玩转航天工业 数字化制造正当时

   2019-07-20 44
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normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">航空航天工业的快速的发展推动了相关行业如机床行业的发展。这是由于航天制造中的许多零部件都要依赖机床的加工来实现。而作为航空航天工业的核心加工设备,数控机床也正向更加高速、高效、高精度、智能化、复合化、环保化的方向发展。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">The quick development of aerospace industry pushes the development of other related industries, including the machine tool industry.It is due to the fact that many components in the aerospace industry rely on processing by machine tools. As a key processing equipment, CNC machine tool is also heading toward the direction of higher speed, high precision, more efficient, intelligent and environmentally friendly.

航空航天设备制造业是军工制造业最为重要的组成部分,其技术水平和生产能力是国家制造业实力和国防科技工业现代化水平的综合体现,在国民经济和国防现代化中有着举足轻重、不可替代的地位和作用。
 
然而,由于航天产品对结构设计、功能和性能、服役环境、产品质量与可靠性等方面都有很高甚至是苛刻的要求,大量新材料、新结构首先在航空航天产品中得到应用;国防需要以及巿场竞争更是要求航空航天产品的研制周期和生产周期大大缩短;此外,还要求最终产品的全生命周期及使用成本不断降低。因此,国内外的航空航天制造业都广泛地采用先进制造技术。
 
作为先进制造技术中的重要组成部分,数控机床在航空航天产品制造中已成为决定性的关键设备之一。

数控化加工需求迫切
 
“世界上第一台数控机床就是为生产飞机螺旋桨叶片轮廓而设计生产的,这是制造业发展过程的一个革命性突破,标志着制造业领域中数控化加工时代的开始。”小巨人机床有限公司总工程师黄建文曾在采访中表示,数控加工是现代制造技术的基础,它的发明对于制造业特别是航空航天行业的发展,具有划时代的意义。
 
对此,北京航空制造工程研究所数字化制造与柔性装配技术研究室主任刘华东也表示认同,他认为航空工业对数控机床的需求趋势目前处于上升阶段,未来的飞机,特别是新型战机的制造,都要求以零件的精确制造为支撑,实行无余量装配,对工艺分离面的对缝、间隙等要求将更加严格,这些都需要大量使用数控机床。而一些新材料(如复合材料等)的应用,也对数控机床提出了新的、更高的要求。

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专用加工设备成就高端零部件
 
航空航天工业中飞机制造所需要的机床主要用于加工发动机、机身、机载设备。其中飞机的发动机种类很多,加工方式大同小异,所需设备以高精度数控机床为主,如加工箱体的四轴以上联动卧式加工中心和立式加工中心、加工叶片的五轴联动叶片加工中心、加工主轴用数控车床、高精度数控磨床等。包括机头、机翼、尾翼的机身加工设备则主要是大型框架结构,材料以铝合金、钛合金等为主。其加工工艺也是大同小异,设备以数控龙门式机床为主,如数控龙门镗铣床、数控龙门加工中心、数控落地铣镗床、数控五轴联动龙门加工中心等。而机载设备所需的是规格较小的高精度、高速数控机床,如中小型高精度立式加工中心、高精度数控车床、数控磨床等。此外,由于飞机起落装备所需材料比较特殊,起落支架采用高强度的钛合金等材料,加工难度大,因此,其毛坯需要万吨压力机锻造成型,机械加工需要数控落地铣镗床、龙门五轴联动加工中心等设备。
 
值得注意的是,钛合金在航空工业中的应用在增加,铝锂合金也开始应用。而加工钛合金件要求机床具有足够的扭矩和功率,属于大扭矩强力切削,要求主轴转速6,000 r/min左右,机床因此需具有足够的刚度和五坐标加工功能,应配备A/B摆角铣头或A/C摆角铣头,其中A/B摆角铣头的刚性好,五轴联动时摆角25,机床定位精度0.02mm。
 
此外,飞机工业中复合材料应用增多,尤其是碳纤维材料。目前急需复合材料加工专用设备如铺带机等,铺带机的关键是要具备检测、激光定位、红外监控、压实、超声波切割等功能。

全面解决方案服务航天制造业
 
面对航空航天领域巨大的巿场潜力,国内外众多机床企业纷纷华丽转身,通过转变思路、加大研发投入力度、优化商业模式等一系列措施,争先投入到了为航天领域提供高端加工设备的大潮中。然而,随着巿场竞争日渐残酷,机床企业也逐渐意识到,要想在竞争中立足于不败之地,不仅需要为航空设备商提供高精密、高效、高速、高复杂性的加工中心,还要争取为他们提供咨询建议、设备成套、工程承包和交钥匙工程等一揽子服务。
 
例如,作为航空航天加工设备的高端供应商,GF阿奇夏米尔一直致力于为航天制造领域提供高精密、高效、高速、高复杂性功能的加工机床,和提供铣削、电火花、线切割和自动化系统的全面解决方案以及完备的备件库和专业的售后服务。
 
不仅如此,为了更好地服务于客户,该公司还于2012年7月在北京成立航空航天技术中心。据悉,此技术中心的成立旨在为广大航天用户提供难加工材料、高精度以及复杂零件的工艺解决方案。
 
与国外企业相比,中国的机床企业无论在产品技术的研发上还是在配套的服务上都有很大的差距。这直接导致了,中国航空航天制造所需要的高档数控机床与基础制造装备90%都依赖进口。而要改变这种现状,中国机床企业就必须努力学习借鉴一些国外企业的先进模式。如设立对应航空应用的开发部门,专职收集航空制造企业的需求,从而研究开发用于航空零件加工的工艺和程序;设置航空客户销售经理,专门负责航空制造巿场的销售,加强与航空制造企业的联系,反馈航空制造巿场的需求信息;了解航空制造企业的需求和飞机零件的制造工艺,据此制定机床设计方案,研究相适应的工艺路线,提供能够满足航空企业要求的机床;成立航空航天技术中心,为航天用户提供定制化整体解决方案等等。
 
然而,不能否认,中国已有部分机床企业成功认识到自身的不足。早在2003年,作为中国行业龙头的沈阳机床就定位要走高端机床发展之路,为航空航天制造行业服务。2004年,沈阳机床赶上国家大飞机项目,通过与意大利FIDIA公司技术合作,开发出适合于飞机大型铝合金材料板类零件加工的横梁移动式龙门五轴加工中心商品化样机,并实现在飞机制造业的应用。
 
当然,挺进航空制造领域不仅是行业龙头的专利。西安秦川数控公司在刚成立两年之后就以航空制造业为巿场突破口,成功研制出航空蜗轮盘专用设备蜗轮盘刷床。在西航引起极大轰动。西安数控公司还与西飞公司谈定了飞机部件加工专用设备的研制项目,并将以此为契机与西飞进行各方面的合作。
 
航空航天机制造给了机床行业难得的发展机遇,机床行业也必将借此完成产业升级,借机实现产业腾飞。为此,机床企业不仅要继续完善产品功能,还需进一步提高关键配套设备的自主开发和制造能力。同时,机床企业必须了解和熟悉用户工艺,关注用户制造工艺技术发展的动态,准确地为产品进行巿场定位,研发满足用户要求的新装备。力争在提供给用户机床设备的同时,也提供工艺技术上的解决方案,以提升企业的竞争力。

 
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