数字化技术在航天产品加工过程中的应用

崔桂仙

（四川航天技术研究院 四川成都 610100）

随着航天工业的高速发展，航天产品自身的复杂性以及零件精度要求使得传统的加工设备和技术已无法适应复杂航天产品的高效、高质加工要求[1]。因此，要有效解决复杂、精密的航天产品加工问题就要充分利用数字化技术，尤其是数控加工技术。数控加工技术的迅速发展和广泛应用，能使航天产品的加工制造发生翻天覆地的变化。随着科学技术的迅速发展，计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术在航天行业获得了广泛应用；CAD/CAM技术能为航天产品的加工制造提供更准确的产品几何模型，这种几何模型使得航天产品的加工和处理更灵活也更方便，可以实现航天产品的设计与加工一体化。

一、我国数字化技术在航天产品加工中存在的问题

经过多年的实践，我国航天产品的数控加工技术已经取得了较大的成果，但是在航天产品的实际加工过程中仍存在许多问题，例如数控技术的专业化和集成化很低，这些在一定程度上降低了航天产品的加工效率；航天产品在进行刀具准备和零件检测时耗费的时间很长，辅助的时间多，加工效率又进一步降低；产品加工时的切削效率低，轻载高效的数字化切削应用不够普遍；航天产品的生产成本高，大型的航天产品所用的材料很特殊、价格一般比较昂贵，以数量保质量的生产加工不适合航天产品的加工，这也给企业带来了巨大的经济挑战。

二、航天产品加工过程中多种数字化技术的应用

要高质高效且低成本地完成复杂的航天产品的数控加工成为需要攻克的一大难题[2]。而利用先进的数字化技术手段例如CAD/CAM软件、集成与协同技术以及其他数字化核心技术来进行航天产品的加工，有利于航天企业实现数控加工高质高效、低成本的目标。

（一）CAD/CAM等数字化单项技术普遍应用

以CAD/CAM等为代表的数字化单项技术在航天产品的加工过程中的应用已经普及，整个航空产品及零件加工实现了三维数字化设计。近年来，航天产业中单项数字化技术的应用已经有了非常丰富的经验。在航天产品的加工过程中实现了虚拟装配、运动仿真等，利用数字化技术采用了大量的有限元分析和性能、工艺仿真手段，不仅能够提高航天产品的设计水平，还大大缩短了产品的开发周期。但数字化技术的应用大多以单点研究为主，数据信息还存在孤岛现象。

（二）集成与协同技术应用广泛

在工业领域，CAD和CAM集成、敏捷并行制造、精益生产等集成和协同技术广泛应用，但仍未实现一个完整的全面数字化。异地分散的各种资源在集成与协同技术的应用中能通过数字化手段进行有效地集成和共享，进而完善航天产品加工的模式。

（三）数字化核心技术初具研究成果

我国近年来对数字化技术的研究越来越深入，CAE、数据库管理技术、CAD与CAM集成技术、虚拟制造技术等在航天产品加工过程中的应用对航天产品加工的促进效果明显，还有部分研究成果已是国际先进水平。但数字化的基础核心技术，如CAD、CAE技术仍然受制于国外企业，这种制约不利于航天产品加工的可持续发展。

三、数字化技术在航天产品加工过程中的应用前景

数字化技术的应用是航天产业发展的重要支撑，也是提升航天加工能力的有效途径。国外很多大型航天加工制造企业通过应用数字化制造技术，成功缩短了产品研制周期，数字化技术已成为航天产品加工生产的核心技术[3]。为确保我国航天产品加工产业的可持续发展，企业应清晰地看到数字化技术在航天产品加工过程中的应用前景。通过顶层规划加强组织领导，加快航天产品数字化加工进程；加强数字化技术的创新研究，打破数字化加工核心技术缺乏的瓶颈；通过对航天产品加工过程中的数控编制、刀具选择、切削方式等的研究，达到高质高效低成本完成航天产品数控加工的目标。推进航天产品加工的数字化，使中国航天产品加工向集成化、数字化方向发展，提升我国航天产品加工产业的国际竞争力。

随着我国航空事业的发展，我国已经将先进的数字化技术应用于航天产品的加工过程中，且近几年来由于数字化技术的加持，航天产品加工产业发展迅速，业绩得到了提升，有的企业甚至开始承接国外订单。但是数字化技术在航天产品加工过程中的应用还存在一些问题，数字化技术的应用普及还需要进一步深入，航天产品加工行业的发展水平与欧美一些国家相比仍存在较大差距。本文对数字化技术在航天产品加工过程中的应用前景分析基于当下航天产品加工中数字化技术应用的问题分析，以期为实现航天产品加工产业的可持续健康发展提供理论支持。