淺析飛機結構件數字化設計與制造技術

周蕾

摘 要：近些年來，隨著我國生產制造水平的持續提升，飛機結構件逐步朝向大型化以及復雜化方向發展，同時制造精度實現了質的轉變。為確保飛機結構件滿足生產制造需求，行業內部人員主動依托于數字化技術以及智能控制技術，實現對飛機結構件設計制造全過程的優化處理。如通過積極構建飛機結構件設計制造協同化平臺，促進飛機結構件柔性化設計水平提升。針對于此，本文主要對飛機結構件數字化設計與制造技術內容進行研究分析，以供參考。

關鍵詞：飛機結構件;數字化設計;制造技術;分析

引言：

航空制造業作為我國裝備制造業行業領域的重要產業模式，不僅是我國戰略性高科技產業的代表形式，同時也是體現我國綜合國力以及工業制造水平的代表形式。目前，在“中國制造2025”計劃的引導作用下，我國航空制造業重點針對生產設計內容進行統籌部署。其中，飛機結構件生產制造問題作為我國航空制造業重點生產制造內容之一，其的性能表現以及研制進度在一定程度上可對我國航空制造業健康持續發展產生重要影響。鑒于此，航空制造業行業領域及相關企業重點針對飛機結構件設計制造技術進行轉型升級。如通過將數字化技術應用于飛機結構件設計制造過程中，實現協同生產以及優化處理目標，更好地滿足產品設計制造要求。

1 飛機結構件數字化設計發展情況以及問題研究

經過多年的探索與實踐，基于MBD的全三維設計技術在我國飛機制造設計領域中得到了廣泛推廣與應用。雖然這種設計方式可以有效縮短飛機產品研制周期，并且在一定程度上對飛機產品研制方法進行創新改造，但是這種設計方式比較疏忽對可制造性問題的考慮，最終導致設計與制造過程中容易出現斷裂問題，嚴重增加產品制造難度與生產成本。最重要的是，飛機結構件存在多品種以及小批量的制造特點，單純采取單件大量生產模式難以達到預期生產效果。

為及時解決這一問題，行業內部研究人員主動結合飛機結構件設計標準以及制造工藝要求，從知識獲取、重用以及融合技術發展方面消除傳統工作模式存在的局限問題。也就是說在生產制造過程中，應該更加側重于考慮飛機結構件設計的可制造性，最好可以實現面向制造的智能設計。需要注意的是，大型飛機結構件在數控編程設計方面所體現出的周期長以及編程質量低特點相對明顯，在生產加工過程中容易產生變形問題。為加強對這一問題的預防管理，建議行業領域研究人員應該主動結合自動化以及智能加工技術，保證飛機結構件柔性化制造效果。

2 飛機結構件數字化設計與制造技術應用實踐分析

為克服傳統飛機結構件生產制造以及設計工藝存在的短板問題，在今后的生產制造過程中，行業內部人員應該主動結合數字化設計以及智能制造技術標準，對飛機結構件加工技術核心內容以及注意事項進行精準貫徹與落實。其中，在具體實現方面可以從以下幾點著手：

2.1 集成化工藝編程平臺

飛機結構件工藝編程情況在一定程度上會對飛機結構件設計制造效果產生重要影響。近些年來，為實現對飛機結構件工藝編程內容的優化改進，相關學者提出建模方法以及加工特征識別方法。在具體實現方面，可通過面向航空復雜結構件生產工藝標準，利用用戶自定義加工特征建模方法實現生產操作過程。與此同時，也可以基于全息屬性命名對加工特征識別方法以及應用體系進行健全完善。

通過開發基于特征技術的智能編程系統，確保復雜結構件智能化設計效果達到預期。在應用過程中，應該以工藝知識庫以及切削參數庫的作為系統平臺高效運行的重要支撐，以期可以完成對飛機結構件制作加工等一系列流程的優化改進與合理設計。目前，通過合理應用集成化工藝編程平臺在很大程度上可以縮短飛機結構線設計制造時間，利于促進現場生產效率的穩定提升。

2.2 基于智能化評估與保障功能的數控設備

數控機床基本上可以視為飛機結構件生產加工常用的機械設備。在智能化自動生產過程中，為進一步增強結構件生產進度以及質量效果，數控機床精密度必須達到預期要求。在具體應用過程中，可通過利用智能化控制技術，對數控機床運作流程進行全面梳理與優化改進。如可通過增設故障預測評估功能以及自動化管理功能，保障飛機結構件正常生產。

除此之外，傳統數控機床比較依賴于人工檢測方式，但是這種檢測方式容易受到人為操作因素的影響而出現數據結果不精確以及檢測失誤問題。目前，德國DST機床公司所研發的機床精度自診技術基本上可以克服人工檢測方式存在的短板問題。如可以根據機床運行狀況，對當前機床是否存在故障問題進行預判分析，并加強檢修維護。

2.3 加工過程自適應控制技術

智能化制造與加工并不局限于編程智能化以及加工機床設備智能化方面，還要求生產制造人員應該加強對刀具以及裝夾等關鍵設施的控制管理。為防止關鍵設施出現結構損壞或者其他問題，建議生產制造人員可將自適應裝夾夾具應用于飛機結構件生產制造當中。

在具體應用過程中，自適應裝甲夾具可根據飛機結構件變形程度完成對夾力過程的調整優化。并結合實時監測功能對切削刀夾緊力程度進行調整，利用此種方式可以有效預防變形問題出現。除此之外，生產制造人員還可以主動結合飛機結構件特征表現，完成對飛機結構件的自主分類與分組處理。根據飛機結構件加工尺寸以及加工工藝情況，對不同模塊編程內容進行科學設計。

2.4 數字化生產管控操作

數字化生產管控更加側重于體現運用自動化以及智能化技術內容對生產作業全過程所涉及到的數據資料進行自動分析。并根據分析反饋結果完成生產決策，減少操作失誤問題。在這一過程中，可通過打造虛擬化工廠作業流程，對當前生產計劃可行性進行判斷分析。根據分析反饋結果，對生產計劃存在的不足之處進行及時改正。

2.5 飛機結構件制造協同平臺

現代化飛機制造工藝所涉及到的流程內容較多，甚至可能需要多個國家跨地區進行合作交流。雖然飛機結構件體型相對較小，但是其所涉及到的品類較多，在生產制造以及研發設計過程中常常會面臨設計更改問題。傳統飛機制造工藝中的設計環節以及加工制造環節通常表現為相互獨立關系，且飛機制造過程中所產生的數據與飛機設計端之間缺少反饋，最終導致飛機制造效果難以達到預期。為消除這一不良影響，行業內部人員主動立足于飛機數字化設計以及制造標準，通過構建具有協同化特點的生產平臺，將構件制造數據進行多方共享，確保各部門之間可以構建協調合作關系，完成對疑難問題的妥善處理。

結論：結合當前飛機結構件設計制造情況來看，因飛機結構件存在小批量以及多品種的生產特點，傳統生產制造模式已經難以適用于新時期飛機結構件設計制造過程當中。因此，為滿足新時期飛機結構件設計制造要求，行業內部需要運用新型技術手段增強飛機結構件設計制造的柔性化與自動化水平。本文所研究的數字化設計技術在一定程度可以體現出柔性化自動生產特點，利于保障飛機結構件大批量生產。但是需要注意的是，相關制造企業在技術應用方面尚未達到成熟高度，并且在相關技術以及標準體系構建方面還是存在不健全問題。建議在今后的發展過程中，行業內部應該立足于前沿技術發展動態，完成對飛機結構件數字化設計與制造技術體系的健全完善。

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