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国内航空零件数控加工技术现状

随着现代航空制造业的高速发展,数控加工技术已经成为飞机制造的关键技术之一。数控加工技术的进步使飞机设计理念发生了转变,零件设计向整体化、复杂化方向发展,同时,设计理念的转变也给数控加工技术提出了新的挑战,如何高质量、高效率、低成本地完成大型零件的数控加工成为了必须攻克的难题。

国外发达国家航空制造史很长,特别是飞机大型复杂结构件的设计、制造技术都已非常成熟。随着近年来国内各类军民机的研制,国内主要航空企业在航空数控加工技术方面积累了大量的技术经验,解决了一系列关键技术难题,初步形成了以飞机大型复杂结构件制造为代表的关键技术优势。但是,随着我国大飞机项目的启动,航空零件数控加工技术将面临更大的挑战,因此,我们在数控加工技术领域还需要不断进行深层次的研究,以缩小和西方国家的差距。

国内航空零件数控加工技术现状

与其他行业产品相比,航空类产品零件具有一些显着的特征,从而决定了航空零件数控加工技术的特点以及发展的方向。这些特征主要体现在以下方面:
(1)薄壁化、大型化特点突出,变形控制极为关键。为了控制飞机重量,飞机零件的一个显着特点就是进行了薄壁化设计,另一方面,飞机的大型化也使得零件结构趋于大型化,出现了许多超大型零件,因此加工变形成为了突出的矛盾。

(2)产品类型复杂,具有小批量、多样化特点。由于现代飞机结构复杂,零件品种繁多,同时,飞机研制通常为小批量生产,因此无法采用大规模流水线生产方式来提高效率和降低成本,因此航空零件数控加工也必须适应这种特点。

(3)结构趋于复杂化和整体化,工艺难度大,加工过程复杂。现代数控技术的进步促使航空零件的设计趋于复杂化和整体化,简化装配,提高结构性能,这也给数控加工技术提出了更高的要求。
(4)研制成本高,研制风险大。大型航空结构件、新型材料构件等一般毛料价值较高,任何质量损失都会给企业带来巨大的财产损失。

(5)材料去除量大,切削加工效率问题突出。飞机零件材料去除量一般都在90% 以上,切削效率对生产周期和成本影响较大。

(6)大型结构件毛料价值高,质量风险大。

(7)产品材料多样。随着材料、冶金技术的发展,高强度钛合金、复合材料等的应用范围和用量正在逐步地得到扩展,对航空数控加工技术的适应性提出了广泛的要求。
(7)质量控制要求高。航空零件由于具有极高的安全性要求,对产品质量控制十分严格。

经过多年的技术应用研究和探索,我国在航空零件数控加工技术研究与应用上取得了较大的进步,但是目前我国数控加工整体技术水平和国外先进水平差距仍较大,尤其在大型结构件研制方面,存在诸多下述亟待解决的问题:

(1)混线生产,专业化、集成化程度低。在目前的生产资源配置中,普遍存在专业化程度低,布局不合理,各种类型产品交叉生产现象严重,极大地制约了产品效率的提高。

(2)数控加工准备时间、辅助时间占用过多,装夹效率低下。在数控加工中程序调整、工装夹具准备、刀具准备及零件检测等占用的时间较多,加工效率偏低。据统计,机床有效切削时间比例仅为30%,极大地影响了产品加工效率的提高。

(3)切削加工效率低,高速切削应用比例较低。在数控加工仿真、程序优化、工艺参数库、制造资源管理等方面与高效加工需求存在一定的差距,切削参数不合理、机床利用率低等现状极大地制约了高效数控加工技术的发展。特别是飞机大型零件,材料去除量大,加工周期长,加工效率低成为制约生产研制的突出矛盾。

(4)大型结构件变形控制仍然是亟待突破的难题。不同类型的航空零件结构、尺寸、材料各不相同,难以掌握准确的变形规律,是数控加工中最大的变数之一。

(5)信息化程度低,制约了生产研制的高效运作。数控机床是一个孤岛,各环节数据信息传递和交换存在瓶颈,总体上制约了企业的高效运作,影响生产效率。


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