zt 國外飛機先進製造技術發展趨勢（數控加工）

綜觀飛機製造業近百年的曆史，尤其是近幾十年來的發展史，飛機製造技術的發展由民用運輸和軍事用途強烈需求所牽引，並受到世界經濟和科學技術發展的推動，形成了今天飛速發展和廣泛應用的局麵。

冷戰時代的軍備競賽，刺激了軍事工業，尤其是飛機製造業的發展。為了研製高性能新型戰機、大型軍用運輸機、特種軍用飛機和武裝直升機，各國政府和軍方不斷推出新的研究計劃，投入巨額資金，開發先進製造技術及其專用設備，基本建立了飛機先進製造技術發展的基礎。

    隨著世界經濟較長時期的衰退，各國航空公司利潤急劇下降，直接影響到飛機製造商。因此，他們為了生存，降低飛機全壽命周期內的成本就成為了新一代民機研製的一個重要指標和先進製造技術的發展方向。

    冷戰結束後，各國大量削減國防經費，軍方難以承受高性能武器裝備的高昂采購費用，如F-22戰鬥機每架1.6億美元。如此高昂的采購費，限製了該飛機的生產數量，因此美國軍方提出研製買得起的飛機——JSF聯合攻擊機(每架約3億美元)作為相應的補充。軍機的研製生產也提出了高性能和全壽命周期低成本的雙重目標。

    計算機技術的不斷發展，精益生產等許多新理念的誕生，使得飛機先進製造技術處於不斷變革之中，傳統技術不斷精化，新材料、新結構加工、成形技術不斷創新，集成的整體結構和數字化製造技術構築了新一代飛機先進製造技術的主體框架。為了進一步了解國外飛機先進製造技術發展的這一趨勢，本文介紹幾種主要製造技術(本站節選其中的《先進數控加工技術》)。

    西方工業發達國家飛機製造業應用數控技術始於60年代。近50年的數控技術發展中，發達國家飛機製造業中數控技術發展現狀和應用水平主要體現在以下幾個方麵：基本實現機加數控化、廣泛采用CAD/CAPP/CAM係統和DNC技術，達到數控加工高效率，建立了柔性生產線和發展了高速切削加工技術。

    1 基本實現了機加數控化

發達國家數控機床占機床總數的30%～40%，而航空製造業更高，達到50%～80%。波音、麥道等飛機製造公司都配置了數量可觀的各種不同類型的先進數控設備，特別是大型、多坐標數控銑和加工中心，同時與之相關的配套設備齊全，數控化率高，基本實現了機加數控化。

    波音公司在Auburn民機製造分部建立了鋁、鈦、鋼結構件機加車間和機翼蒙皮與梁結構件機加車間，機加設備362台，配置NC機床約180台，數控化率達50%。

    在90年代中後期，這些公司仍在進一步加強對機加設備進行技術改造和更新，特別是多坐標高速數控銑床和加工中心。如波音公司在Wichita軍機製造分部就新配有法國Forest Line公司43m×3m×2m高架3龍門5坐標Minumac 30TH 數控銑床，加工“空中客車”飛機結構件的英國航宇(BAe)、原德國漢堡DASA公司、負責貝爾直升機結構件製造的Remele公司等都配有數量不等的法國Forest Line公司的高速5坐標龍門銑床。其中Remele公司多達6台，主軸功率40kW，轉速40000r/min，可加工零件壁厚薄到0.76mm。同時還配有Fischer機床頭，主軸功率75kW，轉速5000r/min,可加工尺寸很大的機翼壁板，切削效率很高。貝爾直升機公司還添置了美國費城Marwin公司用於加工飛機結構件的Automax IV雙主軸5坐標高速加工中心，規格為20m×8m×9m，主軸轉速24000r/min，進給速度?20m/min。

    2 數控加工效率高

    發達國家飛機製造公司數控技術應用水平高。表現在：不僅數控設備利用率高(一般達80%)，主軸利用率高(95%)，且加工效率極高，加工周期短，勞動生產率是我國的20～40倍。大型機翼整體加工件加工效率約50kg/h。麥道公司製造C-17軍用運輸機起落架艙隔框，加工效率約30kg/h。

    3 廣泛應用先進的CAD/CAPP/CAM係統

廣泛應用CAD/CAPP/CAM/CAE自動化設計製造應用軟件以及DFX等並行工程，並有足夠的工藝知識數據庫、切削參數數據庫、各種規範化的技術資料作為使能工具。因而設計與工藝手段先進，工藝精良，NC加工程序優質，縮短了工藝準備周期，提高了設備利用率和生產效率，大大縮短了零件生產周期。

    4 DNC技術廣泛應用

    發達國家飛機製造公司大多數在70年代末80年代就已經廣泛地應用了分布式數字控製技術(Distributed NC，DNC)。波音公司在Wichita 軍機分部建立的一個DNC係統，大約連接有分布在若幹不同車間中的130多台數控設備, 包括加工中心、大型銑床、數控測量機。麥道、MBB和extron工廠等都建立了DNC係統。美國大約有2萬多家小型飛機零部件轉包製造商，60%～80%都使用了DNC係統。采用DNC技術具有明顯的經濟和技術效益，通常可提高生產率15%～20%。

    5 高速切削技術的應用

    高速加工(High Speed Machining,HSM)被認為是21世紀機加工藝中最重要的手段。高速切削與常規切削相比具有明顯優點：加工時間減少約60%～80%，進給速度提高5～10 倍，材料去除率提高3～5倍，刀具耐用度提高70%，切削力減少約30%，表麵粗糙度Ramax可達8～10μm，工件溫升低，熱變形、熱膨脹減小，適宜加工細長、複雜薄壁零件等。

    飛機大型複雜整體結構件采用高速數控加工技術是近幾年飛機機加技術發展的一種趨勢。因此，20世紀90年代中後期，飛機製造商添置了許多先進的多坐標高速數控銑和加工中心用於鋁、鈦、鋼等材料的各種整體結構件加工。波音Bertsche Engineering公司的高速加工中心，用於航空航天鋁合金、複合材料零件的加工。

    對鋁合金高速加工，切削速度可達2000～5000m/min，主軸轉速達10000～40000r/min，加工進給速度為2～20m/min ，材料去除率30～40kg/h。

    高速切削加工技術對機床、刀具、控製係統、編程等都提出了更高的要求。發達國家對高速加工的配套技術研究和應用作為一個係統工程看待,解決得較好，並在不斷完善。

    6 應用高自動化水平的製造係統

發達國家飛機製造公司非常重視應用高自動化水平的製造係統，提高新飛機研製生產能力，加強企業競爭力。70年代末80年代先後建立了柔性製造係統(FMS)用於飛機結構件柔性加工，在新機研製中發揮了重要作用。90年代中後期，由於高速切削機床技術的發展和進步，飛機整體加工件的增多，開始較廣泛應用柔性加工單元或以柔性加工單元組成柔性生產線來加工飛機整體結構件(在汽車製造業領域也同樣得到應用)。如波音Wichita軍機分部用高速加工單元組成的柔性加工生產線來加工飛機整體隔框零件。達索飛機公司在“陣風”號飛機製造中也建立了一條柔性加工生產線，由4台5坐標切削中心構成，配有自動化工件裝卸小車，容量達1000的機械手控製的工具庫，隻需配備一個操作者。

西方發達國家不僅重視發展數控主體技術，並注重協調發展與數控技術配套的各單元自動化技術，包括數控車間信息管理係統，從而使得數控技術得以快速發展並達到了很高的應用水平，有力地推動了飛機製造業發展和進步。目前，發達國家飛機製造商不僅實現了高效數控加工，而且實現了數字化設計(D-D)和數字化製造(D-M)。

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