航空发动机多级鼓盘式转子装配装置和装配方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及的是航空发动机装配领域的技术，具体是一种航空发动机多级鼓盘式 转子连续装配装置与装配方法。
【背景技术】
[0002] 航空发动机转子的零部件在加工过程中不可避免的伴随有跳动、偏屯、、倾斜等偏 差，如果转子的定屯、方案设计不妥，转子装配不当，偏差累积将会成倍放大，并由于杠杆效 应，造成装配后整个转子部件的巨大偏摆和倾斜。若转子部件产生严重偏屯、，转子工作时将 产生剧烈振动，直接影响发动机的安全性和可靠性。
[0003] 目前，国内发动机装配主要采用传统的装配方法，W千分表人工手动测试为主，按 照从下到上的顺序装配发动机。装配一个部件之后进行测量，确保每次增加部件后的整体 能够满足同轴度的阔值条件，然后再向上安装另一个部件。每次都W前一个部件作为基准， 最终要求整体的同轴度在一定范围内。运种方法耗费时间长，返工可能性大，严重影响安装 效率及发动机寿命。
[0004] 经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN103899367A，公开（公告）日 2014.07.02，公开了 一种航空发动机转子堆叠装配方法与装置。该装置采用气浮回转轴系 确定回转基准，依据光电编码器确定转台的角度定位;先采用四个接触式传感测头提取转 子径向装配面的径向误差和轴向装配面的倾斜误差，得到该转子对装配后转子同轴度的影 响权值，然后分别测量装配所需的全部转子，得到各转子对装配后转子同轴度的影响权值， 最后将各转子的权值进行矢量优化，得到各转子的装配角度。该方法存在的问题是，所采用 的接触式测量会对零件表面产生挤压力作用，测头一个轻微的扰动易造成转子部件同轴度 超差，而且测量范围狭窄，接触式测量设备无法覆盖整个零件装配面，也无法提供直观的零 件表面形貌图像，W找到偏差源所在。
[0005] 中国专利文献号〔化037906444，公开(公告）日2014.05.14，公开了一种基于空间 矢量投影的航空发动机转子装配方法与装置，该装置依据光栅尺确定转台的角度定位，通 过测量每个零件径向装配面的径向误差和轴向装配面的倾斜误差，得到该转子对装配后转 子同轴度的影响权值，将各权值进行矢量优化，计算出装配角度。该方法存在的问题是，零 件测量与装配需要不同台架来逐个测量和安装，此过程分开进行，效率低。
【发明内容】
[0006] 本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种航空发动机多级鼓盘式转子装 配装置和装配方法，利用全息检测技术生成待测零件的完整=维表面形貌和轮廓，通过形 貌匹配技术检测到最优装配位置，实现连续在线安装。
[0007] 本发明是通过W下技术方案实现的，
[0008] 本发明设及一种航空发动机多级鼓盘式转子装配装置，包括:基座、气浮转台、夹 具装置、测量装置和计算控制系统，其中：气浮转台固定于基座中屯、，夹具装置安装在气浮 转台上，测量装置安装在基座上并设置于气浮转台两侧；
[0009] 所述的计算控制系统与气浮转台相连并传输驱动、调屯、调倾信息，计算控制系统 与测量装置相连并采集装配零件的形貌信息。
[0010] 所述的夹具装置包括:液压卡盘、标准中屯、筒、一级支撑和二级支撑，其中：液压卡 盘和一级支撑安装在气浮转台上，液压卡盘卡固标准中屯、筒，二级支撑安装在标准中屯、筒 上。
[0011] 所述的测量装置包括:分别设置在气浮转台两侧的两个测量立柱、与左侧测量立 柱相连的两个测量臂、与右侧测量立柱相连的两个测量臂、轴向圆跳动千分表、径向圆跳动 千分表和激光传感器，其中：轴向圆跳动千分表、径向圆跳动千分表分别设置在左侧一测量 臂和右侧一测量臂上，左侧另一测量臂和右侧另一测量臂均设有激光传感器。
[0012] 本发明设及上述装置的航空发动机转子装配方法，包括W下步骤：
[0013]步骤一、校准标准中屯、筒的轴向最大跳动量和径向最大跳动量，并控制n级零件上 端装配面和n+1级零件上端装配面的轴向最大跳动量和径向最大跳动量，与标准中屯、筒保 持同一水平；
[0014] 步骤二、使用激光传感器同步扫描n级零件上端装配面和n+1级零件下端装配面， 利用多波长数字全息技术重建零件表面=维形貌，通过形貌匹配找到两个零件互相匹配的 高低点，得到转子偏屯、量和倾斜量，确定n+1级零件相对于n级零件的安装角；
[0015] 步骤S、根据n+1级零件相对于n级零件的安装角对n+1级零件标定，下移二级支撑 及n+1级零件，完成n+1级零件相对于n级零件的装配，使n+1级零件装配后与n级零件同轴度 误差最小；
[0016] 步骤四、重新固定二级支撑，并将n+2级零件固定在二级支撑上，重复上述步骤，完 成n+2级零件相对于n+1级零件的装配，直至完成全部N级零件的装配。
[0017] 所述的形貌匹配是指:设n级零件上端装配面为零位相平面，并取一个参考点0、坐 标设为(xo，yo,0)，设n+l级零件下端装配面上任一点P的坐标为(Xp，yp，Zp)，根据数字全息测 量=维轮廓生成原理的微小物体高度表达式：
，得到P点相位Op:
，A为激光波长，i和i'分别为 激光入射角和反射角。 技术效果
[0018] 相对于现有技术装配完成后最上端零件外止口装配面的径向跳动精度0.038mm， 轴向跳动精度0.030mm，本发明实时对航空发动机转子所有装配面进行形貌测量与最优匹 配，可将径向跳动量控制在0.012mm范围内，轴向跳动量控制在0.010mm范围内，保证了较高 的同轴度;而且能够连续装配，无需拆下零件逐个测量和标记，通用性强，操作简易，一次装 配成功率达到90%，一次装配时间由原来的4-5天缩短为1天。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明的装配装置结构示意图；
[0020] 图2为本发明中一级支撑结构示意图；
[0021 ]图3为本发明中二级支撑结构示意图；
[0022] 图中：基座1、气浮转台2、夹具装置3、液压卡盘4、一级支撑5、可伸缩支架5曰、丝杠 螺母化、支撑板5c、零件锁紧滑块5d、标准中屯、筒6、二级支撑7、可伸缩支架7a、丝杠螺母7b、 支撑板7c、零件锁紧滑块7d、二级支撑装配螺母7e、二级支撑定位螺母7f、夹持部7g、一级零 件8、二级零件9、测量立柱10、激光传感器11、测量臂12、轴向圆跳动千分表13、滑动连接件 14、径向圆跳动千分表15、导轨16、测量装置17、计算控制系统18。
【具体实施方式】
[0023] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在W本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。 实施例1
[0024] 如图1所示，本实施例设及一种航空发动机多级鼓盘式转子装配装置，包括:基座 1、气浮转台2、夹具装置3、测量装置17和计算控制系统18,其中：气浮转台3固定于基座1的 中屯、，夹具装置3安装在气浮转台2上，测量装置17安装在基座1上并设置于气浮转台2左右 两侧；
[0025] 所述的计算控制系统18与气浮转台2相连并传输驱动、调屯、调倾信息，计算控制系 统18与测量装置17相连并采集装配零件形貌信息。
[0026] 所述的夹具装置3包括:液压卡盘4、一级支撑5、标准中屯、筒6和二级支撑7,其中： 液压卡盘4和一级支撑5安装在气浮转台2上，液压卡盘4卡固标准中屯、筒6,二级支撑7安装 在标准中屯、筒6上。
[0027] 所述的测量装置1