世界民用飞机工业先进制造技术(一)
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飞机制造技术正沿着生产工艺依赖经验型向工艺模拟、仿真、实时监控、智能化制造方向发展;零件加工成形连接技术向增量成形、高速切削、高能束加工、精密成形等低应力、小变形、长寿命结构制造方向发展;从单个零件制造,向整体结构制造技术及近无余量制造技术发展;飞机制造技术从手工劳动、半机械化、机械化向数控化、柔性化、自动化技术方向发展;从一般铝合金结构的制造向以钛合金为代表的高性能轻合金结构、复合材料结构制造技术方向发展;向材料制备与构件成形同时制造发展;制造技术向信息化、数字化及设计/制造一体化方向发展,现代飞机制造技术正处在一个新的变革时代,它将为新一代飞机研制提供更先进的技术。下面介绍飞机工业主要先进制造技术的发展动态。
数字化的设计制造和管理技术
长期以来,飞机设计制造一直遵循着传统的二维设计、模线样板、标准样件方法,这种模拟量传递路线长,误差大,生产准备周期长,使用保管不方便,更改费时费工,成本高,弊端很大。数字化设计制造技术则完全改变了上述工作方法,它借助于计算机网络技术,采用三维数字化定义,把飞机的结构和零件全部用三维实体描述出来,并且把各种技术要求、设计说明、材料公差等非几何信息以及各结构之间的相对位置表示清楚。在此基础上进行虚拟装配,检查零部件之间是否发生干涉以及它们之间的间隙,排除某些设计的不合理性,最终形成数字样机。数字样机作为制造依据,基本上实现了精确设计,极大限度减少了工程更改,节省了大量工装模具和生产准备时间。飞机是通过数字化模型来表达的,各阶段可共享模型数据,因此在产品设计同时,可进行CAE分析计算、工装设计、工艺设计、可制造性分析,并进行数字化传递,为并行工程创造了条件。数字化设计制造技术完全改变了原来的设计制造方法,包括标准、规范和技术体系,所以它是体系性和全局性的技术,使传统的飞机设计制造技术发生了革命性的变化。
目前国际上全面应用飞机数字化设计制造技术并取得巨大效益的企业为数并不多,其中最为突出的是波音公司。波音公司在波音777的研制中,在网络技术基础上,应用并行工程思想,采用了产品三维全数字化定义、虚拟样机、虚拟装配和运动机构仿真分析等先进手段,从整机设计、零件制造、部件测试、整机装配到各种环境下的试飞均在计算机上完成,提高了设计水平,研制周期缩短了50%,出错返工率减少75%,成本降低25%,成为数字化集成制造技术在飞机研制中应用的标志和里程碑。波音公司建立了PART网页,通过因特网向全球进军,为用户提供更为方便和快捷的服务支持,客户可以在线方式检索技术图纸、服务通报、维护手册等多种重要技术资料。于是波音公司实现了飞机产出以前就获得了大量订单的目标。
先进数控加工技术
西方工业发达国家飞机制造业应用数控技术始于60年代。近50年的数控技术发展中,发达国家飞机制造业中数控技术发展现状和应用水平主要体现在以下几个方面:基本实现机加数控化、广泛采用CAD/CAPP/CAM系统和DNC技术,达到数控加工高效率,建立了柔性生产线和发展了高速切削加工技术。发达国家飞机制造公司数控技术应用水平高。表现在:不仅数控设备利用率高(一般达80%),主轴利用率高(95%),且加工效率极高,加工周期短,劳动生产率是我国的20~40倍。大型机翼整体加工件加工效率约50kg/h。
先进焊接技术
焊接技术发展日新月异,焊接新技术不断拥现,在现代飞机制造中焊接技术的应用越来越多,例如以电子束焊接为代表的高能束流焊接技术工程应用日趋成熟,以其优质的接头性能、较小的焊接变形等特点而逐渐成为飞机某些重要构件焊接的主要方法。又如近年发展起来的搅拌摩擦焊技术,以其低于熔点塑性的连接特点,接头力学性能接近母材,能实现一般焊接方法无法焊接的高强铝合金焊接,将会给飞机铝合金结构件(如壁板、蒙皮、梁、桁等)的加工带来革命性的变化。俄罗斯和西方发达国家焊接技术发展迅速,在许多飞机型号上得到了较普遍的应用,焊接技术已成为先进飞机研制不可缺少的支撑技术。
来源:上海情报服务平台
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