航（háng）空數控零件加工發展探索

       隨著現代航（háng）空製造業的高速發展，數控零件加工技術已（yǐ）經成為飛機製造的關（guān）鍵技術之一（yī）。數控零件加工技術的進步使飛機設（shè）計理念發生了轉變，零（líng）件設計向整體化（huà）、複雜化方向發展，同時，設（shè）計（jì）理念的轉變也給數控加工技術提出了新的挑戰，如何高質量、高效率、低成本（běn）地完成大型零件的數控加工成為了必須攻克的難題。

 

       國外發達國家（jiā）航空（kōng）製造史很長，特別（bié）是（shì）飛機大型複雜結構件的（de）設計、製造技術都已非常成熟。隨著（zhe）近年來國內各類軍民機的研製，國內主要航空（kōng）企業在航空數控加工技（jì）術方麵積累了大量的技術經驗（yàn），解（jiě）決了一係列關鍵技術難題，初（chū）步形成了以飛機（jī）大型複雜結構件製造（zào）為（wéi）代表（biǎo）的關鍵技術優（yōu）勢。但是，隨著我國大飛機（jī）項（xiàng）目（mù）的啟動，航空數控零件加工技術將麵（miàn）臨更大的挑戰，因此，我們在數控零件加工技（jì）術領域還需要不斷進行深層次的研究，以縮小和西方國家的差距。

 

航空數控零件加工技術發展探索

 

1 以產品特征成組劃分為基礎，形（xíng）成專（zhuān）業化的精益（yì）生產線

 

       目前，在航空零件的大規模研製中往往麵臨較（jiào）大的被（bèi）動局麵，無（wú）法形成具有極大競爭（zhēng）力的核心技術優勢，其根本原因就在於原有的（de）相對落後的生產資源配（pèi）置和布局已（yǐ）經無法（fǎ）滿足當前研製需要，尤其是國家大飛機（jī）項目的啟（qǐ）動在給我們帶來極大機遇的同時也對現有的（de）生產能力和製（zhì）造技術水平敲響了警鍾。

 

       首先, 要確立零（líng）件族的概念, 應用成組技術建（jiàn）立典型零件族。其次，在確立典型零件族的基礎上，分（fèn）類建立標準化的典型零件族工藝流程。

 

       最後，在標準化的典型零件（jiàn）族工藝流程的基礎上形成（chéng）專業化、集成化（huà）的生產資源配置和布（bù）局，並最終形成各類典（diǎn）型航（háng）空零件（jiàn）的精益（yì）生（shēng）產線。特別是對於（yú）大型結構件，建立專業化的典（diǎn）型零件生產單元對於提高其加工（gōng）技術（shù）水平、降（jiàng）低成本尤為重要。 

 

2 以裝夾快（kuài）捷化為目標（biāo），形成高效（xiào）可靠（kào）的裝夾技術

 

       對高（gāo）速（sù）加工（gōng）的數控設備來說，正確設計夾具（jù）、縮短夾具生產準備周期，實（shí）現零件在數控機床上的（de）快速（sù）裝夾定位非常重要，能大大（dà）提高有效切削時（shí）間比例，保證加工質量，從而達到提高數控加工效率的最終目的。在（zài）傳（chuán）統夾具體上，采用機械定位、人工夾緊和拆卸通常要花費大（dà）量的時（shí）間和人力，而高速加工大型工件時，采用半自動化或（huò）全自（zì）動化裝夾技（jì）術是非常有經濟價值的，液壓定位和夾緊非常有效。

 

       液壓夾具的主要優勢是節省夾緊和鬆卸工件時所花（huā）的（de）大量時間，有關統計資料表明液（yè）壓夾緊相比機械夾緊節省約90% 的時間，縮小了生產循環周期，降低了成本。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，從而確保了同一道工序下加工質量的一致性（xìng）。

 

       柔性夾具係統也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（jù）係統都具有自適應能力，針對產品變化（huà）實現自動化調整，從而適應了產品變化較大時的情況（kuàng）（如圖3 所（suǒ）示的空客-MELT 全自動柔性裝（zhuāng）夾係統及生產線）。

 

3 從常規切削向（xiàng）高速（sù）切削過渡（dù），逐步實現無人幹預高速加工

 

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

 

       國內目前在高速加工應用方麵和國（guó）外存在著較大的差距，主要表現（xiàn）在20000r/min~40000r/min 的大型高速銑（xǐ）削設備數量少，配套設備缺（quē）乏，技術經驗匱乏，嚴重製約（yuē）了國內整體數（shù）控技術（shù）水平，未來無論在硬件環境的建設，還是應用技術的（de）研究方麵都需要投入大量精力。

 

4 實現刀具資源的信息化（huà）管理及優化配置

 

       隨著產品任（rèn）務量的加大（dà）、設（shè）備的增加，用於（yú）機械加工的刀具需求量也越來越大，品種也越（yuè）來越多。但長期以來，刀（dāo）具管理（lǐ）模式主要采用人工管理模式，刀具管（guǎn）理製度不健全，刀具庫房不規範，在刀具的集中配置方麵不完（wán）善，嚴重影響了刀具管理水平，增加了數控加工的準備時間，製約了數控加工的效率和加工能（néng）力的進一步提高（gāo）。隨著數控加工和刀具技術的高速發展，麵對高效生（shēng）產的挑戰（zhàn）和不斷降低製（zhì）造成本的壓力，刀具的管理（lǐ）成為各製造企業日益關注（zhù）的熱點。

 

       建立自動化、信（xìn）息化的刀具管理（lǐ）存儲環境是解決目前刀（dāo）具應用管理落後、低效現狀的有效（xiào）途徑。可以（yǐ）通過植入（rù）芯（xīn）片進行刀具的全生命周期管理（lǐ），從（cóng）而合理（lǐ）地應用刀具資源。

 

5 深化仿真技術應用（yòng）研究，推（tuī）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（fǎng）真技術也得到了迅（xùn）速的發展，尤其在航空、航天、國防及其他大規模複（fù）雜係統的研（yán）製開發過程中，數控加工仿真在減少損失、節約經費、縮（suō）短（duǎn）開發（fā）周期、提高產品質量等（děng）方（fāng）麵發揮了巨大作用。

 

       基於VERICUT 軟（ruǎn）件構建的數控加工仿真環境實現了數控編（biān）程的虛（xū）擬製造，比刀位文件仿真更真實、直觀，極大地（dì）提高了數控編程的效率和質量。如圖4 所示（shì）為五坐標加工中心加工複（fù）雜肋零件時（shí）的仿真示意圖。

 

       仿真加（jiā）工技術（shù）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，其材料昂貴、結構複雜、大量采用高速切削，相關設備極為昂貴。確保加工過程中（zhōng）刀具軌跡、切削（xuē）參數的（de）正確性（xìng）、合理性，杜絕過大餘量切削（xuē）、碰撞幹涉、超程等意外（wài）錯誤至關（guān）重要。因（yīn）此，建立準確、完整（zhěng）的仿真（zhēn）加工環境是必要的。