航空制造業特點及技術發展對航空企業的影響

中航工業導彈院凱邁機電公司 劉仁春 薛朋余 嚴世寶 袁 健

技術科技術主管 劉仁春

航空產品的制造特點和難點

（1）航空產品的制造特點。①產品高性能和精密化。航空產品因為使用環境特殊，產品性能要求和可靠性要求高，產品在加工時使用鈦合金、復合材料等特殊材料較為普遍。同時，多數航空零件幾何外形復雜制造加工精度要求更高，測量要求也較高。②產品輕量化和大型化。航空產品如發動機壓縮機轉子、飛機發動機葉片、飛機的整體艙段、起落架、機匣及天線罩大量使用鈦合金、高強度材料和高溫合金等；同時在飛機機身、機翼上也廣泛使用復合材料。這些材料使用在航空設計中要求飛行器既要有高強度同時零部件又必須質量輕。機翼壁板、梁、葉盤及發動機殼體要求整體結構加工，減少了不必要聯接，增加了零件的整體剛性。這種零件大型化結構要求是大型飛行器和宇航工業零件設計和制造的需求。③產品數字化和制造過程的智能化。航空產品零部件數字化設計及制造，逐漸應用CAPP和CAD/CAM軟件，如西門子公司Teamcenter三維工藝軟件的應用；柔性制造FMS技術的應用；基于數控加工工廠的數字化車間管理系統MES的應用；柔性工裝和自動化裝配線及設備的應用。

（2）航空產品的制造加工難點。①難加工材料切削應用：航空零部件常采用鈦合金、高溫合金及復合材料等難加工材料。如何保證零件的加工具有較高的質量又兼顧生產效率，是航空制造企業面臨的一個課題。②工藝及零件精度要求：航空、航天零部大都采用復雜曲面和高結構效率的整體、輕量化結構，加工中要求無切削變形和高效，這對制造工藝以及制造設備提出了更高的要求。③過程控制及檢測要求：零件加工過程控制是對其滿足設計尺寸特性要求而進行的一些檢測，檢測的結果用來驗證在制造中結果反映與設計要求相符的一致性。而現在航空企業對工藝過程控制、零件表面完整性控制等環節比較薄弱。今后這方面是航空制造企業的改進方向之一。

航空制造中存在的問題

（1）數控加工中零件程序編制調試、工裝夾具的設計制造、特殊刀具的準備和零件檢測等環節占用時間過多，加工效率不高，不能滿足航空企業制造的需求。

（2）數控加工設備中所用的刀具無法滿足加工的高質量、高效率的零件加工需求。實際生產中國產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，使用這些刀具會嚴重地影響產品尺寸的一致性和外觀質量。刀具的選擇以及刀具與數控機床的配合使用是企業面臨的突出難題。

（3）航空企業一般是小批量、多批次的生產模式，這是為了適應航空用戶個性化的需求。

航空企業的應用策略

（1）企業根據發展需要添置加工設備。

為滿足客戶個性化需求，近年來，生產中采取小批量、多樣化模式生產。企業的加工設備以進口、合資設備為主，主要有國際上多個先進國家和外國合資企業的中端設備。基于公司生產制造的零件需要，主要以三軸和四軸高速加工中心設備為主，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備照片。

（2）在企業推行實施先進制造技術。

航空企業應積極推進國家關于產業結構調整和加快發展方式轉變的戰略決策和方針。增強企業在新產品研制中依靠工藝創新謀發展的創新意識，企業技術主管部門結合技術改造，應用并行工程、精益生產、6δ管理、柔性制造FMS、智能化制造技術和智能化工廠、應用工藝CAPP和CAD/CAM軟件、數字化設計及制造等先進制造技術，創新生產制造工藝確保航空高新產品開發和產業化。推動建立航空產品研制生產管理用的車間數字化EMS技術、企業網絡化管理技術及系統也必須與新產品研制同時進行。用以提高生產管理計劃性和協調性。例如我公司在新產品試制的過程中就大量使用了上述先進制造技術。公司研發產品典型代表有高原用可移動發動機測試臺架系統。

圖1 馬扎克（小巨人）立式加工中心

圖2 哈斯臥式加工中心

國內外機床工具的差距

國內外的機床工具目前還具有一定的差距，航空企業一般會根據其具體需求進行選擇。具體體現在以下幾方面。

（1）機床：①機床的精度保持性總體上低于國外設備。②數控機床的控制軟件研發和應用與國外還有不小的差距。③國外在柔性制造技術應用和機床制造理念方面較國內企業先進。

（2）刀具：①國外刀具企業在設計和研發新刀具和發展新的切削方法及理論方面具備優勢。②國外企業刀具材料和刀具結構設計較國內企業先進。③國外刀具企業產品加工效率和刀具使用壽命整體優于國內企業。

結語

在總結現代航空產品的制造特點和難點的基礎上，綜述現代航空產品的制造特點分析現代航空制造業對工藝、設備的需求，給出公司應對現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的同行起到借鑒和幫助。