航空发动机叶片工时定额测算方法分析

郭凤国+原志翔

摘 要：航空发动机是一个国家工业发展水平的重要体现。对比于一般的机械加工制造，航空零部件对机械加工的精度要求更高，避免因加工质量缺陷而影响航空发动机的使用质量和使用寿命。在航空发动机机械零部件的加工中尤其是在对叶片进行加工时为避免加工工序出现偏差，需要对发动机叶片的加工工序进行严格的测算。文章在分析工时定额特性的基础上提出了基于SLFM神经网络模型的航空发动机叶片工时定额计算新方法，从而实现对于航空发动机叶片工时定额的快速估算.

关键词：工时定额；SLFM；特征参数；航空发动机叶片

前言

航空发动机叶片加工是航空发动机制造中的重点也是难点。为做好对于航空发动机叶片的加工制造，在航空企业生产制造中需要依照航空发动机叶片工时定额的精确计算来规划布控企业管理规划、生产调度、成本控制等多个环节。通过合理的调度规划实现航空发动机叶片加工环节、加工结构的优化，从而确保航空发动机叶片生产高效、稳定的进行。在现今的航空发动机叶片的加工制造过程中，大量的使用现今的五轴数控加工设备，做好航空发动机叶片工时定额的计算从而实现对于数控加工设备的合理调配是航空发动机叶片正常生产的重要保证。

1 航空发动机叶片工时定额现状分析

在国内传统的航空发动机叶片工时定额中主要采用的是人工查表法，此种方法既不科学也不效率，随着计算机技术和先进制造技术的不断引入，新的航空发动机叶片工时定额方法（如计算机查表法、数模分析法、神经网络法以及混合法）被逐渐的引入到航空发动机叶片工时定额中，在为航空发动机叶片工时定额带来方便、高效的同时也存在着一些不足，以计算机查表法为例，其需要将航空发动机叶片工时定额的相关数据存储在数据库中，数据存储的量大且维护较为繁复，影响计算机查表法的应用效果。数学模型法在应用的过程中对于数学模型的建立和应用要求较高，不利于航空发动机叶片工时定额工作的顺利进行。而在现今广为使用的BP网络模型，在航空发动机叶片工时定额的计算、规划过程中存在着网络性差、容易陷入局部最小的局限性。为规避上述航空发动机叶片工时定额方法中所存在的缺陷，通过对航空发动机叶片工时定额计算过程中各主要影响因素进行分析的基础上提出了基于SLFM神经网络模型的航空发动机叶片工时定额计算新思路，通过将各影响航空发动机叶片工时定额计算的特征参数作为模型的网络输入，通过与航空发动机叶片工件相似、相匹配零件进行对比规划构建航空发动机叶片工时定额计算网络模型，通过对网络模型的输入数据进行归一化处理，从而实现了对于航空发动机叶片工时定额的准确计算和划定，保障了航空发动机叶片生产的顺利进行。

2 航空发动机叶片工时定额计算方法与网络模型的建立

2.1 航空发动机叶片工时计算方法

航空发动机叶片在生产的过程中具有种类繁多、加工精度要求高等的特点。在航空发动机叶片加工过程中需要在分析航空发动机叶片毛坯料材料、毛坯料尺寸大小以及航空发动机叶片的结构、所采用的加工方式等的特征参数。在采用数控加工方式来对航空发动机叶片工进行加工的过程中，对于航空发动机叶片工的加工特性可以对其按照相似原则不同种类的航空发动机叶片进行规划分类，并对航空发动机叶片加工时的各种代表因素作为特征参数，并航空发动机叶片数控加工时叶片的特征信息与工时信息等进行规划分类，并对这些特征信息进行建模计算以对航空发动机叶片的数控加工工时进行计算。

在对航空发动机叶片工时进行计算时，在对同类航空发动机叶片各影响数控加工工时的各类特征参数进行提取筛选归纳分析，将这些归纳后的参数作为航空发动机叶片工时定额模型的输入，将同类航空发动机叶片的工时定额作为输出完成对于航空发动机叶片工时定额计算网络模型的建立。对于一种全新的航空发动机叶片进行工时定额计算时，首先对航空发动机叶片中的各类特征参数进行识别，而后从数据加工的数据库中选用相似零件集来作为航空发动机叶片工时定额模型的训练样本来对网络模型进行训练，最后根据匹配最相似的航空发动机叶片网络模型来计算航空发动机叶片的工时。

2.2 建立航空发动机叶片工时影响因素体系

在对航空发动机叶片进行工时计算的过程中，要选取影响零件工时的主要因素来作为相应的特征参数完成航空发动机叶片工时影响因素体系的建立。在对相应特征参数数据库的建立时应当根据现有典型航空发动机叶片的外形结构参数、加工工艺参数等，对影响航空发动机叶片工时的各种参数进行提取并综合归纳，从而对航空发动机叶片工时定额过程中的各类参数如航空发动机叶片的种类、航空发动机叶片的截面形状、航空发动机叶片的减震结构形状、尖部形状、航空发动机叶片根部形状、叶片尺寸、航空发动机叶片的材料种类、航空发动机叶片毛坯料形式以及所采用的数控加工设备等的各种特征信息进行提取归纳。在上述几种航空发动机叶片特征参数的基础上完成对于航空发动机叶片工时影响因素体系的建立。在上述的航空发动机叶片的特征参数中，航空发动机叶片的种类表示的是航空发动机叶片的分类特征，根据航空发动机叶片用途的不同，不同种类的航空发动机叶片在结构和功用上具有较大的差异。对于航空发动机叶片的截面形式的不同可以分为等截面、变截面以及根据坐标点所建立起来的航空发动机叶片空间曲面等，这一参数与航空发动机叶片加工的工艺性具有极大的差异性。航空发动机叶片的结构形状表示的是航空发动机叶片加工面的形状和复杂程度的特征。此外，航空发动机叶片的材料对航空发动机叶片的加工具有极强的影响。

2.3 做好航空发动机叶片相似零件的检索匹配

完成了对于航空发动机叶片各种特征因素的提取和归纳后通过对现有航空发动机叶片进行相似度匹配以确定航空发动机叶片的相似性，并在此基础上完成航空发动机叶片工时定额的计算制定。通常来说，对于同种类的航空发动机叶片具有相似的航空发动机叶片加工特性。因此，在对航空发动机叶片进行相似度检测时首先需要选取航空发动机叶片种类相同的典型叶片，而后通过对其他几种航空发动机叶片的特征因素进行匹配，并完成两航空发动机叶片之间的相似度计算，得出两航空发动机叶片之间的相似度值，将相似度值按照降序进行排列。在相似度值的选取中需要设定一个阀值，小于这一阀值的航空发动机叶片相似度值将予以剔除，同时需要对航空发动机叶片的相似数据库进行充分的建立。

2.4 航空发动机叶片工时定额网络结构与精度分析

完成对于航空发动机叶片特征库建立的基础上，通过将航空发动机叶片中的各种特征参数变量输入到网络模型中得出所计算的航空发动机叶片工时定额，而后将这一航空发动机叶片工时定额值与BP网络模型进行相应的对比以验证航空发动机叶片工时定额的网络精度，从而对航空发动机叶片工时定额的结果进行优化。

3 结束语

航空发动机叶片工时定额是航空发动机叶片加工过程中的重点也是难点。本文在分析航空发动机叶片工时定额特点的基础上提出了基于SLFM模型的航空发动机叶片工时定额新方法，并与BP网络进行了对比验证以确定了此种航空发动机叶片工时定额方法的准确性。

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