[01805654]航空发动机关键重要零件数字化质量控制模式及关键技术研究

航空发动机技术被誉为现代工业“皇冠上的明珠”,是一个国家科技、工业、经济和国防实力的重要标志。它的研制过程表现为多学科和多领域高、精、尖技术的交叉与集成。航空发动机关键重要零件制造过程具有加工周期长、小批量生产、工艺极其复杂等特点。目前,航空发动机为了获得更高的效率和性能,其关键重要零件（叶片、机匣）均大量采用薄壁整体结构,以减轻重量、提高结构强度和性能,由于这些零件结构复杂、精度要求高、易变形、工艺性差、加工难度大、制造过程复杂、零件关键质量特性关联复杂等特点,导致关键重要零件的加工过程质量波动较大,质量缺陷概率高、劣质成本高、性能不可控,极大影响了产品以及转包生产的及时交付率。与国外先进航空发动机制造企业相比,我国在复杂精密零件的制造工艺水平和相应的质量控制能力方面亟待提高。因此,建立航空发动机关键重要零件数字化质量控制模式,实现复杂薄壁结构零件加工过程质量控制与智能诊断是提高我国高端装备制造水平和核心能力的关键。 本项目以航空发动机关键重要零件制造过程为对象,构建数字化质量管理模式,建立基于多尺度的误差模型,揭示复杂薄壁零件加工误差在空间、时域中的传递、变换、演化和耦合机理,寻求误差溯源与智能辨识的新方法,实现多源多工序/工步条件下的工件加工质量的主动预测,形成面向复杂薄壁零件加工过程质量控制方法,最终将上述方法应用于叶片、机匣等航空复杂薄壁零件加工过程的误差分析、监控与诊断,以有效提高加工质量和加工效率,增强航空复杂薄壁零件的研制能力。以重点产品为应用对象进行工程应用验证。降低生产成本,提升航空发动机核心研制能力,保证航空发动机任务高质量、高效率的完成,推动我国航空发动机行业质量保证体系的建设和完善,同时服务西安地方经济发展,增强西安航空发动机制造产业优势。 本课题的主要技术指标完成情况： （1）针对影响薄壁件数控加工误差的多尺多因素进行了分析,建立了薄壁件加工过程多尺度误差综合预测模型,给出了微元误差的预测方法。 （2）针对薄壁零件加工过程质量波动的问题,提出了基于扩展的SoV的MSPC方法。 （3）针对加工过程质量波动的溯源问题,提出了基于误差分解的误差诊断方法。 （4）针对加工过程误差源的调整问题,设计了基于波动状态的加工过程调整方法以消除误差源对过程的影响。 （5）针对由于工序质量带来的随即扰动,提出了复杂产品机加生产线稳定性判定条件,建立了混线生产网络脆性风险熵函数,作为表征生产线稳定性指标,同时考虑制造成本,建立系统优化模型以提高生产线稳定性。 （6）建立了复杂薄壁零件加工过程中的误差传递模型,将模型驱动和数据驱动的误差分析方法进行集成,对组成加工过程的多道工序的误差输入与传递进行了更深入的认知、分析,实现了对复杂薄壁零件的加工过程误差传递更加准确的分析与建模。 （7）通过对复杂薄壁零件的加工过程进行深入分析,以复杂薄壁件加工过程和过程的输出为对象,与SoV模型相集成,在数据自相关的情况下,设计一个多元控制图,采用OSFE进行数据向相关性的处理,并对控制图的性能进行评价。通过设计的控制图对复杂薄壁零件的加工过程进行监控,当出现波动时进行报警,实现对加工过程的预防为主,防止废品的产生。 （8）项目研究成果作为企业中点点产品精品工程体系中工艺提升的重要部分,已经应用于某两型叶片的产品质量提升和工艺技术优化领域。 通过本项目获得的专利、发表论文及专著情况： 发表论文6篇,录用4篇,获得软件著作权3项,申请发明专利3项,授权1项。