先进机械制造技术在航空领域的应用

机械设计自动化发展及航天领域的应用研究

摘要：机械设计制造有着较为悠久的历史，最早出现在石器时代，经过长期以来的发展，从最初最为简单的工具逐渐转化成了多个零件所构成的现代机械。基于此，本文主要对机械设计自动化发展进行相应的分析和探讨，并且简述了机械设计自动化在航天领域当中的应用。

关键词：机械设计自动化；发展；航天领域；应用

引言：自动化具体来说就是利用相应的技术装置以及策略，来代替人工在生产和生活当中的一些操作，实现系统干预、人工较少干预或者是人工零干预来达到目的的一个过程。早在蒸汽机时代就已经出现了机械设计自动化。

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机械设计自动化的发展方向

近些年来，科学技术发展的速度一直在不断加快，计算机技术在机械领域当中的应用范围在不断扩大，更好地满足了机械设计以及其自动化技术设备在功能性以及结构性方面的要求。能够结合实际当中产品的具体需求以及机械设计自动化的特性来开展产品功能以及性质的设计工作，以此来更好地确定出产品在实际当中应用的价值。举例来说，将微电子技术和机械技术有机地结合在一起，便能够形成机器人、数控机床以及其他一些相应的机电一体的产品。当前阶段更加注重对机电产品的智能化以及人性化方面的追求，所以说机械设计自动化的发展有着非常良好的发展前景。

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机电一体化 所谓的机电一体化主要就是机械技术与微电子技术有效地结合在一起，使机电产品的设计、制造、安装以及运行整个过程都能够形成一个实现系统化以及自动化控制的整体，以此来更好地满足产品在功能方面的相关要求。从一定程度上来说，机械设计制造自动化系统在某些方面覆盖了机电一体化产品，后者为前者应该具有的内涵，机电一体化是将机械自动化作为基础，实现对其的更进一步发展以及延伸。

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智能化

智能化明确来说就是将原本非智能的机电产品作为基础，对其添加相应的人工智能方面的能力，将当前阶段的控制理论作为前提，将计算机科学、生理学、心理学以及一些相关的学科有机地融合在一起，另外也包括相关的理论知识，使机电产品能够实现对人工一些行为的模拟，为其增添自主决策、推理以及逻辑思维等相应的人工做具备的能力，使机电产品自身的层次能够得到更进一步地提升，常见的智能化机电产品有工业机器人、数控机床等。机械设计自动化的智能化发展的主要前提为建立人机一体化的智能系统，也就是智能化机器人能够在人工的引导之下来作出一些脑力方面的劳动，以此来通过人工和产品的结合来更加高效地完成工作。

论工业机器人的民用航空产业应用

摘要 本文系统论述了工业机器人的基本概念和特点，介绍了工业机器人在生产制造业的应用实例，并分析了民航产业的工业机器人应用前景，重点预测了在民机维修、运行支持领域的发展方向。本文的结论对工业机器人大批量进入民用航空产业具有较强的指导意义。

关键词 工业机器人；民用航空；民机运行支持

1 概述

工业机器人已经在众多生产制造业取得了良好的应用。以汽车制造业为例，广泛使用机器人技术的总装生产线、喷漆生产线、结构件加工生产线能够大幅提升生产效率，降低工人职业环境伤害、降低人为因素导致的不良品率。但在民航领域，工业机器人的应用尚未全面启动。一方面是由于民航制造业相比于汽车制造业更为复杂，一方面也是由于民航更注重安全性与可靠性，对新技术的应用相对较迟缓。

2 机器人基本概念

美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”从应用环境出发可以将机器人分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人。本节主要介绍工业机器人。但不否认服务与仿人型机器人对宽体运行支持也有助益。客服公司工业设计所已经有技术力量进行客舱服务机器人的研发。

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行。典型的工业机器人应用现场如图1所示。

工业机器人具有四项显著特点：①可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。②拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。③通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可執行不同的作业任务。④工业机器技术涉及的学科广泛，归纳起来是机械学和微电子学的结合-机电一体化技术。第三代智能机器人

航空制造中的精密生产技术

航空制造是一个高度复杂和精密的领域，它需要使用最新的技术和工艺来确保飞机的安全性和可靠性。在航空制造中，精密生产技术起着至关重要的作用，它涉及到各种工艺和过程，以确保飞机的零部件符合严格的要求。本文将探讨一些在航空制造中广泛应用的精密生产技术。

机械加工技术是航空制造中不可或缺的一环。在航空工程中，使用机械加工技术可以制造各种复杂的零部件，如发动机零件、机翼和机身等。精密数控机床被广泛应用于航空制造过程中，它能够以毫米级别的精度进行切削和加工。数控机床通过计算机程序控制工具的运动，实现了高效和高精度的加工。这种技术不仅能够提高生产效率，还能够保证零部件的质量，确保其符合设计要求。

材料工程技术在航空制造中也发挥着重要作用。航空材料需要具备高强度、轻量化和耐环境侵蚀等特点。在精密生产过程中，使用先进的材料工程技术可以确保零部件的性能达到要求。例如，航空中常用的高温合金可以在高温条件下保持材料的强度和稳定性，确保发动机等部件的正常运行。复合材料的应用也在航空制造中不断增多。复合材料具有重量轻、强度高和耐腐蚀等优点，能够提高飞机的燃油效率和性能。

第三，精密测量技术在航空制造中扮演着关键角色。在航空制造过程中，需要对零部件进行精确的测量和检验，以确保其尺寸和形状的精度。精密测量技术可以通过使用先进的测量设备和仪器，如坐标测量机、光学投影仪和激光测距仪等，实现对零部件的高精度测量。这些技术可以帮助制造商在生产过程中及时发现和修正任何尺寸误差，保证零部件的质量和性能符合标准。

自动化生产技术是航空制造中的一个不可忽视的方面。自动化生产包括自动化装配、机器人技术和智能化控制等。航空制造中，自动化生产能够提高生产效率、减少人力成本，并减少人为错误的产生。例如，在飞机的组装过程中，引入机器人技术可以替代人工，并确保零部件的正确装配和位置精度。智能化控制系统能够对整个生产过程进行监控和优化，确保生产线的顺畅运行。

先进航空发动机关键制造技术发展现状与趋势

一、轻量化、整体化新型冷却结构件制造技术1 整体叶盘制造技术整体叶盘是新一代航空发动机实现结构创新与技术跨越的关键部件，通过将传统结构的叶片和轮盘设计成整体结构，省去传统连接方式采用的榫头、榫槽和锁紧装置，结构重量减轻、零件数减少，避免了榫头的气流损失，使发动机整体结构大为简化，推重比和可靠性明显提高。在第四代战斗机的动力装置推重比10 发动机F119 和EJ200上，风扇、压气机和涡轮采用整体叶盘结构，使发动机重量减轻20%~30%，效率提高5%~10%，零件数量减少50% 以上。目前，整体叶盘的制造方法主要有：电子束焊接法；扩散连接法；线性摩擦焊接法；五坐标数控铣削加工或电解加工法；锻接法；热等静压法等。在未来推重比15~20 的高性能发动机上，如欧洲未来推重比15~20 的发动机和美国的IHPTET

计划中的推重比20的发动机，将采用效果更好的SiC 陶瓷基复合材料或抗氧化的C/C 复合材料制造整体涡轮叶盘。2

整体叶环（无盘转子）制造技术如果将整体叶盘中的轮盘部分去掉，就成为整体叶环，零件的重量将进一步降低。在推重比15~20 高性能发动机上的压气机拟采用整体叶环，由于采用密度较小的复合材料制造，叶片减轻，可以直接固定在承力环上，从而取消了轮盘，使结构质量减轻70%。目前正在研制的整体叶环是用连续单根碳化硅长纤维增强的钛基复合材料制造的。推重比15~20 高性能发动机，如美国XTX16/1A 变循环发动机的核心机第3、4 级压气机为整体叶环转子结构。该整体叶环转子及其间的隔环采用TiMC 金属基复合材料制造。英、法、德研制了TiMMC 叶环，用于改进EJ200的3级风扇、高压压气机和涡轮。3 大小叶片转子制造技术大小叶片转子技术是整体叶盘的特例，即在整体叶盘全弦长叶片通道后部中间增加一组分流小叶片，此分流小叶片具有大大提高轴流压气机叶片级增压比和减少气流引起的振动等特点，是使轴流压气机级增压比达到3 或3 以上的有发展潜力的技术。4 发动机机匣制造技术在新一代航空发动机上有很多机匣，如进气道机匣、外涵机匣、风扇机匣、压气机机匣、燃烧室机匣、涡轮机匣等，由于各机匣在发动机上的部位不同，其工作温度差别很大，各机匣的选材也不同，分别为树脂基复合材料、铁合金、高温合金。树脂基复合材料已广泛用于高性能发动机的低温部件，如F119