浅析飞机结构件数字化设计与制造技术

周蕾

摘 要：近些年来，随着我国生产制造水平的持续提升，飞机结构件逐步朝向大型化以及复杂化方向发展，同时制造精度实现了质的转变。为确保飞机结构件满足生产制造需求，行业内部人员主动依托于数字化技术以及智能控制技术，实现对飞机结构件设计制造全过程的优化处理。如通过积极构建飞机结构件设计制造协同化平台，促进飞机结构件柔性化设计水平提升。针对于此，本文主要对飞机结构件数字化设计与制造技术内容进行研究分析，以供参考。

关键词：飞机结构件;数字化设计;制造技术;分析

引言：

航空制造業作为我国装备制造业行业领域的重要产业模式，不仅是我国战略性高科技产业的代表形式，同时也是体现我国综合国力以及工业制造水平的代表形式。目前，在“中国制造2025”计划的引导作用下，我国航空制造业重点针对生产设计内容进行统筹部署。其中，飞机结构件生产制造问题作为我国航空制造业重点生产制造内容之一，其的性能表现以及研制进度在一定程度上可对我国航空制造业健康持续发展产生重要影响。鉴于此，航空制造业行业领域及相关企业重点针对飞机结构件设计制造技术进行转型升级。如通过将数字化技术应用于飞机结构件设计制造过程中，实现协同生产以及优化处理目标，更好地满足产品设计制造要求。

1 飞机结构件数字化设计发展情况以及问题研究

经过多年的探索与实践，基于MBD的全三维设计技术在我国飞机制造设计领域中得到了广泛推广与应用。虽然这种设计方式可以有效缩短飞机产品研制周期，并且在一定程度上对飞机产品研制方法进行创新改造，但是这种设计方式比较疏忽对可制造性问题的考虑，最终导致设计与制造过程中容易出现断裂问题，严重增加产品制造难度与生产成本。最重要的是，飞机结构件存在多品种以及小批量的制造特点，单纯采取单件大量生产模式难以达到预期生产效果。

为及时解决这一问题，行业内部研究人员主动结合飞机结构件设计标准以及制造工艺要求，从知识获取、重用以及融合技术发展方面消除传统工作模式存在的局限问题。也就是说在生产制造过程中，应该更加侧重于考虑飞机结构件设计的可制造性，最好可以实现面向制造的智能设计。需要注意的是，大型飞机结构件在数控编程设计方面所体现出的周期长以及编程质量低特点相对明显，在生产加工过程中容易产生变形问题。为加强对这一问题的预防管理，建议行业领域研究人员应该主动结合自动化以及智能加工技术，保证飞机结构件柔性化制造效果。

2 飞机结构件数字化设计与制造技术应用实践分析

为克服传统飞机结构件生产制造以及设计工艺存在的短板问题，在今后的生产制造过程中，行业内部人员应该主动结合数字化设计以及智能制造技术标准，对飞机结构件加工技术核心内容以及注意事项进行精准贯彻与落实。其中，在具体实现方面可以从以下几点着手：

2.1 集成化工艺编程平台

飞机结构件工艺编程情况在一定程度上会对飞机结构件设计制造效果产生重要影响。近些年来，为实现对飞机结构件工艺编程内容的优化改进，相关学者提出建模方法以及加工特征识别方法。在具体实现方面，可通过面向航空复杂结构件生产工艺标准，利用用户自定义加工特征建模方法实现生产操作过程。与此同时，也可以基于全息属性命名对加工特征识别方法以及应用体系进行健全完善。

通过开发基于特征技术的智能编程系统，确保复杂结构件智能化设计效果达到预期。在应用过程中，应该以工艺知识库以及切削参数库的作为系统平台高效运行的重要支撑，以期可以完成对飞机结构件制作加工等一系列流程的优化改进与合理设计。目前，通过合理应用集成化工艺编程平台在很大程度上可以缩短飞机结构线设计制造时间，利于促进现场生产效率的稳定提升。

2.2 基于智能化评估与保障功能的数控设备

数控机床基本上可以视为飞机结构件生产加工常用的机械设备。在智能化自动生产过程中，为进一步增强结构件生产进度以及质量效果，数控机床精密度必须达到预期要求。在具体应用过程中，可通过利用智能化控制技术，对数控机床运作流程进行全面梳理与优化改进。如可通过增设故障预测评估功能以及自动化管理功能，保障飞机结构件正常生产。

除此之外，传统数控机床比较依赖于人工检测方式，但是这种检测方式容易受到人为操作因素的影响而出现数据结果不精确以及检测失误问题。目前，德国DST机床公司所研发的机床精度自诊技术基本上可以克服人工检测方式存在的短板问题。如可以根据机床运行状况，对当前机床是否存在故障问题进行预判分析，并加强检修维护。

2.3 加工过程自适应控制技术

智能化制造与加工并不局限于编程智能化以及加工机床设备智能化方面，还要求生产制造人员应该加强对刀具以及装夹等关键设施的控制管理。为防止关键设施出现结构损坏或者其他问题，建议生产制造人员可将自适应装夹夹具应用于飞机结构件生产制造当中。

在具体应用过程中，自适应装甲夹具可根据飞机结构件变形程度完成对夹力过程的调整优化。并结合实时监测功能对切削刀夹紧力程度进行调整，利用此种方式可以有效预防变形问题出现。除此之外，生产制造人员还可以主动结合飞机结构件特征表现，完成对飞机结构件的自主分类与分组处理。根据飞机结构件加工尺寸以及加工工艺情况，对不同模块编程内容进行科学设计。

2.4 数字化生产管控操作

数字化生产管控更加侧重于体现运用自动化以及智能化技术内容对生产作业全过程所涉及到的数据资料进行自动分析。并根据分析反馈结果完成生产决策，减少操作失误问题。在这一过程中，可通过打造虚拟化工厂作业流程，对当前生产计划可行性进行判断分析。根据分析反馈结果，对生产计划存在的不足之处进行及时改正。

2.5 飞机结构件制造协同平台

现代化飞机制造工艺所涉及到的流程内容较多，甚至可能需要多个国家跨地区进行合作交流。虽然飞机结构件体型相对较小，但是其所涉及到的品类较多，在生产制造以及研发设计过程中常常会面临设计更改问题。传统飞机制造工艺中的设计环节以及加工制造环节通常表现为相互独立关系，且飞机制造过程中所产生的数据与飞机设计端之间缺少反馈，最终导致飞机制造效果难以达到预期。为消除这一不良影响，行业内部人员主动立足于飞机数字化设计以及制造标准，通过构建具有协同化特点的生产平台，将构件制造数据进行多方共享，确保各部门之间可以构建协调合作关系，完成对疑难问题的妥善处理。

结论：结合当前飞机结构件设计制造情况来看，因飞机结构件存在小批量以及多品种的生产特点，传统生产制造模式已经难以适用于新时期飞机结构件设计制造过程当中。因此，为满足新时期飞机结构件设计制造要求，行业内部需要运用新型技术手段增强飞机结构件设计制造的柔性化与自动化水平。本文所研究的数字化设计技术在一定程度可以体现出柔性化自动生产特点，利于保障飞机结构件大批量生产。但是需要注意的是，相关制造企业在技术应用方面尚未达到成熟高度，并且在相关技术以及标准体系构建方面还是存在不健全问题。建议在今后的发展过程中，行业内部应该立足于前沿技术发展动态，完成对飞机结构件数字化设计与制造技术体系的健全完善。

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