2022年科技创新“个一”工程十大产业现状和发展趋势之——航空制造产业与技术 .docx
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1、_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 科技创新 “ 六个一 ” 工程十大产业现状和进展趋势之四航空制造产业与技术目 录1、航空先进制造技术产业概述- 2 - 1产业概念及基本学问 - 2 - a数字化制造技术 - 2 - b复合材料构件关键制造技术- 4 - c大型、整体轻金属构件制造技术- 6 - d高效数控加工技术 - 6 - e新型特种加工制造技术 - 7 - f柔性制造技术 - 7 - g数字化、可视化、非接触式快速无损检测技术- 8 - 2产业简况及对经济、社会影响- 8 - 2、该产业国内外进展简况- 9 - 1国外先进国家产业进展情形- 9 - a航空制造与研发市
2、场的垄断化- 9 - b生产全球化和分工专业化趋势明显- 9 - c航空产业寡头在高端核心技术领域竞争猛烈- 10 - d航空产业集群进展,构筑完善的航空制造产业链- 10 - e信息技术转变了航空制造业运行模式- 11 - 2我国进展情形 重点企业、技术及规模 - 11 - (3)我省该产业进展情形 - 14 - 重点企业进展情形 - 14 - 技术条件状况 - 15 - 3、我省该产业存在的不足与需要解决的问题- 15 - 4、促进我省该产业进展的想法或摸索- 15 - 主要参考资料: - 17 - _精品资料_ - - - - - - -第 1 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - -
3、- - - - - - - 1、航空先进制造技术产业概述1产业概念及基本学问航空先进制造业概念已不同于传统意义上的机械制造业,它是当今高科技 的综合利用,是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激 光学、治理学等最新成就为一体的一个新技术与新兴工业的综合体,是多学科交叉、技术密集的高科技领域,是集现代科学技术成果之大成的科学技 术,其进展水平标志国家的顶尖制造技术水平,对整个装备制造业的进展起 着引领的作用;航空先进制造技术是航空高科技产业的重要组成部分,涉及产品设计、加 工和装配、治理以及服役保证的全过程,全部航空产品都要依靠制造技术体 系及其相应的工具、仪器和设备得以实现;航空
4、制造技术对保证航空产品 的性能、缩短研制周期、降低成本以及提高牢靠性起着打算性的作用;航空先进制造技术是指当代信息技术、综合自动化技术、通用制造技术和 现代治理理论与方法的有机结合,是传统制造技术不断吸取机械、电子、信 息、材料、能源及现代治理等科技成果,并将其综合应用于制造全过程,以 实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷生产,从而获得抱负技术、经济成效的 制造技术的总称;航空先进制造技术不仅包括制造工艺与装备技术,仍包括 制造系统治理技术、信息化及数字化集成技术以及为讨论开发这些专用的技 术而建设的试验室和工程中心等设施;因此,它是指不断提升传统工艺技 术,推出和应用新技术、新工艺和新设备,吸取
5、信息技术及现代治理技术等 方面最新成果,综合应用于航空产品的设计、制造、治理及售后服务全过程 中的工程技术总称;以下从七方面阐述航空先进制造技术的一些基本概念;a数字化制造技术数字化制造技术是指一种利用数字化定量表述、储备、处理和掌握方法,支 持产品生命周期和企业的全局优化的制造技术;它是在运算机网络技术与制 造技术的不断融合、进展和广泛应用的基础上产生的全新技术;数字化制造_精品资料_ - - - - - - -第 2 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 技术的内涵特点包括:产品数字化:产品数字建模和预装配以及并行产品 定义:设计数字化:飞机构型定义和掌握,
6、多变共用模块设计,采纳整体 件,削减分立零件:试验数字化:设计功能样机和性能样机,削减或简化 实物试验;制造数字化:采纳数字化生产线,大幅度削减工装模具,全面 推行数字化制造方式;飞行数字化:构建虚拟飞行环境;治理数字化:以工程为龙头建立全球虚拟企业;先进制造系统:包含全部有关制造方面的通用运算机集成制造系统 CIMS ,它包含诸如业务治理、市场、工程、生产等方面;运算机集成制造系统 CIMs:以运算机系统为基础,综合生产过程中信 息流、资金流和物流的运动,集市场讨论、生产决策、经营治理、设计制造 与销售服务等功能为一体,使企业走向高度集成化、自动化和智能化的生产技术与组织方式;它将CAD/C
7、AM 、PDM、ERP/MIS 等企业所涉及到的设计、生产、治理业务融为一体,组成企业先进的生产和治理模式;在国内,原国家科委组织了一些高校等机构特地对CIMS 进行讨论和推广,成立了国家 863/CIMS 主题专家组,仍有相应的一个巨大的系统组织协作专家组的工 作;在过去的十多年里,该主题取得了较为显著的成果,并且提出了“ 现代 集成制造系统 ”的概念;现代集成制造系统:CIMS 将信息技术、现代治理技术和制造技术相结合,并应用于企业产品全生命周期从市场需求分析到最终报废处理的各个阶段;通过信息集成、过程优化及资源优化,实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行,达到人组织、治理 、经营和技术
8、三要素的集成;以加强企业新产品开发的 T时间 、Q质量、C成本 、S服务、E环境 、I个性化,从而提高企业的市场应变才能和竞争才能;系统化、信息化、集成化、网络化、虚拟化、智能化是现代集成制造系统的主要特点;并行工程:一种集成地和并行地设计产品及其相关过程 包括制造过程和支持过程 的系统方法;这种方法要求产品开发人员在设计一开头就考虑产品全生命周期中从概念从形成到产品报废处理的全部因素,包括质量、成本、进度方案和用户要求等;其关键是由来自企业各个部门的优秀人员所构成的多功能小组并行地进行产品的开发工作;灵敏制造:通过动态联盟的方式,把优势互补的企业联合在一起,用最有效和最经济的方式组织企业活动
9、,并参与竞争,快速响应市场瞬息万变的需_精品资料_ - - - - - - -第 3 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 求;这种联盟式的企业依据市场和产品的变化随时做出相应的调整,并不是一成不变的,因此也称为 企业文化;“虚拟企业 ”,它将转变企业的价值观、业务流程和数字化:以数字形式表示 或表现 原来不是离散数据的数据;详细地说,就是将图像或声音等转化为数字码,以便这些信息能由运算机系统处理和保 存;在信息化时代,数字化已经变成代表信息化程度的一个重要指标;学问密集型工业:指在作为生产要素的劳动中,那些学问密集程度较高的 工业;例如,讨论进展密集工业 运算
10、机、宇航和海洋开发等 ,高度组装工 业数控机床和环保设备等 ,高级工业 高级医疗器械、音响设备等 和学问 工业信息服务和询问等 ;学问密集型工业不仅能供应较高的利润,仍能带 动一大批传统工业的进展,它是一个国家实现现代化的重要支柱;学问型制造企业:学问经济时代的一种学问密集型制造企业,在这样的企 业中学问和创新是企业利润的主要源泉;学问型员工是企业的主要工作人 员,企业文化和企业的组织治理机制都特殊强调发挥人的积极性和制造性;一般说来,在这样的企业里,需要更多的采纳学问型设计和制造技术,从而 使产品中学问和信息所占的比重越来越大,学问型产品所制造的利润是企业 的兴盛所在;b复合材料构件关键制造
11、技术热压罐制造技术:热压罐成型是目前生产航空航天高质量先进复合材料制件 的主要方法,工程上采纳率较高;其工作原理是利用罐体内部匀称温度场和 空气压力对预浸料叠层毛坯施加温度与压力,以达到固化成型的目的;本方 法重要环节之一是需对叠层毛坯形成真空,并构成隔离、透胶、吸胶和透气 系统,以打算毛坯中树脂流淌及其去向、流出量及掌握、夹杂气体及其排除 通路和外加压力的匀称分布;模压成型技术:模压成型又称压制成型或压缩成型是先将粉状,粒状或纤维状的塑料放入成型温度下的模具型腔中,然后闭模加压而使其成型并固化的工艺;模压成型可兼用于热固性塑料,热塑性塑料和橡胶材料;模压成 型工艺是复合材料生产中最古老而叉富
12、有无限活力的一种成型方法,它是将肯定量的预混料或预浸料加入金属模具也可以是其它材质制模内,经加热、加压固化成型的方法;模压成型工艺的主要优点:生产效率高,便于_精品资料_ - - - - - - -第 4 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 实现专业化和自动化生产;产品尺寸精度高,重复性好;表面光滑,无 需二次修饰;能一次成型结构复杂的制品;由于批量生产,价格相对低 廉;模压成型的不足之处在于模具制造复杂,投资较大,加上受压机限制,最适合于批量生产中小型复合材料制品;树脂传递模塑 RTM成型技术:树脂传递模塑是从湿法铺层和注塑工艺演 变而来的一种新的先进复合材
13、料成型工艺;一般是指在模具的型腔里预先放置增强材料 包括螺栓、螺帽、聚氨酯泡沫塑料等嵌件,夹紧后,在肯定的温度及压力下将配好的树脂从设置于适当位置的注入孔注入模具中,使之与 增强材料一起固化,最终启模、脱模而得到成型制品;RTM 成型工艺流程主要包括:预制件的制造模具夹紧 树脂注入 树脂固化 脱模二次加工 ;RTM 成型工艺具有制件 双表面光滑,成型后修边工作量 小,模具制造与材料挑选的机动性强,不需要巨大、复杂的成型设备就可以制造复杂的大型构件以及劳动强度低等优点,因此,该成型技术在航空航天领域应用正在扩大;但是RTM 也存在一些不足,如加工双面模具最初费用较高、预成型坯的投资大、对模具的设
14、计与工艺要求严格;树脂膜渗透 RFI 成型技术:由RIM 技术进展而来,其原理是将树脂事先制成树脂膜或稠状树脂块,再将上述树脂膜或树脂块安放在成型模的底部,其上层就为纤维编织物或已缝纫成立体编织的纤维毛坯,并按真空袋成型工 艺要点将膜腔封装于热环境下用真空将树脂由下向上抽吸,从而填满整个纤 维毛坯空间,当树脂固化后就制成了复合材料制件;由于本法投资小,效率 高,制造成本低而受到人们的普遍重视;纤维缠绕成型技术:纤维缠绕成型的工作原理是将浸渍树脂的连续纤维束在 张力的掌握下,按预定路径高速而精确地缠绕在转动的模芯上,按肯定的规 范固化,固化后脱模即可;就缠绕方式而言,可分为纵向缠绕、螺旋缠绕和
15、周向缠绕;按工艺方法又可分为干法、湿法和预浸湿法三种;纤维缠绕成型 的优点是可以依据受力状态来布置纤维,从而提高制件的力学结构效率;其 制件的质量稳固性好,生产效率高,便于大批量生产;原材料成本低 因采 用无捻粗纱和无纬带 ,广泛用于火箭发动机壳、火箭发射管及雷达罩等军 工产品;然而,纤维缠绕法成型的制件层间剪切强度较低,简单破坏;_精品资料_ - - - - - - -第 5 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - c大型、整体轻金属构件制造技术喷丸成型技术:喷丸成型是通过弹丸冲击制件表面产生凹坑,使其四周 产生塑性变形和宏观残余压应力;弹丸反复多次冲击制件表面
16、,使其塑性变 形量增大,表面硬度、强度增加、厚度转变的一种成型工艺;广泛采纳大型 整体壁板已经成为新一代飞机提高结构效率、削减零件数量、降低成本和缩 短周期的重要手段;喷丸成型技术在欧美等工业发达国家被广泛用于成形变 厚度整体壁板,并且已经能够实现对这类零件喷丸成型工艺过程的智能化、无纸化设计和制造;波音707777 和空客 A3lO 一 340 等大中型民用客机机翼整体壁板都采纳数控喷丸成型方法,A380 机翼下壁板也是采纳预应力喷丸成型技术制造的;超塑成形 /扩散连接技术:又称超塑成形扩散焊接,指零件在超塑性成形状态下 拉伸变形率可达到100一 1500通过扩散连接使零件与另外一个零件连接
17、的技术;该技术具有成形性好、设计自由度大、成形精确、没有回弹、无残余应力、零件数量少等优点,成为航空航天工业的一项关键制造技术;如 F22、EF2022、;A300、A340、B-1 飞机以及 F119、EJ200 发动机等: EF2022 机身结构中钛合金构件大多采纳超塑成形扩散连接技术制造,获得了减重 30 50的技术效益;目前该技术在飞机上的应用已经从研制中小尺寸构件进展到研制大型整体构件;d高效数控加工技术是采纳高效数控机床进行大型零部件加工的技术,数控机床具有台面尺寸大、多龙门、多主轴、高转速和切削效率高等特点;如波音在民机 Auburn制造分部配有 6 台 Cincinnati 三
18、轴五坐标数控自动换刀龙门铣床,主要用于飞机壁板、梁、框、肋等结构件的加工,并有多套由5D 高速加工中心机床构成的柔性加工单元,用于 757、;767、777 飞机窗口隔框、机翼盒、肋条等结构件的加工;空客 A360600 机翼壁板采纳长 31m、重 3.5t 的铝坯材料,在欧洲最大的数控龙门型面铣床上加工,从毛坯铣削到制成机翼壁板约需 50h,75的坯料成为切屑;_精品资料_ - - - - - - -第 6 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - e新型特种加工制造技术特种加工技术:以高能束流加工为代表的特种加工技术在难切削材料加工,复杂构件的型腔、型面、型孔、
19、微小孔、微小槽及缝的加工中具有明显优 势,解决了常规加工方法难以解决的问题;特种加工技术主要包括激光加 工、电子束加工、离子束加工、等离子加工、电火花加工、电解加工、电液 束加工、超声波加工、磨粒流加工和高压水射流切割等;特种焊接技术:该技术在飞机、发动机焊接结构件中的应用越来越广泛;特种焊接技术主要包括钨极惰性气体爱护弧焊、活性焊剂焊接、自扩散高温 合成焊接、等离子弧焊、电子束焊、激光焊、真空钎焊、扩散焊、惯性摩擦 焊、线性摩擦焊和真空电弧焊等;近净成型技术:指成型的零件基本不需要再加工就可以满意要求,例如压 气机叶片精锻、叶片无余量精密辊轧、定向凝固空心无余量精铸叶片、单晶 合金精铸涡轮叶
20、片、多联空心叶片整体铸造、双层壁冷单晶叶片 高效发散 气冷单晶叶片 整铸、喷射成形涡轮盘和环形件、精密轧制高温合金和钛合 金环形件、钛合金薄壁大型复杂机匣精铸及热等静压处理和高温合金整体叶 盘热等静压复合成形等;先进涂层技术:涂层技术对航空关键零部件的抗磨损、高温防护、隔热、封严以及钛合金零件的防微动磨损、阻燃等性能有重要作用;先进的涂层方 法主要包括真空等离子喷涂、层流等离子喷涂、超音速等离子喷涂、电子柬 物理气相沉积、化学气相沉积和真空离子溅射;f柔性制造技术“柔性 ”是相对于 “刚性 ” 而言的;传统的 “ 刚性” 自动化生产线主要实现单一品 种的大批量生产,优点是生产率高,设备利用率高
21、,单件产品成本低;只能 加工一种或几种相类似的零件,难以应对多品种中小批量的生产;柔性制造 技术是采纳运算机技术、电子技术、系统工程理论和现代治理科学与方法,将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营治理等过程,在运算机 及其软件的支撑下,构成一个掩盖整个企业的完整而有机的系统,以实现全 局动态最优化,总体高效益、高柔性,并进而赢得竞争全胜的智能制造系_精品资料_ - - - - - - -第 7 页,共 17 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 统;柔性制造技术的应变才能表现在空间兼容性和时间兼容性两个方面;空 间兼容性是指要求制造系统适应多种操作,有才能适应多种不同
22、类型结构、尺寸的零件加工制造,表现出在肯定加工制造宽度范畴内的兼容性;时间兼 容性是指要求制造系统有才能应对短期、中期或长期内可能发生的情形变 化;g数字化、可视化、非接触式快速无损检测技术是一种通过激光或者超声波来探测物体内部缺陷,并以数字图像的形式直观 显示缺陷的一种无损检测技术;该技术可以精确测量缺陷的尺寸、位置,具 有操作简捷便利、速度快等优点,已在国外航空领域得到广泛应用;2产业简况及对经济、社会影响先进制造技术产业是国家生产才能和国民经济的支柱,没有强大的制造 业,一个国家无法实现经济快速、健康的进展;制造业是国家安全的重要保 障,没有强大的制造业,一个国家的稳固和安全将受到威逼;
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