航空數控零件加工發展探索

       隨（suí）著（zhe）現代航空製造業（yè）的高速發展，數控零件（jiàn）加工技（jì）術已經成為飛機製造的關鍵技術之一。數控零件加工技術（shù）的進步使飛機設計理（lǐ）念發生了轉變，零件設計向整體化（huà）、複雜化方向發展，同時，設計理念的轉變也給數控加（jiā）工技術提出了新的挑戰，如何高質量、高效率、低成本地完成大型零件的數控加工成為了必須攻（gōng）克的難題。

 

       國外發達國家航空製造史（shǐ）很長，特別是飛機大型複雜結構件的設計、製造技術都已非常成熟（shú）。隨著近（jìn）年來國內各類軍民機的研製，國內主（zhǔ）要航空企業在航空數控加工技術方麵積累了大量的技術（shù）經（jīng）驗，解決了一係列關鍵技術難（nán）題，初步形成了以飛機大型複雜結構件（jiàn）製造為代表的關鍵技術優勢。但是，隨著我國（guó）大飛機項目的啟動，航（háng）空數控（kòng）零件加工（gōng）技術將麵臨更大的（de）挑戰，因此，我們在數控零件（jiàn）加工（gōng）技術領域（yù）還需要不斷進（jìn）行深層（céng）次的研究，以縮小和西方國家的差距（jù）。

 

航空數控零件加工技術發展（zhǎn）探索（suǒ）

 

1 以產品特征成組劃分為基礎，形成專業化的精益（yì）生（shēng）產線

 

       目前，在航空零件的大規模研製中往往麵臨較大的被動局麵，無法形成具有極（jí）大競爭力的核心技術優（yōu）勢，其根本原因就在於原有的（de）相對（duì）落後的生產資源配置（zhì）和布局已（yǐ）經無法滿足當（dāng）前研製需要，尤其是國家（jiā）大飛機項目的啟動在（zài）給我們帶來極大（dà）機遇的同時也對現有的生產能力和製造技（jì）術水平敲響了警鍾。

 

       首先, 要確立（lì）零件（jiàn）族的概念, 應用成組技術建立（lì）典型零件族。其次，在確立典型零件族的（de）基（jī）礎上，分類建立標準化（huà）的典型零件族工藝流程。

 

       最後，在標準化的典型零件族（zú）工（gōng）藝流程（chéng）的基礎上形成專（zhuān）業化、集成化的生產資源配置和布局，並（bìng）最終形成各類典型航空零件的精益生產線。特別是對於大型結構件，建立專（zhuān）業化的典型零件生產單元對於提高其加工技術水平、降低成本尤為重要。 

 

2 以裝夾快捷化為目標，形成（chéng）高（gāo）效可靠的（de）裝夾技術

 

       對高速（sù）加工的數控設備來說，正確設計夾（jiá）具、縮短夾具生（shēng）產準備周期，實現零件在數控機床上的快速裝夾定位（wèi）非常（cháng）重要，能大（dà）大提高有（yǒu）效切削時間比例，保證加工質量，從而達到提高數控加工效（xiào）率的最終目的。在傳統夾具體上，采用機械（xiè）定位、人工夾（jiá）緊和拆卸（xiè）通常（cháng）要花費大量的時間和人力，而高速加工大型（xíng）工件時，采用半自動化或全自動化裝夾（jiá）技術是非常有經（jīng）濟（jì）價值的（de），液壓定位和夾緊非常有效。

 

       液壓夾具的（de）主要優勢是節省夾（jiá）緊和鬆卸工件時所花的大量時間，有關統計資料表（biǎo）明（míng）液壓夾緊相比機械夾緊（jǐn）節省約90% 的時（shí）間，縮小了生（shēng）產循環周（zhōu）期，降低了成（chéng）本。另一個明顯的優勢在於夾緊力在定位和夾緊過程中保持恒定不變，從而確保了同（tóng）一道工序下加工質（zhì）量的一致性。

 

       柔性夾具係（xì）統也（yě）是一種新型的替代傳統夾具的裝夾係統。目前先進的柔性夾具係（xì）統都具有自適應能力，針（zhēn）對產品變化實現自動化調整，從而適應了產品變化較大時的情況（如圖3 所示的空客-MELT 全自動柔性裝夾係統及生產線）。

 

3 從常規切削（xuē）向高速切削過渡，逐步實現無人（rén）幹預高速加工

 

       現代飛機（jī）的高性（xìng）能要求其結（jié）構具有輕量化、薄壁化和整體化的特點，零件（jiàn）須實現較高的精度和表麵質量，傳統的低速加工方法（fǎ）已經難以滿足現代航空製造的需要。大量的型號研製應用（yòng）證明，高速切削加工技術具有（yǒu）極大的優越性，不僅加工效率大大提高，零件（jiàn）的加工質量也得到提高。

 

       國內目前在高速加工應用（yòng）方麵和國外存在著（zhe）較大的差距，主要（yào）表（biǎo）現在20000r/min~40000r/min 的大型高速銑削設備數量少，配套設備缺乏，技術經驗匱乏，嚴重（chóng）製約了國內整體數控技術水平，未來無（wú）論在（zài）硬件環境的建（jiàn）設，還是應用技術的研究方麵都需要投入大量精力。

 

4 實現（xiàn）刀具資源的信息化（huà）管理及優化配置（zhì）

 

       隨著（zhe）產品任務量的加大、設備的增（zēng）加，用於機械加工的刀具需求量也越來越大，品種也越來越多。但長（zhǎng）期以來，刀具管理模（mó）式主要采用人（rén）工管理（lǐ）模式，刀具管理製度不健全，刀具庫房不規範，在（zài）刀具的（de）集中配置方麵不完善，嚴重影響了刀具管理水平，增加了（le）數控加工（gōng）的準備時間，製約了數（shù）控加（jiā）工的效率和加工能力的進一步提高（gāo）。隨（suí）著（zhe）數控加工和刀具技術的高速發展，麵對高效生產的挑戰和不斷降低製造（zào）成（chéng）本的（de）壓力，刀具的管理成為各製造企業日益關注的熱點。

 

       建立自動化、信息化的刀具管（guǎn）理（lǐ）存儲環境是解決目前刀具（jù）應用管理落後、低效現狀的有效途徑。可以通過植入芯片進行刀具的全生命周（zhōu）期管（guǎn）理，從而合理地應用刀具資源。

 

5 深化仿（fǎng）真（zhēn）技術應用研究，推動數字化製造體係的建立

 

       隨著計算機技術的發展，數控加工仿真技（jì）術也得到了迅速的發展，尤（yóu）其在航空、航天（tiān）、國防及其他大規模複雜係統（tǒng）的研製開發過程中，數控加（jiā）工仿真在減（jiǎn）少損（sǔn）失、節約（yuē）經費、縮短開發周期、提高產品質量（liàng）等方麵發揮了巨大作用。

 

       基於VERICUT 軟件構建的數控加工仿真環境實現了數控編程的虛擬製造，比刀位文件仿真更真實、直觀，極（jí）大地（dì）提高了數控編程的效率和質量。如圖4 所示為五坐標加工中心加工複雜肋（lèi）零件時的仿真示意圖。

 

       仿真加工技術目前已經成（chéng）為數控加工研製過程中（zhōng）必不可少的環節。尤其對於飛機大型複雜結構件來說，其材料（liào）昂貴、結構複雜、大量采用高速（sù）切削，相關設備極（jí）為昂貴。確（què）保加工過程中刀具軌跡、切削參數的（de）正確性、合理性（xìng），杜絕過大餘量切削、碰撞幹涉、超程等意外錯誤至關重要。因此，建立準確、完整的仿真加工環（huán）境是必（bì）要的。