 这是中航西飞正在装配中的ARJ21飞机翼盒。看似普通，却是通过一项获得2020年国家技术发明奖二等奖的突破性技术制造而来。 这项名为“大型复杂薄壁结构的多柔性匹配切削制造技术及应用”（下文简称：多柔性匹配切削技术）的新一代航空高精尖科研成果，将显著提升我国在大飞机加工生产领域的稳定批生产能力。 1.它在全球数控加工领域首次提出并实现预应力可调多面燕尾槽装夹方法。 2.它提出的切削参数优化方法，解决了五轴加工中大型复杂薄壁结构三万转高速铣削颤振与效率低问题。 3.首次提出开设环形应力释放槽，广泛应用于大型壁板、框、梁等零件加工中，形成一整套大型复杂薄壁结构零件的数控编程技术标准。 为了实现这一突破性成就，中航西飞数控加工厂科研团队钻研了11年。 迎难而上 勠力攻关 航空结构件，如长桁等，作为飞机机体骨架的重要组成部分，既是飞机的重要承力结构，也是飞机重量的重要组成部分。但其制造却是个难题：零件外廓尺寸大、装夹困难效率低、零件结构更复杂、加工精度更严格、零件变形更难控……这些“硬骨头”一个比一个更难啃。 为了实现这一领域的突破，2008年，中航西飞数控加工厂科研团队启动了机翼长桁加工制造的科研项目，就此踏上了攻关之路。  团队调研 以往，大飞机的机翼长桁采用靠模铣来加工。但靠模铣是上世纪50年代的加工工艺，加工的零件表面质量非常不好，打磨量较大。而过多打磨又会严重影响零件的疲劳强度，而且加工设备老化，产能不能满足生产需求。而且机翼长桁属于细长柔性、薄壁弱刚性零件，加工过程易颤振。 为了实现加工过程低振动稳定切削，中航西飞数控加工厂的科研团队尝试开发了数种铣切夹具，经过多年攻关，在全球数控加工领域首次提出并实现了预应力可调多面燕尾槽装夹方法，液压一体式装夹——这样一方法又快又稳，解决了弱刚性长桁加工振动问题，实现了我国在这一领域的关键性突破。  燕尾槽装夹 为了减少加工中的切削颤振，研发团队还提出了考虑工件刚性及机床特性时变的切削参数优化方法。通过大量实验，采集、分析海量数据，彻底解决了大型复杂薄壁零件五轴铣削的颤振问题。  颤振与稳定加工表面对比 大型飞机的外翼，最大壁板长近20米，宽大多在2米以上，而腹板最薄之处不到2毫米。数控加工厂研发团队所要解决的问题，就是在这样又大又薄、刚性极差的壁板上进行数控加工，保证不颤振。这好比在纸上动刀，保证纸不破。 采用抑振增效新技术后，飞机的壁板、长桁、框、梁、肋、蒙皮、接头、滑轨8类零件的切削颤振都得到有效抑制，制造精度成倍提高，零件合格率高达100%，极大提高了生产效率。  大壁板应力槽的应用 “比拼”后 数据惊艳 接下来的一个“插曲”更能体现我国在这一领域的后来居上。 几年前，一架国际知名的民用飞机主机制造商邀请国内多家供应商为其提供技术改进方案，在硬性的制造标准之外，要求制造时间越短越好。 国内多家供应商纷纷参与并展示方案，但无一例外的，都在与其提供的“标准方案”的对比中纷纷败下阵来——加工时间超时。 此时，中航西飞数控加工厂也应邀拿出了自主发明的“多柔性匹配切削技术”。使用这一技术加工大型飞机垂尾梁缘条，仅仅需要不到四个小时，比“标准方案”还少用12分钟！  ARJ21翼盒装配 除又快又稳又省时之外，这项技术还能大幅降低劳动强度。 以往的大型飞机结构件加工中，工人劳动强度主要体现在专用铣切夹具更换、零件加工位置精调等。原始的专用夹具，面对不同截面长桁，都要更换一次夹具。而且面对较长的长桁加工时，需要近70到80个以上的螺栓压板。 而“多柔性匹配切削技术”通过通用性夹具，能大幅减少夹具更换次数；通过柔性液压可调夹具，零件位置难度也得到了降低，工人很容易快速找正加工；通过发明嵌入式夹具，减少了加工过程中工人更换螺栓压紧位置带来的繁琐劳动量。 应用“多柔性匹配切削技术”后，零件制造周期有效缩短40%，单件周期平均缩短5天。 工装制造成本降低了90%以上，加工效率提高了56倍。 同时，制造精度成倍提高，零件合格率高达100%。  长桁燕尾槽装夹 而今，中航西飞已经逐一实现了机身框、机翼加筋壁板、机翼肋等典型航空结构件预应力可调多点装夹及随形装夹，并在ARJ21项目中央翼长桁、C919项目机翼长桁的研制生产中广泛应用这一技术。 这一技术大大提升了我国飞机数字化制造水平，未来，我国航空制造业的机型和产量将会逐步提升，带来更加可观的经济效益。 |
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