隨著現(xiàn)代航空制造業(yè)的高速發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)成為飛機(jī)制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。數(shù)控加工技術(shù)的進(jìn)步使飛機(jī)設(shè)計(jì)理念發(fā)生了轉(zhuǎn)變，零件設(shè)計(jì)向整體化取阳、復(fù)雜化方向發(fā)展，同時(shí)诺骏，設(shè)計(jì)理念的轉(zhuǎn)變也給數(shù)控加工技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)灌罐，如何高質(zhì)量、高效率基恩、低成本地完成大型零件的數(shù)控加工成為了必須攻克的難題坡循。

　　國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家航空制造史很長(zhǎng)，特別是飛機(jī)大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)斤杏、制造技術(shù)都已非常成熟肯拨。隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)各類(lèi)軍民機(jī)的研制，國(guó)內(nèi)主要航空企業(yè)在航空數(shù)控加工技術(shù)方面積累了大量的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，解決了一系列關(guān)鍵技術(shù)難題雪猪，初步形成了以飛機(jī)大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件制造為代表的關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢(shì)栏尚。但是，隨著我國(guó)大飛機(jī)項(xiàng)目的啟動(dòng)只恨，航空零件數(shù)控加工技術(shù)將面臨更大的挑戰(zhàn)译仗，因此，我們?cè)跀?shù)控加工技術(shù)領(lǐng)域還需要不斷進(jìn)行深層次的研究官觅，以縮小和西方國(guó)家的差距纵菌。

國(guó)內(nèi)航空零件數(shù)控加工技術(shù)現(xiàn)狀

　　與其他行業(yè)產(chǎn)品相比，航空類(lèi)產(chǎn)品零件具有一些顯著的特征休涤，從而決定了航空零件數(shù)控加工技術(shù)的特點(diǎn)以及發(fā)展的方向咱圆。這些特征主要體現(xiàn)在以下方面：

　　（1）產(chǎn)品類(lèi)型復(fù)雜功氨，具有小批量序苏、多樣化特點(diǎn)。由于現(xiàn)代飛機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜捷凄，零件品種繁多杠览，同時(shí)，飛機(jī)研制通常為小批量生產(chǎn)昵乾，因此無(wú)法采用大規(guī)模流水線生產(chǎn)方式來(lái)提高效率和降低成本，因此航空零件數(shù)控加工也必須適應(yīng)這種特點(diǎn)田蕴。

　〖呷　（2）結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜化和整體化，工藝難度大负稚，加工過(guò)程復(fù)雜□獯耄現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的進(jìn)步促使航空零件的設(shè)計(jì)趨于復(fù)雜化和整體化，簡(jiǎn)化裝配央改，提高結(jié)構(gòu)性能毕嘹，這也給數(shù)控加工技術(shù)提出了更高的要求。

　÷刈丁（3）薄壁化沸幅、大型化特點(diǎn)突出，變形控制極為關(guān)鍵德州。為了控制飛機(jī)重量聪弊，飛機(jī)零件的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是進(jìn)行了薄壁化設(shè)計(jì)，另一方面窝革，飛機(jī)的大型化也使得零件結(jié)構(gòu)趨于大型化购城，出現(xiàn)了許多超大型零件，因此加工變形成為了突出的矛盾虐译。如下圖所示為典型飛機(jī)薄壁結(jié)構(gòu)件—787短艙梁瘪板。

　∥馀俊（4）材料去除量大，切削加工效率問(wèn)題突出侮攀。飛機(jī)零件材料去除量一般都在90% 以上锣枝，切削效率對(duì)生產(chǎn)周期和成本影響較大。

　∥荷怼（5）質(zhì)量控制要求高惊橱。航空零件由于具有極高的安全性要求，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量控制十分嚴(yán)格箭昵。

　∷捌印（6）產(chǎn)品材料多樣。隨著材料家制、冶金技術(shù)的發(fā)展正林，高強(qiáng)度鈦合金、復(fù)合材料等的應(yīng)用范圍和用量正在逐步地得到擴(kuò)展裕消，對(duì)航空數(shù)控加工技術(shù)的適應(yīng)性提出了廣泛的要求桃铛。

　　（7）大型結(jié)構(gòu)件毛料價(jià)值高顶怠，質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)大假磺。經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)應(yīng)用研究和探索，我國(guó)在航空零件數(shù)控加工技術(shù)研究與應(yīng)用上取得了較大的進(jìn)步腻学，但是目前我國(guó)數(shù)控加工整體技術(shù)水平和國(guó)外先進(jìn)水平差距仍較大努扶，尤其在大型結(jié)構(gòu)件研制方面，存在諸多下述亟待解決的問(wèn)題：

（1）混線生產(chǎn)券妹，專(zhuān)業(yè)化晦了、集成化程度低。在目前的生產(chǎn)資源配置中啰氏，普遍存在專(zhuān)業(yè)化程度低普统，布局不合理，各種類(lèi)型產(chǎn)品交叉生產(chǎn)現(xiàn)象嚴(yán)重赘双，極大地制約了產(chǎn)品效率的提高埋村。

（2）數(shù)控加工準(zhǔn)備時(shí)間、輔助時(shí)間占用過(guò)多祝峻，裝夾效率低下邑跪。在數(shù)控加工中程序調(diào)整、工裝夾具準(zhǔn)備呼猪、刀具準(zhǔn)備及零件檢測(cè)等占用的時(shí)間較多画畅，加工效率偏低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)床有效切削時(shí)間比例僅為30%轴踱，極大地影響了產(chǎn)品加工效率的提高症脂。

（3）切削加工效率低，高速切削應(yīng)用比例較低淫僻。在數(shù)控加工仿真诱篷、程序優(yōu)化、工藝參數(shù)庫(kù)雳灵、制造資源管理等方面與高效加工需求存在一定的差距棕所，切削參數(shù)不合理、機(jī)床利用率低等現(xiàn)狀極大地制約了高效數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展悯辙。特別是飛機(jī)大型零件地垢，材料去除量大，加工周期長(zhǎng)预署，加工效率低成為制約生產(chǎn)研制的突出矛盾尊伟。

（4）信息化程度低，制約了生產(chǎn)研制的高效運(yùn)作聂歹。數(shù)控機(jī)床是一個(gè)孤島野疟，各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)信息傳遞和交換存在瓶頸，總體上制約了企業(yè)的高效運(yùn)作乘步，影響生產(chǎn)效率廷碴。

（5）大型結(jié)構(gòu)件變形控制仍然是亟待突破的難題。不同類(lèi)型的航空零件結(jié)構(gòu)榨降、尺寸楷芝、材料各不相同，難以掌握準(zhǔn)確的變形規(guī)律沧气，是數(shù)控加工中最大的變數(shù)之一。

（6）研制成本高蜒鸣，研制風(fēng)險(xiǎn)大牍懂。大型航空結(jié)構(gòu)件、新型材料構(gòu)件等一般毛料價(jià)值較高绸罗，任何質(zhì)量損失都會(huì)給企業(yè)帶來(lái)巨大的財(cái)產(chǎn)損失意推。

國(guó)外航空零件數(shù)控加工技術(shù)

　　在發(fā)達(dá)國(guó)家，航空零件的制造加工過(guò)程普遍實(shí)現(xiàn)了高度專(zhuān)業(yè)化珊蟀、信息化和自動(dòng)化菊值，不需要人工干預(yù)，裝夾定位過(guò)程簡(jiǎn)單快捷育灸，加工效率高（如空客帶自動(dòng)托盤(pán)交換的臥式加工中心加工的大型梁類(lèi)零件）腻窒，這些特性主要體現(xiàn)在以下方面：高度專(zhuān)業(yè)化的生產(chǎn)資源配置和布局；普遍應(yīng)用高速無(wú)人干預(yù)加工技術(shù)；普遍應(yīng)用大功率高效切削儿子，主軸功率使用率在70% 以上瓦哎；普遍實(shí)現(xiàn)快速裝夾、托盤(pán)交換等不間斷加工過(guò)程柔逼，減少空機(jī)時(shí)間蒋譬；生產(chǎn)資源集成化信息管理程度高；配套設(shè)施完備：包括主軸測(cè)頭愉适、集中刀庫(kù)寓蔼、安全防護(hù)、鋁屑處理系統(tǒng)等韩艾；采用自動(dòng)測(cè)刀筛六，芯片讀寫(xiě)的方式進(jìn)行刀具參數(shù)、刀具壽命管理短即。

航空零件數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展探索

　　1 以產(chǎn)品特征成組劃分為基礎(chǔ)什氮，形成專(zhuān)業(yè)化的精益生產(chǎn)線

　　目前，在航空零件的大規(guī)模研制中往往面臨較大的被動(dòng)局面宜抓，無(wú)法形成具有極大競(jìng)爭(zhēng)力的核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)舟道，其根本原因就在于原有的相對(duì)落后的生產(chǎn)資源配置和布局已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前研制需要，尤其是國(guó)家大飛機(jī)項(xiàng)目的啟動(dòng)在給我們帶來(lái)極大機(jī)遇的同時(shí)也對(duì)現(xiàn)有的生產(chǎn)能力和制造技術(shù)水平敲響了警鐘矫第。

　　首先, 要確立零件族的概念, 應(yīng)用成組技術(shù)建立典型零件族遍沟。其次，在確立典型零件族的基礎(chǔ)上浑擎，分類(lèi)建立標(biāo)準(zhǔn)化的典型零件族工藝流程倚务。

　　最后，在標(biāo)準(zhǔn)化的典型零件族工藝流程的基礎(chǔ)上形成專(zhuān)業(yè)化沼死、集成化的生產(chǎn)資源配置和布局着逐，并最終形成各類(lèi)典型航空零件的精益生產(chǎn)線。特別是對(duì)于大型結(jié)構(gòu)件意蛀，建立專(zhuān)業(yè)化的典型零件生產(chǎn)單元對(duì)于提高其加工技術(shù)水平耸别、降低成本尤為重要。

　　2 以裝夾快捷化為目標(biāo)县钥，形成高效可靠的裝夾技術(shù)

　　對(duì)高速加工的數(shù)控設(shè)備來(lái)說(shuō)秀姐，正確設(shè)計(jì)夾具、縮短夾具生產(chǎn)準(zhǔn)備周期若贮，實(shí)現(xiàn)零件在數(shù)控機(jī)床上的快速裝夾定位非常重要省有，能大大提高有效切削時(shí)間比例，保證加工質(zhì)量谴麦，從而達(dá)到提高數(shù)控加工效率的最終目的蠢沿。在傳統(tǒng)夾具體上伸头，采用機(jī)械定位、人工夾緊和拆卸通常要花費(fèi)大量的時(shí)間和人力搏予，而高速加工大型工件時(shí)熊锭，采用半自動(dòng)化或全自動(dòng)化裝夾技術(shù)是非常有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的，液壓定位和夾緊非常有效隧渠。

　　液壓夾具的主要優(yōu)勢(shì)是節(jié)省夾緊和松卸工件時(shí)所花的大量時(shí)間俯态，有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明液壓夾緊相比機(jī)械夾緊節(jié)省約90% 的時(shí)間，縮小了生產(chǎn)循環(huán)周期元八，降低了成本玻桶。另一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)在于夾緊力在定位和夾緊過(guò)程中保持恒定不變，從而確保了同一道工序下加工質(zhì)量的一致性聪萨。

　　柔性?shī)A具系統(tǒng)也是一種新型的替代傳統(tǒng)夾具的裝夾系統(tǒng)假盼。目前先進(jìn)的柔性?shī)A具系統(tǒng)都具有自適應(yīng)能力，針對(duì)產(chǎn)品變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)整盘另，從而適應(yīng)了產(chǎn)品變化較大時(shí)的情況（如空客-MELT 全自動(dòng)柔性裝夾系統(tǒng)及生產(chǎn)線）惋探。

　　3 從常規(guī)切削向高速切削過(guò)渡，逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)人干預(yù)高速加工

　　現(xiàn)代飛機(jī)的高性能要求其結(jié)構(gòu)具有輕量化巩荧、薄壁化和整體化的特點(diǎn)抗海，零件須實(shí)現(xiàn)較高的精度和表面質(zhì)量，傳統(tǒng)的低速加工方法已經(jīng)難以滿(mǎn)足現(xiàn)代航空制造的需要福耐。大量的型號(hào)研制應(yīng)用證明葫羡，高速切削加工技術(shù)具有極大的優(yōu)越性，不僅加工效率大大提高昌罩，零件的加工質(zhì)量也得到提高哭懈。

　　國(guó)內(nèi)目前在高速加工應(yīng)用方面和國(guó)外存在著較大的差距，主要表現(xiàn)在20000r/min~40000r/min 的大型高速銑削設(shè)備數(shù)量少茎用，配套設(shè)備缺乏遣总，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)匱乏，嚴(yán)重制約了國(guó)內(nèi)整體數(shù)控技術(shù)水平轨功，未來(lái)無(wú)論在硬件環(huán)境的建設(shè)旭斥，還是應(yīng)用技術(shù)的研究方面都需要投入大量精力。

　　4 實(shí)現(xiàn)刀具資源的信息化管理及優(yōu)化配置

　　隨著產(chǎn)品任務(wù)量的加大夯辖、設(shè)備的增加，用于機(jī)械加工的刀具需求量也越來(lái)越大董饰，品種也越來(lái)越多蒿褂。但長(zhǎng)期以來(lái)，刀具管理模式主要采用人工管理模式卒暂，刀具管理制度不健全啄栓，刀具庫(kù)房不規(guī)范娄帖，在刀具的集中配置方面不完善，嚴(yán)重影響了刀具管理水平卜判，增加了數(shù)控加工的準(zhǔn)備時(shí)間仔省，制約了數(shù)控加工的效率和加工能力的進(jìn)一步提高。隨著數(shù)控加工和刀具技術(shù)的高速發(fā)展众攻，面對(duì)高效生產(chǎn)的挑戰(zhàn)和不斷降低制造成本的壓力红集，刀具的管理成為各制造企業(yè)日益關(guān)注的熱點(diǎn)。

　　建立自動(dòng)化条稍、信息化的刀具管理存儲(chǔ)環(huán)境是解決目前刀具應(yīng)用管理落后判懒、低效現(xiàn)狀的有效途徑∥蚨瑁可以通過(guò)植入芯片進(jìn)行刀具的全生命周期管理刀雳，從而合理地應(yīng)用刀具資源。

　　5 深化仿真技術(shù)應(yīng)用研究估曾，推動(dòng)數(shù)字化制造體系的建立

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展粪世，數(shù)控加工仿真技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展，尤其在航空黔章、航天胁塞、國(guó)防及其他大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的研制開(kāi)發(fā)過(guò)程中，數(shù)控加工仿真在減少損失堂湖、節(jié)約經(jīng)費(fèi)闲先、縮短開(kāi)發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面發(fā)揮了巨大作用无蜂。

　　基于VERICUT 軟件構(gòu)建的數(shù)控加工仿真環(huán)境實(shí)現(xiàn)了數(shù)控編程的虛擬制造伺糠，比刀位文件仿真更真實(shí)、直觀斥季，極大地提高了數(shù)控編程的效率和質(zhì)量训桶。

　　仿真加工技術(shù)目前已經(jīng)成為數(shù)控加工研制過(guò)程中必不可少的環(huán)節(jié)。尤其對(duì)于飛機(jī)大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō)酣倾，其材料昂貴舵揭、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大量采用高速切削躁锡，相關(guān)設(shè)備極為昂貴午绳。確保加工過(guò)程中刀具軌跡、切削參數(shù)的正確性映之、合理性拦焚，杜絕過(guò)大余量切削、碰撞干涉颜要、超程等意外錯(cuò)誤至關(guān)重要荣吻。因此哭夺，建立準(zhǔn)確、完整的仿真加工環(huán)境是必要的押辽。

　　6 突破典型大件變形控制關(guān)鍵技術(shù)

　　對(duì)于飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工來(lái)說(shuō)卷撞，由于產(chǎn)品類(lèi)型多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜饵忙，加工條件各異盐文，因此，零件的數(shù)控加工變形是數(shù)控加工中最難確定的因素飘拂，加工變形控制仍然是困擾數(shù)控加工的主要難題之一鳞皂。

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