2011年（nián）10月17日，中國首架A380飛機（jī）由（yóu）北京飛往廣（guǎng）州，開始正式投入商業運（yùn）營，開啟（qǐ）了中國民航的大（dà）飛機（jī）時代。同時，也引發了業內近期討論最（zuì）多的一個話題：中國航企究竟該把有限的資金投向更先進、更環（huán）保的大飛機（jī），還是更經濟、更保險的（de）小飛機？

目前，中國民航共擁有在役飛機約1750架，波音公司預測（cè）到2030年，中國民航的（de）機隊規（guī）模將擴大到約5930架，是目前的（de）3倍以上，中國將成（chéng）為美國以（yǐ）外的全球最大飛機市場；空客方麵（miàn），發布的（de）《2011年至2030年全（quán）球市場展（zhǎn）望》預言，未來20年中，中（zhōng）國航空市場將保（bǎo）持7.2%的年（nián）均（jun1）增長率，是全球增長最快的市場（chǎng）之一。

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

一（yī）、現代飛（fēi）機結構（gòu）件的發展方向

1.結構特點

現代飛機為滿（mǎn）足高速、高（gāo）機動、高負載（zǎi）和遠航程等性能要（yào）求，大量地采（cǎi）用新技術、新結構、新材料，其零件越來越向（xiàng）尺寸大（dà）型化、型麵複雜（zá）化、結構輕量化、材料多元化和製造精密化發展。如飛機機（jī）身結構件的典（diǎn）型零件梁、框、肋、壁板、桁條以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（dà）而形（xíng）狀各異。為了減輕飛機的重量，增加飛機的機動性及有效載荷和航程，現代（dài）飛機都進行了輕量（liàng）化設計，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（hé）可靠（kào）性，主要采用了（le）整體毛坯件和薄壁整體框架結構，零件材料除了大量采用鋁合金外，還廣泛采用鈦合金、耐（nài）高溫合金（jīn）、高強（qiáng）度鋼、複合材料和工程（chéng）陶瓷等難加（jiā）工（gōng）材料。

2.工藝特點

各類零件規格（gé）尺寸和結構相差懸殊，機床工具等工藝裝備通用性不高。如加工機身結（jié）構件需要采用高剛性的高效、大型、高速（sù）機床，加工發動機關鍵件（jiàn）需要采用精度及柔性高的精密機床，加工機載設（shè）備零件的需要采（cǎi）用多功能（néng）的複合機床。

現代航空製造（zào）業所麵臨的通常都是多品種、小批量、短（duǎn）生產周（zhōu）期的生產任務，因此要求工藝係統有較高的響應速度。

產品（pǐn）零件結構複雜，加（jiā）工難度大（dà）。零件的外形涉及機身外（wài）形、機翼外形、翼身融合區等，多數零件與飛機的（de）氣動外（wài）形相關，周邊輪廓與其他零件還有（yǒu）複雜（zá）的裝配協調關係。

零件（jiàn）切削加（jiā）工量大。由於越來越多的（de）采用整體結構設計，使得需要切削加工的零件數量大幅增加，而且大部分零件在切（qiē）削過程中材料去除（chú）量非（fēi）常大（dà），部分飛機結構件的材料去除率達90%以上。

薄壁、易（yì）產生加工變（biàn）形。存在大量的薄壁（bì）、深腔結構，為典型的（de）弱剛性結構。

加工（gōng）精度高。由（yóu）於要（yào）實現無餘量（liàng）裝配，對工藝分離麵的對縫、間（jiān）隙等（děng）要求十分嚴格，零件製造精度要（yào）求高。

刀具及切削（xuē）參數選用（yòng）困難。由於刀（dāo）具工業（yè）的發展趕不上新材料的開發和應用步伐，又缺少加工切削數據庫的支持，使得如何合理選擇刀具和科學選用加工參數成為工（gōng）藝技術的（de）一個難點。

 3. 發展趨（qū）勢（shì）

實現產品全生命周期的數字化管理是發展（zhǎn）的核心。包括數字化（huà）樣機、數字化（huà）設計、數字化加工、數字化裝配、數字化檢測及數字化信（xìn）息管理（lǐ）等，最終達到完全實現產（chǎn）品在各個階段的信息集成與共享。

新型複合材料（liào）的（de）應（yīng）用比例越來越大。以碳纖維為（wéi）代（dài）表的陶瓷基、樹脂基及高溫複（fù）合材（cái）料將不斷地開發出來並應用於現代飛（fēi）機上，給機床及（jí）刀具工業提出了新的要求。

航空整體結構件將取代傳統的（de）“多件連接”的結構形式，複雜形狀構件的整體精密成（chéng）形和“鍛（duàn）造+切削加工（gōng）”的生產方（fāng）式（shì）將成為航空結（jié）構（gòu）件發展的必然（rán）趨勢。

數控複合加工技術是提高加工（gōng）效率、增加裝備柔性、保證產品質（zhì）量的有效（xiào）手段，必將成為航空製造業（yè）主（zhǔ）要采用的零件加工技術。

高速（sù）、高（gāo）效的切（qiē）削加工技術（shù）需求強（qiáng）烈，發展（zhǎn）迅速，推廣應用（yòng）的前景廣闊。

為減少切削量（liàng）和實現無餘量裝配，成形技術和加（jiā）工技術日趨精密化。

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

二、飛機結構件對數控設（shè）備的加工要求

飛機製造（zào）中需要用機床加工的典型零件（jiàn），主要（yào）有飛機機身結構件和發動機的（de）關（guān）鍵零件兩部分：

1.機身結構件典（diǎn）型零件

飛（fēi）機機身結構件的典型零件有梁、筋、肋板、框、壁板、接（jiē）頭、滑軌等類零件。以扁平件、細長件、多腔件和超薄（báo）壁隔框結構件為（wéi）主。毛（máo）坯為板材、鍛件和鋁合金擠壓型材。材料利用率（lǜ）僅為5%-10%左（zuǒ）右，原材料去除量大。

    機（jī）身（shēn）結構件典型零件的結構特點 （1）件的輪廓尺寸越來（lái）越大。如有（yǒu）的梁類（lèi）零件（jiàn）的（de）長度已達到13m。 （2）零件（jiàn）的變斜角角度變（biàn）化大，超薄壁等。最薄處尺寸隻有0.76mm左右。（3）零件的（de）結構越來越複雜，很多零件采用整（zhěng）體（tǐ）結構。 （4） 零件的尺寸精度和表麵（miàn）質量要求越來越（yuè）高（gāo），如有些零件加工後出現（xiàn）的毛刺等缺（quē）陷，不允許用人（rén）工去除。

    加工飛機機身典型零件所需主要（yào）設備：（1）三坐標（biāo）加工中（zhōng）心，如大型龍門立式加工中心； （2）五軸聯動加工中心，如大型龍門立式加工中心，應配備A/B擺角銑頭或A/C擺角銑頭； （3）從發展（zhǎn）考慮，需要大型（xíng）龍門式雙主軸五坐標加工中心，工作台尺寸（cùn）5m×20m，用於加工梁類零件； （4）加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）由於整體鋁合金件切削加工去除量大，為便於排屑，最好需要工作台可以翻轉90°的臥（wò）式加工中心，目前，國內尚無這種臥式加工中心； （6）飛機機身結構件品種多，形狀各異，且工（gōng）藝剛性差，需用大量卡具。為降低成本，縮（suō）短（duǎn）生產（chǎn）準備（bèi）周（zhōu）期，需要各種柔性卡具； （7）鈑金成形件主（zhǔ）要涉及蒙皮、型材、導（dǎo）管等（děng）曲麵成形，要（yào）求成形精準。為保證製造（zào）精度，需要大規格（gé）蒙皮拉伸機；蒙皮滾彎成形機；還有三軸滾校平機、型材拉彎機、導管成形機等。飛機部件裝配還需自動鑽鉚設備；（8）為減輕飛（fēi）機重量，複合材料的應（yīng）用越（yuè）來越多，製作複合材料構件需要鋪帶機等等。    

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、各類（lèi）葉片和整體葉盤。

機匣加工：

航空發動機機匣（xiá）有三類，一類是對開環（huán）形結構，一類是整體環形結構，還有一種是（shì）異形殼體。機匣材料是一種難加工的（de）耐高溫的高強度鈦合金材料。機匣又是薄壁、弱剛性結構，型麵（miàn）複雜，精度要求高，加工難度大。機匣是大型零件，一台推（tuī）力為（wéi）15000公斤航空發動機機匣直徑為φ800mm。大飛機的大型風扇機匣外形尺寸（cùn）φ1823.5mmx546mm，最薄處（chù）壁厚（hòu）3mm。所以，機匣加工需要中、大型多功能、高精度（dù）數控機（jī）床。如加工直徑為φ2000mm的數控立（lì）車和精密數控立車；工作台尺寸為2400mm×5000mm的龍門式五軸聯（lián）動（dòng）加工中心，需具備雙工位、在（zài）線測量和仿真（zhēn）功能（néng），刀庫容量60把刀左右，數控係統具有高級編程功能，工作台3000mm×5000mm的龍門式數控鏜銑床。

葉片（piàn）加工：

航空發動（dòng）機的葉片材料為耐高溫的鈦合金材料，需用五軸聯動加工中心，五（wǔ）軸高速龍門銑等加工（gōng）葉片形麵。葉根榫頭的加工需用拉（lā）床和緩進給（gěi）強力磨（mó）床（chuáng），並希望緩進給強力磨床具有換（huàn）砂輪功能和滾輪修（xiū）砂輪裝置，還需要（yào）有在線測量、程序調整和自（zì）動補償功能。

葉片形麵用電解加工可大大提高加工效率，還（hái）需用數控六軸砂帶拋光設備（bèi）拋光。希望有葉片形麵檢測設備。

大型寬弦空心風扇葉片采用寬弦、空（kōng）心、帶阻尼凸台結構，直徑φ1600mm以上，風扇葉尖速度（dù）高達457m/s,選用重量更輕的鈦合金或樹脂基（jī）材料，製（zhì）造這類葉（yè）片需要五（wǔ）坐標葉（yè）片銑床；自動拋（pāo）光機；組合封焊和擴散連接及超塑成形（xíng）設備等。

葉片有很（hěn）多冷卻用的小（xiǎo）孔，用電脈衝打孔，比用激光打孔好（激（jī）光打孔有硬化層），但現在，電加工打孔機（jī）床沒有打孔深淺的顯示，操作困難。希望能解決這個問題，能顯示打孔的（de）深淺。而耐1100°C高溫的鎳基單晶渦輪葉片（piàn）具有很（hěn）好（hǎo）的高溫強度和綜合性能，葉片上有許多直徑為φ0.3～φ0.4mm的冷卻氣膜（mó）孔，製作這類葉片，需要定向/單晶（jīng）熔鑄爐、陶瓷型芯焙（bèi）燒爐、製芯機、磨削中心、數控緩進給磨床以及葉片製孔的（de）電液束流設備（bèi）和小孔加工單元等（děng）裝置。

整體葉盤（pán）加工（gōng）：

整體葉盤是薄壁盤類零件，葉（yè）盤圓周上有裝葉片的榫槽。直（zhí）槽可用拉削加工和磨削加工（gōng）。圓弧形榫槽可用銑削和成形磨加工，但（dàn）圓（yuán）弧形榫槽的檢（jiǎn）測困難。葉環和葉盤的加工（gōng）需要數控臥車、精密數控立車（chē）。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（pán）的葉片部分，可用五（wǔ）軸高速加工中心加工，還可以用電火花成（chéng）形加工。重型燃機葉盤（pán）直徑可達2000～3000mm，需要用砂輪（lún）線速度100m/s以上的高（gāo）速磨床加工。

    加工發動機關鍵零件所需的主要設備有： 帶A/B擺角銑頭或A/C擺角銑頭的（de）五軸聯動加（jiā）工中心； 五坐標（biāo）葉片銑床； 整體葉盤高效加工中心； 工（gōng）作（zuò）台3000mm×5000mm數控（kòng）龍門鏜（táng）銑床； 精密數（shù）控立式車削中心； 數控立（lì）式車床； 精密數控車床； 車銑複合加工中心； 榫齒倒圓專用（yòng）加工中心； 激光熔覆加工機床； 電火花銑削加工機床； 數（shù）控臥式車（chē）床； 數控立式磨床； 數（shù）控緩進給磨床； 端麵弧齒磨（mó）床； 高速轉子葉尖磨床； 700t電動螺旋壓力機； 板類件無模多點成形（xíng）壓力機； 定向/單晶（jīng）熔鑄爐； 用於（yú）葉片製孔的電液束流設備（bèi）、小孔加工單元以及真空熱處理爐等等。

上述設備要求機床（chuáng）具有足夠的剛性，操（cāo）作簡單，人機界麵清（qīng）楚，具備樣條插補（NURBS）功（gōng）能,過程（chéng）均勻（yún）控製，以減少對拐角（jiǎo）處加工精度的影響（xiǎng），還具有在線測量和仿真功能。

目（mù）前，我國航（háng）空製造（zào）技術雖（suī）然取得了長足的進步（bù），但與國外（wài）發達國家相比還是存在較大（dà）的差距。主要表現在數控加工技術（shù）的應用水平整體不高，與優質高效的加工要求（qiú）相（xiàng）去甚遠；對新型（xíng）機床的性能及其加工技術掌握不（bú）夠；部分關鍵零件的工藝還依賴於個人的經驗（yàn），工藝能力普遍不足；切削工具（jù）的製造、管理和配套水平低，刀具及其切削參（cān）數的選用（yòng）缺少科學依據，製造成本居高不下；航空製造數據庫還沒有係統的建（jiàn）立起來，各（gè）先進製造單元大多數還處於獨立運行狀態，集成度差，未能形成先進製造技術的綜合實力（lì）。

國家重大裝備的發展需求，給機床（chuáng）工具產業（yè）的發展指明（míng）了方向。針對（duì）航空航天裝備（bèi）的需求與發展（zhǎn）特點（diǎn），如何滿（mǎn）足航空航天工業對製造裝備的需求，更好地服務於航空航天工業是機床工具企業必須解決的（de）問題。

大力發展（zhǎn）多功能的複合機床。雖然目（mù）前有的加工中心已實（shí）現能將車、銑、鏜、磨、拋光等多種機（jī）加工工序複合在一台機（jī）床上，但這仍不能完（wán）全滿足未來航空（kōng）關鍵零件的加工。而將機械（xiè）加工與激光、電、化學、超聲波等（děng）不同機理的加工方法進行複合，兼備多（duō）種不同（tóng）工藝特（tè）點的複合加工機床在今後的航空航天製造業中（zhōng）將有廣（guǎng）闊的（de）發展應用前景。

協調機床主機與數控係統、功能部件、切削刀（dāo）具（jù）和測量裝備的平衡（héng）發展，完善產品功能，提高關鍵配套設備自主開（kāi）發（fā）和製造能力。

深入（rù）進行用戶的加工工藝研（yán）究，開（kāi）發成套的機床裝備和工藝技術。裝備（bèi）服務於工藝，工藝是裝備的目的（de），為實現工（gōng）藝與裝備（bèi）的緊密融合（hé），機床企業必須（xū）了解和熟悉（xī）用戶工（gōng）藝，關注用戶製造工藝技術發展的動態，準確地為產品進行市場定位，研發滿足用戶要求的新裝備。力爭在提供給用戶機床設備的同時，也（yě）提供工藝技術上的（de）整（zhěng）體解（jiě）決方案，以提升企業和（hé）產（chǎn）品的競爭力。

重視係統設計，融入信（xìn）息技（jì）術，推行（háng）數字化製造，大力提高機床裝備（bèi）的製造工（gōng）藝水平和整（zhěng）機的可靠（kào）性及穩定性。

在機床裝備研發技術路線上（shàng），堅持（chí）以（yǐ）數字化為主體，以集成化為手段，以複合化為特色（sè），以高速化、精密（mì）化和綠色化為目標，突出自動化、網絡化，並最終實現智能化。