2011年10月17日，中國首架A380飛機由北京飛往廣州，開始正式投入商業運營，開啟了中國民航的大飛機（jī）時代。同時，也引發了業內近期討論最多的一個話題：中國航企究竟該把有限的資金投向更（gèng）先進、更環保的（de）大飛機，還是更經濟（jì）、更保險的（de）小飛機？

目前，中國民航共擁有在（zài）役飛機約1750架，波音公司預測到2030年，中國（guó）民航的機隊規模將擴大到約5930架，是目前（qián）的3倍以上，中國將成為美國以外的全球最大飛機市場；空客方麵，發布的《2011年至2030年全球市場展望》預言，未來20年中，中國航空市（shì）場（chǎng）將保持7.2%的（de）年均增長率，是全球增長最快的市場之一。

可見，無論是大飛機，還是小飛機，我國航空工業（yè）的投資規模都將十分龐大，這也必將推動機床工具等裝備製造業的發展。

一、現代（dài）飛機結構件的發展方向

1.結構特點

現代飛機為滿足高速、高機動、高負載（zǎi）和遠航程（chéng）等性（xìng）能要求，大量地采用新技術、新結構、新材料，其（qí）零件越來越向尺寸大型化、型麵複雜（zá）化、結（jié）構輕量化、材料（liào）多元化和（hé）製造精（jīng）密化發展。如飛機機身（shēn）結構件（jiàn）的典（diǎn）型零件梁、框、肋、壁板、桁條以（yǐ）及航空發動機的關鍵件機匣、各類葉片和整體葉盤等，其輪廓大而形狀各異。為了減輕飛機的重量，增加飛機的機動（dòng）性及有效載（zǎi）荷和航（háng）程，現代飛機都進行了輕量化設（shè）計，廣泛采用高強度的新型輕（qīng）質材料。而為了提高零件的強度和可靠（kào）性，主要采用了（le）整體毛坯件和薄壁整體框架結（jié）構，零件材（cái）料除了大（dà）量采用鋁合金外，還廣泛采用鈦合金、耐高溫合（hé）金（jīn）、高強度鋼、複合材料和工程陶瓷等難加工材料。

2.工藝特點

各類零件規格尺寸（cùn）和結構相差懸殊，機床工具等工藝裝備通用性不高。如加工機身結構件需要采用高剛性的高效、大型、高速機床，加工發動機關鍵件需要采（cǎi）用精度及柔性（xìng）高的精密機床（chuáng），加（jiā）工機載（zǎi）設備零件的需（xū）要采用多功能的複合機床。

現代航空製造業所麵臨的通常都（dōu）是（shì）多品種、小批量、短生（shēng）產周期的生產任務，因此（cǐ）要求工藝係（xì）統有較高的響應速度。

產品（pǐn）零件結構複雜（zá），加（jiā）工難度大。零（líng）件的（de）外形涉（shè）及機身外形、機翼外形、翼身融合區等，多（duō）數零件與飛機的氣動外形相關，周邊輪廓與其（qí）他零件還有複雜的裝配協調關係。

零件切削加工量大。由（yóu）於越來越多的采用（yòng）整體結構設計，使得需要切削加工（gōng）的零件數量大幅增加，而且大部分零件在切削過程中材料去除量非常大，部分（fèn）飛機結構件的材（cái）料去除率達90%以（yǐ）上。

薄（báo）壁、易產（chǎn）生加工變形。存在（zài）大量（liàng）的薄壁、深腔結構（gòu），為典型的弱剛性（xìng）結構。

加工精度高。由於（yú）要實（shí）現無餘量裝配（pèi），對工藝分離麵的對縫、間隙等要求十分嚴（yán）格，零件製造（zào）精度要求高。

刀（dāo）具及切削參數選用困難。由於刀具工業的發展趕不上新材料的開發和應用（yòng）步伐，又缺（quē）少加工切削（xuē）數據庫的支持，使得如何合理選擇（zé）刀具和科（kē）學選用加（jiā）工參數成（chéng）為工藝技術（shù）的一個（gè）難點。

 3. 發展（zhǎn）趨勢（shì）

實現產品全生命（mìng）周期的數字化管理是發展的核心。包括數字化樣機、數字化設計、數（shù）字化加工、數字化裝配、數字化檢（jiǎn）測及數字化（huà）信息管理等，最終達到完全實現產品（pǐn）在各個階段的信息（xī）集成與共享。

新型複合材料的應用比例越來越大。以碳纖維為代表的陶瓷基、樹脂基及高溫（wēn）複（fù）合材料將不斷地開發出來並應用於現（xiàn）代飛機上，給機床及刀具工業提出了新的要求。

航空整體（tǐ）結構件將取代傳統的“多件連接”的（de）結構形式，複（fù）雜形狀構件（jiàn）的整體精密成形和“鍛造+切削加工”的生（shēng）產方式將成為航空結構件發展（zhǎn）的必然（rán）趨勢（shì）。

數控複合加工技術（shù）是提高加工效率、增（zēng）加裝備柔性、保證產品質量的有效手段（duàn），必將成為（wéi）航空製造業主要采用的零件加工技術。

高速、高效的切（qiē）削加工技術需求強烈，發展迅速，推廣（guǎng）應用的前景廣闊。

為減少切削量和實現無餘量裝配，成形技術和（hé）加工技術日趨精密化。

虛擬製造和網絡加工技術將廣泛應用（yòng）。以仿真技術為基礎的虛（xū）擬製造技術能夠大幅縮短產品的研製周期，提高產品合格率。而基於網絡的加工技術可以組建產品級的動態企業聯（lián）盟，從而實現協同設計和異地製造。

二、飛機結構件對數控（kòng）設備的加工要求（qiú）

飛機製造中需要用機床加工的典型零件，主（zhǔ）要有飛機（jī）機身結構件和（hé）發動機的關鍵零件（jiàn）兩部分：

1.機身結（jié）構件典型零件

飛機機身結構（gòu）件的典型零件（jiàn）有梁、筋、肋板、框、壁（bì）板、接頭、滑軌等類零件。以扁平件、細長件、多（duō）腔件（jiàn）和（hé）超薄壁隔框（kuàng）結（jié）構件（jiàn）為主。毛坯為板材、鍛件和鋁合金擠壓型材。材料利用率僅為5%-10%左右，原材料去除量大。

    機身結構件典型零件的結構特（tè）點（diǎn） （1）件的輪廓尺寸越（yuè）來越大。如有的梁類零件的長度已達到13m。 （2）零件（jiàn）的（de）變斜角角度變化大，超薄壁等（děng）。最薄（báo）處尺寸隻有0.76mm左右（yòu）。（3）零件的結（jié）構越來越複雜，很多零件（jiàn）采用整（zhěng）體結構。 （4） 零件的尺寸精度和表麵質量要求越來越高（gāo），如有些零件加工後出現的毛刺等缺陷（xiàn），不允許用人（rén）工（gōng）去除。

    加工飛機機身典型零（líng）件所（suǒ）需主要設備：（1）三坐標加工中心（xīn），如大型龍門（mén）立式加工中心； （2）五軸聯動加工中心，如大型龍門立式加工中心（xīn），應配備A/B擺角銑頭或A/C擺角銑頭； （3）從發展考慮，需要大型龍門式雙主軸五坐（zuò）標加工中心，工作台尺寸5m×20m，用於加工梁類（lèi）零（líng）件； （4）加（jiā）工鋁合金件需要大功率高速加工中心，功率≥40kW，主軸轉速20000r/min以上，帶兩坐標擺角銑頭； （5）由於（yú）整體鋁合金件切削加工去除量大（dà），為便於排屑，最好需要工作台（tái）可以翻轉90°的臥式加工（gōng）中心，目前，國內尚無這種臥式加工中心； （6）飛機（jī）機身結構件品種多，形狀各異，且工藝剛（gāng）性差，需用大量卡具。為降低成本，縮短生產準備周期，需要各種柔性卡具； （7）鈑金成形件主要涉及（jí）蒙皮（pí）、型材、導管等（děng）曲麵成形，要（yào）求成形精準。為保證製造精度，需要大規格蒙（méng）皮拉伸機；蒙皮滾（gǔn）彎成形機；還（hái）有三軸滾校平機、型材拉彎機、導管（guǎn）成形機（jī）等。飛機部件裝配還（hái）需自動鑽鉚設備；（8）為減輕飛機重（chóng）量，複合材（cái）料的應用越來越多，製作（zuò）複合材料構件需要（yào）鋪（pù）帶機等等。    

2.飛機發動機的關鍵件與加工要求

飛機發動機的關鍵件有機匣（xiá）、各類葉片和整體葉盤。

機匣加工：

航空發動機機匣有（yǒu）三（sān）類，一類是對開環形結構，一類是整體（tǐ）環形結構，還有一種是異形殼（ké）體。機匣材料是一種難加工的耐高溫的（de）高強度鈦合金材料。機匣又是薄壁、弱剛（gāng）性結構，型麵複雜，精度要求高，加工難度（dù）大。機匣是大型零件，一台推力為（wéi）15000公斤（jīn）航空發動機機匣（xiá）直（zhí）徑（jìng）為φ800mm。大飛機的大型風扇機匣外形尺寸φ1823.5mmx546mm，最薄處壁（bì）厚3mm。所以，機匣加工需要中、大（dà）型（xíng）多功能（néng）、高精（jīng）度數（shù）控機床。如加工直徑為φ2000mm的數控立車和精密數控立車（chē）；工作台尺寸為（wéi）2400mm×5000mm的龍門式五軸聯動加工中心，需具備雙工位、在線測量和仿真功能，刀庫（kù）容量60把刀（dāo）左右，數控係統具有（yǒu）高級編程功能（néng），工作台（tái）3000mm×5000mm的龍（lóng）門式數（shù）控（kòng）鏜銑床。

葉片加工：

航空發動機的葉片材料（liào）為耐高溫的鈦合金材料（liào），需（xū）用五軸聯動加工中心，五軸高速龍門銑等加工葉片形（xíng）麵。葉根榫頭的加工需（xū）用拉床和緩進給強力磨床，並（bìng）希望緩（huǎn）進給強力磨床具有換砂輪功能和滾輪修砂輪裝置（zhì），還需要有在線（xiàn）測量、程序調整和自動補償功能。

葉片形（xíng）麵用（yòng）電解加工可大大提高加工（gōng）效率，還（hái）需用數控六軸砂帶拋光設備拋光。希望有葉（yè）片（piàn）形麵檢測設備。

大型（xíng）寬弦空心風扇葉片（piàn）采用寬弦、空心、帶阻尼凸台結（jié）構，直徑φ1600mm以上，風（fēng）扇葉尖速度高達457m/s,選用重量更輕（qīng）的鈦合金或樹脂基材料，製造這類葉片需要五坐標葉片銑床；自動拋光機（jī）；組合封（fēng）焊和擴散連接及超塑成形設備等。

葉片有很多冷卻（què）用（yòng）的小孔，用電脈衝（chōng）打孔，比用激光打孔（kǒng）好（激光（guāng）打孔有硬化（huà）層），但現在，電加（jiā）工打孔機床沒有打孔深淺（qiǎn）的顯示，操作困難。希望（wàng）能解決這個問題，能顯示打孔的深淺。而耐1100°C高溫的鎳基單晶（jīng）渦輪葉（yè）片具有很好的高溫（wēn）強度和綜（zōng）合性能，葉片上有許（xǔ）多直徑為φ0.3～φ0.4mm的冷卻氣膜（mó）孔，製作（zuò）這類葉（yè）片，需（xū）要定向/單晶熔鑄爐、陶瓷型芯焙燒爐、製芯機、磨削中心、數控（kòng）緩進（jìn）給（gěi）磨床以及葉片製孔的電液束流設備和小孔加工單元等裝置。

整體葉盤加工：

整體葉盤（pán）是薄壁盤（pán）類零件，葉盤圓周（zhōu）上有裝葉片的榫槽。直槽可用拉削加工和磨削加工（gōng）。圓弧形榫槽可用銑（xǐ）削和成（chéng）形磨（mó）加（jiā）工，但圓弧形榫槽的檢測困難（nán）。葉環和葉盤（pán）的加工（gōng）需要數控臥車、精密數控（kòng）立車。要求加工機床的剛性好，定位精度高，定位精度約為2～3μm。整體葉盤的葉片部分，可用五軸高速加工中心加（jiā）工（gōng），還可以（yǐ）用電火花成形加工。重型燃機葉盤直徑可達2000～3000mm，需要用砂（shā）輪線（xiàn）速（sù）度100m/s以上的高速磨床加工。

    加工發動機關鍵零（líng）件所（suǒ）需的主要設（shè）備有： 帶A/B擺角（jiǎo）銑頭或A/C擺角銑頭的五軸聯動加工中（zhōng）心； 五坐標葉片銑床； 整體葉盤（pán）高效加工（gōng）中心； 工作台（tái）3000mm×5000mm數控龍門鏜銑床； 精密數（shù）控立式車削中心； 數控立式車床； 精密（mì）數控車床（chuáng）； 車銑複合加工中心； 榫齒倒圓專用加工中心； 激光熔（róng）覆加工機床； 電火花銑削加工（gōng）機床； 數控臥式車（chē）床； 數控立式磨床； 數控緩進給磨床； 端麵弧齒磨床； 高（gāo）速轉子葉尖磨床； 700t電（diàn）動螺旋（xuán）壓力機； 板類（lèi）件無模多點成形（xíng）壓力機； 定向/單晶熔鑄爐； 用於葉片製孔的電液束流設備、小（xiǎo）孔加（jiā）工單元以及真空熱處理爐等等。

上述設備要求機床具有足夠的剛性，操（cāo）作簡單，人機界麵清楚，具備樣條插補（NURBS）功能,過程均勻控製，以減少對（duì）拐角處加工精度的影（yǐng）響，還具有在線測量和仿真（zhēn）功能。

目前，我國航空製造（zào）技（jì）術雖然取得了長（zhǎng）足的進步，但與國外發達國家相比還是存在較大的差距。主（zhǔ）要表現在數（shù）控加工技術的應用（yòng）水平整體不高，與優質（zhì）高效的加工要求相去甚遠；對新型（xíng）機床的性（xìng）能及其加工技術掌握不夠；部分關鍵零件的工藝還依賴於個（gè）人的（de）經驗，工藝能力普遍不足；切削工具的製（zhì）造、管理和配套水平低，刀具及其切削參數的（de）選用缺少科學依據，製（zhì）造成本居高不下（xià）；航空製造數據庫還沒有係統的建立起來，各先進製造單元大多數還處於獨立運行狀（zhuàng）態，集成度差，未能形成先進製造技（jì）術的綜合實力。

國家重大裝備的（de）發展需求，給機（jī）床工具產業的發展指明了方向。針對航空航天裝備的需求與發展特（tè）點，如何滿足航空航天工業對製造裝備的需（xū）求，更好地服務於航空航天工業是（shì）機床工具（jù）企業必須解決的（de）問題。

大力（lì）發展多功能的複合機床。雖然目前有的加工中心已實現能將車、銑、鏜、磨、拋光等多種機加工工序複合在一台機床上，但這仍（réng）不能完全滿（mǎn）足未來航空關鍵零件（jiàn）的加工。而將機械加工與激光、電、化學、超聲波等不同機理的加工方法進行複合，兼備多種不同（tóng）工藝特點的複合加工機床（chuáng）在（zài）今後的航空航（háng）天製造業中將有廣闊的發（fā）展應用前（qián）景。

協調機床主機與數控係統、功能部件、切削刀具和（hé）測量裝備的（de）平衡（héng）發展，完善產品功能，提高關鍵配套設備自主開發和製造能力。

深入進行用（yòng）戶的加工（gōng）工藝研究，開發（fā）成套的機床（chuáng）裝備（bèi）和工藝技（jì）術（shù）。裝備服務於工（gōng）藝，工藝是裝備的目的，為實現工藝與裝（zhuāng）備的緊密融合，機床企業必須了解和熟悉用戶工藝，關注（zhù）用戶製造工藝技術發展的動態，準確地為產品進行市場（chǎng）定位，研發（fā）滿足（zú）用戶要求的新裝（zhuāng）備。力爭在提供給用戶機床設備的同時，也提（tí）供工藝技術上的整體解（jiě）決方案，以提升（shēng）企業和產（chǎn）品的競爭力。

重視係統設（shè）計，融入（rù）信息技術，推行數字化製造，大力提高機（jī）床裝（zhuāng）備（bèi）的製造工（gōng）藝（yì）水平和整機（jī）的可靠性及穩定性。

在機床裝備研（yán）發技術路線上，堅持以數字化為主（zhǔ）體，以集成（chéng）化為（wéi）手段，以複合（hé）化為特色，以高速化、精密化和綠色化為目標，突出自動化、網絡化，並最終實現智能化。