當前，全球產(chǎn)業(yè)競爭格局正在發(fā)生重大調(diào)整，發(fā)達國家紛紛實施“再工業(yè)化”戰(zhàn)略，重塑制造業(yè)競爭新優(yōu)勢，一些發(fā)展中國家也在加快謀劃和布局，而2016年又是我國“十三五”規(guī)劃的開局之年，我國航空制造業(yè)作為國民經(jīng)濟和國防工業(yè)核心支柱產(chǎn)業(yè)，可以說從內(nèi)到外都在經(jīng)受一次“大考”，這個“內(nèi)”就是在“新常態(tài)”經(jīng)濟形勢下，尋找新一輪價值的突破；而這個“外”就是面臨發(fā)達國家和其他發(fā)展中國家“雙向擠壓”的嚴峻挑戰(zhàn)。如何在“新常態(tài)”下，突出重圍，重塑航空制造業(yè)競爭新優(yōu)勢，實現(xiàn)中航工業(yè)的既定戰(zhàn)略目標——“五化萬億”，即“市場化改革，專業(yè)化整合，資本化運作，國際化開拓，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展”，以及“到2020年，中航工業(yè)挑戰(zhàn)收入10 000億目標”，是一道擺在每一個航空人面前迫在眉睫的必解難題！
航空制造業(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀??
同其他產(chǎn)業(yè)一樣，我國航空制造業(yè)也經(jīng)歷了起步階段的自主研發(fā)，到國際轉(zhuǎn)包機型零部件生產(chǎn)，再到國家工程型號任務(wù)研制，可謂從零開始，一步一個腳印，漸入佳境，經(jīng)過近60年的不懈努力，飛機關(guān)鍵零部件的制造、裝配技術(shù)水平、質(zhì)量不斷提升，基本實現(xiàn)了自主化，完全具備了從“支線機”到“大飛機”研制生產(chǎn)的技術(shù)條件。但與發(fā)達國家相比，航空制造業(yè)距離實現(xiàn)目標仍有不小差距，制約其由“量”到“質(zhì)”轉(zhuǎn)變的“瓶頸”具體體現(xiàn)在以下幾點。??
1. 設(shè)備的數(shù)控化程度低??
公司的核心業(yè)務(wù)是航空產(chǎn)品制造加工，公司的優(yōu)質(zhì)資源都集中在該領(lǐng)域。而現(xiàn)代航空制造業(yè)的特點是以大型整機制造為核心，生產(chǎn)高度集中。這就決定了在飛機制造流程中必然包括各類型飛機的各種零部件的設(shè)計、制造、檢驗、試驗和裝配過程，因此設(shè)備類型較繁雜，技術(shù)指標差異又大。據(jù)統(tǒng)計，我公司現(xiàn)有各類型設(shè)備近6 000臺，機床近1 600余臺，而其中的數(shù)控設(shè)備僅占不到3成，占有量偏低。??
2. 高端設(shè)備占有率低??
現(xiàn)代化的飛機制造大量采用新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料，零件特點呈現(xiàn)尺寸大型化、型面復(fù)雜化、結(jié)構(gòu)輕量化和制造精密化，同時航空制造業(yè)零部件的多樣性，決定了加工設(shè)備的多樣化，主要體現(xiàn)在設(shè)備的特性有很大的差異，如機械剛性、加工范圍、主軸轉(zhuǎn)速、坐標進給速率、幾何精度及定位精度等。實際生產(chǎn)中，不同特性的設(shè)備其所加工的對象是不同的。比如一個殼體類零件模胎如圖1所示，其尺寸600mm×400mm×260mm，材料牌號Q235，采用一臺意大利FIDIA K211五坐標高速銑削加工中心加工。該設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)采用FIDIA C20，五坐標聯(lián)動插補，其最大特點在于能夠進行前瞻速度規(guī)劃，除了具有普通的直線、圓弧插補外，還能進行樣條方法插補，即使有較大壓縮比，仍然可以使工件加工軌跡連續(xù)性與曲率平滑過渡。該設(shè)備配置電主軸、A、C軸復(fù)合擺頭，主軸功率36kW，轉(zhuǎn)速24 000r/min，經(jīng)一次手工裝夾，紅外線自動對刀，加工過程中3次自動更換刀具，經(jīng)過粗、半精、精加工，連續(xù)運行36h，加工完成后，精度達到±0.10mm，表面粗糙度值Ra=3.2μm。然而類似這樣的高端設(shè)備在數(shù)控設(shè)備中的占比不到3成，其占有量低，是制約航空類零部件的高精度、高效率產(chǎn)出的重要因素。??
圖 1
3. 數(shù)字化裝配亟需提速??
說到“大飛機”研制，梁、框、肋、壁板及蒙皮等部件裝配工藝始終無法回避，是整機制造中最為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，裝配質(zhì)量和效率將決定整機質(zhì)量與交付的進度，裝配工藝的水平是衡量一個國家飛機制造水平高低的重要因素。在主機廠里，大量的工藝流程與質(zhì)量體系的文件都是圍繞著飛機裝配工藝展開的，其重要性不言而喻。我國的航空零部件裝配工藝水平距離世界先進航空器制造企業(yè)比如波音公司仍有較大差距。因此，在“智能制造”的倡導(dǎo)下，半自動、手動裝配作為落后產(chǎn)能將逐步淘汰（見圖2），數(shù)字化裝配、數(shù)字化工裝夾具和數(shù)字化檢測是部件裝配的終極選擇。??
圖2 傳統(tǒng)的半自動裝配
波音公司則大量采用自動壁板鉆鉚系統(tǒng)，該系統(tǒng)由龍門式機床、定位系統(tǒng)和柔性工裝組成。龍門機床帶有上下鉚頭，實現(xiàn)主軸和鐓鉚頭Y、Z軸運動，龍門機床整體沿X軸運動；定位系統(tǒng)由兩個定位塔柱和拖框組成，定位塔與拖框的兩個接頭同時定軸轉(zhuǎn)動形成拖框的A軸運動，沿Z軸分別差動形成B軸運動，以便法向?qū)φ菆A柱面（錐或球面）壁板。所有這些軸構(gòu)成了一個與鉆鉚機完全集成的5軸數(shù)控系統(tǒng)；并且柔性工裝通過多點成形原理，實現(xiàn)單套工裝適應(yīng)多種形狀和尺寸壁板的定位裝夾，具有更高的通用性；同時，也極大降低了傳統(tǒng)工裝的制造和管理成本。??
波音公司的帶有D形框架的機身壁板自動鉆鉚機如圖3所示。??
圖 3
自動壁板鉆鉚系統(tǒng)可對任意曲面的部件進行快速、精確的裝配，整套鉆鉚系統(tǒng)典型的鉆鉚速率為每分鐘鉚接12個鉚釘，并完成自動鉚釘插入、鉆孔、锪窩、涂膠、鉚接及去毛刺等工藝流程。自動鉆鉚機上工作頭在壁板蒙皮側(cè)運行，并裝有大部分的工藝工具，包括上部夾緊板、鉆孔電主軸、鉚接驅(qū)動器和同步相機，是鉆鉚機中最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。自動鉆鉚機對已采用工裝定位的壁板鉚接如圖4所示。??
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圖 4
因此，加大力度對自動壁板鉆鉚系統(tǒng)的研究及應(yīng)用，可大大降低工人勞動強度，提高壁板裝配一致性與精度，對于工廠實現(xiàn)數(shù)字化裝配、數(shù)字化工裝夾具、數(shù)字化檢測，以及部裝交付率意義重大。??
??航空制造業(yè)發(fā)展方向
大而不強的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)暴露出種種弊端，主要表現(xiàn)在了人力、物力、設(shè)備資源的無產(chǎn)出浪費?！吨袊圃?025》為航空制造業(yè)破解難題指明了方向，即加強新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向，促進產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，建設(shè)制造強國。比如，對于傳統(tǒng)的工廠機械加工來說，運用智能化生產(chǎn)線對原有設(shè)備進行建線改造，以達到“自動加工，閉燈工廠”的目的，似乎正逐漸成為一種趨勢。??
某廠房的6臺DMU機床智能生產(chǎn)線如圖5所示。??
圖 5
托盤軟著陸系統(tǒng)。?智能化生產(chǎn)線主要由以下單元構(gòu)成：①加工系統(tǒng)。②工件自動裝夾系統(tǒng)。③物料系統(tǒng)。④工件自動識別系統(tǒng)。⑤工件加工數(shù)據(jù)流自動傳輸系統(tǒng)。⑥工件自動測量補正系統(tǒng)。⑦生產(chǎn)線加工信息管理系統(tǒng)MMS5。⑧智能化質(zhì)量管理系統(tǒng)EMRP。⑨輔助冷卻液收集系統(tǒng)。⑩輔助排屑系統(tǒng)。??
航空制造企業(yè)運用機床智能生產(chǎn)線不同與以往的單機生產(chǎn)，其優(yōu)點在于：①改善產(chǎn)品質(zhì)量，確保一致性，縮短加工周期時間。②實現(xiàn)中斷加工，線內(nèi)、線外混合加工，達到離線即交付狀態(tài)。③實現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度智能化，擁有智能化質(zhì)量管理系統(tǒng)，實現(xiàn)24h無人值守。??
?結(jié)語?
筆者在基層長期致力于設(shè)備的管理工作，深感《中國制造2025》是國家戰(zhàn)略規(guī)劃，呼喚航空制造產(chǎn)業(yè)升級換代勢在必行。因此，必須想辦法提高設(shè)備管理與使用水平，提高工作效率，在現(xiàn)有資源條件下實現(xiàn)更大的產(chǎn)出。要遵循精益管理的思想，持續(xù)優(yōu)化生產(chǎn)和管理流程，精簡運營管理中不增值的環(huán)節(jié)，減少和杜絕生產(chǎn)中的無效消耗。要以工藝流程為主線、以數(shù)據(jù)為平臺、以可視化為載體、以工具包為手段、以機制為保障，建設(shè)全套信息化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)信息管理系統(tǒng)集成、協(xié)同和共享，做到人流、物流、信息流和價值流的統(tǒng)一，從根本上改變生產(chǎn)基礎(chǔ)管理薄弱的局面。??
