航空航天制造領(lǐng)域?qū)C(jī)床工具的需求

中國(guó)航天科工集團(tuán)第九研究院紅陽(yáng)機(jī)械廠高級(jí)工程師 王華僑

“十二五”期間，是金融危機(jī)后國(guó)際戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)新格局形成的關(guān)鍵時(shí)期，我國(guó)迫切需要搶占產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)。數(shù)控重大專(zhuān)項(xiàng)的實(shí)施將形成一批重大戰(zhàn)略產(chǎn)品，解決重點(diǎn)領(lǐng)域制造技術(shù)發(fā)展瓶頸，直接推動(dòng)數(shù)控機(jī)床戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的培育和發(fā)展，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整升級(jí)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

在未來(lái)5～10年，將以提高生產(chǎn)效率為目標(biāo)，不斷把電子技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)和材料技術(shù)等新成果應(yīng)用到了數(shù)控機(jī)床主機(jī)和加工過(guò)程中，使產(chǎn)品的性能更加完善。制造技術(shù)將進(jìn)一步向高速、高精、復(fù)合、智能和環(huán)保方向發(fā)展。

由于需求個(gè)性化和多樣化的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，特別是航空航天制造業(yè)在多品種、變批量的環(huán)境下保持高效生產(chǎn)，要求實(shí)現(xiàn)高效與柔性的統(tǒng)一，對(duì)生產(chǎn)效率提出了更高的要求。航空航天產(chǎn)品外觀曲線的復(fù)雜化，致使制造技術(shù)不斷升級(jí)，不同加工工序及工藝的復(fù)合加工促進(jìn)了生產(chǎn)效率的不斷提高，制造過(guò)程自動(dòng)化程度不斷提高。未來(lái)機(jī)床不僅能完成通常的加工功能，還具備自動(dòng)上下工件、自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)診斷、自動(dòng)誤差補(bǔ)償、進(jìn)線和聯(lián)網(wǎng)等功能，形成包括工業(yè)機(jī)器人、物流系統(tǒng)組成的數(shù)字化、智能化制造系統(tǒng)。符合可循環(huán)經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展國(guó)策的低碳技術(shù)，包括輕量化設(shè)計(jì)和制造技術(shù)、綠色制造工藝技術(shù)等將得到廣泛應(yīng)用。

1.航空航天制造領(lǐng)域制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，民用領(lǐng)域及軍用領(lǐng)域的航空航天產(chǎn)品，其發(fā)展趨勢(shì)和特征是性能大幅提高，產(chǎn)品升級(jí)和更新?lián)Q代速度顯著加快，要求更加安全、更加經(jīng)濟(jì)和更加舒適。由此帶來(lái)航空航天產(chǎn)品零部件制造向高性能、輕量化、整體化、大型化、精密化及數(shù)字化方向發(fā)展。

（1）高性能和輕量化：航空航天產(chǎn)品的關(guān)鍵零部件如框、梁、接頭、起落架、盤(pán)環(huán)件、機(jī)匣、天線罩等大量使用鈦合金、高強(qiáng)度及高溫合金鋼、工程陶瓷等難加工材料。同時(shí)，在航空航天產(chǎn)品大量使用了先進(jìn)復(fù)合材料，如機(jī)身、機(jī)翼、發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道、導(dǎo)彈尾翼和方向舵、火箭和導(dǎo)彈艙段、尾噴管等部件。

（2）整體化和大型化：壁板、框、葉盤(pán)、火箭筒體等要求采用整體結(jié)構(gòu)加工，有效減少了各種定位和聯(lián)接。同時(shí)，制造裝備能滿足大型飛機(jī)和運(yùn)載火箭零件制造的需求，如大尺寸機(jī)翼壁板、梁、火箭燃料儲(chǔ)箱及發(fā)動(dòng)機(jī)殼體等。

（3）精密化和數(shù)字化：精密陀螺、葉片和燃油噴嘴等發(fā)動(dòng)機(jī)零件、光學(xué)非球面元件等零件加工制造更精密；航空航天產(chǎn)品零部件設(shè)計(jì)、制造及裝配協(xié)調(diào)關(guān)系更簡(jiǎn)單和準(zhǔn)確，如柔性工裝和自動(dòng)化裝配設(shè)備等。

2.航空、航天制造領(lǐng)域市場(chǎng)需求

隨著航空航天產(chǎn)品制造技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)制造裝備提出了新需求。以提高加工效率為主的多龍門(mén)架、多主軸頭的五軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床、高速橋式龍門(mén)銑床、大型臥式五軸加工中心等；以提高加工精度為主的精密立式加工中心、精密車(chē)銑復(fù)合中心、高精度內(nèi)／外圓磨床、光學(xué)元件超精密加工機(jī)床等；針對(duì)難加工材料的高剛性大轉(zhuǎn)矩加工的五軸數(shù)控龍門(mén)銑床和立式加工中心、硬脆材料精密磨床等；針對(duì)大曲度蒙皮類(lèi)、筒體類(lèi)、長(zhǎng)桁類(lèi)等零件加工的專(zhuān)用多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床等。

（1）針對(duì)復(fù)合材料構(gòu)件鋪帶／鋪絲設(shè)備、大型熱壓設(shè)備、蜂窩材料加工機(jī)床等。

（2）適應(yīng)飛機(jī)自動(dòng)化裝配要求的自動(dòng)鉆鉚機(jī)、柔性裝配設(shè)備及對(duì)機(jī)工裝系統(tǒng)等。

（3）用于復(fù)雜零件成形與連接的鈦合金熔煉及壓差澆注、精密鑄造與鍛造、拋丸成型、超塑成型、旋壓成型、先進(jìn)焊接等成形設(shè)備。

（4）為提高裝備利用率和生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品加工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)研制與生產(chǎn)混線管理的車(chē)間數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化管理技術(shù)及系統(tǒng)，也須與裝備研發(fā)、應(yīng)用同步進(jìn)行。

3.航空工業(yè)數(shù)控機(jī)床需求

航空工業(yè)所涉及的范圍越來(lái)越大，產(chǎn)品越來(lái)越多，其主要產(chǎn)品分為軍用飛機(jī)、民用飛機(jī)、機(jī)載設(shè)備、非航空設(shè)備網(wǎng)大類(lèi)，其重點(diǎn)是前兩類(lèi)。飛機(jī)制造所需要的機(jī)床主要用于加工發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)身(含機(jī)頭、機(jī)翼、尾翼等)、機(jī)載設(shè)備(控制儀表、救生、通訊、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈等設(shè)備)。

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)加工設(shè)備：飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)種類(lèi)很多，加工方式大同小異，所需設(shè)備以高精度數(shù)控機(jī)床為主，如加工箱體的四軸以上聯(lián)動(dòng)臥式加工中心和立式加工中心、加工葉片的五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心、加工主軸用數(shù)控車(chē)床、高精度數(shù)控磨床等。

（2）機(jī)身(包括機(jī)頭、機(jī)翼、尾翼等)加工設(shè)備：該類(lèi)零部件主要是大型框架結(jié)構(gòu)，材料以鋁合金、鈦合金等為主。其加工工藝也是大同小異，設(shè)備以數(shù)控龍門(mén)式機(jī)床為主，如數(shù)控龍門(mén)鏜銑床、數(shù)控龍門(mén)加工中心、數(shù)控落地銑鏜床、數(shù)控五軸聯(lián)動(dòng)龍門(mén)加工中心等。

（3）機(jī)載設(shè)備加工設(shè)備：由于機(jī)載設(shè)備種類(lèi)很多，所需設(shè)備也比較復(fù)雜，一般需要規(guī)格較小的高精度、高速數(shù)控機(jī)床，如中小型高精度立式加工中心、高精度數(shù)控車(chē)床、數(shù)控磨床等。

（4）飛機(jī)起落架加工設(shè)備：飛機(jī)起落裝備所需材料比較特殊，起落支架采用高強(qiáng)度的鈦合金等材料，加工難度大。其毛坯需要萬(wàn)噸壓力機(jī)鍛造成型，機(jī)械加工需要數(shù)控落地銑鏜床及龍門(mén)五軸聯(lián)動(dòng)加工中心等設(shè)備。