装备维修中的装配连接工艺设计方法研究

针对我国航空发动机、机床、汽轮机等复杂机械装备维修后存在的装备工作精度低、可靠性差等诸多问题，本申请拟通过理论分析、仿真以及实验相结合的方法，研究机械结合面的微观作用机理，机械系统结合面特性参数间的关联机理及其连接性能的耦合机制，在此基础上研究装备维修装配性能的形成及衰退机理，揭示不同载荷作用下维修装配性能及性能保持性的变化规律；研究装配连接的载荷过程以及载荷施加顺序等装配连接工艺参数对连接部件力学行为与接触特征的影响，以及装配连接工艺参数对装配连接件振动防松性能、密封性能、疲劳性能的影响规律；在以上研究的基础上，考虑维修装配过程中零部件的物理力学性能和微观几何形貌对装配性能的影响，研究面向高性能维修装配的装配连接工艺设计方法，为复杂装备的维修装配提供理论指导。项目研究成果可提高我国的航空发动机等复杂机械装备的维修质量和维修效率，还可用于指导复杂机械装备的高精度、高可靠性设计。

针对复杂机械装备维修后存在的工作精度低、可靠性差等诸多问题，本项目以装配连接工艺设计方法为研究对象，对装配结合面微观形貌重构技术进行了研究，提出的主要方法，从实测和仿真两个方面为装配结合面模型的构建提供可靠的数据支撑；在建立结合面接触模型的基础上，通过有限元分析研究了微观形貌、加卸载对结合面接触面积、接触刚度等接触性能的影响，通过实验验证了微观形貌、加卸载对结合面接触刚度的影响规律；在建立螺栓连接有限元分析模型的基础上，分析了初始预紧力、加卸载、拧紧速度对螺栓连接结合面压力分布、接触面积等接触性能的影响，以及拧紧顺序和批次拧紧顺序和批次对螺栓组连接结合面接触性能的影响，从而提出了不同装配工艺对装配性能的影响规律；从材料力学性能和几何尺寸等对螺栓连接性能衰退的影响出发，研究了高温条件下的螺栓连接蠕变松弛机理、横向振动条件下的螺栓连接自松弛机理以及装配工艺与螺栓连接的性能保持性之间的关系，提出了面向最佳性能保持的螺栓组连接维修装配工艺；在研究装配工艺因素对装配性能的影响规律的基础上，引入在复杂信息建模方面具有特殊优势的多色集合理论，建立装配工艺与装配质量关系层次结构模型。根据螺栓装配工艺因素层次结构模型，用集合元素、个人着色和统一着色等术语对各层进行表示，建立工艺因素和装配质量间的多色集合模型，借助工艺因素的映射模型和多色图模型进行辅助表示，采取多色集合特有的合取和析取运算法则，对螺栓装配工艺进行优化设计；为保证高精密设备的装配质量和整体性能，在装配过程中需对重要螺栓拧紧时的扭矩、拧紧顺序进行精确控制，设计了两种多轴拧紧设备；最后，根据项目研究的相关规律和成果，对军用装备螺栓组连接工艺进行了工程应用分析，具体包括某型航空发动机篦齿盘连接螺栓组和某型导弹不同舱段连接螺栓组装配工艺设计。. 本项目的研究成果，可为高质量装备维修提供理论依据和技术指导，应用于指导复杂机械装备的高精度、高可靠性装配工艺设计；同时还可推广应用于我国的飞机发动机、燃汽轮机、机床等复杂机械装备的维修中，保证维修后装备的精度和性能的保持性，减少对维修资源的消耗，节约维修成本。.