航空工業(yè)發(fā)展對(duì)高精密機(jī)床需求旺盛
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zhwedm 發(fā)布時(shí)間：2010-11-20 10:16:03
航空工業(yè)發(fā)展對(duì)高精密機(jī)床需求旺盛
航空工業(yè)步入黃金發(fā)展期，《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2009）》將大飛機(jī)項(xiàng)目列入16個(gè)重大專(zhuān)項(xiàng)，確立了發(fā)展民用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)、開(kāi)拓民用飛機(jī)市場(chǎng)進(jìn)而成為航空大國(guó)和航空強(qiáng)國(guó)的基本發(fā)展戰(zhàn)略，表明了國(guó)家發(fā)展以大飛機(jī)為代表的民用航空器的堅(jiān)定意志和決心。2008年我國(guó)航空工業(yè)體制大改革，航空一、二集團(tuán)合并為中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)，新組建中國(guó)商業(yè)飛機(jī)有限公司，則是國(guó)家為實(shí)現(xiàn)這一戰(zhàn)略構(gòu)想而作的重大努力和嘗試。
民機(jī)產(chǎn)業(yè)將以此為起點(diǎn)在我國(guó)形成一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，這個(gè)新興產(chǎn)業(yè)蘊(yùn)藏有巨大的潛力和商機(jī)。據(jù)波音公司2009年最新預(yù)測(cè)，中國(guó)未來(lái)20年需要新飛機(jī)3770架，總價(jià)值4000億美元。具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的ARJ21-700支線飛機(jī)，至今雖然處于適航取證階段，但已有訂單240架。事實(shí)上，大客機(jī)及支線飛機(jī)只是民機(jī)分類(lèi)中的一部分，民機(jī)范疇不僅包括大型干線客貨運(yùn)輸機(jī)和支線飛機(jī)的商用類(lèi)飛機(jī)，同時(shí)還包括廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)、礦業(yè)、建筑業(yè)等諸多領(lǐng)域以及醫(yī)療衛(wèi)生、搶險(xiǎn)救災(zāi)、氣象探測(cè)、海洋監(jiān)測(cè)、科學(xué)試驗(yàn)、遙感測(cè)繪、教育訓(xùn)練、文化體育、公務(wù)飛行、私人航空、旅游觀光等領(lǐng)域的通用類(lèi)飛機(jī)。在這些領(lǐng)域，對(duì)飛機(jī)的應(yīng)用需求隨經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與日俱增，飛機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒌玫竭M(jìn)一步的擴(kuò)展。
在市場(chǎng)需求的拉動(dòng)下，目前，我國(guó)航空工業(yè)自主創(chuàng)新成果也收獲頗豐。以殲10、殲11、梟龍、飛豹、獵鷹、山鷹、K8以及直8、武直10等為代表的新型先進(jìn)軍機(jī)、教練機(jī)和武裝直升機(jī)已成為我軍裝備的主力。ARJ-700、新舟60、新舟600、新舟700等支線飛機(jī)以及直9、直11和EC120等多用途直升機(jī)的研發(fā)制造業(yè)取得重大進(jìn)展，已經(jīng)或即將推向市場(chǎng)。這些成果為我國(guó)航空工業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
同時(shí)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)制造瓶頸也取得重大突破。昆侖、秦嶺、太行等航空發(fā)動(dòng)機(jī)的最新研制成果，已經(jīng)或即將終結(jié)長(zhǎng)期制約我國(guó)航空工業(yè)發(fā)展的瓶頸，國(guó)產(chǎn)飛機(jī)使用國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。航空發(fā)動(dòng)機(jī)雖是飛機(jī)的一個(gè)部件，但卻是“皇冠上的鉆石”。該項(xiàng)技術(shù)的突破對(duì)我國(guó)航空工業(yè)的發(fā)展均有決定性的意義。
從外部市場(chǎng)環(huán)境來(lái)看，目前我國(guó)航空工業(yè)國(guó)際合作前景廣闊，國(guó)際市場(chǎng)潛力巨大。世界民用飛機(jī)生產(chǎn)的慣例是全球采購(gòu)，雖然國(guó)際金融危機(jī)對(duì)我國(guó)航空工業(yè)的轉(zhuǎn)包生產(chǎn)產(chǎn)生了一些不利的影響，但國(guó)際航空運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展前景依然樂(lè)觀，其快捷方便的特點(diǎn)也是其他運(yùn)輸業(yè)所不能取代的。加之，我國(guó)的航空產(chǎn)品具有物美價(jià)廉的特點(diǎn)，特別適合發(fā)展中國(guó)家的需求。以K8教練機(jī)為例，截至目前累計(jì)出口300余架，手持訂單150余架，價(jià)值人民幣50余億元，滿足企業(yè)三年生產(chǎn)需求，且國(guó)慶60周年閱兵之后，全球訂單呈現(xiàn)迅速增長(zhǎng)之勢(shì)。
根據(jù)中國(guó)商業(yè)飛機(jī)有限公司有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，大飛機(jī)項(xiàng)目3～5年內(nèi)將投入600億元，其中300億元作為前期研發(fā)費(fèi)用，另300億元將用于能力建設(shè)，而到最終投放市場(chǎng)，相關(guān)投入總體上將達(dá)到2000億元，相當(dāng)于三峽工程的總投資。如此龐大的投資規(guī)模還并不是中國(guó)航空工業(yè)投入的全部，還有承擔(dān)大型運(yùn)輸機(jī)任務(wù)的中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)的投資以及用于軍機(jī)和多種通用飛機(jī)的投資費(fèi)用。一個(gè)新興的快速發(fā)展中的蘊(yùn)藏著巨大發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)，其投資規(guī)模應(yīng)該是十分巨大的，回顧比較我國(guó)進(jìn)入WTO之后汽車(chē)工業(yè)的投資規(guī)模，也不難得出這樣的結(jié)論。
行業(yè)概況掃描
2008年，中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)實(shí)現(xiàn)總收入1660億元，同比增長(zhǎng)12.31%，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)和收益72億元，同比增長(zhǎng)11.58%，與1999年的不足400億元相比，實(shí)現(xiàn)翻兩番增長(zhǎng)。
2009年中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司1～9月總收入、利潤(rùn)同比分別增長(zhǎng)11.43%和34.85%，增速均高于中央企業(yè)和軍工集團(tuán)平均水平，綜合效益指數(shù)同比提高2.7個(gè)百分點(diǎn)。
高精密機(jī)床需求旺盛
飛機(jī)是人類(lèi)迄今為止制造的最為復(fù)雜、技術(shù)含量最高的產(chǎn)品。一架大飛機(jī)由300~500萬(wàn)個(gè)零件組成，且眾所周知，其零件的復(fù)雜程度和近似嚴(yán)酷的品質(zhì)要求，吸納大量高技術(shù)高品質(zhì)裝備參與其中。
大飛機(jī)對(duì)機(jī)床的需求，第一，因其屬于新興產(chǎn)業(yè)，涉及到我國(guó)機(jī)床行業(yè)以前未曾涉足的領(lǐng)域，賦予機(jī)床工具行業(yè)全新的發(fā)展機(jī)遇。第二，大飛機(jī)由于其“大”，原有的部分制造設(shè)備不能夠滿足其對(duì)“大”規(guī)格的要求，這使得大飛機(jī)的制造設(shè)備有了更新?lián)Q代的需求。第三，大飛機(jī)包括整個(gè)民用飛機(jī)范疇，由于其自身的商業(yè)性質(zhì)，在安全性、經(jīng)濟(jì)型、環(huán)保型、舒適性、適航性等方面均有其特殊的要求和標(biāo)準(zhǔn)，原有的部分制造設(shè)備將不能夠滿足其零件的加工技術(shù)要求。第四，隨著材料工業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的新材料、高技術(shù)復(fù)合材料被飛機(jī)制造業(yè)采用，需要與之相適應(yīng)的制造裝備應(yīng)對(duì)。第五，為提高安全可靠性，盡量減少零件總數(shù)設(shè)計(jì)思想下的采用整體制造技術(shù)是目前世界航空制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，無(wú)疑對(duì)機(jī)床的品種、功能和性能提出了新的要求。除了航空制造業(yè)本身對(duì)機(jī)床的直接需求，由于與其他如機(jī)械、電子、材料、冶金、儀器儀表、化工等工業(yè)行業(yè)密切相關(guān)，航空制造業(yè)的興起也將引發(fā)關(guān)聯(lián)行業(yè)需求的興起，同樣對(duì)機(jī)床行業(yè)市場(chǎng)拓展帶來(lái)新的契機(jī)。
由于飛機(jī)零件種類(lèi)繁多，因此對(duì)機(jī)床的需求分為機(jī)體結(jié)構(gòu)件加工和發(fā)動(dòng)機(jī)零件加工兩大類(lèi)。
機(jī)體結(jié)構(gòu)件加工需要規(guī)格趨大、工作臺(tái)尺寸達(dá)5000mm×20000mm以上的三至五軸龍門(mén)鏜銑床，用于梁類(lèi)、壁板、框類(lèi)零件的加工；專(zhuān)用于機(jī)翼大梁加工的五軸聯(lián)動(dòng)定梁龍門(mén)移動(dòng)式仿形復(fù)合加工中心；用于機(jī)翼縱墻、半框、翼肋、接頭類(lèi)零件加工的立式加工中心和數(shù)控立式銑車(chē)；用于加工中規(guī)格高精度零件的五軸臥式加工中心；通過(guò)寬度小于1000mm，主軸轉(zhuǎn)速30000r/min～40000r/min的五洲高架龍門(mén)式型材銑床；用于加工起落架主支柱和緩沖支柱的車(chē)銑復(fù)合加工中心以及蒙皮拉伸機(jī)、蒙皮滾彎成形機(jī)、三輥校平機(jī)和型材拉玩機(jī)等。
發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)件加工所需的機(jī)床則包括數(shù)控立車(chē)和數(shù)控精密立車(chē)、數(shù)控臥式車(chē)床、立式加工中心、立臥轉(zhuǎn)換加工中心、數(shù)控緩進(jìn)給磨床、數(shù)控線切割機(jī)、電火花蜂窩磨床、臥式五軸加工中心、精密雙主軸車(chē)銑復(fù)合中心、最大滾壓直徑達(dá)覫80mm的滾絲機(jī)、數(shù)控超精密車(chē)床、多級(jí)電脈沖小孔加工機(jī)床、數(shù)控電火花高速小孔機(jī)床、五軸葉片加工中心、數(shù)控立式圓臺(tái)磨床等。
航空工業(yè)對(duì)機(jī)床的要求之高幾乎涵蓋了現(xiàn)代機(jī)床的全部成果，這也是國(guó)產(chǎn)機(jī)床難以進(jìn)入其核心制造的原因所在。機(jī)床行業(yè)應(yīng)緊緊抓住航空工業(yè)進(jìn)入黃金發(fā)展期的難得的機(jī)遇，大力提升產(chǎn)品的技術(shù)含量和制造水平。
需要新型刀具材料
為了提高飛機(jī)的飛行效率，降低其生命周期成本，飛機(jī)制造商正在越來(lái)越多地使用復(fù)合材料和鈦合金。例如，波音787和空客A350的機(jī)身大部分將用復(fù)合材料制成。在商務(wù)客機(jī)市場(chǎng)上，豪客比奇公司的PremierIA型和Hawker4000型客機(jī)的機(jī)身將全部采用復(fù)合材料制造；Eviation公司的EV-20Vantage型飛機(jī)的機(jī)翼和機(jī)身也將采用全復(fù)合材料。隨著復(fù)合材料、鈦合金以及由兩種材料構(gòu)成的疊層材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)用日益增多，對(duì)需要使用高硬度、高韌性刀具材料的切削加工提出了具有挑戰(zhàn)性的要求。
復(fù)合材料的使用推動(dòng)了零件的合并和連接，減少了所需緊固件的數(shù)量。但是，大多數(shù)被取消的緊固件都屬于“面積緊固件”———即可用自動(dòng)化工序加工的大量小直徑緊固件。因此，保留下來(lái)的大部分緊固件的安裝孔直徑和厚度都較大，并由多種材料疊合而成，加工難度也更大。由于石墨復(fù)合材料與鋁之間的接觸可能會(huì)引起化學(xué)電流腐蝕，而安裝在石墨復(fù)合材料上的結(jié)構(gòu)件通常都是鋁制件。這兩種材料的鉆削加工都很困難，而將它們組合為疊層后進(jìn)行鉆削加工難度就變得更大。因此，除了鉆削參數(shù)與加工傳統(tǒng)工件材料不同以外，還需要采用不同的刀具材料。
除了鉆削加工這些由不同材料復(fù)合在一起的新型材料的挑戰(zhàn)外，目前的飛機(jī)機(jī)身裝配對(duì)鉆削加工的性能和質(zhì)量也提出了新的挑戰(zhàn)：如需要在厚度更大的疊層復(fù)合材料上鉆削直徑更大的孔；為了縮短機(jī)身裝配時(shí)間，對(duì)“一次過(guò)”鉆削、干式或近干式鉆削以及高效裝配的需求日益增加等；這些因素都會(huì)大幅縮短刀具的使用壽命。因此，為了降低每孔加工成本、提高生產(chǎn)率，就需要采用新的刀具材料。
此外，為了縮短最終裝配工序的流程時(shí)間，也必須提高刀具的使用壽命。
隨著飛機(jī)的市場(chǎng)需求不斷增長(zhǎng)，刀具行業(yè)迎來(lái)廣闊的市場(chǎng)機(jī)遇同時(shí)，也對(duì)國(guó)產(chǎn)刀具提出了更高的要求，為我國(guó)航空工業(yè)開(kāi)發(fā)并提供加工性能更優(yōu)異的刀具，國(guó)產(chǎn)刀具商任重而道遠(yuǎn)。
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