工艺动态

喷射成形大型航宇合金零件 　　喷射成形技术正在很快成为制造飞机发动机镍铝超级合金零件的一种最具成本-效益的可靠方法。这种技术采用很细的金属合金雾滴制造零件，在许多情况下用这种方法制造的零件比传统方法制造的零件更坚固，更有韧性。 　　在加工时采用氩气或氮气使金属呈雾状，形成液滴(10～500?μm)，然后通过锥形喷流沉积在预成形件的表面。添加陶瓷颗粒(5～15?μm碳化硅)转换合金涂层以形成金属基复合材料。该工艺特别适于制造发动机环和外壳等零件，在某些情况下比传统制造方法降低生产成本30%。 　　随着飞机发动机体积增大，通过传统方法制造令人满意的、有严格安全标准的部件显得日益困难。喷射成形技术制造的零件与传统方法制造的零件的强度和疲劳特性相同，因此，可以充分利用以前不适用于航宇零件的合金。由于这种工艺可以制造出大型零件，因此可用于制造更大的发动机和飞机。 　　采用高速加工单元 减少循环时间和装配时间 　　最近波音民机集团的Wichita公司开始采用高速加工单元更快更有效地制造飞机窗户连接隔框。铝钛锻件加工的窗户连接隔框包裹在飞机座舱的周围，制造起来很复杂。每个窗户连接隔框由带有100多个孔的复合角材组成。每个孔都必须很精确，公差为千分之几英寸，用传统方法很难加工，需要多次设定。这种情况不但影响循环时间，而且多次加工产生的热量可能使零件翘曲，损坏零件的整体性和精度。Wichita公司选择了3台高速加工单元，提高了零件的质量和产量，减少了循环时间。 　　新的加工单元包括9台Makino MC1816-5X高速加工中心，不但省去了专用机械设备，而且还合并了零件的精加工和钻孔工序。比以前的设备速度快30%，能制造更多高质量零件。高科技支撑系统可缩短每次循环时间，增加主轴的利用率，减少操作者出现误差的机会。MC1816-5X高速加工中心由A2单元控制器支撑并且是标准化工装，能为新一代737以及767和777飞机制造24种不同的窗户连接隔框。 　　高速钻削是新系统的主要应用。由于在MC1816-5X上进行钻孔工序，孔的精度从几百分之一英寸变为几千分之一英寸。嵌入式钻削刀具和端面铣用10?000?r/min的速度铣孔。切屑带走因切削产生的热量，减少了在工件上切割时的热影响。 　　零件的质量也影响窗户连接隔框组件的加工循环时间和成本。用于装配时消除由于零件不精确引起飞机铝蒙皮和窗户框之间的小间隙的衬垫已经减到最少。 　　传统装配这些零件需要几百个定做的垫片，制造和安装垫片负面影响了装配时间、成本和窗户组件的质量。现在只需一块垫片，而且已经特别设计到组件中。MC1816-5X加工中心的探测仪在加工过程中跟踪检测零件精度，保证没有人为误差。 激光成形技术——用粉末制造飞机零件 　　航空航天工业中采用一种激光成形技术，用粉末状钛制造高科技钛件。这是一种新的工艺，可以降低样机零件的生产成本。美国明尼苏达州的研究人员研究了这种激光成形工艺，可把钛合金粉末沉积到基材上，形成可加工到低表面粗糙度值的“预成形”形状。这种工艺可比传统的铸造法或其他加工方法减少生产废品80%，并把生产周期从几个月减少到几周。 　　激光成形工艺是在惰性气体(通常是氩气)室中采用高功率二氧化碳激光熔化基材和正在沉积的钛粉。采用这种工艺制造零件，激光保持不变，而零件本身通过计算机数控(CNC)装置移动。CNC机床随刀具轨迹移动。设计者采用标准的计算机辅助设计软件设计的实体模型直接形成刀具轨迹。该技术对于制造样机零件和小规模生产运行是理想的，还有可能广泛应用于钛合金加工。 降低飞机噪声的新工艺 　　通过采用Sulzer Metco公司的新型等离子喷涂内径技术，可制造更安静、效率更高的飞机发动机。 　　在2～4座的小型飞机中，发动机占了飞机总重量的很大比例。因此，如果采用较轻的材料制造发动机，飞机会更轻，污染会更小。这种既轻又有强度的材料是铝硅合金。但是在汽缸内径和活塞环之间还有摩擦问题。传统的解决方法是在铝块和活塞环之间插入铸铁环，这样就增加了重量和成本。另外还试验了其他方法，不是成本较高，就是产生了环境问题。 　　Sulzer Metco公司提供的解决方法是用耐磨损和摩擦的等离子涂层喷涂铝孔的内径。在喷枪头的旋转速度达到200次/min的Rota-Plasma-500设备上进行。35?mm内径可获得稳定的表面，可自动重复连续生产。 　　目前瑞士Langenthal的MDB Flugtechnik公司已成功应用这项技术制造了四缸铝发动机，采用液体冷却，使用无铝燃料，降低了常用的汽缸内衬的重量，发动机更轻了。 CNC改进了航空航天工厂的多轴向加工 　　制造数据系统公司(MDSI)的Open CNC软件是一种全软件化的CNC软件包，不但能满足航空航天用复杂的五坐标机床的需要，而且能帮助减少循环时间，增加可利用时间。采用MDSI的软件，机床总体性能大大提高。在双主轴Rigid五坐标铣床和Sundstrand五坐标Omnimil机床上安装了MDSI的Open CNC软件以后，明显提高了生产率，并能把网络上的一串机床连接起来，进行遥控诊断、直接数字控制和数据收集。此外，还可按照所需要的方式进行管理。 复合材料设计软件减少了 欧洲战斗机零件的加工时间 　　复合材料设计软件正在帮助英国航宇公司的工程师们大大减少欧洲战斗机2000中的复合材料的加工时间。美国马萨诸塞州复合材料设计技术公司(CDT)的制造工程师们在计算机上确定复合材料铺层，取消了过去在复杂表面上进行复合材料铺层的试车，消灭了误差。新技术保证制造能反映设计意图。通过取消不必要的补片可减轻重量，英国航宇公司也希望通过采用这个软件节省生产时间。 (盛蔼伦　供稿) 摩擦搅拌焊接技术用于航空航天领域 　　Eclipse航空公司打算把摩擦搅拌焊接技术应用于航空产品上。首先在薄的材料上应用。这是公司为制造强大、安全和经济性飞机计划的一部分，将在价格和性能上有新的突破。 　　摩擦搅拌焊接被用于波音火箭Delta家族的主要结构生产，并被批准用于航天飞机的外部燃料箱。此外，它还用于造船和海运业。摩擦搅拌焊接技术的优点很多，它取消了几千个铆钉，从而节省了装配成本，并且使连接件强度更高、重量更轻、结构效率更高。 　　摩擦搅拌焊接使用一种特殊的工具，该工具上带有突出的销棒，把销棒插入两片要焊接的材料之间，并且沿焊接区域移动，同时高速转动。这样在工具与铝合金之间产生摩擦热，使铝合金软化，但不熔化，材料变为塑性状态与基体成为一体。 　　Eclipse航空公司致力于设计和生产一种现代、经济的喷气飞机，以此改变运输机市场。公司正在应用产生巨大变革的推进装置、制造及电子系统来生产比今天更安全、成本更低、操作更容易的小型喷气飞机。 在B-2飞机上应用的新材料 　　美国空军正在试验一种新型磁性雷达吸波材料，目的是极大地减少对B-2轰炸机隐身表面进行维护的时间和精力。如果该材料满足预期的要求，将在今后7年计划要维修的20架飞机上应用。喷涂在雷达上的新型吸波材料试验是在加利福尼亚的爱德华空军基地进行的，这项试验将使维修时间从以小时计算缩减到以分钟计算。 　　新型材料名称为交变高频材料(Alternate High_Frequency Material，AHFM)，是一种永久涂层。这种涂层被喷涂在轰炸机外围有口盖的壁板处，大约90%可移动蒙皮壁板使用这种材料，从而减小缝隙尺寸，避免反射雷达信号。使用这种材料的大部分壁板是在B-2机身的下侧及靠近前缘及后缘部分。此外，用紧固件固定的壁板也要喷涂这种材料。使用该技术主要是提高飞机的低可探性，并且可使非隐身的军用飞机具有一定的隐身性。 (任晓华　供稿) 高速高精密龙门式加工中心 　　目前正在英国Marwin Production Systems公司的Wolver hampton工厂制造的高速高精密三轴联动CNC龙门式加工中心的床身有45?m长，7?m宽，比目前世界上航空航天工业领域中所使用的其他机床要大得多。该机床已由英国宇航系统的空中客车公司订购，用于加工空中客车A340-600的铝合金机翼蒙皮板。 　　该机床是Marwin Production Systems公司的Alumax系列产品，它有两个平行的41?m×3.6?m×0.55?m的加工区，可同时进行加工。龙门移动，立式双主轴，每一主轴具有85?kW功率，最高转速20?000?r/min,工进20?m/min，±1?m/s2加减速度。为了确保X轴定位的高精度，Marwin Production Systems公司采用了激光位移检测装置来代替常用的磁尺或光棚位移检测装置。该机床还装置了非接触式自动测量加工板材厚度的超声波检测系统、两个独立的ATC及刀具识别和使用寿命监测装置等，特别适用于航空航天工业铝合金板材和左右对称件的高效高质加工。Alumax系列的一台单龙门、五轴联动、30?m长床身的CNC高速高精密加工中心已在韩国航空工厂的新车间中运行，A、B轴的使用范围为±30°，该机床主要用于加工欧洲和美国的飞机零件，使用效果令人满意。 　　Marwin Production Systems公司已生产的Alumax系列产品中最大的机床是床身长87?m、三龙门、五轴联动的高速高精密CNC龙门式加工中心。该机床可容纳6个21?m长的机翼板材同时加工，是目前世界上最大的龙门式加工中心。 (是有钧) (栏目责编　宇　迪)     

用于磨削的加工中心

罗·罗公司研制了一种新技术 ,称为Ｖｉｐｅｒ磨削 ,用于制造飞机发动机的Ｉｎｃｏｎｅｌ零件 ,代替蠕动进给磨削机 ,大大节省了资金投入、装配时间、生产成本和研制周期。ＮＣＭＴ机床厂提供加工中心 ,与日本Ｍａｋｉｎｏ制造厂有合同关系。目前已有 13台Ｍａｋｉｎｏ加工中心安装在罗·罗公司的工厂中用于加工压缩机叶片、涡轮叶片和发动机壳体。磨削和铣削可在同一机床上进行。有的机床还可循环去毛刺。Ｍａｋｉｎｏ卧式加工中心能够进行内外磨削 ,其优点是具有刚性结构 ,有效的切屑、冷却剂防护和管理以及速度为 50～ 2 0 0 0 0ｒ/ｍｉ…     

薄壁隔框类零件数控加工工艺

针对薄壁隔框类零件在机械加工中加工变形大、表面质量差、效率低等诸多问题,通过对薄壁隔框类零件的材料、结构分析,合理选用数控机床、刀具、装夹方式,结合数控加工特点,运用高速切削技术对数控加工工艺进行优化。     

钣金框板零件的精密制造工艺

介绍了钣金框板零件的制造工艺,并结合公司ＭＤ８０转包生产中的大尺寸,高精度框板零件详细介绍了具体的精密制造工艺,对框板类零件的精密制造具有较强的指导作用。     

航空钛合金件的激光修复技术

由于钛合金具有比强度高,耐腐蚀等优异性能,因此在航空领域的应用越来越广泛.我国从20世纪60年代开始生产钛合金板材,早期通常用钛合金板材冲压加工成薄壁型零件应用于飞机结构,并沿用铝合金结构的主要连接方法--铆接,制成飞机结构中温度相对较高部位如蒙皮、隔框等构件.     

工艺技术

采用多轴向激光系统制造下一代飞机零件改进产品质量和精度，同时降低制造飞机零件的成本是当今飞机制造厂继续生存的必不可少的条件。为了满足这些要求，Ａｅｒｏｃｈｅｍ公司及Ｌｕｍｏｎｉｃｓ公司共同在化铣方面取得了很大进步。化铣在减轻飞机零件重量中是一个非常精确和专业化的工序。在制造要求非常坚固但又要尽可能轻的大型复杂型面蒙皮时，这种工艺特别引人注目。它可以制造各种飞机、直升机、运载火箭和喷气发动机的外蒙皮和内部结构件。化铣过程虽然能减轻原来零件重量的70%，但需要很长的手工准备时间，并且在确定和保持零件正…     

某框基于后置程序逆向设计及数字化高效加工研究

介绍了飞机某框从逆向设计到数字化高效加工详细流程,应用以CATIA V5、VERICUT为代表的先进数字化制造技术,使零件数字化设计、数字化加工、工艺流程得到全面改进,为今后零件逆向设计及数字化加工奠定良好的基础。     

MD机头骨架零件的CAM技术

介绍了成都飞机工业公司为美国麦克唐纳·道格拉斯飞机公司转包生产ＭＤ８０／９０系列机头风挡骨架关键件的计算机辅助制造技术，同时对其零件的工艺路线及加工工艺的可行性和加工刀具的选择做了分析及论证．     

平面弯曲型材钻孔机

平面弯曲型材钻孔机是一台制造飞机平面弯曲型材零件导孔的自动化专用机床。飞机平面弯曲型材零件导孔原来的加工方法是:零件按钻孔样板用铅笔划出定位点,或用冲子     

飞机框式部件柔性装配型架的研究

飞机框式部件柔性装配是实现飞机柔性装配的关键性技术之一,是数字化技术贯穿于飞机装配的全过程。通过对飞机框式部件的工艺及装配型架制造过程的分析,结合飞机数字化制造技术和自动化技术,提出了飞机框式部件柔性装配型架的设计方法。利用孔定位的方式,确定了飞机框上零件的定位分布位置及柔性布局,为飞机框式部件装配提供了柔性化、自动化和敏捷化的制造思路。     

高速机械加工技术的典范

高速机械加工技术的典范高速机械加工技术是近年来机床技术进步的主要标志之一。虽然这类机床的价格偏高，但缩短了零件的加工周期，由此而产生的价值是不可估量的。由Ｗｏｋｉｎｙｈａｍ的ＡｄｖａｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭａｃｈｉｎｅｓＬｔｄ推出的Ｍｏｄｉｇ高速机...     

航空材料高速高效加工方法

高速高效加工是航空制造领域的重要发展方向,已广泛应用于飞机与航空发动机等复杂整体结构零件的加工,显著提高了生产效率、降低了生产成本。主要阐述了典型航空材料的高速高效加工方法及航空产品加工应用实例,同时指出了高速高效加工技术未来的发展方向。     

数字化制造技术带动管理创新

近两年，数控加工中心以数字化制造技术和高速加工技术为突破口，通过技术改造和基础科研项目的研究，并将这两大技术在生产制造过程中实施应用，完成了飞机结构零件由传统数控加工逐步向高速、高效数控加工的过渡，形成了数字化制造车间的雏形，并培养出了一支高素质的科研技术队伍。     

达索公司为加工“阵风”零件购置新设备

达索公司为加工“阵风”零件购置新设备法国达索飞机公司投资２０００万法郎向法国Ｆｏｒｅｓｔ－ｌｉｎｅ机床公司购买了３台新型机床，以便供加工”阵风”战斗机零件使用。这些机床均安装在该公司的比亚里茨工厂。所购置的３台机床是：１．牌号为Ｎｕｍ．１０６０的复合...     

自动化设备和生产线在飞机复合材料零件制造中的应用

近年来,自动化技术与复合材料零件制造的结合使航空制造发生了革命性的变化,不仅仅是加工材料的改变,也包括加工方法方面的变革,诸如铺放、固化、模压、编织及缝纫等的各种加工方式使零件的制造越来越自由,生产效率、材料利用率和零件的质量得到了很大的提升. 复合材料零件自动化生产设备 自动铺带机和自动铺丝机的迅猛发展为复合材料在在飞机主要结构件生产中的大范围应用铺平了道路,使得大面积高速生产机身和机翼大型零件成为可能.     

航空发动机盘环件柔性制造技术应用研究

20 0 1年 1月 ,受总装备部委托 ,中航第一集团公司在西安航空发动机公司组织召开了“航空发动机盘环件柔性制造技术应用研究”合同项目验收会。该项目是总装“九五”重点柔性技术推广应用预研项目 ,由西航公司牵头、中国航空工业制造工程研究所技术负责 ,历经 3年时间 ,完成了项目研究工作。该项目建成了粗车、中小盘环、大盘环、镗铣加工、荧光检测线、特种加工单元和自动化工装立体库等组成的航空发动机盘环零件柔性生产线 ,满足了航空发动机盘环零件研制和小批量生产需要 ;研制了基于特征的集成化ＣＡＤ/ＣＡＰＰ/ＣＡＭ系统、分布式ＤＮ…     

复合材料主承力构件后压力框制造技术研究

先进复合材料的使用量已经成为衡量飞机结构先进性的重要标志,并且是提高飞机性能和市场竞争力的重要手段。国产民用大飞机复合材料后压力框零件作为后机身部段重要的工艺分离面,零件采用泡沫填充的Ω形加强筋与已固化蒙皮共胶结的全新材料和结构一体化成形。零件制造精度要求高、制造难度大,无论是设计还是制造均属国内首次。该项目研制具有一定的挑战性,研究以零件制造为牵引,详细介绍了零件结构选型、制造工艺流程、制造技术方案、数字化柔性加持铣切技术、检测技术以及适航审定等内容。期望通过对后压力框零件制造全过程中产生的问题与解决措施的详细描述,对民用飞机复合材料零件,特别是大型主承力构件的制造与适航审定等方面提供参考。     

汤立民数字化制造技术专家

枭龙创造了我国航空工业研制周期最短纪录,您的团队是如何在短时间内攻克飞机大型复杂整体结构零件加工难关的? 汤立民:枭龙飞机是由中巴联合研制、面向国际市场的第三代战机,该机首次全面应用了数字化三维实体设计及制造技术.设计中大量采用整体结构件,翼身融合区大型整体框尺寸大并带有大量复杂交点、接头结构:"蚌"式进气道零件具有极为复杂的型面及高精度孔;关键部位零件采用了高强度沉淀硬化不锈钢PH13-8Mo材料,极难加工. 对此我们做了充分准备.项目开展过程中采取并行工程,边设计边制造,在飞机进行详细设计前就针对大型结构件的数控加工特点、实体建模的要求等问题与设计深入交流.     

飞机结构件的高速铣削工艺

飞机结构件是构成飞机机体骨架和气动外形的主要部件,功能重要.高速铣削是该类零件机械加工的最主要方法.高速数控加工中心和高速铣床已在航空制造企业中广泛应用.有关飞机结构件及航空铝合金的高速数控加工工艺,工艺人员及研究者已多有论述.本文总结归纳其中的若干关键问题,并评述其发展动态.     

复合材料设计软件减少了欧洲战斗机零件的加工时间

复合材料设计软件正在帮助英国航宇公司的工程师们大大减少欧洲战斗机 2 0 0 0中的复合材料的加工时间。美国马萨诸塞州复合材料设计技术公司 (ＣＤＴ)的制造工程师们在计算机上确定复合材料铺层 ,取消了过去在复杂表面上进行复合材料铺层的试车 ,消灭了误差。新技术保证制造能反映设计意图。通过取消不必要的补片可减轻重量 ,英国航宇公司也希望通过采用这个软件节省生产时间。复合材料设计软件减少了欧洲战斗机零件的加工时间@盛蔼伦