1、先进数控加工技术先进数控加工技术化铣技术化铣技术精密钣金成形技术精密钣金成形技术无外形卡板型架装配技术无外形卡板型架装配技术数字化设计制造和管理技术数字化设计制造和管理技术1.6.6 1.6.6 先进数控加工技术先进数控加工技术 西方工业发达国家飞机制造业应用数控技术始西方工业发达国家飞机制造业应用数控技术始于于60年代。近年代。近50年的数控技术发展中，发达国家飞年的数控技术发展中，发达国家飞机制造业中数控技术发展现状和应用水平主要体现机制造业中数控技术发展现状和应用水平主要体现在以下几个方面：在以下几个方面： 机加数控化机加数控化 高数控加工效率高数控加工效率 CAD/CAPP/CAM系统
2、和系统和DNC技术技术 柔性生产线柔性生产线 高速切削加工技术高速切削加工技术 发达国家数控机床占机床总数的发达国家数控机床占机床总数的3040，而，而航空制造业更高，达到航空制造业更高，达到5080。波音、麦道等飞。波音、麦道等飞机制造公司都配置了数量可观的各种不同类型的先进机制造公司都配置了数量可观的各种不同类型的先进数控设备，特别是大型、多坐标数控铣床和加工中心，数控设备，特别是大型、多坐标数控铣床和加工中心，同时与之相关的配套设备齐全，数控化率高，基本实同时与之相关的配套设备齐全，数控化率高，基本实现了机加数控化。现了机加数控化。 波音公司在波音公司在Auburn民机制造分部建立了铝、
3、钛、民机制造分部建立了铝、钛、钢结构件机加车间和机翼蒙皮与梁结构件机加车间，钢结构件机加车间和机翼蒙皮与梁结构件机加车间，机加设备机加设备362台，配置台，配置NC机床约机床约180台，数控化率达台，数控化率达50。 在在9090年代中后期，这些公司仍在进年代中后期，这些公司仍在进一步加强对机加设备进行技术改造和更一步加强对机加设备进行技术改造和更新，特别是新，特别是多坐标多坐标高速高速数控铣床和加工数控铣床和加工中心。可加工尺寸很大的机翼壁板中心。可加工尺寸很大的机翼壁板, ,零零件壁厚薄到件壁厚薄到0.76mm0.76mm。 发达国家飞机制造公司数控技术应用水平高。表发达国家飞机制造公司数
4、控技术应用水平高。表现在：不仅数控设备利用率高（一般达现在：不仅数控设备利用率高（一般达80），主轴），主轴利用率高（利用率高（95），且加工效率高，加工周期短。大），且加工效率高，加工周期短。大型机翼整体加工件加工效率约型机翼整体加工件加工效率约50kg/h。麦道公司制造。麦道公司制造C-17军用运输机起落架舱隔框，加工效率约军用运输机起落架舱隔框，加工效率约30kg/h。 广泛应用广泛应用CAD/CAPP/CAM/CAE自动化设计制造自动化设计制造应用软件以及应用软件以及DFX等并行工程，并有足够的工艺知识等并行工程，并有足够的工艺知识数据库、切削参数数据库、各种规范化的技术资料作数据库、
5、切削参数数据库、各种规范化的技术资料作为使能工具。因而设计与工艺手段先进，工艺精良，为使能工具。因而设计与工艺手段先进，工艺精良，NC加工程序优质，缩短了工艺准备周期，提高了设加工程序优质，缩短了工艺准备周期，提高了设备利用率和生产效率，大大缩短了零件生产周期。备利用率和生产效率，大大缩短了零件生产周期。 发达国家飞机制造公司大多数在发达国家飞机制造公司大多数在20世纪世纪80年代就年代就已经广泛地应用了分布式数字控制技术（已经广泛地应用了分布式数字控制技术（DNC）。波）。波音公司在音公司在Wichita 军机分部建立的一个军机分部建立的一个DNC系统，大系统，大约连接有分布在若干不同车间中
6、的约连接有分布在若干不同车间中的130多台数控设备多台数控设备, 包括加工中心、大型铣床、数控测量机。麦道、包括加工中心、大型铣床、数控测量机。麦道、MBB和和extron工厂等都建立了工厂等都建立了DNC系统。美国大约有系统。美国大约有2万万多家小型飞机零部件转包制造商，多家小型飞机零部件转包制造商，6080都使用都使用了了DNC系统。采用系统。采用DNC技术具有明显的经济和技术效技术具有明显的经济和技术效益，通常可提高生产率益，通常可提高生产率1520。 高速加工（高速加工（High Speed Machining,HSM）被认为是）被认为是21世纪机加工艺中最重要的手段。世纪机加工艺中最
7、重要的手段。高速切削是高切削速度、高速切削是高切削速度、高进给率和小切削量的组合高进给率和小切削量的组合。高速切削与常规切削相比具。高速切削与常规切削相比具有明显优点：加工时间减少约有明显优点：加工时间减少约6080，进给速度提高，进给速度提高510 倍，材料去除率提高倍，材料去除率提高35倍，刀具耐用度提高倍，刀具耐用度提高70，切削力减少约切削力减少约30，表面粗糙度，表面粗糙度 可达可达810m，工，工件温升低，热变形、热膨胀减小，适宜加工细长、复杂薄件温升低，热变形、热膨胀减小，适宜加工细长、复杂薄壁零件等。壁零件等。 maxaR 飞机大型复杂整体结构件采用高速数控加工技术是近飞机大型
8、复杂整体结构件采用高速数控加工技术是近几年飞机机加技术发展的一种趋势。因此，几年飞机机加技术发展的一种趋势。因此，20世纪世纪90年代年代中后期，飞机制造商添置了许多先进的多坐标高速数控铣中后期，飞机制造商添置了许多先进的多坐标高速数控铣和加工中心用于铝、钛、钢等材料的各种整体结构件加工。和加工中心用于铝、钛、钢等材料的各种整体结构件加工。波音波音Bertsche Engineering公司的高速加工中心，用于航公司的高速加工中心，用于航空航天铝合金、复合材料零件的加工。空航天铝合金、复合材料零件的加工。 对铝合金高速加工，切削速度可达对铝合金高速加工，切削速度可达20005000m/min，
9、主轴转速达，主轴转速达1000040000r/min，加工进给速度为加工进给速度为220m/min ，材料去除率，材料去除率3040kg/h。 高速切削加工技术对机床、刀具、高速切削加工技术对机床、刀具、控制系统、编程等都提出了更高的要求。发达控制系统、编程等都提出了更高的要求。发达国家对高速加工的配套技术研究和应用作为一国家对高速加工的配套技术研究和应用作为一个系统工程看待个系统工程看待,解决得较好，并在不断完善。解决得较好，并在不断完善。高速切削系统高速切削系统 : 高速切削系统主要由高速切削高速切削系统主要由高速切削CNC机床、高性能的刀具夹持机床、高性能的刀具夹持系统、高速切削刀具、高
10、速切削系统、高速切削刀具、高速切削CAM系统软件等几部分组成。系统软件等几部分组成。 高速切削高速切削CNC机床机床 :高稳定性的机床支撑部件高稳定性的机床支撑部件 ,高速主轴系统高速主轴系统 ,高精度快速进给系统高精度快速进给系统 ,高效的冷却系统高效的冷却系统 ,高性能高性能CNC控制系统控制系统,高安高安全性全性 ,高精度、高速度的传感检测技术高精度、高速度的传感检测技术 高性能的刀具夹持系统高性能的刀具夹持系统 :要求其有很高的动平衡性要求其有很高的动平衡性 ,且具有绝对且具有绝对的定心性的定心性 ,主轴、刀柄、刀具三者在旋转时应具有极高的同心度主轴、刀柄、刀具三者在旋转时应具有极高的
11、同心度 高速切削刀具高速切削刀具 高速切削机理高速切削机理 高速切削的高速切削的CAM系统软件系统软件 高速切削除了要有高速切削机床和高速切削刀具，具有合高速切削除了要有高速切削机床和高速切削刀具，具有合适的适的CAM编程软件也是至关重要的。一个优秀的高速加工编程软件也是至关重要的。一个优秀的高速加工CAM编程系统应具有高计算速度，强插补功能，全程自动过切编程系统应具有高计算速度，强插补功能，全程自动过切检查及处理能力，自动刀柄与夹具干涉检查、绕避功能，进给检查及处理能力，自动刀柄与夹具干涉检查、绕避功能，进给率优化处理功能，待加工轨迹监控功能，刀具轨迹编辑优化功率优化处理功能，待加工轨迹监控
12、功能，刀具轨迹编辑优化功能，加工残余分析功能等等。首先要注意加工方法的安全性和能，加工残余分析功能等等。首先要注意加工方法的安全性和有效性；其次要尽一切可能保证刀具轨迹光滑平稳，这会直接有效性；其次要尽一切可能保证刀具轨迹光滑平稳，这会直接影响加工质量和机床主轴等零件的寿命；最后要尽量使刀具载影响加工质量和机床主轴等零件的寿命；最后要尽量使刀具载荷均匀，这会直接影响刀具的寿命。荷均匀，这会直接影响刀具的寿命。粗加工粗加工 残留毛坯知识残留毛坯知识 精加工和清根精加工和清根 曲面铣削曲面铣削 高速铣削高速铣削(HSM) 发达国家飞机制造公司在发达国家飞机制造公司在70年代末年代末80年代先后建立
13、了柔年代先后建立了柔性制造系统（性制造系统（FMS）用于飞机结构件柔性加工，）用于飞机结构件柔性加工，90年代中年代中后期，由于高速切削机床技术的发展和进步，飞机整体加工后期，由于高速切削机床技术的发展和进步，飞机整体加工件的增多，开始较广泛应用柔性加工单元或以柔性加工单元件的增多，开始较广泛应用柔性加工单元或以柔性加工单元组成柔性生产线来加工飞机整体结构件（在汽车制造业领域组成柔性生产线来加工飞机整体结构件（在汽车制造业领域也同样得到应用）。如波音也同样得到应用）。如波音Wichita军机分部用高速加工单军机分部用高速加工单元组成的柔性加工生产线来加工飞机整体隔框零件。达索飞元组成的柔性加工
14、生产线来加工飞机整体隔框零件。达索飞机公司在机公司在“阵风阵风”号飞机制造中也建立了一条柔性加工生产号飞机制造中也建立了一条柔性加工生产线，由线，由4台台5坐标切削中心构成，配有自动化工件装卸小车，坐标切削中心构成，配有自动化工件装卸小车，容量达容量达1000的机械手控制的工具库，只需配备一个操作者。的机械手控制的工具库，只需配备一个操作者。加工机床加工机床 12台台BERTHIEZ立车配有立车配有GE2000 CNC 4台台OERILIKON加工中心带加工中心带GE2000 CNC物料运输物料运输 5台台 热蒙热蒙施莱德尔（施莱德尔（JEUMONTSCHNEIDER）的）的AGV 4台台 装
15、卸站装卸站 工件托盘带巴鲁夫固定磁卡式托盘辨识系统工件托盘带巴鲁夫固定磁卡式托盘辨识系统刀具运送刀具运送 1个刀具库个刀具库 1个换刀机器人，用于向个换刀机器人，用于向4个加工中心换刀服务个加工中心换刀服务 2个刀具库个刀具库 2个换刀机器人，用于向个换刀机器人，用于向12台立车换刀服务台立车换刀服务 装有巴鲁夫只读型刀具辨识芯片系统，以验证换刀的正确性装有巴鲁夫只读型刀具辨识芯片系统，以验证换刀的正确性计算机计算机 1台台 VAX11/750用作用作FMS控制机控制机 3台台 MICRO VAX用作加工中心、立车、清洗机的运行控制用作加工中心、立车、清洗机的运行控制 2台台 PDP11/23
16、用作两个仓库运行的协调控制用作两个仓库运行的协调控制 1台台 PDP11/23用作运输系统的协调控制用作运输系统的协调控制 所有计算机之间用以太网连接起来所有计算机之间用以太网连接起来其他设备其他设备 1台台 清洗机清洗机 西方发达国家不仅重视发展数控主体技术，并西方发达国家不仅重视发展数控主体技术，并注重协调发展与数控技术配套的各单元自动化技术，注重协调发展与数控技术配套的各单元自动化技术，包括数控车间信息管理系统，从而使得数控技术得包括数控车间信息管理系统，从而使得数控技术得以快速发展并达到了很高的应用水平，有力地推动以快速发展并达到了很高的应用水平，有力地推动了飞机制造业发展和进步。了飞
17、机制造业发展和进步。 化学铣切俗称化学腐蚀加工。它利用含有某些化学化学铣切俗称化学腐蚀加工。它利用含有某些化学元素的化学溶液，对金属或非金属材料表面进行溶解作元素的化学溶液，对金属或非金属材料表面进行溶解作用的腐蚀加工，没有刀痕，也没有切屑。用的腐蚀加工，没有刀痕，也没有切屑。 化学铣切主要用于薄板零部件的表面加工，而这些化学铣切主要用于薄板零部件的表面加工，而这些表面的几何形状如果采用机械加工是难以达到要求的。表面的几何形状如果采用机械加工是难以达到要求的。还有，就是用于表面上凹槽的加工。还有，就是用于表面上凹槽的加工。 化学铣切的机理是晶界和晶粒的溶解化学铣切的机理是晶界和晶粒的溶解化学切
18、削。化学切削。它的加工质量取决于前道机械加工的表面质量和形状。它的加工质量取决于前道机械加工的表面质量和形状。1.6.7 化铣技术化铣技术化铣前表面准备化铣前表面准备涂防蚀液、刻形和去掉铣削面上涂层涂防蚀液、刻形和去掉铣削面上涂层浸入腐蚀液腐蚀浸入腐蚀液腐蚀铣切后剥离所有的防蚀层铣切后剥离所有的防蚀层化铣工艺化铣工艺 化学铣切是飞机制造和宇航工业化学铣切是飞机制造和宇航工业上一种重要的、不可缺少的加工方法，上一种重要的、不可缺少的加工方法，特别是对成形零件的加工既可靠又有特别是对成形零件的加工既可靠又有效。效。 许多飞机不仅在蒙皮、吊挂等部位使用化铣零许多飞机不仅在蒙皮、吊挂等部位使用化铣零件
19、，而且在航空发动机上也大量采用化铣加工的零件，而且在航空发动机上也大量采用化铣加工的零件。如：协和飞机的进气口侧壁是用件。如：协和飞机的进气口侧壁是用6mm厚的铝合厚的铝合金以金以14次台阶化铣制成的整体结构；洛克希德次台阶化铣制成的整体结构；洛克希德C-5A运输机上的安全塔接板，用运输机上的安全塔接板，用10.4mm的钛合金板材热的钛合金板材热成形后化铣加工出个台阶和种不同的锥形；苏成形后化铣加工出个台阶和种不同的锥形；苏-27飞机采用了化铣技术加工钛合金中央翼下壁板；飞机采用了化铣技术加工钛合金中央翼下壁板；波音客机的一些蒙皮零件采用了多台阶化铣加工；波音客机的一些蒙皮零件采用了多台阶化铣
20、加工；F119发动机上的钛合金宽弦叶片在超塑扩散连接之发动机上的钛合金宽弦叶片在超塑扩散连接之前采用化铣加工钛合金板材。前采用化铣加工钛合金板材。研究的材料齐全研究的材料齐全 不仅有铝合金、钛合金、钢及不锈钢、镍合金、铜合金等常用不仅有铝合金、钛合金、钢及不锈钢、镍合金、铜合金等常用材料化铣工艺，而且有银、镁、金、耐高温材料、锌、玻璃、陶瓷、材料化铣工艺，而且有银、镁、金、耐高温材料、锌、玻璃、陶瓷、铍等材料的化铣工艺。铍等材料的化铣工艺。配套材料品种齐全，化铣设备齐全配套材料品种齐全，化铣设备齐全 机械方式刻形胶有美国机械方式刻形胶有美国ADCOAT公司的公司的AC系列保护胶、系列保护胶、T
21、URCO公司的保护胶、光刻胶有公司的保护胶、光刻胶有KODAK公司的系列光刻胶。腐公司的系列光刻胶。腐蚀溶液也有专门的公司提供，如蚀溶液也有专门的公司提供，如TURCO公司。有各种检测设备、公司。有各种检测设备、仪器。刻形技术除去常规的方法外，美国还掌握激光刻形技术、化仪器。刻形技术除去常规的方法外，美国还掌握激光刻形技术、化铣实时监控技术及封闭式工件自适应提升技术。总之，在美国，化铣实时监控技术及封闭式工件自适应提升技术。总之，在美国，化铣生产的各个环节所需要的材料与设备都有专门的公司进行研究，铣生产的各个环节所需要的材料与设备都有专门的公司进行研究，并提供相关产品。并提供相关产品。 80年
22、代前美国、英国化铣工艺已经非年代前美国、英国化铣工艺已经非常成熟，表现在以下几方面。常成熟，表现在以下几方面。 各家航空公司都有相应的工艺标准各家航空公司都有相应的工艺标准 波音公司波音公司BAC标准、麦道公司标准、麦道公司DPS标准中，标准中，对化铣前后的各种相关材料及工艺都有相关标准。对化铣前后的各种相关材料及工艺都有相关标准。 俄罗斯的化铣技术落后于美、英国家，主要俄罗斯的化铣技术落后于美、英国家，主要是俄罗斯所采用的工艺方法和化铣材料对环境影是俄罗斯所采用的工艺方法和化铣材料对环境影响比较大，同时标准单一，可选择余地小。响比较大，同时标准单一，可选择余地小。 化学铣切的飞机零件化学铣切
23、的飞机零件化铣放射肋壁板化铣放射肋壁板 化学铣切的飞机零件化学铣切的飞机零件化学铣切的飞机零件化学铣切的飞机零件1.6.8 精密钣金成形技术精密钣金成形技术 先进飞机钣金壁板的明显特点是先进飞机钣金壁板的明显特点是蒙皮厚、筋条高、结构网格化、整体蒙皮厚、筋条高、结构网格化、整体集成度大、结构刚度大和难以成形。集成度大、结构刚度大和难以成形。第三代飞机和大型飞机气动外形要求第三代飞机和大型飞机气动外形要求严、寿命要求长，钣金件不许敲击成严、寿命要求长，钣金件不许敲击成形，大都采用精密成形技术。形，大都采用精密成形技术。 在浅筋条小曲率壁板的研制生产中，采用先进的喷在浅筋条小曲率壁板的研制生产中，
24、采用先进的喷丸成形技术。波音的数控喷丸系统，不仅可控制成形参数，丸成形技术。波音的数控喷丸系统，不仅可控制成形参数，而且可预测和控制喷丸强化与抛光工序对壁板外形的影响，而且可预测和控制喷丸强化与抛光工序对壁板外形的影响，并研发了叶轮式数控抛丸设备。并研发了叶轮式数控抛丸设备。 在高筋网格式整体壁板研制生产中，开发压弯与喷丸在高筋网格式整体壁板研制生产中，开发压弯与喷丸复合成形技术，发展了带自适应系统的数控压弯机。复合成形技术，发展了带自适应系统的数控压弯机。 对大型飞机的超大型壁板发展了应力松弛成形对大型飞机的超大型壁板发展了应力松弛成形/校形校形技术，洛克威尔公司和美国空军联合开发这种技术，
25、用于技术，洛克威尔公司和美国空军联合开发这种技术，用于制造制造B-1B轰炸机的机翼上、下壁板，长轰炸机的机翼上、下壁板，长50mm，最大宽度，最大宽度9mm，厚度从，厚度从0.1mm变到变到2.5mm，带有突变和筋条，据称，带有突变和筋条，据称是世界上用该技术成形的最大壁板。是世界上用该技术成形的最大壁板。 精密钣金成形技术包括：精密钣金成形技术包括： 成形过程的数值仿真和变形过程的预测技术成形过程的数值仿真和变形过程的预测技术 材料在成形后的性能研究材料在成形后的性能研究 成形过程的精确监测、控制和在线检测技术成形过程的精确监测、控制和在线检测技术 在成形设备方面，除扩大规格外，弯管、旋压、
26、在成形设备方面，除扩大规格外，弯管、旋压、滚弯、拉形、橡皮囊液压成形、喷丸及压弯设备等均滚弯、拉形、橡皮囊液压成形、喷丸及压弯设备等均已普遍实现计算机控制，并实现了位移、载荷控制的已普遍实现计算机控制，并实现了位移、载荷控制的精密化。精密化。 1.6.9无外形卡板型架装配技术无外形卡板型架装配技术 数字化传递技术、精确成形技术、高精度的数数字化传递技术、精确成形技术、高精度的数控加工技术以及整体结构件的刚性是无外形卡板型控加工技术以及整体结构件的刚性是无外形卡板型架装配技术的基础，无外形卡板型架装配系统主要架装配技术的基础，无外形卡板型架装配系统主要由激光跟踪定位仪（或电子经纬测量仪）和装配平
27、由激光跟踪定位仪（或电子经纬测量仪）和装配平台等组成。无外形卡板型架装配技术可实现模块化，台等组成。无外形卡板型架装配技术可实现模块化，通用性强，生产准备周期短。产品装配定位准确，通用性强，生产准备周期短。产品装配定位准确，部件装配开敞，效率高，发达国家已在军机、民机部件装配开敞，效率高，发达国家已在军机、民机装配中广泛应用。装配中广泛应用。 1.6.10 数字化设计制造和管理技术数字化设计制造和管理技术 长期以来，飞机设计制造一直遵循着传统的二长期以来，飞机设计制造一直遵循着传统的二维设计、模线样板、标准样件方法，这种模拟量传维设计、模线样板、标准样件方法，这种模拟量传递路线长，误差大，生产
28、准备周期长，使用保管不递路线长，误差大，生产准备周期长，使用保管不方便，更改费时费工，成本高，弊端很大。数字化方便，更改费时费工，成本高，弊端很大。数字化设计制造技术则完全改变了上述工作方法，它采用设计制造技术则完全改变了上述工作方法，它采用三维数字化定义，把飞机的结构和零件全部用三维三维数字化定义，把飞机的结构和零件全部用三维实体描述出来，并且把各种技术要求、设计说明、实体描述出来，并且把各种技术要求、设计说明、材料公差等非几何信息以及各结构之间的相对位置材料公差等非几何信息以及各结构之间的相对位置表示清楚。表示清楚。 在此基础上进行虚拟装配，检查零部件之间是否发生干在此基础上进行虚拟装配，
29、检查零部件之间是否发生干涉以及它们之间的间隙，排除某些设计的不合理性，最终形涉以及它们之间的间隙，排除某些设计的不合理性，最终形成数字样机。数字样机作为制造依据，基本上实现了精确设成数字样机。数字样机作为制造依据，基本上实现了精确设计，极大限度减少了工程更改，节省了大量工装模具和生产计，极大限度减少了工程更改，节省了大量工装模具和生产准备时间。飞机是通过数字化模型来表达的，各阶段可共享准备时间。飞机是通过数字化模型来表达的，各阶段可共享模型数据，因此在产品设计同时，可进行模型数据，因此在产品设计同时，可进行CAECAE分析计算、工分析计算、工装设计、工艺设计、可制造性分析，并进行数字化传递，为
30、装设计、工艺设计、可制造性分析，并进行数字化传递，为并行工程创造了条件。数字化设计制造技术完全改变了原来并行工程创造了条件。数字化设计制造技术完全改变了原来的设计制造方法，包括标准、规范和技术体系，所以它是体的设计制造方法，包括标准、规范和技术体系，所以它是体系性和全局性的技术，使传统的飞机设计制造技术发生了革系性和全局性的技术，使传统的飞机设计制造技术发生了革命性的变化。命性的变化。 90年代以来，西方发达国家通过实践已逐年代以来，西方发达国家通过实践已逐步认识到先进制造技术必须与先进管理技术相步认识到先进制造技术必须与先进管理技术相结合才有前途，并重视了先进管理技术的研究。结合才有前途，并
31、重视了先进管理技术的研究。1991年美国提出敏捷制造（年美国提出敏捷制造（AM）概念以后，）概念以后，一系列综合考虑人一系列综合考虑人-技术技术-组织的新概念不断涌组织的新概念不断涌现，诸如精益生产（现，诸如精益生产（LP）、准时生产（）、准时生产（JIT）等，促使航空业飞速发展。等，促使航空业飞速发展。 精益生产的内涵是赋予基层生产单位以高度精益生产的内涵是赋予基层生产单位以高度的权力，运用一切先进制造技术尽善尽美地生产出的权力，运用一切先进制造技术尽善尽美地生产出用户满意的产品，实现零库存，最大限度地减少在用户满意的产品，实现零库存，最大限度地减少在制品和一切不增值的环节，使企业的制造资源
32、得到制品和一切不增值的环节，使企业的制造资源得到合理的配置和最有效的利用，以有限的资源获取最合理的配置和最有效的利用，以有限的资源获取最大的效益。精益生产的特点主要在于大的效益。精益生产的特点主要在于“精良精良”和和“效益效益” ，其中，其中“消灭一切浪费消灭一切浪费”的哲理值得借的哲理值得借鉴。鉴。 精益生产精益生产 波音公司在生产组织上采用了波音公司在生产组织上采用了精益生产模式，取得了较好的经验。精益生产模式，取得了较好的经验。现在还要求承担他们产品的转包厂现在还要求承担他们产品的转包厂商按精益生产模式组织生产，并为商按精益生产模式组织生产，并为此提供培训。此提供培训。 敏捷制造概念是美
33、国里海大学敏捷制造概念是美国里海大学1991年提出的，年提出的，是指制造系统在满足低成本和高质量的同时，对变是指制造系统在满足低成本和高质量的同时，对变幻莫测的市场需求的快速反应。这对航空新产品的幻莫测的市场需求的快速反应。这对航空新产品的研制和生产尤为重要。敏捷制造的支持技术是基于研制和生产尤为重要。敏捷制造的支持技术是基于网络的异地设计和制造、供应链管理、电子商务等。网络的异地设计和制造、供应链管理、电子商务等。将高素质的员工、动态灵活的虚拟组织结构、先进将高素质的员工、动态灵活的虚拟组织结构、先进的柔性生产技术进行全面集成，使企业能对持续变的柔性生产技术进行全面集成，使企业能对持续变化、
34、不可预测的市场需求作出快速反应，由此获得化、不可预测的市场需求作出快速反应，由此获得长期的经济效益。长期的经济效益。 敏捷制造敏捷制造第二章第二章 飞机制造中的尺寸飞机制造中的尺寸传递体系及其实现传递体系及其实现2.1 飞机制造的互换和协调飞机制造的互换和协调2.1.1 互换和协调的基本概念互换和协调的基本概念2.1.2 飞机制造中的互换要求飞机制造中的互换要求2.1.3 保证互换性的意义保证互换性的意义 飞机批量生产要求其结构零、组、部飞机批量生产要求其结构零、组、部件具有件具有一定一定的的互换性互换性和和严格严格的的协调性协调性。 互换性是产品相互配合部分的结构属性，它指同名互换性是产品相
35、互配合部分的结构属性，它指同名零、组、部件在几何尺寸、形位参数和物理、机械性零、组、部件在几何尺寸、形位参数和物理、机械性能各方面都能相互取代而具有的一致性。能各方面都能相互取代而具有的一致性。 协调性指有协调关系（配合、对应关系等）的几何协调性指有协调关系（配合、对应关系等）的几何尺寸、形位参数都能兼容而具有的一致性。尺寸、形位参数都能兼容而具有的一致性。 由于飞机结构零件众多，型面复杂，尺寸大而刚由于飞机结构零件众多，型面复杂，尺寸大而刚度低，装配阶段容易变形等特点，除了度低，装配阶段容易变形等特点，除了对一般零、组、对一般零、组、部件的几何尺寸和形位参数有互换性和协调性要求部件的几何尺寸
36、和形位参数有互换性和协调性要求之之外，还外，还对部件气动力外形和相对位置、部件对接分离对部件气动力外形和相对位置、部件对接分离面有互换协调要求面有互换协调要求；对零、组、部件的结构强度、重对零、组、部件的结构强度、重量、重心位置等有互换性要求量、重心位置等有互换性要求。 经验证明，单纯靠采用公差配合制度和各种传统经验证明，单纯靠采用公差配合制度和各种传统的通用量具很难保证上述飞机制造的互换协调要求。的通用量具很难保证上述飞机制造的互换协调要求。分分类类按性质分类按性质分类使用互换性使用互换性生产互换性生产互换性外部互换性外部互换性内部互换性内部互换性完全互换完全互换不完全互换不完全互换（替换）
37、（替换）按互换部位按互换部位按互换级别按互换级别互换性的分类为了保证飞机的正常使用，对为了保证飞机的正常使用，对在使用中可能损坏的机体部件、组合件（如机在使用中可能损坏的机体部件、组合件（如机翼、尾翼、活动面、各种舱门、口盖）或成品翼、尾翼、活动面、各种舱门、口盖）或成品件（如发动机、特种设备、仪表、油箱等），件（如发动机、特种设备、仪表、油箱等），要求具有不经挑选和补充加工就能更换，并在要求具有不经挑选和补充加工就能更换，并在更换后不影响飞机使用性能的要求。更换后不影响飞机使用性能的要求。为了保证生产的正常进行，为了保证生产的正常进行，对飞机的零件、装配件、段件和部件在装对飞机的零件、装配件
38、、段件和部件在装配或对接时，不经挑选或修配就能满足装配或对接时，不经挑选或修配就能满足装配或对接要求而不影响产品装配质量的特配或对接要求而不影响产品装配质量的特性。要求具有生产互换性的范围比使用互性。要求具有生产互换性的范围比使用互换性的范围要广得多。换性的范围要广得多。机体和成品件的互换性。机体和成品件的互换性。机体内各结构单元的互机体内各结构单元的互换性。换性。更换某些具有更换某些具有复杂配合形状的组合件或部件，允许在现复杂配合形状的组合件或部件，允许在现场进行修配或补充加工来达到使用要求场进行修配或补充加工来达到使用要求。1.气动力外形的互换要求气动力外形的互换要求 组合件和部件本身的气
39、动力外形互换组合件和部件本身的气动力外形互换 组合件、部件与相邻件相对位置技术要求组合件、部件与相邻件相对位置技术要求2.部件对接接头的互换要求部件对接接头的互换要求 对接配合部位的协调要求对接配合部位的协调要求 对接处间隙要求对接处间隙要求 对接处切面外形吻合性要求对接处切面外形吻合性要求3.强度互换要求强度互换要求4.重量（包括重心）互换要求重量（包括重心）互换要求 不言而喻不言而喻2.2.1 保证协调准确度的基本方法保证协调准确度的基本方法2.2.2 按独立制造原则进行协调按独立制造原则进行协调2.2.3按相互联系原则进行协调按相互联系原则进行协调2.2.4按相互修配原则进行协调按相互修
40、配原则进行协调2.2.5三种尺寸传递原则的应用三种尺寸传递原则的应用2.2 保证互换协调的尺寸保证互换协调的尺寸传递原理传递原理 从保证飞机产品几何准确度的角度看，产品的制造从保证飞机产品几何准确度的角度看，产品的制造过程就是将产品图样上的理论尺寸以最小的误差传递到过程就是将产品图样上的理论尺寸以最小的误差传递到产品上去的过程。产品上去的过程。传统的飞机制造模式中，飞机零件大传统的飞机制造模式中，飞机零件大多为钣金件，不能用一般的机械加工方法来制造，而是多为钣金件，不能用一般的机械加工方法来制造，而是利用大量的标准和专用的工艺装备来制造，这些工艺装利用大量的标准和专用的工艺装备来制造，这些工艺
41、装备能以实物模拟量体现产品的尺寸和形状。在将这些零备能以实物模拟量体现产品的尺寸和形状。在将这些零件装配成组合件和部件时，其装配准确度和互换性的保件装配成组合件和部件时，其装配准确度和互换性的保证方法也不能像一般机械产品那样靠零件的制造准确度证方法也不能像一般机械产品那样靠零件的制造准确度本身来保证，而必须要以上述装配工艺装备来保证。本身来保证，而必须要以上述装配工艺装备来保证。 在飞机制造中，将产品理论尺寸传递到在飞机制造中，将产品理论尺寸传递到工艺装备上去往往要经过很多传递环节和多工艺装备上去往往要经过很多传递环节和多次反复移形过程。在制订产品的装配和协调次反复移形过程。在制订产品的装配和
42、协调方案时，要注意选择合理的、能保证各类工方案时，要注意选择合理的、能保证各类工艺装备协调的尺寸传递体系（协调路线）。艺装备协调的尺寸传递体系（协调路线）。 工艺装备的协调路线是：工艺装备的协调路线是：根据所采用的尺根据所采用的尺寸传递体系说明，由产品图纸通过实物模拟量寸传递体系说明，由产品图纸通过实物模拟量（模线、样板、标准工艺装备）或数字信息（模线、样板、标准工艺装备）或数字信息（产品几何数学模型），将机体上某一配合或（产品几何数学模型），将机体上某一配合或对接部位中一个或一组协调的尺寸和形状，传对接部位中一个或一组协调的尺寸和形状，传递到有关工艺装备上去的传递环节、传递关系递到有关工艺装
43、备上去的传递环节、传递关系和传递流程图。和传递流程图。2.2.12.2.1保证协调准确度的基本方法保证协调准确度的基本方法 无论是采用一般及其制造中的无论是采用一般及其制造中的公差配合制度公差配合制度，还，还是采用是采用模线样板方法模线样板方法作为飞机制造中保证互换性的方作为飞机制造中保证互换性的方法，产品互换性的基础都是保证法，产品互换性的基础都是保证制造准确度与协调准制造准确度与协调准确度。确度。 图纸图纸量具量具工艺装备工艺装备产品产品尺寸传递过程尺寸传递过程 显然要使两个相互配合显然要使两个相互配合的零件的同名尺寸相互协调，的零件的同名尺寸相互协调，它们的尺寸传递过程之间就它们的尺寸传
44、递过程之间就必然存在一定的联系。如图必然存在一定的联系。如图所示，零件所示，零件A A和零件和零件B B是要相是要相互协调的。假定互协调的。假定L LA A和和L LB B是协是协调尺寸，则它们的形成经过调尺寸，则它们的形成经过了许多次尺寸传递，其中有了许多次尺寸传递，其中有的是两个尺寸公共的环节，的是两个尺寸公共的环节，有的尺寸是两个尺寸各自的有的尺寸是两个尺寸各自的环节，后者将产生两个尺寸环节，后者将产生两个尺寸的协调误差的协调误差ABAB。保证协调准确度的基本方法保证协调准确度的基本方法联系因数联系因数K（表示两个零件在尺寸（表示两个零件在尺寸传递过程中的联系紧密程度）：传递过程中的联系
45、紧密程度）：)(221nnmKm1,独立制造原则；独立制造原则；m1, 相互联系原则；相互联系原则；n1n21,相互修配原则。相互修配原则。2.2.22.2.2按独立制造原则进行协调按独立制造原则进行协调 制造误差的方程式可以写制造误差的方程式可以写成下列形式：成下列形式：110niiA210njjB 因此，因此，A和和B零件尺寸的零件尺寸的协调误差可由下式确定：协调误差可由下式确定： 2111njjniiBAAB协调误差带公式为：协调误差带公式为：2111njjniiAB 相互配合的零件，按独立制造相互配合的零件，按独立制造原则进行协调时，协调准确度实原则进行协调时，协调准确度实际上要低于各
46、个零件本身的制造际上要低于各个零件本身的制造准确度。为保证两个零件具有比准确度。为保证两个零件具有比较高的协调准确度，就要求各个较高的协调准确度，就要求各个零件应具有更高的制造准确度。零件应具有更高的制造准确度。按独立制造原则进行协调按独立制造原则进行协调2.2.32.2.3按相互联系原则进行协调按相互联系原则进行协调当零件按相互联系制造原则进行协调时，零件之间的协调准确度只当零件按相互联系制造原则进行协调时，零件之间的协调准确度只取决于各零件尺寸单独传递的那些环节，尺寸传递过程中的公共环取决于各零件尺寸单独传递的那些环节，尺寸传递过程中的公共环节的准确度并不影响零件之间的协调准确度。节的准确
47、度并不影响零件之间的协调准确度。 制造误差的方程式可写成下列形式：制造误差的方程式可写成下列形式： 1110nmiimkkA2110nmjjmkkB 因此，因此，A和和B零件尺寸的零件尺寸的协调误差可由下式确定：协调误差可由下式确定： 协调误差带公式为：协调误差带公式为：2111nmjjnmiiBAAB2111nmjjnmiiAB按相互联系原则进行协调按相互联系原则进行协调 如果其它条件相同，采用独立制造和相互如果其它条件相同，采用独立制造和相互联系制造两种不同的协调原则时，即使零件制造联系制造两种不同的协调原则时，即使零件制造准确度相同，但却得到不同的协调准确度。按相准确度相同，但却得到不同
48、的协调准确度。按相互联系制造原则能得到更高的协调准确度。而且互联系制造原则能得到更高的协调准确度。而且在尺寸传递过程中公共环节越多，协调准确度也在尺寸传递过程中公共环节越多，协调准确度也就越高。就越高。 采用相互修配原则进行采用相互修配原则进行协调时，协调准确度仅决定协调时，协调准确度仅决定于将于将A零件的尺寸传递给零件的尺寸传递给B零零件时这一环节的准确度。件时这一环节的准确度。 2.2.4 2.2.4 按相互修配原则进行协调按相互修配原则进行协调 这种协调原则的联系系数这种协调原则的联系系数K最大。在一般情况下，这种协调原最大。在一般情况下，这种协调原则比按相互联系制造原则能够达到更高的协
49、调准确度。则比按相互联系制造原则能够达到更高的协调准确度。 制造误差的方程式制造误差的方程式可写成下列形式：可写成下列形式： A和和B零件尺零件尺寸的协调误差可寸的协调误差可由下式确定：由下式确定： 协调误差带公式为：协调误差带公式为：mkkA101110mAmmkkB1mBAAB1mAB按相互修配原则进行协调按相互修配原则进行协调按按相相互互修修配配原原则则进进行行协协调调2.2.52.2.5三种尺寸传递原则的应用三种尺寸传递原则的应用 n根据飞机构造和制造特点，对于根据飞机构造和制造特点，对于与气动外形有与气动外形有关的零件关的零件，要达到较高的制造准确度比较困难，要达到较高的制造准确度比
50、较困难，或者在经济上不合理。但是为了保证互换，首或者在经济上不合理。但是为了保证互换，首先必须保证协调准确度。实际上，在飞机生产先必须保证协调准确度。实际上，在飞机生产中出现的问题大量是协调方面的。若采用独立中出现的问题大量是协调方面的。若采用独立制造原则，为达到协调准确度要求，就必须对制造原则，为达到协调准确度要求，就必须对零件制造准确度提出更高的要求。这一点用目零件制造准确度提出更高的要求。这一点用目前常规的制造方法难以做到。前常规的制造方法难以做到。 三种尺寸传递原则的应用三种尺寸传递原则的应用 形状复杂的零件采用相互联系制造原则。形状复杂的零件采用相互联系制造原则。在制在制造过程中，将
