大飞机制造都涉及哪些先进生产技术?

飞机制造都涉及哪些先进⽣产技术
飞机机体制造要经过⼯艺准备、⼯艺装备的制造、⽑坯的制备、零件的加⼯、装配和检测等诸多过程。
历经半个世纪的发展,我国飞机制造科研能⼒与世界先进⽔平还存在⼀定的差距,特别是飞机制造的关键技术有待突破,设计⼈才有断层,风险较⼤,资⾦短缺等严重等制约了⾏业的进⼀步发展和品质的提⾼。
飞机制造中采⽤不同于⼀般机械制造的协调技术(如模线样板⼯作法)和⼤量的⼯艺装备(如各种⼯夹具、模胎和型架等),以保证所制造的飞机具有准确的外形。⼯艺准备⼯作即包括制造中的协调⽅法和协调路线的确定(见协调技术),⼯艺装备的设计等。
飞机机体的主要材料是铝合⾦、钛合⾦、镁合⾦等,多以板材、型材和管材的形式由冶⾦⼯⼚提供。飞机上还有⼤量锻件和铸件,如机⾝加强框,机翼翼梁和加强肋多⽤⾼强度铝合⾦和合⾦钢锻造⽑坯,这些⼤型锻件要在300~700兆⽜(3~7万吨⼒)的巨型⽔压机上锻压成形。
数字化三维设计
国内飞机制造企业经过长期的三维⼯艺设计与仿真、CAX/CAPP/MES系统集成等技术的研究,突破了基于模型的定义(MBD)、三维⼯艺设计可视化、三维装配过程仿真验证及优化、三维⼯作指令的创建、
延续性
发放及浏览、多系统集成和业务流程优化等关键技术瓶颈,构建了体系完整的、能⽀撑装配、机加、钣⾦、冶⾦等各类⼯艺设计业务需求的三维化、系统化、集成化的企业级数字化⼯艺设计平台,实现了传统⼆维⼯艺设计制造体系向三维数字化⼯艺设计制造体系的成功转型。
飞机总体设计阶段,制造企业已开始进⾏⼯艺总⽅案设计,并通过采⽤基于成熟度的协同⼯艺审查的⽅法,依据设计成果,同步展开后续⼯艺策划⼯作,包括装配协调、零件制造技术、⼯艺分离⾯、部件装配图表等⼀系列⼯艺指导性⽂件的定义与编制。
在三维⼯艺模式下三维数据(模型等)替代了⼆维⼯程图纸和纸质⼯艺指令。三维⼯艺电⼦数据包(指令)成为⽣产现场⼯作的技术依据,通过⼯艺设计平台与⽣产管理系统的集成,将三维⼯艺指令等⼯艺数据信息发放到车间⽣产现场,并以三维的、动态的、交互式的定制界⾯展⽰、描述⼯艺过程,将⽣产⼯艺、⼈员、设备、⼯装及⼯具等资源信息有效集成,通过直观的界⾯显⽰产品的设计结构关系、⼯艺结构关系和⼏何模型,显⽰⼯艺仿真过程和⼯装使⽤定位⽅法,显⽰与仿真过程相应的操作说明等,使⼯⼈按指令进⾏操作,准确快速地查阅⼯艺过程中需要的信息,提⾼⼯作的准确性和效率。
三维⼯艺设计与仿真、基于轻量化模型的⼯艺过程可视化技术以及CAX/PDM/MES多系统集成技术的应⽤,有效地缩短产品研制周期,提⾼产品质量和⽣产效率,真正实现⽆⼆维图纸、⽆纸质⼯作指令
孔莹微博的三维数字化集成制造,有效改善⽣产现场⼯作环境,使现场⼯⼈容易理解,减少了操作错误,提⾼了产品质量和⽣产效率。三维数字化⼯艺设计技术的深⼊应⽤必将推动我国飞机制造业的快速发展。
部件机械加⼯
飞机制造业中的⼯艺装备⼀般指机械加⼯夹具、装配型架、钣⾦模具、焊接夹具、测量检验夹具等。机械加⼯是获得飞机零件最终形状和精度的最主要⽅法,⽽机床夹具在保证飞机零件机械加⼯质量和⼯装加⼯效率⽅⾯起到重要作⽤。
飞机制造⼯艺装备的柔性化,⼀直是航空⼯业迫切希望解决的问题,因此得到了业界的⼴泛重视,并进⾏了⼤量的研究。柔性⼯装是基于产品数字量尺⼨协调体系,采⽤可重组模块化结构的⼯装,⾃动化程度⾼。柔性⼯装系统⽬的是降低⼯装制造成本,缩短⼯装准备周期,同时⼤幅度提⾼⽣产率。
数控加⼯,尤其是数控铣削,是⽬前飞机结构件机械加⼯的主要⽅法。⾼速切削⽅法被普遍采⽤,如西飞⼤型复杂结构件均在西飞数控中⼼完成加⼯,结构件种类包括机翼⼤梁、壁板、梁间肋、框、⼤型⽀撑接头和对接接头等,这些结构件除具有槽腔多、壁厚薄、精度⾼等特点外,需要满⾜飞机变斜⾓理论曲⾯等飞机机翼结构件的通常特性以外,还具有零件轮廓尺⼨⼤、槽腔深和基准平⾯轮廓度要求严等特性。
零件轮廓尺⼨⼤、槽腔深和基准平⾯轮廓度要求严等特性。
为了保证加⼯质量,每种零件均研制了专⽤夹具,基座为⽐较笨重的铸件,且定位精度不⾼。车间⼯具库乃⾄车间地⾯上堆满了各类夹具。从⽣产⼀种零件转换为⽣产另⼀种零件时,夹具重新组合转换时间在2h左右,严重影响了⽣产效率。飞机上的⼤型整体结构件,如整体蒙⽪和壁板,⽬前仍部分采⽤⼤型模胎来进⾏铣削和切边。
阿片受体激动剂飞机结构件的数控加⼯,应有柔性夹具作为加⼯质量和加⼯效率的保证。成组夹具和拼装夹具是实现柔性夹具的重要⼿段。计算机辅助夹具拼装规划、夹具⽣产流程管理是柔性夹具系统中的重要功能模块,必须得到较好的解决。柔性夹具⼀般应具备⽓动或液压夹紧功能,并与数控机床在结构和控制上集成⼀体。
激光焊接技术
⼤飞机机体制造应⽤了⼤量的焊接结构和焊接产品,焊接⽅法的选择主要集中在传统焊接技术,新型焊接技术也有了应⽤,尤其搅拌摩擦焊技术⾸次应⽤到飞机产品的制造上。
⼤飞机制造过程中,其中焊接技术是连接技术中很重要的部分,是制造技术的重要组成部分,同时也是飞机机体及发动机容器、管路和⼀些精密器件制造中不可缺少的技术,在现代⽣产和制造领域中,越来越多的产品采⽤各种焊接⽅法把不同材料、形状、结构和功能的零部件连接成⼀个复杂的整体,⼤⼤简化了构件整体加⼯的⼯序.
大河茶馆在⼤飞机机体研制中,有针对性的进⾏了⼤量激光焊接基础技术研究。对于不锈钢薄壁⼤型复杂结构部件,外形为双曲⾯复杂结构、尺⼨⼤、焊缝长,采⽤⼿⼯TIG焊接⼯艺焊接此零件,焊接变形很⼤,焊缝外表⾯凸凹不平,缩沟较深,达不到设计对产品外观质量要求,⽽且内表⾯焊缝突出部分与之装配件产⽣⼲涉,装配时装配困难。
⽬前,国外将激光焊接技术应⽤于飞机⼤蒙⽪的拼接、蒙⽪与长桁、翼盒、机翼与内隔板和加强筋的焊接等,⽤激光焊接技术取代传统的铆钉进⾏铝合⾦飞机机⾝的制造达到减轻飞机机⾝重量,提⾼强度的⽬的。这也将是国内激光焊接技术在飞机制造应⽤的发展趋势。
数字化测量技术
随着科学技术与飞机数字化制造业的飞速发展,与其相适应的飞机数字化测量技术,以其⾼精度、⾼效率、⾼⾃动化等优势在飞机制造领域应⽤越来越⼴。⼀些光学三维⼤尺⼨形貌检测技术⽇益成熟,其相关的仪器设备,如激光跟踪仪、机器视觉测量系统、iGPS、激光雷达扫描测量系统等已应⽤在国内外飞机制造⼯业的许多领域。
对于⼀些尺⼨⼤、精度要求⾼的飞机或特殊机型飞⾏器,我国传统的测量⼿段已⽆法满⾜其要求,数字化测量技术是⾸选。尤其是采⽤多数字化测量系统组合的⽅式,不仅可以克服测量范围⼤与测量精度低的⽭盾,还可获得更准确的测量结果,⽽且能够满⾜多功能的要求,成为飞机数字化制造中的关
键⽀撑技术之⼀,⼤⼤提⾼了系统的可扩展性及应⽤范围,在提⾼飞机制造、装配质量和效率⽅⾯发挥了重要作⽤。
最近⼏年,国外基于模型定义技术在波⾳787机型上的成功应⽤使得设计制造⼀体化技术得到⼤的发展。波⾳、空客及福特等公司已经普遍采⽤基于数字化测量设备的产品进⾏三维测量与质量控制,建⽴了较完整的数字化测量技术体系,开发了相应的计算机辅助三维检测规划与测量数据分析系统,制定了相应的三维检测技术规范,显著提⾼了检测效率与质量。
现代先进飞机装配技术已经完全不同于传统的飞机装配技术,即不再使⽤传统的复杂型架来定位和夹紧零部件进⾏装配⼯作。⽽是充分吸收和利⽤了现代⾼新科技,如计算机、软件、激光跟踪定位、⾃动化控制等技术,发展成飞机⽆型架定位数字化装配技术,它们在飞机装配线中主要⽤来测量和定位各种⼯艺装备,或直接⽤来定位飞机的被装配构件,是飞机数字化装配系统的重要组成部分。
飞机制造业不仅关系到国防航空航天事业的发展,也是关系到国民经济建设的重要产业。同时,由于数字化测量技术在飞机制造业的⼴泛应⽤,已使其成为⼀个国家科技与⼯业发展⽔平⾼低的重要标志。因此,数字化测量技术已是推动飞机制造业向前发展的必要趋势。
数字化装配
电视电话会议系统
将各零部件或组件按照设计技术要求进⾏组合、连接,形成⾼⼀级的装配件直⾄整机的过程,是整个飞机制造过程中最为关键的⼀环。飞机装配技术经历了从⼈⼯装配、半机械/半⾃动化装配到机械/⾃动化装配的发展历程,⽽⽬前得到各经济、军事发达国家⾼度重视的数字化装配技术,正成为现代飞机制造的科技制⾼点。
飞机数字化装配技术体系涉及了装配⼯艺规划、数字化柔性定位、装配制孔连接、⾃动控制、先进测量与检测以及系统集成控制等众多先进技术和装备,是机械、电⼦、控制、计算机等多学科交叉融合的⾼新技术集成。
随着计算机信息和⽹络技术的飞速发展,以美国波⾳、洛克希德·马丁公司和欧洲空客公司为代表的⼤型飞机公司均开始并采⽤飞机数字化装配技术。波⾳777、A380、JSF等新型军、民机的⽣产研制过程,充分体现了国外发达国家飞机制造过程中数字化装配技术的现状和发展趋势。
国内的飞机装配,虽然在局部上也采⽤了较为先进的技术,如采⽤CAD技术进⾏了包括建⽴型架标准件库和优化型架及参数设计,对⼯装、⼯具和产品的装配过程进⾏了三维仿真等,开始采⽤激光测量+数控驱动的定位⽅式,部分机型还采⽤了⾃动钻铆技术等,但总体上与发达国家相⽐还存在较⼤差距。
数字化装配技术代表了当今飞机制造的发展⽅向,涉及多学科如新材料、通信、机械、计算机、控制
、电⼦等领域的综合研究与应⽤,其研究必须与⼯艺技术、实验技术、检测技术和现代管理等技术的研究相结合,以实现⽣产模式和⽅法的转变。
冷喷涂技术
彭斯热喷涂是国内外航空发动机公司使⽤最⼴泛的⼀种涂层制备技术,主要被⽤于耐磨、抗氧化、抗腐蚀、可磨耗封严、热障、防粘接、抗微振磨损、阻燃以及零件尺⼨修复涂层的⽣产。物理⽓相沉积技术则⽤于发动机热端涡轮⼯作叶⽚和导向叶⽚部件的优质⾼温防护涂层制备。在国内,空⼼阴极电弧离⼦镀技术被⽤于MCrAlY和AlSiY抗氧化涂层的制造,电⼦束物理⽓相沉积技术⽤于热障涂层的⽣产。
发动机制造企业需搭建校企合作和聚智平台,结合涂层⽣产和外场问题,加强与科研院所沟通,以发挥其在涂层应⼒研究⽅⾯的优势,尽快开展X光衍射、逐层剥离、钻孔和曲率法等涂层残余应⼒测试技术⼯程应⽤研究,制定涂层残余应⼒测试⾏业标准,更好地保证我国在产和新型发动机涂层科研⽣产的顺利进⾏。
在制备涂层的材料熔融、沉积过程中,由于粉末颗粒本⾝的淬⽕应⼒、其对已沉积涂层的冲击应⼒以及涂层与基体材料在热-机械性能⽅⾯差异造成的失配应变和热梯度效应,某些情况下还有后续加⼯和服役环境的作⽤,都会使涂层内不可避免地出现或⼤或⼩的残余应⼒。
近年来发展起来并⽇趋成熟的冷喷涂(ColdSpraying)技术,可以实现低温状态下的涂层沉积,与热喷涂技术相⽐,冷喷涂过程对粉末粒⼦的结构⼏乎⽆热影响,⾦属材料沉积过程中的氧化可以忽略。冷喷涂是⼀种⾦属喷涂⼯艺,但是它不同于传统热喷涂(超速⽕焰喷涂,等离⼦喷涂,爆炸喷涂等传统热喷涂),它不需要将喷涂的⾦属粒⼦融化,所以喷涂基体表⾯产⽣的温度不会超过150摄⽒度。

本文发布于:2024-09-23 08:17:28,感谢您对本站的认可!

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