¿Cuál es el estado actual y la tendencia de desarrollo de la industria de fabricación de aviones?
Si analizamos la historia casi centenaria de la industria de fabricación de aviones, especialmente la historia del desarrollo en las últimas décadas, el desarrollo de la tecnología de fabricación de aviones ha sido impulsado por la fuerte demanda de transporte civil y fines militares, y ha sido influenciado por el desarrollo de la economía mundial y la ciencia y la tecnología. La promoción de la tecnología ha dado como resultado el rápido desarrollo y la aplicación generalizada de hoy. ?
La carrera armamentista durante la era de la Guerra Fría estimuló el desarrollo de la industria militar, especialmente la industria de fabricación de aviones. Para desarrollar nuevos cazas de alto rendimiento, grandes aviones de transporte militar, aviones militares especiales y helicópteros armados, los gobiernos y ejércitos de varios países han lanzado continuamente nuevos planes de investigación, han invertido enormes sumas de dinero, han desarrollado tecnologías de fabricación avanzadas y sus equipos especiales. y básicamente estableció tecnologías avanzadas de fabricación de aviones como base del desarrollo. ?
Con la recesión a largo plazo de la economía mundial, los beneficios de las aerolíneas en varios países han caído drásticamente, lo que afecta directamente a los fabricantes de aviones. Por lo tanto, para sobrevivir, reducir el costo de todo el ciclo de vida de la aeronave se ha convertido en un indicador importante para el desarrollo de una nueva generación de aeronaves civiles y la dirección del desarrollo de tecnología de fabricación avanzada. ?
Después del final de la Guerra Fría, varios países han recortado drásticamente sus gastos de defensa y los militares no pueden permitirse los altos costos de adquisición de armas y equipos de alto rendimiento, como el avión de combate F-22. , que cuesta 160 millones de dólares cada uno. Estos elevados costes de adquisición han limitado la cantidad de producción del avión, por lo que el ejército estadounidense ha propuesto desarrollar un avión asequible: el JSF Joint Strike Fighter (aproximadamente 300 millones de dólares cada uno) como complemento correspondiente. El desarrollo y la producción de aviones militares también plantea el doble objetivo de alto rendimiento y bajo coste durante todo el ciclo de vida. ?
Con el desarrollo continuo de la tecnología informática y el nacimiento de muchos conceptos nuevos, como la producción ajustada, la tecnología avanzada de fabricación de aviones cambia constantemente. Las tecnologías tradicionales se refinan constantemente y se procesan y forman nuevos materiales y nuevas estructuras. Las tecnologías cambian constantemente. La estructura general innovadora e integrada y la tecnología de fabricación digital construyen el marco principal de la nueva generación de tecnología de fabricación avanzada de aviones. Para comprender mejor esta tendencia en el desarrollo de tecnología avanzada de fabricación de aviones extranjeros, este artículo presenta varias tecnologías de fabricación principales ("Tecnología avanzada de mecanizado CNC" es un extracto de este sitio).
La aplicación de la tecnología CNC en la industria de fabricación de aviones de los países industrializados occidentales se inició en la década de 1960. En los últimos 50 años de desarrollo de la tecnología CNC, el estado de desarrollo y el nivel de aplicación de la tecnología CNC en la industria de fabricación de aviones de los países desarrollados se reflejan principalmente en los siguientes aspectos: básicamente la realización de máquinas CNC, la adopción generalizada del sistema CAD/CAPP/CAM y DNC. tecnología, alcanzar el mecanizado CNC es altamente eficiente, se han establecido líneas de producción flexibles y se ha desarrollado tecnología de procesamiento de corte de alta velocidad. ?
1 La máquina CNC básicamente se ha realizado
En los países desarrollados, las máquinas herramienta CNC representan del 30 al 40% del número total de máquinas herramienta, y la industria de fabricación de aviación es incluso mayor, alcanzando entre el 50 y el 80%. Las empresas de fabricación de aviones como Boeing y McDonnell Douglas están equipadas con una cantidad considerable de diferentes tipos de equipos CNC avanzados, especialmente centros de mecanizado y fresado CNC multicoordinados a gran escala. Al mismo tiempo, el equipo de soporte relacionado está completo. La velocidad del CNC es alta y básicamente se ha realizado el control numérico de la máquina. ?
Boeing ha establecido un taller de maquinaria para piezas estructurales de aluminio, titanio y acero y un taller de maquinaria para piezas estructurales de revestimiento de ala y vigas en la División de Fabricación de Aeronaves Civiles de Auburn, con 362 juegos de equipos de mecanizado equipados con NC Hay alrededor de 180 máquinas herramienta y la tasa de CNC alcanza el 50%. ?
A mediados y finales de los años 90, estas empresas seguían reforzando aún más la transformación tecnológica y la actualización de los equipos de mecanizado, especialmente las fresadoras y centros de mecanizado CNC multicoordinados de alta velocidad. Por ejemplo, la sucursal de fabricación de aviones militares de Boeing en Wichita está recientemente equipada con una fresadora CNC Minumac 30TH de 43m×3m×2m elevada, 3 pórticos y 5 coordenadas de la compañía francesa Forest Line para procesar las partes estructurales del avión "Airbus" de la British Aerospace. (BAe), la antigua empresa alemana DASA en Hamburgo y la empresa Remele, responsable de la fabricación de piezas estructurales de Bell Helicopter, están equipadas con un número variable de fresadoras de pórtico de 5 coordenadas de alta velocidad de la empresa francesa Forest Line. Entre ellas, Remele Company tiene hasta 6 unidades, con una potencia de husillo de 40 kW, una velocidad de rotación de 40.000 r/min y puede procesar piezas con espesores de pared de hasta 0,76 mm. También está equipada con un cabezal de máquina Fischer con una potencia de husillo de 75 kW y una velocidad de rotación de 5000 r/min. Puede procesar paneles de alas de gran tamaño con alta eficiencia de corte.
Bell Helicopter también compró un centro de mecanizado de alta velocidad de 5 coordenadas y doble husillo Automax IV de Marwin Company en Filadelfia, EE. UU., para procesar piezas estructurales de aviones. La especificación es de 20 m × 8 m × 9 m, la velocidad del husillo es de 24000 r/min y. la velocidad de avance es de 20 m/min. ?
2 La eficiencia del mecanizado CNC es alta
El nivel de aplicación de la tecnología CNC en las empresas de fabricación de aviones en los países desarrollados es alto. Se manifiesta en: no solo la tasa de utilización del equipo CNC es alta (generalmente hasta 80), la tasa de utilización del husillo es alta (95), sino que también la eficiencia del procesamiento es extremadamente alta, el ciclo de procesamiento es corto y la productividad laboral es de 20 a 40 veces la de nuestro país. La eficiencia de procesamiento de piezas de procesamiento general de alas a gran escala es de aproximadamente 50 kg/h. McDonnell Douglas fabrica particiones para el tren de aterrizaje de aviones de transporte militar C-17, con una eficiencia de procesamiento de aproximadamente 30 kg/h. ?
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3 Amplia aplicación de sistemas avanzados CAD/CAPP/CAM
Amplia aplicación de diseño y fabricación automatizados CAD/CAPP/CAM/CAE software de aplicación Además de proyectos simultáneos como DFX, existen suficientes bases de datos de conocimientos de procesos, bases de datos de parámetros de corte y diversos materiales técnicos estandarizados como herramientas auxiliares. Por lo tanto, los medios de diseño y proceso son avanzados, la mano de obra es sofisticada y los procedimientos de mecanizado NC son de alta calidad, lo que acorta el ciclo de preparación del proceso, mejora la utilización del equipo y la eficiencia de producción y acorta en gran medida el ciclo de producción de piezas. ?
4 La tecnología DNC se utiliza ampliamente
La mayoría de las empresas de fabricación de aviones en los países desarrollados han utilizado ampliamente la tecnología de control digital distribuido (Distributed NC, DNC) a finales de los años 1970 y 1980. Un sistema DNC establecido por Boeing en la División de Aeronaves Militares de Wichita está conectado a más de 130 equipos CNC distribuidos en varios talleres diferentes, incluidos centros de mecanizado, grandes fresadoras y máquinas de medición CNC. McDonnell Douglas, MBB y las fábricas de extron han establecido sistemas DNC. Hay aproximadamente 20.000 fabricantes subcontratados de piezas de aviones pequeños en los Estados Unidos, y entre el 60% y el 80% utilizan sistemas DNC. El uso de la tecnología DNC tiene beneficios económicos y técnicos obvios y, por lo general, puede aumentar la productividad entre un 15 y un 20%. ?
5 Aplicación de la tecnología de corte de alta velocidad
El mecanizado de alta velocidad (HSM) se considera el método más importante en el proceso de mecanizado del siglo XXI. El corte a alta velocidad tiene ventajas evidentes en comparación con el corte convencional: el tiempo de procesamiento se reduce aproximadamente entre un 60 y un 80 %, la velocidad de avance aumenta entre 5 y 10 veces, la tasa de eliminación de material aumenta entre 3 y 5 veces y la durabilidad de la herramienta aumenta en un 70%, la fuerza de corte se reduce en aproximadamente un 30% y la superficie La rugosidad Ramax puede alcanzar 8 ~ 10μm, el aumento de temperatura de la pieza de trabajo es bajo, la deformación térmica y la expansión térmica se reducen, y es adecuado para procesar piezas delgadas y complejas de paredes delgadas.
El uso de tecnología de mecanizado CNC de alta velocidad para piezas estructurales integrales grandes y complejas de aviones es una tendencia en el desarrollo de la tecnología de mecanizado de aviones en los últimos años. Por lo tanto, a mediados y finales de la década de 1990, los fabricantes de aviones compraron muchos centros de mecanizado y fresado CNC avanzados de alta velocidad y múltiples coordenadas para procesar diversas piezas estructurales integrales de aluminio, titanio, acero y otros materiales. El centro de mecanizado de alta velocidad de Boeing Bertsche Engineering se utiliza para procesar piezas compuestas y aleaciones de aluminio aeroespaciales.
Para el mecanizado de alta velocidad de aleación de aluminio, la velocidad de corte puede alcanzar 2000~5000 m/min, la velocidad del husillo puede alcanzar 10000~40000 r/min, la velocidad de avance de procesamiento es de 2~20 m/min y la tasa de eliminación de material es de 30~40 kg/h. ?
La tecnología de corte de alta velocidad plantea mayores requisitos para máquinas herramienta, herramientas de corte, sistemas de control, programación, etc. Los países desarrollados tratan la investigación y aplicación de tecnologías de apoyo para el mecanizado de alta velocidad como un proyecto sistemático, lo han resuelto bien y lo mejoran constantemente. ?
6 Aplicación de sistemas de fabricación de automatización de alto nivel
Las empresas de fabricación de aeronaves en los países desarrollados conceden gran importancia a la aplicación de sistemas de fabricación de automatización de alto nivel para mejorar el desarrollo y la producción de nuevos aviones. capacidades y fortalecer la competitividad empresarial. A finales de los años 1970 y 1980, se establecieron sucesivamente sistemas de fabricación flexible (FMS) para el procesamiento flexible de piezas estructurales de aviones, desempeñando un papel importante en el desarrollo de nuevos aviones.
A mediados y finales de la década de 1990, debido al desarrollo y progreso de la tecnología de máquinas herramienta de corte de alta velocidad, aumentó el número de piezas de aeronaves procesadas en general, y las unidades de procesamiento flexibles o líneas de producción flexibles compuestas por unidades de procesamiento flexibles comenzaron a ser ampliamente utilizadas. Se utiliza para procesar piezas estructurales generales de aviones (también se aplica en el campo de la fabricación de automóviles). Por ejemplo, la División de Aeronaves Militares de Boeing Wichita utiliza una línea de producción de procesamiento flexible compuesta por unidades de procesamiento de alta velocidad para procesar piezas integrales de la estructura de los aviones. Dassault Aircraft Company también ha establecido una línea de producción de procesamiento flexible en la fabricación del avión "Rafale". Consta de cuatro centros de corte de 5 coordenadas, equipados con carros automatizados de carga y descarga de piezas y una biblioteca de herramientas controlada por robot con una capacidad de. 1.000. Sólo necesita estar equipado con un operador.
Los países desarrollados occidentales no solo otorgan importancia al desarrollo de la tecnología principal CNC, sino que también prestan atención al desarrollo coordinado de varias tecnologías de automatización de unidades que respaldan la tecnología CNC, incluidos los sistemas de gestión de información de talleres CNC, que permiten la tecnología CNC. Desarrollarse rápidamente y alcanzar un alto nivel. El nivel de aplicación ha promovido efectivamente el desarrollo y el progreso de la industria de fabricación de aviones. En la actualidad, los fabricantes de aviones de los países desarrollados no solo han logrado un procesamiento CNC eficiente, sino también un diseño digital (D-D) y una fabricación digital (D-M).