突破數(shù)字化制造技術(shù) 大力發(fā)展我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)

西安航空動(dòng)力股份有限公司工程技術(shù)一級(jí)專家、高級(jí)工程師 何金梅

航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)與裝備的現(xiàn)狀

數(shù)控技術(shù)經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的深入推廣，特別是CAD/CAM數(shù)字化制造核心技術(shù)的不斷發(fā)展，逐漸成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品制造的主要技術(shù)手段之一，使得數(shù)控車、銑、磨等通用數(shù)控機(jī)床替代了普通機(jī)床成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)的主要裝備。同時(shí)，為了滿足減少機(jī)床和夾具、免去工序間的搬運(yùn)和存儲(chǔ)、提高加工精度及縮短加工周期等現(xiàn)代機(jī)械制造加工的需求，新型復(fù)合加工機(jī)床如數(shù)控車銑復(fù)合加工中心、數(shù)控五坐標(biāo)加工中心及高效強(qiáng)力磨削機(jī)床等各種高端數(shù)控設(shè)備不斷涌現(xiàn)。如圖1所示，五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控加工方法能完成整體葉盤的復(fù)雜型面的大量切削任務(wù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)葉盤制造技術(shù)得到巨大的改進(jìn)；高速、強(qiáng)力數(shù)控磨床利用強(qiáng)力成形磨削一次磨出渦輪葉片的榫槽齒形，使葉片榫槽加工變得簡(jiǎn)單、高效。這些高端設(shè)備為現(xiàn)代航空制造技術(shù)的快速發(fā)展起到了助推作用。

圖1 五坐標(biāo)臥式加工中心高速切削

切削加工一直是航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵重要部件的主要制造手段，目前我國(guó)正從傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)向數(shù)字化制造技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，但數(shù)字化制造技術(shù)的應(yīng)用只是局限到現(xiàn)有工作和環(huán)節(jié)中，簡(jiǎn)單地達(dá)到縮短周期和提高生產(chǎn)效率的目的，尚未形成大規(guī)模數(shù)字化生產(chǎn)運(yùn)作模式。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)的新工藝與新裝備

為了確保發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和提高推力，高性能發(fā)動(dòng)機(jī)研制采用大量的新材料、新結(jié)構(gòu)，對(duì)制造工藝要求也進(jìn)一步提高，相繼研發(fā)出了一系列高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵制造技術(shù)，比如：輕量化、整體化結(jié)構(gòu)制造技術(shù)、寬弦風(fēng)扇葉片制造技術(shù)及整體葉環(huán)制造技術(shù)等。

跟蹤世界航空關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展形式，圍繞新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的應(yīng)用方面以及特殊工藝的總體要求，航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)將大量依靠高速精密加工中心、重型數(shù)控設(shè)備、高端立臥車銑復(fù)合加工中心、特種工藝設(shè)備、航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零件高效精密磨削設(shè)備及自動(dòng)生產(chǎn)線等新型設(shè)備和裝置。目前特種加工技術(shù)已在各個(gè)制造領(lǐng)域展現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)，特別是在復(fù)雜構(gòu)件的型腔、型面及微孔的加工中具有顯著優(yōu)越性，能輕易解決常規(guī)加工很難解決的問(wèn)題，比如激光加工、電子束加工、電火花加工及高壓水射流切割機(jī)等特種加工技術(shù)已在科研和生產(chǎn)中發(fā)揮了積極的作用。圖2所示為真空電子束焊機(jī)設(shè)備，可利用電子束焊接方法完成發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤的制造。

我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)與裝備存在的問(wèn)題

圖2 特種設(shè)備——真空電子束焊機(jī)

美國(guó)、歐洲國(guó)家、日本等國(guó)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)新產(chǎn)品研制中都全面應(yīng)用了以敏捷制造、精益制造和虛擬制造、復(fù)合高效加工及自適應(yīng)控制為代表的先進(jìn)數(shù)字化制造技術(shù)，大大縮短了產(chǎn)品制造周期。但是當(dāng)前我國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)數(shù)字化技術(shù)只是在局部實(shí)施，應(yīng)用較分散，在深度和廣度上有待進(jìn)一步的突破。

隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)的不斷創(chuàng)新，各種加工機(jī)床或設(shè)備也隨之在功能、精度、效率及剛度等方面取得重要改進(jìn)，并不斷推動(dòng)航空制造技術(shù)發(fā)展。但我國(guó)現(xiàn)在還是大量依賴國(guó)外進(jìn)口的高端設(shè)備來(lái)完成航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵部件的生產(chǎn)加工，這也說(shuō)明我國(guó)的機(jī)床設(shè)備制造行業(yè)在研發(fā)和創(chuàng)新方面能力不夠。由于國(guó)內(nèi)外技術(shù)水平的差異，在實(shí)際生產(chǎn)中，進(jìn)口設(shè)備存在關(guān)鍵技術(shù)封鎖、先進(jìn)功能得不到有效的利用和開發(fā)、設(shè)備維護(hù)成本高等問(wèn)題，如果長(zhǎng)期依賴進(jìn)口設(shè)備，那么我國(guó)航空制造技術(shù)的發(fā)展就會(huì)很被動(dòng)，因此我們應(yīng)該努力追蹤國(guó)際先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)，拉動(dòng)國(guó)產(chǎn)裝備制造水平。

結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，我國(guó)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字化制造技術(shù)方面具備了一些經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)，但是與國(guó)際先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)相比，還是有很大的差距。我們要以適合于我國(guó)國(guó)情的自主研發(fā)為主，積極借鑒國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家數(shù)字化制造技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)，大力發(fā)展我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)，使我國(guó)盡快躋身于世界航空發(fā)達(dá)國(guó)家之列。