飛機(jī)鈑金件數(shù)字化制造技術(shù)及其應(yīng)用

◎潘慶宇

航空航天技術(shù)的發(fā)展是國家綜合實(shí)力的代表，優(yōu)化航天技術(shù)水平、實(shí)現(xiàn)飛機(jī)生產(chǎn)規(guī)模的拓展、促進(jìn)飛機(jī)零件制造工藝的精度是航空航天企業(yè)在國際競(jìng)爭(zhēng)中提高競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的主要途徑。在工業(yè)領(lǐng)域數(shù)字化發(fā)展過程當(dāng)中，航空領(lǐng)域也要應(yīng)用數(shù)字化制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)鈑金件的精密制造，以此促進(jìn)空航天領(lǐng)域的發(fā)展。

一、鈑金件數(shù)字化制造技術(shù)分析

1.鈑金件工藝數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)。

此技術(shù)是指在鈑金件制造模型信息的基礎(chǔ)上，對(duì)鈑金件的制造指令進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理進(jìn)行工藝參數(shù)的運(yùn)算，并以此為依據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)工藝文件的制定。利用此技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)鈑金材料性能數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)，并積累大量的制造流程、工藝參數(shù)等相關(guān)工藝知識(shí)，進(jìn)而為鈑金件工藝設(shè)計(jì)效率的提升提供參考，進(jìn)而保證生產(chǎn)出符合出飛機(jī)制造所需的高品質(zhì)鈑金件。

2.鈑金件制造模型定義技術(shù)。

在鈑金件制作過程中，從毛坯制作至將之加工為成品需經(jīng)過多道工序，首先要進(jìn)行毛坯下料工序的制定并建立排樣模型，之后還要進(jìn)行成形工序的工件模型的建立，最后需構(gòu)建出回彈修正模型。這些模型構(gòu)建工序全部完成后，鈑金件制造模型才會(huì)建立起來。制造模型是否準(zhǔn)確是模型設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，也是成型工藝實(shí)施的根本條件，對(duì)鈑金件成形的精密度具有重要的影響作用。

3.鈑金件成形模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)。

由于鈑金件的所采用的材材料較薄，因此制作出的鈑金零件精度并不高。在制造過程中可選用多種成型工藝，常見的有蒙皮拉形，沖壓成形等工藝技術(shù)，在這些成形工藝運(yùn)用過程中，要以成型模具為基礎(chǔ)進(jìn)行零件尺寸及形狀的確定，以此提高鈑金件成形制造的精度。

4.鈑金件成形數(shù)控編程與設(shè)備控制技術(shù)。

鈑金數(shù)控成形設(shè)備已得到廣泛應(yīng)用，一些重點(diǎn)鈑金成形設(shè)備均采用了數(shù)控化，如數(shù)控下料銑、數(shù)控拉形機(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控拉彎?rùn)C(jī)、數(shù)控噴丸機(jī)等。

二、鈑金件數(shù)字化制造技術(shù)應(yīng)用難點(diǎn)分析

1.模具型面制作。

在鈑金件數(shù)字生產(chǎn)過程中，會(huì)應(yīng)用到多種數(shù)字化制作技術(shù)，既要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)零件的數(shù)字化，成產(chǎn)工藝工序的數(shù)字化也極為重要。在鈑金件制造過程中由于所需的鈑金件形狀并不一致，并且所用的生產(chǎn)材料相對(duì)較薄，因此在數(shù)字化加工中變形問題較為常見，因此，合理進(jìn)行模具型面的制作是鈑金件數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的最大難題。

2.成形過程的掌控。

鈑金件成形制造過程中屬于塑性變形過程，因此在其物理特性的作用下成型工藝存在一定的不確定性，這會(huì)對(duì)鈑金件的成形質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，也會(huì)阻礙其生產(chǎn)效率的提高，在生產(chǎn)過程中難以進(jìn)行準(zhǔn)確的定量把控。

3.工藝參數(shù)設(shè)計(jì)及成形精度的控制。

鈑金件制造時(shí)需要在短時(shí)間內(nèi)一次性完成成形，因此在成形過程中要對(duì)成形力度以及溫度等各種參數(shù)加以掌控，在對(duì)其他非坐標(biāo)類幾何參數(shù)控制時(shí)也存在較大的難度，同時(shí)由于鈑金件制作材料并不穩(wěn)定，因此難以對(duì)其工藝參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，也難以進(jìn)行成形精度的有效控制。

三、基于制造模型的數(shù)字量傳遞與控制

以模擬量傳遞為基礎(chǔ)上進(jìn)行鈑金件制造時(shí)，各個(gè)制造環(huán)節(jié)對(duì)鈑金件形狀的規(guī)定并不完善，因此，鈑金件的制造精度提升存在一定難度。應(yīng)用鈑金件設(shè)計(jì)模型可以對(duì)鈑金件的形狀及尺寸進(jìn)行準(zhǔn)確描述，但未能將鈑金件加工過程納入考量，因此設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與制造過程的協(xié)同性還有待提升。

基于制造模型的數(shù)字量傳遞與控制是通過面向工藝過程定義工件模型和工藝模型-移形到工藝裝備-生成數(shù)控程序-以數(shù)字量傳遞至數(shù)控設(shè)備這樣一個(gè)并行數(shù)字化制造過程，其實(shí)質(zhì)在于毛坯組合排樣模型、成形工藝模型等下料、成形、檢驗(yàn)備控形節(jié)點(diǎn)中的CAD 幾何模型直接用于成形模具設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)工裝設(shè)計(jì)、制造指令設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)設(shè)計(jì)、數(shù)控加工等環(huán)節(jié)；基于工裝的數(shù)字化模型，能在樣板制造、模具制造中始終保持給定的公差；考慮回彈等因素直接修正后進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。這有利于將標(biāo)準(zhǔn)裝備與工作裝備檢驗(yàn)過程中存在的誤差進(jìn)行有效消除，也可減少零件模擬量傳遞過程中存在的誤差，消除人為干因素的干擾，使鈑金件的生產(chǎn)制造更加精密，制造效率更高，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)制造成本的有效控制。

四、基于工藝知識(shí)的鈑金件工藝過程設(shè)計(jì)

在鈑金數(shù)字化制造中，除了使用CAD系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)工作之外，同時(shí)還需要鈑金制造知識(shí)的支持。對(duì)已有知識(shí)的重用包括知識(shí)建庫和知識(shí)使用兩個(gè)基本的過程?；谥R(shí)的鈑金制造要素定義是對(duì)鈑金制造領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行建庫存儲(chǔ)，在鈑金件數(shù)字化制造過程中，應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)鈑金零件信息從知識(shí)庫中檢索已有知識(shí)而使知識(shí)重現(xiàn)，形成問題的解決，同時(shí)創(chuàng)建的新知識(shí)不斷更新到知識(shí)庫中。在對(duì)企業(yè)鈑金工藝設(shè)計(jì)大量調(diào)研的基礎(chǔ)上，對(duì)鈑金工藝知識(shí)進(jìn)行分類形成型譜圖，對(duì)基本類型知識(shí)進(jìn)一步分解為信息后建立鈑金工藝知識(shí)庫框架；對(duì)知識(shí)采集和入庫，首先定義鈑金工藝領(lǐng)域術(shù)語，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建制造指令知識(shí)、備種成形工藝參數(shù)設(shè)計(jì)知識(shí)、成形模具設(shè)計(jì)知識(shí)等內(nèi)容。采用基于Web 的架構(gòu)對(duì)知識(shí)進(jìn)行管理，分布式環(huán)境便于工藝人員查閱、選用、修正和不斷積累。

結(jié)語：在飛機(jī)鈑金件制作過程中，鈑金件的種類繁多且各個(gè)鈑金件的結(jié)構(gòu)都較為復(fù)雜，雖然不同鈑金件的生產(chǎn)工藝較為相似，但存在需要特殊處理的工藝環(huán)節(jié)，應(yīng)用數(shù)字化制造技術(shù)可以有效解決工藝處理的難題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)飛機(jī)制造領(lǐng)域的規(guī)?；a(chǎn)，促進(jìn)制造工藝的創(chuàng)新與優(yōu)化。基于此，鈑金件制造人員要拓展思維，借鑒國外先進(jìn)的數(shù)字化生產(chǎn)技能與經(jīng)驗(yàn)，并加大對(duì)數(shù)字化制造技術(shù)的研究力度，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，進(jìn)而推動(dòng)航天領(lǐng)域的發(fā)展與進(jìn)步。