數字化技術在航天產品加工過程中的應用

崔桂仙

（四川航天技術研究院 四川成都 610100）

隨著航天工業的高速發展，航天產品自身的復雜性以及零件精度要求使得傳統的加工設備和技術已無法適應復雜航天產品的高效、高質加工要求[1]。因此，要有效解決復雜、精密的航天產品加工問題就要充分利用數字化技術，尤其是數控加工技術。數控加工技術的迅速發展和廣泛應用，能使航天產品的加工制造發生翻天覆地的變化。隨著科學技術的迅速發展，計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）技術在航天行業獲得了廣泛應用；CAD/CAM技術能為航天產品的加工制造提供更準確的產品幾何模型，這種幾何模型使得航天產品的加工和處理更靈活也更方便，可以實現航天產品的設計與加工一體化。

一、我國數字化技術在航天產品加工中存在的問題

經過多年的實踐，我國航天產品的數控加工技術已經取得了較大的成果，但是在航天產品的實際加工過程中仍存在許多問題，例如數控技術的專業化和集成化很低，這些在一定程度上降低了航天產品的加工效率；航天產品在進行刀具準備和零件檢測時耗費的時間很長，輔助的時間多，加工效率又進一步降低；產品加工時的切削效率低，輕載高效的數字化切削應用不夠普遍；航天產品的生產成本高，大型的航天產品所用的材料很特殊、價格一般比較昂貴，以數量保質量的生產加工不適合航天產品的加工，這也給企業帶來了巨大的經濟挑戰。

二、航天產品加工過程中多種數字化技術的應用

要高質高效且低成本地完成復雜的航天產品的數控加工成為需要攻克的一大難題[2]。而利用先進的數字化技術手段例如CAD/CAM軟件、集成與協同技術以及其他數字化核心技術來進行航天產品的加工，有利于航天企業實現數控加工高質高效、低成本的目標。

（一）CAD/CAM等數字化單項技術普遍應用

以CAD/CAM等為代表的數字化單項技術在航天產品的加工過程中的應用已經普及，整個航空產品及零件加工實現了三維數字化設計。近年來，航天產業中單項數字化技術的應用已經有了非常豐富的經驗。在航天產品的加工過程中實現了虛擬裝配、運動仿真等，利用數字化技術采用了大量的有限元分析和性能、工藝仿真手段，不僅能夠提高航天產品的設計水平，還大大縮短了產品的開發周期。但數字化技術的應用大多以單點研究為主，數據信息還存在孤島現象。

（二）集成與協同技術應用廣泛

在工業領域，CAD和CAM集成、敏捷并行制造、精益生產等集成和協同技術廣泛應用，但仍未實現一個完整的全面數字化。異地分散的各種資源在集成與協同技術的應用中能通過數字化手段進行有效地集成和共享，進而完善航天產品加工的模式。

（三）數字化核心技術初具研究成果

我國近年來對數字化技術的研究越來越深入，CAE、數據庫管理技術、CAD與CAM集成技術、虛擬制造技術等在航天產品加工過程中的應用對航天產品加工的促進效果明顯，還有部分研究成果已是國際先進水平。但數字化的基礎核心技術，如CAD、CAE技術仍然受制于國外企業，這種制約不利于航天產品加工的可持續發展。

三、數字化技術在航天產品加工過程中的應用前景

數字化技術的應用是航天產業發展的重要支撐，也是提升航天加工能力的有效途徑。國外很多大型航天加工制造企業通過應用數字化制造技術，成功縮短了產品研制周期，數字化技術已成為航天產品加工生產的核心技術[3]。為確保我國航天產品加工產業的可持續發展，企業應清晰地看到數字化技術在航天產品加工過程中的應用前景。通過頂層規劃加強組織領導，加快航天產品數字化加工進程；加強數字化技術的創新研究，打破數字化加工核心技術缺乏的瓶頸；通過對航天產品加工過程中的數控編制、刀具選擇、切削方式等的研究，達到高質高效低成本完成航天產品數控加工的目標。推進航天產品加工的數字化，使中國航天產品加工向集成化、數字化方向發展，提升我國航天產品加工產業的國際競爭力。

隨著我國航空事業的發展，我國已經將先進的數字化技術應用于航天產品的加工過程中，且近幾年來由于數字化技術的加持，航天產品加工產業發展迅速，業績得到了提升，有的企業甚至開始承接國外訂單。但是數字化技術在航天產品加工過程中的應用還存在一些問題，數字化技術的應用普及還需要進一步深入，航天產品加工行業的發展水平與歐美一些國家相比仍存在較大差距。本文對數字化技術在航天產品加工過程中的應用前景分析基于當下航天產品加工中數字化技術應用的問題分析，以期為實現航天產品加工產業的可持續健康發展提供理論支持。