航空复杂产品制造过程集成质量控制关键技术应用与成果转化

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。

航空发动机复杂产品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，其复杂产品关键重要零件（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，导致其加工过程质量波动较大、质量缺陷率高、劣质成本高、性能不可控等问题，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，我国在航空复杂产品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，建立航空发动机复杂产品关键重要零件集成质量控制模式，实现复杂薄壁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。

本项目以两类航空发动机关键重要零件也是典型的复杂薄壁件加工过程及生产线为研究背景，构建基于质量链的航空发动机关键重要零件数字化质量控制模式，建立复杂产品加工过程关键质量特性识别模型，提出一种基于TRIZ理论的质量冲突协调机制，建立基于成熟度的质量数据状态管理体系，对工序质量扰动下的航空复杂产品生产线稳定性进行分析，并建立了系统优化模型。建立复杂薄壁零件加工过程多尺度误差模型，基于多尺度误差模型建立复杂薄壁零件加工过程质量监控、误差诊断、加工过程调整与补偿等模型，研究基于多尺度排列熵的铣削颤振监测方法，提出基于数字样板的叶片类零件误差检测与评定方法。完成质量管理体系建设报告，与企业质量管理部门共同制定质量体系建设实施方案。

以航空发动机关键零件制造过程为对象，进行关键技术应用和成果转换，通过工艺改进和流程优化，节约质量成本、提高生产效率，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. 提出一种基于质量链的航空发动机关键重要零件数字化质量控制模式。
2. 提出一种基于TRIZ理论的多层推理模型应用于质量冲突协调。
3. 给出一种基于批次管理的产品质量信息跟踪与溯源方法。
4. 建立了一种基于BOM的单一质量信息模型。
5. 针对由于工序质量带来的随机扰动，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. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 针对加工过程的影响加工质量的铣削颤振，提出了一种基于多尺度排列熵的铣削颤振在线监测方法。
10. 针对叶片类零件加工误差评定难点，提出了一种基于数字样板的叶片类零件评定方法。

通过本项目获得的专利、发表论文及专著情况：发表论文9篇，录用4篇，获得软件著作权5项，申请发明专利2项，授权2项。

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。航空发动机复杂产品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,其复杂产品关键重要零件（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,导致其加工过程质量波动较大、质量缺陷率高、劣质成本高、性能不可控等问题,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,我国在航空复杂产品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,建立航空发动机复杂产品关键重要零件集成质量控制模式,实现复杂薄壁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。 本项目以两类航空发动机关键重要零件也是典型的复杂薄壁件加工过程及生产线为研究背景,构建基于质量链的航空发动机关键重要零件数字化质量控制模式,建立复杂产品加工过程关键质量特性识别模型,提出一种基于TRIZ理论的质量冲突协调机制,建立基于成熟度的质量数据状态管理体系,对工序质量扰动下的航空复杂产品生产线稳定性进行分析,并建立了系统优化模型。建立复杂薄壁零件加工过程多尺度误差模型,基于多尺度误差模型建立复杂薄壁零件加工过程质量监控、误差诊断、加工过程调整与补偿等模型,研究基于多尺度排列熵的铣削颤振监测方法,提出基于数字样板的叶片类零件误差检测与评定方法。完成质量管理体系建设报告,和企业质量管理部门共同制定质量体系建设实施方案。以航空发动机关键零件制造过程为对象,进行关键技术应用和成果转换,通过工艺改进和流程优化,节约质量成本、提高生产效率,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）提出一种基于质量链的航空发动机关键重要零件数字化质量控制模式。 （2）提出一种基于TRIZ理论的多层推理模型应用于质量冲突协调。 （3）给出一种基于批次管理的产品质量信息跟踪与溯源方法。 （4）建立了一种基于BOM的单一质量信息模型。 （5）针对由于工序质量带来的随机扰动,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）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。 （7）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。 （8）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。 （9）针对加工过程的影响加工质量的铣削颤振,提出了一种基于多尺度排列熵的铣削颤振在线监测方法。 （10）针对叶片类零件加工误差评定难点,提出了一种基于数字样板的叶片类零件评定方法。 通过本项目获得的专利、发表论文及专著情况：发表论文9篇,录用4篇,获得软件著作权5项,申请发明专利2项,授权2项。