国外飞机先进制造技术发展趋势
宝鸡市盛泽金属有限公司 发布日期: 2012-8-24 6:12:17

四、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20世纪60年代,现已基本实现机加数控化,广泛采用CAD/CAPP/CAM系统和DNC技术,数控加工效率高,建立了柔性生产线和发展了高速切削加工技术。

发达国家数控机床占其机床总数的30%40%,其中航空制造业更高,达50%80%。例如,波音等飞机制造公司都配置了数量可观的不同类型先进数控设备,特别是大型、多坐标数控铣和加工中心。机加车间的数控化率达50%。发达国家飞机制造公司广泛应用CAD/CAPP/CAM/CAE自动化设计制造应用软件以及DFX等并行工程,并有足够的工艺知识数据库、切削参数数据库、各种规范化的技术资料作为使能工具,因而设计与工艺手段先进、工艺精良、NC加工程序优质,缩短了工艺准备周期、提高了设备利用率和生产效率,大大缩短了零件生产周期。他们的大多数在70年代末就已经广泛应用分布式数控技术(DNC)。波音公司在其军机分部建立了一个 DNC系统。另外,美国大约有2万多家小型飞机零部件转包制造商,60%80%都使用DNC系统。采用 DNC技术具有许多明显的经济和技术效益,通常可提高生产率15%20%

飞机大型复杂整体结构件采用高速数控加工技术是近几年飞机机加技术发展一种趋势。因此,20世纪90年代中后期,飞机制造商添置了许多先进的多坐标高速数控铣和加工中心用于铝、钛、钢等材料的各种整体结构件加工。对铝合金高速加工,切削速度可达20005000m/min,加工进给速度为220m/min ,材料去除率30kg40kg/h

高速切削加工技术对机床、刀具、控制系统、编程等都提出了更高的要求,发达国家把这些配套技术作为一个系统工程对待,解决得较好,并在不断完善。

五、精密钣金成形技术

先进飞机钣金壁板的明显特点是蒙皮厚、筋条高、结构网格化、整体集成度大、结构刚度大、难以成形。第三代战斗机和大型飞机气动外形要求严、寿命要求高,因此,钣金件不许敲击成形,大都采用精密成形技术成形。

在浅筋条小曲率壁板的研制生产中,采用先进的喷丸成形技术。波音的数控喷丸系统,不仅可控制成形参数,而且可预测和控制喷丸强化与抛光工序对壁板外形的影响,并研发了叶轮式数控抛丸设备。

在高筋网格式整体壁板研制生产中,开发压弯与喷丸复合成形技术,发展了带自适应系统的数控压弯机。

对大型飞机的超大型壁板发展了应力松弛成形/校形技术,并用于制造B-1B轰炸机的机翼上、下壁板(长50mm×9mm),厚度从0.1mm变到2.5mm,带有突变和筋条,据称是世界上用该技术成形的最大壁板。

在精密钣金成形技术的研究中,正在大力发展成形过程的数值仿真和变形过程的预测技术。

六、超塑成形/扩散连接(SPF/DB)技术

超塑成形的研究始于20世纪60年代。在70年代铝合金和钛合金方面超塑成形的研究取得了突破,钛合金SPFSPF/DB技术是其中的重点研究项目, 研究项目的各种结构验证件在多机种上试飞,通过验证并进入了批生产。F-15上有SPF/DB结构件70余件;F-18上有20多件钛合金SPF/DB结构件;JSF的后缘襟和副翼以及F-22也采用了SPF/DB组合结构。采用SPF/DB结构件后,减重10%30%,成本降低25%40%

当前,SPF/DB技术发达的国家正在深入地开展铝锂合金、陶瓷材料、高温复合材料、金属间化合物及纤维增强金属基复合材料等的SPFSPF/DB研究。

七、先进焊接技术

焊接新技术不断涌现,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,以其优质的接头性能、较小的焊接变形等已逐渐成为飞机某些重要构件焊接的主要方法;搅拌摩擦焊新技术具有低于熔点塑性连接特点,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,将给飞机铝合金结构件(如壁板、蒙皮、梁、桁等)加工带来革命性的变化。

20世纪70年代初研制出的苏-27飞机,广泛采用焊接新技术,如电子束焊、穿透焊、双弧焊、高频感应组装钎焊、潜弧焊等,焊接部件达800多个,零件达数千件。随着焊接技术的发展,图波列夫设计局采用电子束焊接长寿命钛合金整体壁板、米格-29的铝锂合金整体油箱等结构。在欧、美国家现代飞机制造中,由于新的搅拌摩擦焊焊接技术的出现,使得原来不能用或不推荐用于焊接结构的高强铝合金的焊接成为可能。

 

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