航空航天制造领域对机床工具的需求

中国航天科工集团第九研究院红阳机械厂高级工程师 王华侨

“十二五”期间，是金融危机后国际战略性新兴产业竞争新格局形成的关键时期，我国迫切需要抢占产业竞争制高点。数控重大专项的实施将形成一批重大战略产品，解决重点领域制造技术发展瓶颈，直接推动数控机床战略性产业的培育和发展，促进产业结构的调整升级和实现可持续发展。

在未来5～10年，将以提高生产效率为目标，不断把电子技术、信息技术、控制技术和材料技术等新成果应用到了数控机床主机和加工过程中，使产品的性能更加完善。制造技术将进一步向高速、高精、复合、智能和环保方向发展。

由于需求个性化和多样化的趋势越来越明显，特别是航空航天制造业在多品种、变批量的环境下保持高效生产，要求实现高效与柔性的统一，对生产效率提出了更高的要求。航空航天产品外观曲线的复杂化，致使制造技术不断升级，不同加工工序及工艺的复合加工促进了生产效率的不断提高，制造过程自动化程度不断提高。未来机床不仅能完成通常的加工功能，还具备自动上下工件、自动测量、自动诊断、自动误差补偿、进线和联网等功能，形成包括工业机器人、物流系统组成的数字化、智能化制造系统。符合可循环经济、可持续发展国策的低碳技术，包括轻量化设计和制造技术、绿色制造工艺技术等将得到广泛应用。

1.航空航天制造领域制造技术发展趋势

随着技术的不断进步，民用领域及军用领域的航空航天产品，其发展趋势和特征是性能大幅提高，产品升级和更新换代速度显著加快，要求更加安全、更加经济和更加舒适。由此带来航空航天产品零部件制造向高性能、轻量化、整体化、大型化、精密化及数字化方向发展。

（1）高性能和轻量化：航空航天产品的关键零部件如框、梁、接头、起落架、盘环件、机匣、天线罩等大量使用钛合金、高强度及高温合金钢、工程陶瓷等难加工材料。同时，在航空航天产品大量使用了先进复合材料，如机身、机翼、发动机外涵道、导弹尾翼和方向舵、火箭和导弹舱段、尾喷管等部件。

（2）整体化和大型化：壁板、框、叶盘、火箭筒体等要求采用整体结构加工，有效减少了各种定位和联接。同时，制造装备能满足大型飞机和运载火箭零件制造的需求，如大尺寸机翼壁板、梁、火箭燃料储箱及发动机壳体等。

（3）精密化和数字化：精密陀螺、叶片和燃油喷嘴等发动机零件、光学非球面元件等零件加工制造更精密；航空航天产品零部件设计、制造及装配协调关系更简单和准确，如柔性工装和自动化装配设备等。

2.航空、航天制造领域市场需求

随着航空航天产品制造技术的发展和进步，对制造装备提出了新需求。以提高加工效率为主的多龙门架、多主轴头的五轴联动加工机床、高速桥式龙门铣床、大型卧式五轴加工中心等；以提高加工精度为主的精密立式加工中心、精密车铣复合中心、高精度内／外圆磨床、光学元件超精密加工机床等；针对难加工材料的高刚性大转矩加工的五轴数控龙门铣床和立式加工中心、硬脆材料精密磨床等；针对大曲度蒙皮类、筒体类、长桁类等零件加工的专用多坐标数控机床等。

（1）针对复合材料构件铺带／铺丝设备、大型热压设备、蜂窝材料加工机床等。

（2）适应飞机自动化装配要求的自动钻铆机、柔性装配设备及对机工装系统等。

（3）用于复杂零件成形与连接的钛合金熔炼及压差浇注、精密铸造与锻造、抛丸成型、超塑成型、旋压成型、先进焊接等成形设备。

（4）为提高装备利用率和生产效率，保障产品加工质量，实现研制与生产混线管理的车间数字化、网络化管理技术及系统，也须与装备研发、应用同步进行。

3.航空工业数控机床需求

航空工业所涉及的范围越来越大，产品越来越多，其主要产品分为军用飞机、民用飞机、机载设备、非航空设备网大类，其重点是前两类。飞机制造所需要的机床主要用于加工发动机、机身(含机头、机翼、尾翼等)、机载设备(控制仪表、救生、通讯、战术导弹等设备)。

（1）发动机加工设备：飞机的发动机种类很多，加工方式大同小异，所需设备以高精度数控机床为主，如加工箱体的四轴以上联动卧式加工中心和立式加工中心、加工叶片的五轴联动叶片加工中心、加工主轴用数控车床、高精度数控磨床等。

（2）机身(包括机头、机翼、尾翼等)加工设备：该类零部件主要是大型框架结构，材料以铝合金、钛合金等为主。其加工工艺也是大同小异，设备以数控龙门式机床为主，如数控龙门镗铣床、数控龙门加工中心、数控落地铣镗床、数控五轴联动龙门加工中心等。

（3）机载设备加工设备：由于机载设备种类很多，所需设备也比较复杂，一般需要规格较小的高精度、高速数控机床，如中小型高精度立式加工中心、高精度数控车床、数控磨床等。

（4）飞机起落架加工设备：飞机起落装备所需材料比较特殊，起落支架采用高强度的钛合金等材料，加工难度大。其毛坯需要万吨压力机锻造成型，机械加工需要数控落地铣镗床及龙门五轴联动加工中心等设备。