航空制造業(yè)特點(diǎn)及技術(shù)發(fā)展對(duì)航空企業(yè)的影響

中航工業(yè)導(dǎo)彈院凱邁機(jī)電公司 劉仁春 薛朋余 嚴(yán)世寶 袁 健

技術(shù)科技術(shù)主管 劉仁春

航空產(chǎn)品的制造特點(diǎn)和難點(diǎn)

（1）航空產(chǎn)品的制造特點(diǎn)。①產(chǎn)品高性能和精密化。航空產(chǎn)品因?yàn)槭褂铆h(huán)境特殊，產(chǎn)品性能要求和可靠性要求高，產(chǎn)品在加工時(shí)使用鈦合金、復(fù)合材料等特殊材料較為普遍。同時(shí)，多數(shù)航空零件幾何外形復(fù)雜制造加工精度要求更高，測(cè)量要求也較高。②產(chǎn)品輕量化和大型化。航空產(chǎn)品如發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、飛機(jī)的整體艙段、起落架、機(jī)匣及天線罩大量使用鈦合金、高強(qiáng)度材料和高溫合金等；同時(shí)在飛機(jī)機(jī)身、機(jī)翼上也廣泛使用復(fù)合材料。這些材料使用在航空設(shè)計(jì)中要求飛行器既要有高強(qiáng)度同時(shí)零部件又必須質(zhì)量輕。機(jī)翼壁板、梁、葉盤及發(fā)動(dòng)機(jī)殼體要求整體結(jié)構(gòu)加工，減少了不必要聯(lián)接，增加了零件的整體剛性。這種零件大型化結(jié)構(gòu)要求是大型飛行器和宇航工業(yè)零件設(shè)計(jì)和制造的需求。③產(chǎn)品數(shù)字化和制造過程的智能化。航空產(chǎn)品零部件數(shù)字化設(shè)計(jì)及制造，逐漸應(yīng)用CAPP和CAD/CAM軟件，如西門子公司Teamcenter三維工藝軟件的應(yīng)用；柔性制造FMS技術(shù)的應(yīng)用；基于數(shù)控加工工廠的數(shù)字化車間管理系統(tǒng)MES的應(yīng)用；柔性工裝和自動(dòng)化裝配線及設(shè)備的應(yīng)用。

（2）航空產(chǎn)品的制造加工難點(diǎn)。①難加工材料切削應(yīng)用：航空零部件常采用鈦合金、高溫合金及復(fù)合材料等難加工材料。如何保證零件的加工具有較高的質(zhì)量又兼顧生產(chǎn)效率，是航空制造企業(yè)面臨的一個(gè)課題。②工藝及零件精度要求：航空、航天零部大都采用復(fù)雜曲面和高結(jié)構(gòu)效率的整體、輕量化結(jié)構(gòu)，加工中要求無(wú)切削變形和高效，這對(duì)制造工藝以及制造設(shè)備提出了更高的要求。③過程控制及檢測(cè)要求：零件加工過程控制是對(duì)其滿足設(shè)計(jì)尺寸特性要求而進(jìn)行的一些檢測(cè)，檢測(cè)的結(jié)果用來驗(yàn)證在制造中結(jié)果反映與設(shè)計(jì)要求相符的一致性。而現(xiàn)在航空企業(yè)對(duì)工藝過程控制、零件表面完整性控制等環(huán)節(jié)比較薄弱。今后這方面是航空制造企業(yè)的改進(jìn)方向之一。

航空制造中存在的問題

（1）數(shù)控加工中零件程序編制調(diào)試、工裝夾具的設(shè)計(jì)制造、特殊刀具的準(zhǔn)備和零件檢測(cè)等環(huán)節(jié)占用時(shí)間過多，加工效率不高，不能滿足航空企業(yè)制造的需求。

（2）數(shù)控加工設(shè)備中所用的刀具無(wú)法滿足加工的高質(zhì)量、高效率的零件加工需求。實(shí)際生產(chǎn)中國(guó)產(chǎn)普通刀具使用存在切削效率低、刀具使用壽命低等問題。尤其遇到難加工材料時(shí)，使用這些刀具會(huì)嚴(yán)重地影響產(chǎn)品尺寸的一致性和外觀質(zhì)量。刀具的選擇以及刀具與數(shù)控機(jī)床的配合使用是企業(yè)面臨的突出難題。

（3）航空企業(yè)一般是小批量、多批次的生產(chǎn)模式，這是為了適應(yīng)航空用戶個(gè)性化的需求。

航空企業(yè)的應(yīng)用策略

（1）企業(yè)根據(jù)發(fā)展需要添置加工設(shè)備。

為滿足客戶個(gè)性化需求，近年來，生產(chǎn)中采取小批量、多樣化模式生產(chǎn)。企業(yè)的加工設(shè)備以進(jìn)口、合資設(shè)備為主，主要有國(guó)際上多個(gè)先進(jìn)國(guó)家和外國(guó)合資企業(yè)的中端設(shè)備。基于公司生產(chǎn)制造的零件需要，主要以三軸和四軸高速加工中心設(shè)備為主，可以滿足公司目前零件加工的需要。圖1、圖2是我公司的加工中心設(shè)備照片。

（2）在企業(yè)推行實(shí)施先進(jìn)制造技術(shù)。

航空企業(yè)應(yīng)積極推進(jìn)國(guó)家關(guān)于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和加快發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的戰(zhàn)略決策和方針。增強(qiáng)企業(yè)在新產(chǎn)品研制中依靠工藝創(chuàng)新謀發(fā)展的創(chuàng)新意識(shí)，企業(yè)技術(shù)主管部門結(jié)合技術(shù)改造，應(yīng)用并行工程、精益生產(chǎn)、6δ管理、柔性制造FMS、智能化制造技術(shù)和智能化工廠、應(yīng)用工藝CAPP和CAD/CAM軟件、數(shù)字化設(shè)計(jì)及制造等先進(jìn)制造技術(shù)，創(chuàng)新生產(chǎn)制造工藝確保航空高新產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。推動(dòng)建立航空產(chǎn)品研制生產(chǎn)管理用的車間數(shù)字化EMS技術(shù)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化管理技術(shù)及系統(tǒng)也必須與新產(chǎn)品研制同時(shí)進(jìn)行。用以提高生產(chǎn)管理計(jì)劃性和協(xié)調(diào)性。例如我公司在新產(chǎn)品試制的過程中就大量使用了上述先進(jìn)制造技術(shù)。公司研發(fā)產(chǎn)品典型代表有高原用可移動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試臺(tái)架系統(tǒng)。

圖1 馬扎克（小巨人）立式加工中心

圖2 哈斯臥式加工中心

國(guó)內(nèi)外機(jī)床工具的差距

國(guó)內(nèi)外的機(jī)床工具目前還具有一定的差距，航空企業(yè)一般會(huì)根據(jù)其具體需求進(jìn)行選擇。具體體現(xiàn)在以下幾方面。

（1）機(jī)床：①機(jī)床的精度保持性總體上低于國(guó)外設(shè)備。②數(shù)控機(jī)床的控制軟件研發(fā)和應(yīng)用與國(guó)外還有不小的差距。③國(guó)外在柔性制造技術(shù)應(yīng)用和機(jī)床制造理念方面較國(guó)內(nèi)企業(yè)先進(jìn)。

（2）刀具：①國(guó)外刀具企業(yè)在設(shè)計(jì)和研發(fā)新刀具和發(fā)展新的切削方法及理論方面具備優(yōu)勢(shì)。②國(guó)外企業(yè)刀具材料和刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較國(guó)內(nèi)企業(yè)先進(jìn)。③國(guó)外刀具企業(yè)產(chǎn)品加工效率和刀具使用壽命整體優(yōu)于國(guó)內(nèi)企業(yè)。

結(jié)語(yǔ)

在總結(jié)現(xiàn)代航空產(chǎn)品的制造特點(diǎn)和難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，綜述現(xiàn)代航空產(chǎn)品的制造特點(diǎn)分析現(xiàn)代航空制造業(yè)對(duì)工藝、設(shè)備的需求，給出公司應(yīng)對(duì)現(xiàn)代航空制造新要求策略和方法。希望本文可以給航空制造業(yè)的同行起到借鑒和幫助。