已经大规模使用CAD、 CAPP、

6、CAM、CAE 等技术手段，有力促进了生产力的发展，使企业获得了明显的效益提升。 飞机设计与制造追求“高、精、尖”，其发动机的设计制造与飞机的发展同步，两者紧密合 作互相促进了各自的进步。航空发动机设计与制造高密度化、技术集成化、工艺先进化、 人员素质高级化，世界先 进航空企业都追求发动机制造工艺紧贴传统工艺的同时， 注重典型工艺的管理与应用， 同时 大力追求先进科技的应用， 不断为自己的制造工艺增添新的元素， 继而使得发动机相比于国 内的更为先进可靠。适宜的解决了激烈市场竞争条件下的设计与生产矛盾问题， 将航空发动机的构型复杂与 改型快的矛盾、 预研与实际生产之间的矛盾也将解决较好， 相比于

7、国内的很好地管理和利用 企业的基础工艺知识， 改善了企业的工艺管理状况， 提高工艺编制效率， 使企业以最快的速 度将产品投入市场，从而极具市场竞争力。航空发动机制造工艺研究成果：航空发动机因其设计制造技术要求严格， 其零配件种类繁多且技术构成复杂， 而且质量 要求普遍较高。 所以对发动机制造工艺提出了规范化、快速化、多样化和智能化的要求。根 据这一现实的工艺需求，人类研究出了相关的系统以应对这一系列问题。CAPP系统设计之初便基于知识的航空发动机工艺设计系统体系结构，并对主要功能模 块进行分析、 说明。 运用面向对象方法对航空发动机工艺知识获取、 知识表示与知识管理技 术进行了研究，提出了面向

8、对象的混合式工艺知识表示法，构建了工艺知识库模型。该系统还对航空发动机典型工艺进行了有效管理与合理利用，实现了基于典型工艺的航空发动机轴类零件快速工艺设计。 以某航空发动机制造企业为应用背景， 开发了基于知识的 航空发动机工艺设计系统，实现系统基本功能及运行。此外， 该系统还体现了航空制造工艺的设计与管理的数字化趋势，并且在规范化、 标准化做出了贡献的同时，有利的带动了工艺设计水平的上升、设计周期的缩短和质量的增加。系统充分考虑了工艺人员的工作习惯，考虑到了工艺设计人员的工作习惯，采用宜人、 易学易用的用户界面， 能够给工艺人员带来工作便利， 极大地减轻他们的工作强度； 系统也 能切实地为企业

9、带来实际效益， 不再片面的追求工艺设计的自动化； 系统具有一定的通用性， 可以满足企业或个人的自定义需求。该系统还具有很优秀的集成性， 他能在日常工作中与其他设计系统，比如CAD系统实现集成，工艺设计生产过程中所需要的数据，也可以通过CAD PDM实时传送过来，确保了工艺设计信息之间的无限制畅通，有利于信息的共享和设计时间的缩短。系统通过用户管理模块， 对用户角色权进行了分别管理， 为用户设置适当的权限以及密 码，使得以不同身份登录的人员具有不同的系统权限、 在系统中担任不同的角色， 进行不同 的管理和设计工作， 确保了集成系统的安全性。 其系统管理系统和服务系统都设有严格的安 全保密措施，

10、且采用混合式体系结构， 将工艺设计过程中产生的所有数据集中存放在服务器 中进行统一管理，更好的确保数据的安全性。系统极具先进性，采用数据库、 知识库、 面向对象等先进而又成熟的技术， 对企业的工 艺知识进行表达和管理。 综合运用交瓦式、检索式、局部创成式设计方法， 并辅助垂动关联 与快速检索， 实现工艺的快速设计、 工艺编制的快速化和标准化， 使得系统在应用和管理上 都具有很强的先进性。系统的开放性也值得赞赏，它支持多种智能方法、 系统集成性、柔性以及通用性、 实用 性等方面的要求。 开放性要求抽取设计工艺中的共性部分， 设计系统接口， 基于组件技术建 立通用功能插件。系统开放性主要体现在与

11、CAD PDM等系统的无缝对接，实现了工艺知识、 数据和资源的协同共享。按照系统结构设计的通用性原则， 系统结构应既能适应新的或变化了的信息需求， 又不 影响用户企业的运作， 具有系统柔性。 也就说只要稍微修改一下配置文件等就可以适应新的 需求， 而不需要对源程序进行大的改动； 这样对系统维护的要求也降低了。 同时， 系统可根 据需求的变化进行重组， 组成满足用户新需求的系统， 为不同需求的用户提供不同的符合用 户业务习惯的CAPP系统。CAPP系统的开发与运用，让航空发动机制造企业还基于其他航空发动机工艺设计系统 一起， 充分利用企业工艺知识、 工艺资源进行设计新任务的快速实现， 并在此基础

12、上实现工 艺数据的有效管理，以及各系统间知识的高度共享与交流。所以该系统是一个既包含方便的工艺规程编制功能， 又包含对工艺信息进行有效管理的 系统。基于知识的工艺设计系统将工艺设计与工艺管理有机的统一在一个系统中实现，解决以下几点关键技术。第一， 工艺信息标准化。 工艺标准化是工艺信息系统深入应用的重要保证， 是企业工艺 知识总结与抽取的基础。 工艺标准化从工艺设计角度讲可以规范工艺人员的行为，提高工艺设计的效率和质量。 从管理上可以避免重复劳动， 简化管理程序， 规范管理过程， 达到事半 功倍的效果。工艺标准化需要经过全面收集、 总结归纳工艺数据， 包括工艺规范、 定型产品 标准化工艺、常用

13、工艺术语、工艺卡片格式、 工艺资源数据等，并针对企业特点对收集的工 艺数据进行深入分析，修改并确定工艺信息，使之规范化和标准化。通过工艺资源的标准化和规范化， 不仅可以使工艺资源的管理更加明确和清晰， 有利于 各种统计汇总工作的进行， 保证工艺数据的完整性和正确性； 同时明晰的分类与描述也有利 于与PDM ERP等系统进行数据的集成。第二， 工艺设计信息标准化。它包括工艺类型规范化、术语符号规范化。工艺设计信息 指企业工艺设计文件填充内容的表示类型和表达方式，分类明确、 规范清晰、 简洁明了的工艺设计信息描述方式不仅会提高工艺设计人员的设计效率和交流质量，同时有利于提取典型工艺、 典型工序以及

14、典型操作， 丰富工艺实例库， 扩充企业的工艺知识库， 提高计算机辅助 工艺设计的效率和质量。第三， 工艺知识的表达。 工艺知识的表达， 就是将获取到的领域知识以一种计算机可以 识别和接受的规范化形式表示的数据结构， 即知识的符号化过程。 工艺设计是典型的复杂问 题，所涉及的范围十分广泛， 用到的信息量和知识量相当庞大， 在实际的工艺设计中用到的 知识是多方面的。由于工艺知识本身固有的广泛性、 多样性和复杂性等特点注定工艺知识的表示将成为工 艺知识管理系统研究的关键和重点。 工艺知识能否被准确表达决定了工艺知识能否被有效的 利用和管理。 工艺知识表达是建立工艺知识管理系统的关键技术之一，也是智能

15、环境建模的关键技术之一。基于知识的工艺设计系统首先要能在短时间内快速、 高效的完成工艺设计任务， 其次是 对这种设计结果的有效保留和管理。 航空发动机由于零组件的数量众多， 工艺设计工作的强 度非常大， 导致发动机产品生产准备时日长。 所以， 对快速工艺设计技术的研究对减轻工艺 人员大量的事务性劳动，提高工艺设计的效率和质量具有重要的意义。第四，系统信息集成。 工艺信息在整个集成制造信息流转中起到的是桥梁、 枢纽的作用， 因此工艺设计系统作为企业信息化环境中的一个子系统， 必然要和其它相关的子系统进行信 息的交换，女口 cAD系统、PDM系统、ERP/ Mis系统等。工艺设计系统通过与其它系统

16、集成， 获得支持工艺设计所需的数据与信息， 同时又“回馈” 给这些系统完成既定任务所需的信息 与知识。随着信息时代的快速发展， 这种系统问的紧密集成越来越成为大家关注的焦点和研究的 热点，当然也是企业所追求的重点。未来展望及个人见解经济全球化和信息网络化的时代背景中，市场竞争激烈、产品更新换代加快、商品需求多样化， 航空企业必须能够快速响应风云变幻的国内外形式的要求，在短时间内生产出所需的产品。 这就要求航空企业的工艺设计水平和制造能力要不断提高，以适应不断变化的市场需求。 在先进制造技术和网络技术的发展带动下， 随着企业信息化的广泛开展， 以知识为先 导，以产品数据为核心， 走综合智能化道路

17、， 集工艺设计与工艺管理为一体化是现阶段工艺 设计系统的发展方向。在我看来，未来的航空发动机制造企业必须基于知识的航空发动机工艺设计系统，认真 分析了航空发动机企业工艺编制与管理现状、加强对CAPP系统的应用现状改革以及后续研究力度。在对航空发动机工艺知识分析、分类的基础上，研究如何利用面向对象方法进行工艺知 识的获取与表示， 如何定义工艺知识对象、 组织工艺数据， 以这些理论研究为依据建立面向 对象的航空发动机工艺信息模型，构建了一种关系数据库 +面向对象模式的工艺知识库，实 现了工艺设计系统的数据基础。总之，未来的发动机制造工艺科技必将愈加尖端， 企业务必加强科技研究与应用的同时， 注重传

18、统工艺技术知识的继承与发展；加强自身内部管理、合理使用现有技术资源的同时， 注重人才引进与培养， 增强企业核心竞争力， 具备更强的制造工艺， 开发出更好的航空发动 机，造福于人类的同时，也创利于自己。主要参考文献： 葛友华，安鲁陵，廖文和等基于特征和实例的工艺路线决策方法， 机械设计与制造， 2000(1) ： 49 51王细洋，姜俊华，杨卫平零件工艺路线决策的GA方法南昌航空工业学院学报， 2003(14)王忠宾， 王宁生， 陈禹六 基于遗传算法的工艺路线优化决策 清华大学学报 ( 自然科学版 ) ， 2004(44)7王智明，杨旭，平海涛等.知识工程及专家系统.北京.化学工业出版社，2006 12Yaohao , Liuwe nF .case adaptati on in PROCACEa case base