航空航天制造領域對機床工具的需求

中國航天科工集團第九研究院紅陽機械廠高級工程師 王華僑

“十二五”期間，是金融危機后國際戰略性新興產業競爭新格局形成的關鍵時期，我國迫切需要搶占產業競爭制高點。數控重大專項的實施將形成一批重大戰略產品，解決重點領域制造技術發展瓶頸，直接推動數控機床戰略性產業的培育和發展，促進產業結構的調整升級和實現可持續發展。

在未來5～10年，將以提高生產效率為目標，不斷把電子技術、信息技術、控制技術和材料技術等新成果應用到了數控機床主機和加工過程中，使產品的性能更加完善。制造技術將進一步向高速、高精、復合、智能和環保方向發展。

由于需求個性化和多樣化的趨勢越來越明顯，特別是航空航天制造業在多品種、變批量的環境下保持高效生產，要求實現高效與柔性的統一，對生產效率提出了更高的要求。航空航天產品外觀曲線的復雜化，致使制造技術不斷升級，不同加工工序及工藝的復合加工促進了生產效率的不斷提高，制造過程自動化程度不斷提高。未來機床不僅能完成通常的加工功能，還具備自動上下工件、自動測量、自動診斷、自動誤差補償、進線和聯網等功能，形成包括工業機器人、物流系統組成的數字化、智能化制造系統。符合可循環經濟、可持續發展國策的低碳技術，包括輕量化設計和制造技術、綠色制造工藝技術等將得到廣泛應用。

1.航空航天制造領域制造技術發展趨勢

隨著技術的不斷進步，民用領域及軍用領域的航空航天產品，其發展趨勢和特征是性能大幅提高，產品升級和更新換代速度顯著加快，要求更加安全、更加經濟和更加舒適。由此帶來航空航天產品零部件制造向高性能、輕量化、整體化、大型化、精密化及數字化方向發展。

（1）高性能和輕量化：航空航天產品的關鍵零部件如框、梁、接頭、起落架、盤環件、機匣、天線罩等大量使用鈦合金、高強度及高溫合金鋼、工程陶瓷等難加工材料。同時，在航空航天產品大量使用了先進復合材料，如機身、機翼、發動機外涵道、導彈尾翼和方向舵、火箭和導彈艙段、尾噴管等部件。

（2）整體化和大型化：壁板、框、葉盤、火箭筒體等要求采用整體結構加工，有效減少了各種定位和聯接。同時，制造裝備能滿足大型飛機和運載火箭零件制造的需求，如大尺寸機翼壁板、梁、火箭燃料儲箱及發動機殼體等。

（3）精密化和數字化：精密陀螺、葉片和燃油噴嘴等發動機零件、光學非球面元件等零件加工制造更精密；航空航天產品零部件設計、制造及裝配協調關系更簡單和準確，如柔性工裝和自動化裝配設備等。

2.航空、航天制造領域市場需求

隨著航空航天產品制造技術的發展和進步，對制造裝備提出了新需求。以提高加工效率為主的多龍門架、多主軸頭的五軸聯動加工機床、高速橋式龍門銑床、大型臥式五軸加工中心等；以提高加工精度為主的精密立式加工中心、精密車銑復合中心、高精度內／外圓磨床、光學元件超精密加工機床等；針對難加工材料的高剛性大轉矩加工的五軸數控龍門銑床和立式加工中心、硬脆材料精密磨床等；針對大曲度蒙皮類、筒體類、長桁類等零件加工的專用多坐標數控機床等。

（1）針對復合材料構件鋪帶／鋪絲設備、大型熱壓設備、蜂窩材料加工機床等。

（2）適應飛機自動化裝配要求的自動鉆鉚機、柔性裝配設備及對機工裝系統等。

（3）用于復雜零件成形與連接的鈦合金熔煉及壓差澆注、精密鑄造與鍛造、拋丸成型、超塑成型、旋壓成型、先進焊接等成形設備。

（4）為提高裝備利用率和生產效率，保障產品加工質量，實現研制與生產混線管理的車間數字化、網絡化管理技術及系統，也須與裝備研發、應用同步進行。

3.航空工業數控機床需求

航空工業所涉及的范圍越來越大，產品越來越多，其主要產品分為軍用飛機、民用飛機、機載設備、非航空設備網大類，其重點是前兩類。飛機制造所需要的機床主要用于加工發動機、機身(含機頭、機翼、尾翼等)、機載設備(控制儀表、救生、通訊、戰術導彈等設備)。

（1）發動機加工設備：飛機的發動機種類很多，加工方式大同小異，所需設備以高精度數控機床為主，如加工箱體的四軸以上聯動臥式加工中心和立式加工中心、加工葉片的五軸聯動葉片加工中心、加工主軸用數控車床、高精度數控磨床等。

（2）機身(包括機頭、機翼、尾翼等)加工設備：該類零部件主要是大型框架結構，材料以鋁合金、鈦合金等為主。其加工工藝也是大同小異，設備以數控龍門式機床為主，如數控龍門鏜銑床、數控龍門加工中心、數控落地銑鏜床、數控五軸聯動龍門加工中心等。

（3）機載設備加工設備：由于機載設備種類很多，所需設備也比較復雜，一般需要規格較小的高精度、高速數控機床，如中小型高精度立式加工中心、高精度數控車床、數控磨床等。

（4）飛機起落架加工設備：飛機起落裝備所需材料比較特殊，起落支架采用高強度的鈦合金等材料，加工難度大。其毛坯需要萬噸壓力機鍛造成型，機械加工需要數控落地銑鏜床及龍門五軸聯動加工中心等設備。