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摘要：随着新一代飞机结构件的结构大型化、整体化趋势更加显著，对数控加工提出了更高要求。然而飞机的结构设计和制造的协同性仍然较差，设计对零件可制造性的考虑不多，给制造带来了困难。随着计算机技术、数字化技术以及智能技术的发展及其在飞机结构件设计与制造中的使用，飞机工业的发展取得了较大的突破。本文主要介绍了飞机结构件数字化设计与制造技术的研究和发展现状，数字化技术以及加工技术在飞机结构件中的具体应用，最后介绍了飞机结构件制造协同平台。
关键词：飞机结构件；数字化设计；制造技术
引言
现代飞机制造是一项复杂且系统的工程，一旦某个环节出现问题，都可能对飞机的整体质量和性能造成影响，由此会给飞机的安全航行埋下隐患。为有效避免这一问题的发生，可在现代飞机制造的各个环节中，对数字化技术进行合理应用，从而确保飞机的制造质量，提高工作效率。借此，下面就现代飞机数字化制造技术展开研究。
1飞机结构件数字化设计与制造技术发展现状
1.1国外发展现状
为提升飞机制造的效率，节约成本，美国率先在飞机结构件设计与加工制造中使用数字化技术，并运用数字化技术对传统的飞机设计与制造的流程进行改进和优化，经过实践证明，这一方式在提升效率节省成本方面极为有效，根据相关统计，与传统飞机制造技术相比，使用数字化技术进行改进后，飞机结构件设计时间是原来的一半左右，飞机结构件制造的时间节省了66%，装工时间则仅为原来的十分之一，而在成本方面，飞机制造成本和维护成本均减少了一半，由此可见数字化技术在推动飞机制造技术的发展与进步方面有着重大的意义。
1.2国内发展现状
为紧跟世界潮流与发展步伐，我国飞机制造企业积极引进国外数字化设计与制造技术，经过十多年的发展初见成效。当前，我国头部飞机制造企业已经完成了数字化设计软件的初步研发，并搭建了数字化生产车间，实现了飞机制造过程中部分操作的数字化与智能化，然而我国当前飞机结构件设计与制造技术的数字化还停留在初级阶段，在集成度、柔性化、智能化方面与西方发达国家相比还有一定的差距。
2飞机结构件数字化设计技术
2.1制造工艺知识的识别
飞机结构件繁多，其制造加工与组装环节繁多且复杂，机器获取制造工艺知识是飞机结构件智能化设计的前提和基础。尽管飞机加工方面所涉及的知识复杂、流程繁多，但还是具有一定的特征和规律可循，即大多数的飞机结构件加工都涉及零件的组成特征。特征技术是数字化制造业中集成信息的一种手段，通过特征技术能够有效缩短工艺员编程的时间，降低其编程的难度，不仅如此，通过工艺信息的集成与共享还能够提升零件设计与加工的速度，一定程度上提升零部件的质量。
2.2基于特征的三维模型参数化设计
飞机制造集成了多种高科技技术，是一个国家工业设计与制造水平的集中体现。随着经济全球化的发展，当前工业企业之间的竞争更加激烈，要想在激烈的竞争中脱颖而出就必须改变传统的飞机生产制造模式，改变只注重生产任务，不注重生产成本的飞机工业生产状态。特别是在飞机结构件环节需要尤其注意，飞机结构件的生产材料成本高昂，而且生产的周期也比较长，而不合理的飞机结构件设计则会导致生产难度上升，提升生产成本的同时也会导致生产周期的延长，因此在飞机工业中，急需找到能够快速、优质地设计飞机结构件的方式，从而提升我国飞机工业的核心竞争力。
3飞机结构件加工技术
3.1集成化工艺编程平台
飞机结构件工艺编程是影响飞机结构件设计与制造的关键环节，为解决这一问题，我国相关专家提出了面向航空复杂结构件的用户自定义加工特征建模方法和基于全息属性命名的加工特征识别方法，开发基于特征技术的智能编程系统，进而使复杂的结构件智能化设计成为可能。这一系统以工艺知识库、切削参数库和制造资源库做支撑，在实现对飞机结构件制造加工工艺自动识别的基础上，能够对飞机结构件制作加工的流程进行合理的设计，并完成对加工程序的编制、检测数据的生成等的规划，通过这一智能编程系统能够解决飞机结构件工艺设计难题。随着这一系统的进一步研发和升级，系统将具备更加完善的功能，从而使所有的飞机结构件设计与编程都能够在计算机内完成，一方面能缩短飞机结构件设计和制造的时间，提升生产效率，另一方面，能够将飞机工艺工作者从繁杂的编程工作中解放出来，使其能够有更多的时间和精力专注于工艺技术进行研发，对工艺知识进行更新。
3.2数控设备智能化评估与保障
数控机床是进行飞机结构件生产和加工的主要机械之一，其功能的好坏直接影响到了结构件的质量，而在智能化自动化生产过程中，对于数控机床的精密程度提出了更高的要求，不仅如此，无人干预的自动化生产中，数控机床还需要具备自身性能和故障进行预测评估的能力，以确保飞机结构件能够正常生产。传统的数控机床主要依靠人工检测评估来确保其精密程度，然而这样的方式需要技术人员在对机器进行检测后进行大量的分析，同时也无法实时对机床的精密程度进行检测，需要进行人工干预。而德国DST机床公司所开发的机床精度自诊技术则能够较好的解决这一问题，通过这一技术能够实现对机床状况进行预判，从而对可能存在问题的部分进行提前检修和维护，提升机床的使用效率
3.3加工过程自适应控制技术
要实现飞机结构件的自动化、智能化制造与加工不仅需要实现编程的智能化和加工机床设备的智能化，还涉及对刀具、装夹的控制，从而防止结构件出现变形和损坏。自适应装夹夹具需要根据飞机结构件的变形程度对夹力进行相应的调整，在基于特征中间加工状态评估、加工过程中特征的刚性的基础上，结合实时监测的切削刀调整夹紧力，使得夹紧力和切削力是相匹配的，通过这样的方式防止变形产生。不仅如此，还需要根据飞机结构件的特征对飞机结构件进行分组和分类，综合考虑加工尺寸和加工工艺，从而设计出不同模块的编程，通过将标准化的工装防止在不同的生产线上实现自动化生产飞机结构件。
3.4数字化生产管控
数字化生产管控是未来飞机结构件自动化、智能化生产的大脑，它集成了工厂所有的数据，并能够对数据进行分析，并依据分析进行生产决策，对工厂资源进行统一的智能化的调配。在应用这一技术的过程中，不仅需要实际工厂的配合，同时还需要打造虚拟化的工厂，通过在虚拟化的工厂中对生产计划进行虚拟运行来判断计划是否合理，从而对生产计划进行调整。同时也需要不断将实际的工厂生产和经营的状况反馈到虚拟工厂中去，使其更好地学习实际工厂的运行流程，更加精准地对实际工厂的运行流程进行模拟。
结束语
在飞机结构件的设计和制造过程中引入数字化技术，经过实践证明能够有效提升飞机设计与制造的效率，并减少生产成本，然而飞机结构件的设计和制造基于其小批量、品类多的特点还需要辅以自动化、柔性化生产，因此在未来飞机结构件设计和制造的过程中还需要引入人工智能技术，构建飞机结构件协同设计与制造平台，打破传统的飞机结构件设计与制造相分离的状态，打造智能化生产工厂。
参考文献
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