計(jì)算機(jī)技術(shù)在航空制造業(yè)中的應(yīng)用

白小文

摘 要：結(jié)合當(dāng)今航空制造業(yè)的現(xiàn)狀，敘述計(jì)算機(jī)技術(shù)在航空制造業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，并就數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)，集成技術(shù)，數(shù)控加工技術(shù)，虛擬制造技術(shù)等方面進(jìn)行闡述。a

關(guān)鍵詞：航空制造；計(jì)算機(jī)技術(shù)；應(yīng)用

隨著上世紀(jì)60年代以來(lái)信息工程的迅猛發(fā)展，航空工業(yè)也發(fā)生了巨大的變化，與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相比，現(xiàn)代航空制造業(yè)具備數(shù)字化、無(wú)余量、無(wú)紙化、集成化、國(guó)際化、高精度、高度協(xié)同等新特點(diǎn)。可以說(shuō)在航空制造業(yè)的每一個(gè)角落都有計(jì)算機(jī)的身影，現(xiàn)代信息技術(shù)正以其獨(dú)特的方式推動(dòng)航空工業(yè)的發(fā)展。

在F35（聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)）的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，通過(guò)采用集成化信息管理平臺(tái)，設(shè)計(jì)制造都可以進(jìn)行異地?cái)?shù)字化合作，最終實(shí)現(xiàn)：設(shè)計(jì)時(shí)間減少了50%，制造時(shí)間減少了66%，備件減少了50%，維護(hù)減少了50%，制造成本減少了50%，年交付量500架。可以說(shuō)F35的設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程達(dá)到了目前航空制造數(shù)字化的最高水平。

文章從以下幾點(diǎn)就計(jì)算機(jī)技術(shù)在航空制造業(yè)中的應(yīng)用。

1 數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)

以飛機(jī)裝配工藝為例，過(guò)去采用樣板、模線、樣件等模擬量傳遞方式，效率，準(zhǔn)確度，產(chǎn)品質(zhì)量都比較低。而現(xiàn)在基于計(jì)算機(jī)的先進(jìn)裝配協(xié)調(diào)方法采用了數(shù)字量傳遞的方式，效率，準(zhǔn)確度都有很大提高。然而無(wú)論是哪種裝配，協(xié)調(diào)工藝都決定于其設(shè)計(jì)。因此要提高裝配，協(xié)調(diào)工藝必須從設(shè)計(jì)入手。

數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)以CAD/CAM技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和信息集成技術(shù)發(fā)展等為基礎(chǔ)，主要內(nèi)容有產(chǎn)品數(shù)字化定義、虛擬裝配和并行技術(shù)等。產(chǎn)品數(shù)字化定義是應(yīng)用計(jì)算機(jī)來(lái)描述和定義產(chǎn)品的研制，它的目的是對(duì)在產(chǎn)品全生命周期的數(shù)字化過(guò)程中所包含的信息進(jìn)行定義和描述，以及這些信息之間的相互關(guān)聯(lián)。產(chǎn)品數(shù)字化裝配是指對(duì)已進(jìn)行數(shù)字化定義的產(chǎn)品零部件通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)體進(jìn)行虛擬裝配，確定航空部件的配合是否符合尺寸，配合要求是否存在超差等等。使在設(shè)計(jì)過(guò)程中的可能不合理因素減到最少，從而減少在制造過(guò)程中的更改與返工。由于采用了數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)，使波音777研制周期縮短了一半，降低了25%的成本，減少了75%的出錯(cuò)與返工率，產(chǎn)品質(zhì)量得到了大幅度提高。并在波音777飛機(jī)開發(fā)與制造過(guò)程中的成功應(yīng)用，使數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的重要性得到充分認(rèn)識(shí)。

2 集成技術(shù)

由于航空產(chǎn)品有研制周期長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，產(chǎn)品使用期長(zhǎng)，售后情況復(fù)雜，研發(fā)生產(chǎn)合作國(guó)際化等特點(diǎn)，因此集成技術(shù)顯得尤為重要。作為集成制造技術(shù)的重要組成部分，計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)將CAD、數(shù)控編程、數(shù)控加工等原本各自獨(dú)立的環(huán)節(jié)整合為一個(gè)有機(jī)整體，以達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短制造過(guò)程，減少生產(chǎn)成本的目的。

現(xiàn)代集成技術(shù)包含有信息集成、過(guò)程集成和企業(yè)間集成。通過(guò)現(xiàn)代集成技術(shù)可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、全球化制造。完成波音777研發(fā)生產(chǎn)后波音公司，開始實(shí)施DCAC/MRM（飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制/制造資源管理），以達(dá)到從用戶訂單、設(shè)計(jì)制造、最終到交付使用的統(tǒng)一信息和過(guò)程管理的目的。現(xiàn)代集成技術(shù)可以解決以前單一數(shù)據(jù)源方面存在的問(wèn)題，統(tǒng)一管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)、生產(chǎn)管理過(guò)程數(shù)據(jù)。確定信息的完整性、唯一性、協(xié)調(diào)性、有效性、無(wú)冗余和安全性。將資源管理、設(shè)計(jì)、制造、銷售、服務(wù)等5個(gè)過(guò)程的信息整合為一體。

3 數(shù)控加工技術(shù)

先進(jìn)的數(shù)控加工技術(shù)是當(dāng)代航空制造業(yè)中一個(gè)重要的組成部分，也是柔性制造技術(shù)的基礎(chǔ)。隨著我國(guó)近年來(lái)大量新機(jī)研制項(xiàng)目的開發(fā)，大量的業(yè)務(wù)都需要國(guó)際間合作，各航空企業(yè)所保有的數(shù)控機(jī)床總量已大幅度增加，通過(guò)數(shù)控機(jī)床加工的零件數(shù)量明顯增多。在航空制造所涉及的零部件主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件數(shù)量多，表面形狀復(fù)雜。因此加工技術(shù)難度很大，在此需求背景下，對(duì)航空行業(yè)的數(shù)控加工技術(shù)水平有很高要求。為實(shí)現(xiàn)這一要求，以特征技術(shù)為基礎(chǔ)的針對(duì)飛機(jī)零部件和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)件的CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)技術(shù)，分布式的DNC技術(shù)，CAP智能化技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理技術(shù)，車間生產(chǎn)組織、管理調(diào)度技術(shù)有了很大的提高。

4 虛擬制造技術(shù)

虛擬制造的實(shí)質(zhì)是通過(guò)相關(guān)軟件在計(jì)算機(jī)中的制造，可在計(jì)算機(jī)中演示完整的制造過(guò)程。通過(guò)虛擬制造可以驗(yàn)證制造過(guò)程的安全性，并且可以進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)方案。從而保證設(shè)備與操作人員的安全，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)工期，提高生產(chǎn)效率。

5 計(jì)算機(jī)技術(shù)在常規(guī)成形領(lǐng)域中的應(yīng)用

作為最早于計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的行業(yè)，計(jì)算機(jī)技術(shù)明顯地推動(dòng)著航空制造工業(yè)各方面的改變。

計(jì)算機(jī)技術(shù)在航空部件制造的三大傳統(tǒng)工藝（鈑金、機(jī)械加工、鉚裝）中的廣泛應(yīng)用，航空制造技術(shù)水平有很大進(jìn)步。飛機(jī)鈑金件往往具有結(jié)構(gòu)體積大，質(zhì)量輕的特點(diǎn)，而且大部分飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的鈑金部分是保證飛機(jī)氣動(dòng)外形的重要組成，其加工水平直接決定了飛機(jī)的氣動(dòng)性能。然而以蒙皮加工為例，傳統(tǒng)的蒙皮拉形機(jī)往往以人工操作為主，加工質(zhì)量取決于操作員的熟練度與技術(shù)水平，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。不過(guò)隨著大量采用數(shù)控技術(shù)的蒙皮拉形機(jī)的投入使用，產(chǎn)品質(zhì)量得到穩(wěn)定保障。在傳統(tǒng)的機(jī)械加工方面，大量地對(duì)先進(jìn)數(shù)控設(shè)備進(jìn)行采用，使飛機(jī)零部件中的復(fù)雜表面加工，如發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的生產(chǎn)效率大大提高。在傳統(tǒng)的飛機(jī)連接技術(shù)中主要采用鉚接等方法，同時(shí)也導(dǎo)致了疲勞壽命低，密封性差等。而隨著對(duì)真空電子束焊，激光焊等先進(jìn)連接技術(shù)的研究，可以有效地改善機(jī)體結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)力學(xué)性能。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，航空制造業(yè)面臨著環(huán)保，節(jié)能，輕量，可靠等更高更多的要求，只有與各領(lǐng)域、各項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)相結(jié)合，才能滿足社會(huì)需求。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展日新月異，航空制造業(yè)只要充分利用各項(xiàng)計(jì)算機(jī)新技術(shù)，就一定能提高技術(shù)水平和生產(chǎn)實(shí)力。

參考文獻(xiàn)

[1]郭恩明.航空制造技術(shù)的發(fā)展及對(duì)策[J].航空制造技術(shù)，2000（6）.

[2]程寶明.發(fā)展航空制造技術(shù)迎接新世紀(jì)的挑戰(zhàn)[J].航空制造技術(shù)，2001（1）.

[3]郭恩明.我國(guó)航空制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].航空制造技術(shù)，2001（2）.

[4]航空制造技術(shù)專業(yè)發(fā)展.航空科學(xué)技術(shù)發(fā)展報(bào)告[R].2006-2007.