關(guān)鍵制造技術(shù)引領(lǐng)第一代飛機(jī)制造

近幾年，隨著國產(chǎn)大飛機(jī)項(xiàng)目和第四代飛機(jī)項(xiàng)目的順利推進(jìn)，航空制造業(yè)已不同于傳統(tǒng)意義上的機(jī)械制造業(yè)，它是當(dāng)今各種先進(jìn)技術(shù)的綜合利用，集機(jī)械、電子、光學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)、生物科學(xué)、激光學(xué)、管理學(xué)等最新成果為一體，是多學(xué)科交叉、技術(shù)密集的高科技領(lǐng)域，其發(fā)展水平標(biāo)志國家的頂尖制造技術(shù)水平，對整個裝備制造業(yè)的發(fā)展起著引領(lǐng)的作用。

航空制造技術(shù)對保證航空產(chǎn)品的性能、縮短研制周期、降低成本以及提高可靠性起著決定性的作用。航空先進(jìn)制造技術(shù)不僅包括制造工藝與裝備技術(shù)，還包括制造系統(tǒng)管理技術(shù)、信息化及數(shù)字化集成技術(shù)以及為研究開發(fā)這些專用的技術(shù)而建設(shè)的實(shí)驗(yàn)室和工程中心等。在第十三屆中國國際機(jī)床展覽會（CIMT2013）開展前一天舉行的召開的“創(chuàng)新·可持續(xù)發(fā)展”高層國際論壇上，沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司總經(jīng)理袁立向與會人員詳細(xì)介紹了新一代飛機(jī)的制造特點(diǎn)和關(guān)鍵制造技術(shù)。

輕量化、隱身性、長壽命成為新一代飛機(jī)的標(biāo)簽

袁立表示，隱身技術(shù)的進(jìn)步是飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)進(jìn)步的最直觀、最顯著表現(xiàn)。而輕量化、長壽命、整體結(jié)構(gòu)等則是新一代飛機(jī)最顯著的特點(diǎn)。

“從第一代飛機(jī)的鈑金成型、機(jī)械連接、焊接工藝到第二代飛機(jī)的復(fù)合材料、夾層結(jié)構(gòu)、整體壁板結(jié)構(gòu)，再到第三代飛機(jī)的結(jié)構(gòu)整體化、精確加工成型工藝和高抗疲勞連接技術(shù)，直到第四代飛機(jī)大量采用復(fù)合材料和金屬的大型、整體結(jié)構(gòu)件，并廣泛采用高效精密制造、自動裝配技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)。每一代飛機(jī)都有顯著的技術(shù)特點(diǎn)，而這些特點(diǎn)也基本都是同時(shí)代機(jī)械制造技術(shù)的最高水平。”袁立介紹說。

據(jù)袁立介紹，新一代飛機(jī)的輕量化、隱身性、長壽命、多結(jié)構(gòu)和快速響應(yīng)等特點(diǎn)，要求新一代飛機(jī)大量采用新材料、新結(jié)構(gòu)、新加工方法和新裝配模式。如復(fù)合材料、鈦合金、鋁鋰合金等新材料的大量使用，結(jié)構(gòu)件整體化、翼身融合等新結(jié)構(gòu)的推廣，超塑成形、激光快速成型、鏡像銑切等新加工方法應(yīng)用，柔性工裝、自動制孔、自動鉚接、自動化生產(chǎn)線等新裝配模式的采用。

“第四代飛機(jī)采用整體結(jié)構(gòu)、翼身融合、S進(jìn)氣道等新結(jié)構(gòu)，可以滿足飛機(jī)輕量化和隱身性的要求，如新型T50的零件數(shù)量僅僅是Su27的1/4。超塑成形/擴(kuò)散連接、蒙皮鏡像銑切、柔性多點(diǎn)成形、激光快速成形等新加工方法不斷涌現(xiàn)，則滿足了新一代飛機(jī)輕量化、長壽命、多構(gòu)型等需求�！痹�立認(rèn)為。

袁立同時(shí)表示，傳統(tǒng)的裝配模式數(shù)量多、檢修路線長、占地面積大、制造周期長，已經(jīng)無法滿足新一代飛機(jī)的裝配要求。新型裝配模式對于研制型飛機(jī)的柔性可重構(gòu)要求，具有柔性化、數(shù)字化、快速響應(yīng)、研制周期短等特點(diǎn)。對于批量生產(chǎn)飛機(jī)的自動化生產(chǎn)流程的要求，具有自動化、數(shù)字化、精準(zhǔn)化和智能化的特點(diǎn)。

一體化、數(shù)字化、柔性化成為制造技術(shù)的關(guān)鍵

對于最新的飛機(jī)制造技術(shù)，袁立介紹說，新一代飛機(jī)制造的關(guān)鍵技術(shù)主要包括一體化設(shè)計(jì)制造技術(shù)、數(shù)字化精準(zhǔn)制造技術(shù)、結(jié)構(gòu)件整體加工技術(shù)、數(shù)字化精準(zhǔn)定位、測量技術(shù)、柔性化快速制造技術(shù)等。其中，一體化設(shè)計(jì)制造技術(shù)是指包括知識庫、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等知識維的智力資源，工藝、工裝、綜合航電、功能系統(tǒng)、機(jī)體機(jī)構(gòu)等空間維的各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，零件和產(chǎn)品、加工和檢驗(yàn)等時(shí)間維的并行設(shè)計(jì)。

數(shù)字化精準(zhǔn)制造技術(shù)包括機(jī)加零件精準(zhǔn)制造、鈑金零件精準(zhǔn)成型、復(fù)材零件精準(zhǔn)成型、鈦合金焊接技術(shù)、激光、電子束快速成型、系統(tǒng)附件精密制造技術(shù)、鍛鑄間近凈成型等。其中，機(jī)加零件精準(zhǔn)制造又包括高效數(shù)控加工技術(shù)、鈦合金高效加工技術(shù)、精密/超精密加工技術(shù)、鈦合金標(biāo)準(zhǔn)件制造技術(shù)和數(shù)字測量技術(shù)。

“鈑金零件精準(zhǔn)成型包括沖壓、蒙拉、橡皮囊成型、高溫?zé)岢尚�、型材拉伸、�?dǎo)管彎曲、導(dǎo)管內(nèi)高壓漲形、超塑性成型等鈑金成型工藝，應(yīng)用鈑金仿真分析軟件進(jìn)行復(fù)雜成型分析，可以提高鈑金制造能力，消除起皺、回彈等問題。”袁立表示，蒙皮作為構(gòu)成飛機(jī)氣動外形的關(guān)鍵零件，具有多品種、小批量、形狀復(fù)雜、成形精度要求高等特點(diǎn)，可以建立基于柔性多點(diǎn)工裝、蒙皮壁板零件銑削加工工裝等裝備的數(shù)字化蒙皮成形生產(chǎn)線（成型、切邊、化銑、刻型等）。

“超塑成形/擴(kuò)散連接可代替構(gòu)件傳統(tǒng)的鉚接、螺接、膠接等連接方法，有效降低零件重量和減少零件數(shù)量，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的整體制造�！痹�立介紹說，“以波音737熱防護(hù)板為例，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)需要32個鈷鎳鐵合金零件，采用SPF/DB設(shè)計(jì)之后，只需要2個Ti-6Al-4V零件，重量降低了27.3磅，減少68%的制造成本。”

據(jù)袁立介紹，復(fù)材零件精準(zhǔn)成型包括復(fù)合材料構(gòu)件激光定位鋪貼成型、帶加強(qiáng)筋壁板膠接共固化、大型雙曲度復(fù)合材料壁板制造、復(fù)合材料承力梁、肋及接頭零件制造、復(fù)合材料模具制造、復(fù)合材料的無損探傷技術(shù)等。而鈦合金焊接技術(shù)包括焊接工藝過程數(shù)字仿真、基礎(chǔ)工藝參數(shù)研究、優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)、控制焊接收縮與變形、電子束焊、激光焊等自動化焊接。

“激光、電子束快速成型則主要是指3D打印技術(shù)，通過3D CAD建模、分層處理生成加工路徑，熱源溶化金屬材料，進(jìn)而形成異形、復(fù)雜、難加工的金屬零件。”在袁立看來，隨著3D打印技術(shù)的成熟，未來航空制造領(lǐng)域?qū)⒂写罅康膽?yīng)用。

袁立表示，數(shù)字化精準(zhǔn)定位、測量技術(shù)包括基于全三維模型的檢測、零部件的快速檢測設(shè)備（三維照相機(jī)、激光裝置等）、測量輔助裝置（機(jī)械臂、轉(zhuǎn)臺等）、與全三維模型快速比對分析處理軟件等。自動化輔助運(yùn)輸則是指氣墊運(yùn)輸技術(shù)與測量定位技術(shù)（iGPS）、數(shù)字技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)部件在對接過程中的平穩(wěn)運(yùn)輸，大大提高了飛機(jī)裝配的工作效率和質(zhì)量。

柔性化