航空零件數控加工的特點

　隨著現代航空制造業的高速發展，數控加工技術已經成為飛機制造的關鍵技術之一。數控加工技術的進步使飛機設計理念發生了轉變，零件設計向整體化、復雜化方向發展，同時，設計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。

國外發達國家航空制造史很長，特別是飛機大型復雜結構件的設計、制造技術都已非常成熟金屬加工。隨著近年來國內各類軍民機的研制，國內主要航空企業在航空數控加工技術方面積累了大量的技術經驗，解決了一系列關鍵技術難題，初步形成了以飛機大型復雜結構件制造為代表的關鍵技術優勢。但是，隨著我國大飛機項目的啟動，航空零件數控加工技術將面臨更大的挑戰，因此，我們在數控加CNC加工工技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。

國內航空零件數控加工技術現狀與其他行業產品相比，航空類產品零件具有一些顯著的特征，從而決定了航空零件數控加工技術的特點以及發展的方向。這些特征主要體現在以下方面：(1)產品類型復雜，具有小批量、多樣化特點。由於現代飛機結構復雜，零件品種繁多，同時，飛機研制通常為小批量生產，因此無法采用大規模流水線生產方式來提高效率和降低成本，因此航空零件數控加工也必須適應這種特點。

(2)結構趨於復雜化和整體化，工藝難度大，加工過程復雜。現代數控技術的進步促使航空零件的設計趨於復雜化和整體化，簡化裝配，提高結構性能，這也給數控加工技術提出了更高的要求。(3)薄壁化、大型化特點突出，變形控制極為關鍵。為了控制飛機重量，飛機零件的一個顯著特點就是進行了薄壁化設計，另一方面，飛機的大型化也使得零件結構趨於大型化，出現了許多超大型零件，因此加工變形成為了突出的矛盾。如圖1所示為典型飛機薄壁結構件—787短艙梁。(4)材料去除量大，切削加工效率問題突出。飛機零件材料去除量一般都在90%以上，切削效率對生產周期和成本影響較大。(5)質量控制要求高。航空零件由於具有極高的安全性要求，對產品質量控制十分嚴格。

　(6)產品材料多樣。隨著材料、冶金技術的發展，高強度鈦合金、復合材料等的應用範圍和用量正在逐步地得到擴展，對航空數控加工技術的適應性提出了廣泛的要求。(7)大型結構件毛料價值高，質量風險大。

經過多年的技術應用研究和探索，我國在航空零件數控加工技術研究與應用上取得了較大的進步，但是目前我國數控加工整體技術水平和國外先進水平差距仍較大，尤其在大型結構件研制方面，存在諸多下述亟待解決的問題：(1)混線生產，專業化、集成化程度低。在目前的生產資源配置中，普遍存在專業化程度低，布局不合理，各種類型產品交叉生產現像嚴重，極大地制約了產品效率的提高。　(2)數控加工准備時間、輔助時間占用過多，裝夾效率低下。在數控加工中程序調整、工裝夾具准備、刀具准備及零件檢測等占用的時間較多，加工效率偏低。據統計，機床有效切削時間比例僅為30%，極大地影響了產品加工效率的提高。(3)切削加工效率低，高速切削應用比例較低。在數控加工仿真、程序優化、工藝參數庫、制造資源管理等方面與高效加工需求存在一定的差距，切削參數不合理、機床利用率低等現狀極大地制約了高效數控加工技術的發展。特別是飛機大型零件，材料去除量大，加工周期長，加工效率低成為制約生產研制的突出矛盾。

　(4)信息化程度低，制約了生產研制的高效運作。數控機床是一個孤島，各環節數據信息傳遞和交換存在瓶頸，總體上制約了企業的高效運作，影響生產效率。(5)大型結構件變形控制仍然是亟待突破的難題。不同類型的航空零件結構、尺寸、材料各不相同，難以掌握准確的變形規律，是數控加工中最大的變數之一。
(6)研制成本高，研制風險大。大型航空結構件、新型材料構件等一般毛料價值較高，任何質量損失都會給企業帶來巨大的財產損失。