數(shù)字化技術(shù)在航天產(chǎn)品加工過(guò)程中的應(yīng)用

崔桂仙

（四川航天技術(shù)研究院 四川成都 610100）

隨著航天工業(yè)的高速發(fā)展，航天產(chǎn)品自身的復(fù)雜性以及零件精度要求使得傳統(tǒng)的加工設(shè)備和技術(shù)已無(wú)法適應(yīng)復(fù)雜航天產(chǎn)品的高效、高質(zhì)加工要求[1]。因此，要有效解決復(fù)雜、精密的航天產(chǎn)品加工問(wèn)題就要充分利用數(shù)字化技術(shù)，尤其是數(shù)控加工技術(shù)。數(shù)控加工技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，能使航天產(chǎn)品的加工制造發(fā)生翻天覆地的變化。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)在航天行業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用；CAD/CAM技術(shù)能為航天產(chǎn)品的加工制造提供更準(zhǔn)確的產(chǎn)品幾何模型，這種幾何模型使得航天產(chǎn)品的加工和處理更靈活也更方便，可以實(shí)現(xiàn)航天產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與加工一體化。

一、我國(guó)數(shù)字化技術(shù)在航天產(chǎn)品加工中存在的問(wèn)題

經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，我國(guó)航天產(chǎn)品的數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)取得了較大的成果，但是在航天產(chǎn)品的實(shí)際加工過(guò)程中仍存在許多問(wèn)題，例如數(shù)控技術(shù)的專業(yè)化和集成化很低，這些在一定程度上降低了航天產(chǎn)品的加工效率；航天產(chǎn)品在進(jìn)行刀具準(zhǔn)備和零件檢測(cè)時(shí)耗費(fèi)的時(shí)間很長(zhǎng)，輔助的時(shí)間多，加工效率又進(jìn)一步降低；產(chǎn)品加工時(shí)的切削效率低，輕載高效的數(shù)字化切削應(yīng)用不夠普遍；航天產(chǎn)品的生產(chǎn)成本高，大型的航天產(chǎn)品所用的材料很特殊、價(jià)格一般比較昂貴，以數(shù)量保質(zhì)量的生產(chǎn)加工不適合航天產(chǎn)品的加工，這也給企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)。

二、航天產(chǎn)品加工過(guò)程中多種數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用

要高質(zhì)高效且低成本地完成復(fù)雜的航天產(chǎn)品的數(shù)控加工成為需要攻克的一大難題[2]。而利用先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)手段例如CAD/CAM軟件、集成與協(xié)同技術(shù)以及其他數(shù)字化核心技術(shù)來(lái)進(jìn)行航天產(chǎn)品的加工，有利于航天企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工高質(zhì)高效、低成本的目標(biāo)。

（一）CAD/CAM等數(shù)字化單項(xiàng)技術(shù)普遍應(yīng)用

以CAD/CAM等為代表的數(shù)字化單項(xiàng)技術(shù)在航天產(chǎn)品的加工過(guò)程中的應(yīng)用已經(jīng)普及，整個(gè)航空產(chǎn)品及零件加工實(shí)現(xiàn)了三維數(shù)字化設(shè)計(jì)。近年來(lái)，航天產(chǎn)業(yè)中單項(xiàng)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)有了非常豐富的經(jīng)驗(yàn)。在航天產(chǎn)品的加工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了虛擬裝配、運(yùn)動(dòng)仿真等，利用數(shù)字化技術(shù)采用了大量的有限元分析和性能、工藝仿真手段，不僅能夠提高航天產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平，還大大縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。但數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用大多以單點(diǎn)研究為主，數(shù)據(jù)信息還存在孤島現(xiàn)象。

（二）集成與協(xié)同技術(shù)應(yīng)用廣泛

在工業(yè)領(lǐng)域，CAD和CAM集成、敏捷并行制造、精益生產(chǎn)等集成和協(xié)同技術(shù)廣泛應(yīng)用，但仍未實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的全面數(shù)字化。異地分散的各種資源在集成與協(xié)同技術(shù)的應(yīng)用中能通過(guò)數(shù)字化手段進(jìn)行有效地集成和共享，進(jìn)而完善航天產(chǎn)品加工的模式。

（三）數(shù)字化核心技術(shù)初具研究成果

我國(guó)近年來(lái)對(duì)數(shù)字化技術(shù)的研究越來(lái)越深入，CAE、數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)、CAD與CAM集成技術(shù)、虛擬制造技術(shù)等在航天產(chǎn)品加工過(guò)程中的應(yīng)用對(duì)航天產(chǎn)品加工的促進(jìn)效果明顯，還有部分研究成果已是國(guó)際先進(jìn)水平。但數(shù)字化的基礎(chǔ)核心技術(shù)，如CAD、CAE技術(shù)仍然受制于國(guó)外企業(yè)，這種制約不利于航天產(chǎn)品加工的可持續(xù)發(fā)展。

三、數(shù)字化技術(shù)在航天產(chǎn)品加工過(guò)程中的應(yīng)用前景

數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用是航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支撐，也是提升航天加工能力的有效途徑。國(guó)外很多大型航天加工制造企業(yè)通過(guò)應(yīng)用數(shù)字化制造技術(shù)，成功縮短了產(chǎn)品研制周期，數(shù)字化技術(shù)已成為航天產(chǎn)品加工生產(chǎn)的核心技術(shù)[3]。為確保我國(guó)航天產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，企業(yè)應(yīng)清晰地看到數(shù)字化技術(shù)在航天產(chǎn)品加工過(guò)程中的應(yīng)用前景。通過(guò)頂層規(guī)劃加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，加快航天產(chǎn)品數(shù)字化加工進(jìn)程；加強(qiáng)數(shù)字化技術(shù)的創(chuàng)新研究，打破數(shù)字化加工核心技術(shù)缺乏的瓶頸；通過(guò)對(duì)航天產(chǎn)品加工過(guò)程中的數(shù)控編制、刀具選擇、切削方式等的研究，達(dá)到高質(zhì)高效低成本完成航天產(chǎn)品數(shù)控加工的目標(biāo)。推進(jìn)航天產(chǎn)品加工的數(shù)字化，使中國(guó)航天產(chǎn)品加工向集成化、數(shù)字化方向發(fā)展，提升我國(guó)航天產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

隨著我國(guó)航空事業(yè)的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)將先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于航天產(chǎn)品的加工過(guò)程中，且近幾年來(lái)由于數(shù)字化技術(shù)的加持，航天產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，業(yè)績(jī)得到了提升，有的企業(yè)甚至開(kāi)始承接國(guó)外訂單。但是數(shù)字化技術(shù)在航天產(chǎn)品加工過(guò)程中的應(yīng)用還存在一些問(wèn)題，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用普及還需要進(jìn)一步深入，航天產(chǎn)品加工行業(yè)的發(fā)展水平與歐美一些國(guó)家相比仍存在較大差距。本文對(duì)數(shù)字化技術(shù)在航天產(chǎn)品加工過(guò)程中的應(yīng)用前景分析基于當(dāng)下航天產(chǎn)品加工中數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的問(wèn)題分析，以期為實(shí)現(xiàn)航天產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展提供理論支持。