航空發(fā)動機(jī)，被譽(yù)為“工業(yè)之花”，是構(gòu)成國家實(shí)力基礎(chǔ)和軍事戰(zhàn)略的核心技術(shù)之一。發(fā)達(dá)國家在策略上對內(nèi)優(yōu)先發(fā)展，對外嚴(yán)密封鎖。我國航空發(fā)動機(jī)研制任重道遠(yuǎn)，突破關(guān)鍵技術(shù)、走自主研制航空發(fā)動機(jī)之路是我國的必然選擇。本文主要介紹了我國航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和數(shù)字化制造技術(shù)、PDM、PLM、CIMS系統(tǒng)在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，并且介紹了相關(guān)制約我國航空工業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)的發(fā)展情況。
一、航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)的主要特點(diǎn)以及瓶頸技術(shù)
從發(fā)達(dá)國家航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程看，航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)主要有以下特點(diǎn)：

1、航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)是保持大國地位的核心，是工業(yè)強(qiáng)國的象征。

美國政府一直嚴(yán)格控制航空發(fā)動機(jī)技術(shù)，不僅對我國保持封鎖，甚至在某些核心技術(shù)上也對其歐洲盟友實(shí)行“禁運(yùn)”。在未來 10 ～ 20 年，航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)仍然占據(jù)了美國國防科技戰(zhàn)略的核心位置。同時(shí)，發(fā)達(dá)國家在人力資源方面實(shí)行看不見的封鎖，不僅限制其他國家人員進(jìn)入航空發(fā)動機(jī)核心研制領(lǐng)域，而且限制本國相關(guān)人才向國外轉(zhuǎn)移，以此來保持產(chǎn)業(yè)實(shí)力。

2、航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)需要國家進(jìn)行長期、穩(wěn)定的扶持與投入。

航空工業(yè)是典型的高技術(shù)、高投資、高風(fēng)險(xiǎn)、高附加值和國際化的工業(yè)，而航空發(fā)動機(jī)更是如此，研制周期長、耗資巨大。根據(jù)國外經(jīng)驗(yàn)，典型的發(fā)動機(jī)研制周期約為 8~14 年，整個發(fā)動機(jī)的使用壽命期約為 30 年。研制經(jīng)費(fèi)在歷年增長，根據(jù)發(fā)動機(jī)型號大小、研制條件的不同，研制一臺先進(jìn)的大中型航空渦輪發(fā)動機(jī)，大致需要 15 億~30 億美元。美國長久以來一直通過國家長期、穩(wěn)定的大力支持和投入，實(shí)施多項(xiàng)超前于具體型號的純粹綜合性技術(shù)研究性的中長期研究計(jì)劃和短期專項(xiàng)研究計(jì)劃，為發(fā)動機(jī)研制提供了充足的技術(shù)儲備，降低了工程研制的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，縮短了研制周期。正是因?yàn)檫@種長時(shí)間的巨額投入才保持了美國在航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)先地位。

3、航空發(fā)動機(jī)的技術(shù)門檻很高。
3.1、航空發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)之難
在航空式發(fā)動機(jī)中，最關(guān)鍵的壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪組成發(fā)動機(jī)的核心機(jī)。渦輪驅(qū)動壓氣機(jī)以每秒上千轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣在壓氣機(jī)中逐級增壓，多級壓氣機(jī)的增壓比可達(dá) 25 以上。增壓后的空氣進(jìn)入發(fā)動機(jī)燃燒室，與燃油混合、燃燒。要保持燃油火焰在以100m/s以上高速流動的高壓氣流中穩(wěn)定燃燒，同時(shí)要保護(hù)燃燒室火焰筒壁不被高溫燃?xì)鉄g，光靠選擇耐高溫材料和耐熱涂層還不夠，還要通過燃燒室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采取冷卻手段，降低燃燒室筒壁溫度，保證燃燒室正常工作。從燃燒室出來的高溫、高壓燃?xì)饬黩?qū)動渦輪葉片以每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)甚至上萬轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，通常渦輪前溫度要超過渦輪葉片材料的熔點(diǎn)。除此之外，航空發(fā)動機(jī)的外部運(yùn)行環(huán)境極其嚴(yán)苛，要適應(yīng)從地面高度到萬米高空缺氧環(huán)境、從地面靜止?fàn)顟B(tài)到每小時(shí)數(shù)千米的超音速狀態(tài)和從沙漠干燥環(huán)境到熱帶潮濕環(huán)境?？傊?，航空發(fā)動機(jī)需要在高溫、高寒、高速、高壓、高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷、缺氧、振動等極端惡劣環(huán)境下，到達(dá)數(shù)千小時(shí)的正常工作壽命，這就使得航空發(fā)動機(jī)的研制對結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料學(xué)、氣體動力學(xué)、工程熱力學(xué)、轉(zhuǎn)子動力學(xué)、流體力學(xué)、電子學(xué)、控制理論等學(xué)科都有極高要求。

下圖為航空發(fā)動機(jī)復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

圖1? 國外某型號航空發(fā)動機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

3.2、航空發(fā)動機(jī)材料之難
發(fā)動機(jī)最關(guān)鍵的是壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪。特別是渦輪，在工作過程中，現(xiàn)代噴氣發(fā)動機(jī)的渦輪葉片通常要承受 1600~1800℃的高溫，同時(shí)還要承受 300m/s 左右的風(fēng)速，以及由此帶來的巨大的空氣壓力，在這種極為惡劣的工作環(huán)境下可靠工作成千上萬個小時(shí)。如此惡劣的工作環(huán)境遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般金屬材料的能力，為此需要其他特殊的材料。這就是定向凝固高溫合金、單晶、金屬間化合物、金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料，如碳化硅纖維增強(qiáng)的陶瓷基復(fù)合材料，使用溫度可達(dá) 1500℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過超合金渦輪葉片的使用溫度（1100℃）。

目前中國在航空發(fā)動機(jī)的材料應(yīng)用方面與國外的差距非常大，以至于中國民用的發(fā)動機(jī)全部依賴進(jìn)口。軍用發(fā)動機(jī)的材料應(yīng)用也不甚理想，發(fā)動機(jī)的平均無故障時(shí)間，平均大修時(shí)間、平均壽命等關(guān)鍵指標(biāo)與國外仍有較大差距。

航空發(fā)動機(jī)主軸承是航空發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵部件之一，在高速、高溫、受力復(fù)雜的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其質(zhì)量和性能直接影響到發(fā)動機(jī)性能、壽命和可靠性。目前國外發(fā)達(dá)國家航空發(fā)動機(jī)主軸承的壽命均能達(dá)到 1 萬小時(shí)以上，完全可以滿足大飛機(jī)發(fā)動機(jī)主軸承的壽命需求。而我國目前航空發(fā)動機(jī)的主軸承壽命基本在 900h 以內(nèi)，主軸承壽命不如西方 1/10。但近年來我國在航空發(fā)動機(jī)方面取得了可喜的進(jìn)展。下圖為2012年9月上海大學(xué)自主研發(fā)的通過驗(yàn)收的30厘米長的渦輪單晶葉片，是晶體生長工藝上一次突破，也是我國自主培養(yǎng)的最長一塊單晶葉片，但與國外最先進(jìn)技術(shù)相比，還有5—10厘米的差距。

圖2 我國自主研制的單晶體葉片

3.3、航空發(fā)動機(jī)制造之難
要讓航空發(fā)動機(jī)在極端苛刻的工作狀態(tài)下保持足夠的強(qiáng)度正常運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動機(jī)的制造除了需要新型耐高溫材料外，還需要采用眾多復(fù)雜先進(jìn)的的制造工藝。

航空發(fā)動機(jī)的制造涉及材料、結(jié)構(gòu)、焊接等眾多難度極高的工業(yè)技術(shù)。如噴氣式發(fā)動機(jī)上大量使用高強(qiáng)度材料和耐高溫合金，零部件精度要求達(dá)到 μm級，葉片型面復(fù)雜，燃燒系統(tǒng)和加力系統(tǒng)薄壁焊接零件多，大量使用定向凝固、粉末冶金、復(fù)雜空心葉片精鑄、復(fù)雜陶瓷型芯制造、鈦合金鍛造、微孔加工、涂層與特種焊接等先進(jìn)制造技術(shù)。如航空發(fā)動機(jī)整體葉盤，每個原始毛坯成本約二三十萬，加工到成品要經(jīng)過幾十道工序、數(shù)百次換刀、上千次進(jìn)退刀。A4 紙大小的整體葉盤葉片最厚2mm，最薄處只有 0.2 ～ 0.3mm，絕不允許有任何瑕疵。再如渦輪葉片需要精細(xì)設(shè)計(jì)制造出多通道空心渦輪葉片，利用氣膜冷卻降低葉片表面溫度，以便發(fā)動機(jī)上葉片在極端苛刻的工作環(huán)境下滿足發(fā)動機(jī)工作的需要。

二、我國航空發(fā)動機(jī)制造業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展
?航空發(fā)動機(jī)零部件制造過程一直是新技術(shù)、新工藝應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域，同時(shí)也是對技術(shù)更新有迫切要求的行業(yè)。航空發(fā)動機(jī)零部件數(shù)字化制造技術(shù)涉及 CAD/CAM 技術(shù)、數(shù)控設(shè)備、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、信息集成等諸多技術(shù)內(nèi)容，其核心是產(chǎn)品數(shù)據(jù)的數(shù)字化表達(dá)、存儲和交換，基本平臺是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字化設(shè)備，基本方式是協(xié)同、并行和集成。數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)、數(shù)控加工技術(shù)、虛擬制造技術(shù)、智能控制技術(shù)以及企業(yè)資源數(shù)據(jù)管理技術(shù)等構(gòu)成了產(chǎn)品研制協(xié)同設(shè)計(jì)制造過程中的基礎(chǔ)支撐技術(shù)。

近年來，CAD/CAM/CAE 技術(shù)、高性能數(shù)控機(jī)床及控制系統(tǒng)應(yīng)用的不斷深入，推動了航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)品數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展，從根本上改變了傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)和制造模式，數(shù)字化制造已經(jīng)成為提高航空發(fā)動機(jī)制造企業(yè)制造能力和研制能力的重要手段之一。

1、我國航空發(fā)動機(jī)精益生產(chǎn)的狀況及發(fā)展

1.1 、我國航空發(fā)動機(jī)企業(yè)精益生產(chǎn)現(xiàn)狀
??? 近年來，國內(nèi)航空產(chǎn)品的型號任務(wù)大幅增加，給企業(yè)帶來收益的同時(shí)，也暴露出相關(guān)發(fā)動機(jī)生產(chǎn)企業(yè)在精益生產(chǎn)方面的問題，現(xiàn)以我國航空發(fā)動機(jī)制造商黎明公司和國外著名軍用發(fā)動機(jī)制造商普拉特惠特尼公司為例，比較二者精益生產(chǎn)方面的差距：

（一）組織模式的差距
??? 普惠公司是專業(yè)化發(fā)動機(jī)企業(yè)，而黎明公司按照當(dāng)年原蘇聯(lián)模式建立起來的發(fā)動機(jī)工廠，是“大而全”的模式。

（二）自制零件數(shù)量的差異
??? 1995 年經(jīng)過第二次精益之后的普惠公司有 3 萬員工，只有 2000 多種自制零件。而黎明公司只有 5000 名員工，卻有萬余種自制零件。

（三）資源布置方式的差異
??? 我國航空發(fā)動機(jī)企業(yè)大多是集群式的組織模式，流水生產(chǎn)線正在建設(shè)之中，大多沒形成能力，而且建立起來的生產(chǎn)線由于只是局部的流水線，局部效率雖有所提升，但對整體的精益貢獻(xiàn)不大。

（四）生產(chǎn)效率的差異
第二次精益生產(chǎn)改革完成后，普惠公司供貨周期降為 4 個月以內(nèi)，庫存降低了 70%，質(zhì)量問題減少 50%，零件成本降低了 20%。黎明公司供貨周期為 6~8 個月，庫存占用巨大，存貨費(fèi)用居高不下，質(zhì)量問題頻發(fā)，制造成本非常高。
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1.2、我國航空發(fā)動機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的精益生產(chǎn)途徑
基于航空發(fā)動機(jī)企業(yè)目前的狀況，比照目標(biāo)企業(yè)普惠公司，我國航空發(fā)動機(jī)企業(yè)推進(jìn)精益生產(chǎn)的方法和途徑：

（一）堅(jiān)持產(chǎn)品專業(yè)化是推進(jìn)精益生產(chǎn)的前提
??? 航空發(fā)動機(jī)企業(yè)必須走專業(yè)化之路，這是推進(jìn)精益生產(chǎn)的前提。最簡單的道理可以說明，每一個零件的精益制造都會需要大量的工裝夾具，2000 個零件和 10000 個零件之間的差距不是 8000那么簡單，而是 8000 的十倍以上，沒有專業(yè)化想推進(jìn)精益是不可能的。

（二）實(shí)行生產(chǎn)布局流水化是推進(jìn)精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)
以產(chǎn)品價(jià)值流為導(dǎo)向，優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)流程，改變過去生產(chǎn)單位集群式組織模式，成立按價(jià)值流、物流和信息流流動方向設(shè)置的若干條流水線，使產(chǎn)品在盡量短的流水線內(nèi)封閉，流水線對承制產(chǎn)品的交付負(fù)責(zé)，實(shí)現(xiàn)零件生產(chǎn)的流水化推進(jìn)，并最大限度地推進(jìn)“單件流”。將負(fù)責(zé)技術(shù)、準(zhǔn)備的相關(guān)人員分別配到生產(chǎn)線上，支持生產(chǎn)線運(yùn)行，既可以保證價(jià)值流和物流的通暢，又可以減少信息流的阻滯，降低了管理難度。

“生產(chǎn)流水化”、“班組單元化”是普惠公司 1985 年開始的做法，黎明公司從2010年開始實(shí)施，并結(jié)合公司科研多、批產(chǎn)少的特點(diǎn)，提出“科研獨(dú)立化”，在進(jìn)一步提高現(xiàn)有設(shè)備使用效率和補(bǔ)充部分資源的條件下，局部實(shí)現(xiàn)科研和批產(chǎn)分線。實(shí)施兩年來取得了顯著效果，產(chǎn)能提升了一倍多。

（三）抓好生產(chǎn)準(zhǔn)備精細(xì)化是推動精益生產(chǎn)的關(guān)鍵
精益生產(chǎn)的核心在理念，但最關(guān)鍵的是生產(chǎn)準(zhǔn)備。樹立精益理念，優(yōu)化工藝流程。工藝流程優(yōu)化就是要樹立精益理念，以提高整體效率為目的，對單道工序用時(shí)太短的要合并，單道工序用時(shí)太長的要增效，加工難度大的工序要靠工裝或設(shè)備保證質(zhì)量，減少“短板”和“瓶頸”，以保證各道工序的均衡化。

（四）加快生產(chǎn)管理信息化是推進(jìn)精益生產(chǎn)的手段
??? 我國航空發(fā)動機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)中存在的最大問題是信息流不暢，因?yàn)槭侄温浜?，信息不?zhǔn)、信息延遲、不能共享等問題大量存在。必須加快推進(jìn) ERP、MES、PDM、條碼等信息化系統(tǒng)的應(yīng)用。這些信息系統(tǒng)的應(yīng)用要在集成和本企業(yè)化上下功夫，進(jìn)行二次開發(fā)，對推進(jìn)精益生產(chǎn)意義重大。

2、基于 MBD 技術(shù)的數(shù)字化工藝及其應(yīng)用
?MBD（Model Based Definition），即基于模型的工程定義，是一個用集成的三維實(shí)體模型來完整表達(dá)產(chǎn)品定義信息的方法體，它詳細(xì)規(guī)定了三維實(shí)體模型中產(chǎn)品尺寸、公差的標(biāo)注規(guī)則和工藝信息的表達(dá)方法。MBD改變了由三維實(shí)體模型來描述幾何形狀信息，而用二維工程圖紙來定義尺寸、公差和工藝信息的分步產(chǎn)品數(shù)字化定義方法。

MBD 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)主要包括幾何模型、注釋和屬性3部分。具體分解為零件的幾何模型、零件的尺寸和公差標(biāo)注、零件結(jié)構(gòu)樹幾何定義部分、零件結(jié)構(gòu)樹標(biāo)注定義部分、關(guān)鍵特征的標(biāo)注、零件的注釋說明、零件加工工藝過程所必須提供的產(chǎn)品描述性定義信息和裝配連接定義。

MBD 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)是建立在能夠準(zhǔn)確表達(dá)設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)之上的，一方面，能夠直接獲取的數(shù)據(jù)信息包括模型、注釋和屬性信息，這些數(shù)據(jù)信息必須建立在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系完善的前提下，才能夠被工藝設(shè)計(jì)直接引用；另一方面，工藝設(shè)計(jì)需要完整的數(shù)據(jù)信息，由于 MBD 數(shù)據(jù)有大量的未注幾何信息，需要定義或制定相應(yīng)規(guī)則加以約束，這樣才能保證 MBD 數(shù)據(jù)的唯一性，而這些數(shù)據(jù)只能通過提取、分析、查詢等技術(shù)手段間接獲取。

因此，必須在準(zhǔn)確把握設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上，尋找將 MBD 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為工藝數(shù)據(jù)的解決方案。涉及的主要技術(shù)如下：
·三維模型尺寸和公差標(biāo)注技術(shù)；
·多視圖生成技術(shù)；
·加工要求標(biāo)注技術(shù)；
·特征視圖捕獲創(chuàng)建與管理技術(shù)；
·附加標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)信息技術(shù)；
·采用零件模型進(jìn)行三維裝配模型的標(biāo)注技術(shù)。

目前國內(nèi)航空企業(yè)在 MBD 技術(shù)應(yīng)用方面與國外發(fā)達(dá)航空企業(yè)仍然存在很大的差距，主要表現(xiàn)在：
（1）基于 MBD 技術(shù)的產(chǎn)品定義工作尚處于探索階段；
（2）以 MBD 為核心的數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造模式尚不成熟；
（3）三維數(shù)模并沒有貫穿于整個產(chǎn)品數(shù)字化制造過程中；
（4）MBD 的設(shè)計(jì)、制造和管理規(guī)范還有待完善；
（5）三維數(shù)字化設(shè)計(jì)制造一體化集成應(yīng)用體系尚未貫通。

下圖為MBD技術(shù)在航空發(fā)動機(jī)管路全三維設(shè)計(jì)與空間布局的應(yīng)用：

圖3 航空發(fā)動機(jī)管路系統(tǒng)全三維設(shè)計(jì)與空間布局
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3、 我國航空發(fā)動機(jī)企業(yè)的CIMS之路
3.1、 在我國的航空發(fā)動機(jī)制造行業(yè),FMS應(yīng)該緩行
航空發(fā)動機(jī)制造難度之大是眾所周知的。世界上任何一家供應(yīng)商都無能力單獨(dú)向用戶提供適用于航空發(fā)動機(jī)制造的FMS。國外的航空發(fā)動機(jī)企業(yè)在生產(chǎn)現(xiàn)場至今仍無不采用“數(shù)控加工調(diào)整工”的操作機(jī)制,即對于每批零件,首件數(shù)控加工均由調(diào)整工人進(jìn)行,轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)后方可轉(zhuǎn)交操作工人進(jìn)行加工。在這樣的場合下,不要說“無人化”絕對行不通,就是安排有人,但人的素質(zhì)不夠也是行不通的。
在國外著名航空發(fā)動機(jī)制造商法國透博梅卡公司和加拿大普惠公司的技術(shù)改造中，盡管這兩家公司有相當(dāng)?shù)膶?shí)力,但他們都未卷入FMS的浪潮中。因此,國內(nèi)的航空發(fā)動機(jī)制造企業(yè)在最近10年之內(nèi)完全可以不做FMS的打算。
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3.2、? CIMS結(jié)構(gòu)應(yīng)因零部件工藝特點(diǎn)而異
航空發(fā)動機(jī)的零部件,主要可分為機(jī)匣類、盤類、軸類、整體葉輪類和葉片類等。各類零部件的制造對數(shù)控設(shè)備的需求差別很大。如果我們把整個企業(yè)的CIMS視為一個大的框架,那么落實(shí)到各類零部件的生產(chǎn),還必須對CIMS的實(shí)際結(jié)構(gòu)細(xì)化。

1）、機(jī)匣類零件的CIMS結(jié)構(gòu)
??? 對于航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣類的零部件,應(yīng)采用CIMS=CAD/CAM+FMC。FMC是柔性制造單元,它是FMS的初級階段。雖為初級,卻要成熟得多。FMC近來的發(fā)展也是十分迅速的,超過了FMS的發(fā)展速度。

一方面FMC比FMS成熟,可靠性相對較高,二是因?yàn)镕MC的管理、操作和編程相對于FMS要容易得多,所以凡是對CNC加工中心機(jī)床有經(jīng)驗(yàn)的用戶,轉(zhuǎn)為使用FMC時(shí)不會有什么困難。這就為機(jī)匣類零部件的外包生產(chǎn)提供了便利
近年來,立臥兩用加工中心,五面加工中心等大有發(fā)展,這對于航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣加工是甚為有利的。因此,在規(guī)劃機(jī)匣生產(chǎn)線上的FMC時(shí),應(yīng)優(yōu)先考慮以這些功能更齊全、加工范圍更廣闊的CNC機(jī)床為FMC的集成對象

2）、 盤軸類零件的CIMS結(jié)構(gòu)
盤軸類零件加工的主力機(jī)床為數(shù)控車床,以臥式為主,立式為輔。盤軸類零件的加工安裝,廣泛使用軟爪。軟爪的在線修正和工件在軟爪上的夾持都依賴于正確的操作。要實(shí)現(xiàn)這類操作的全自動化,難度很大,也無必要。航空發(fā)動機(jī)盤軸件多為鈦合金、不銹鋼和高溫合金的,切忌磕碰,大量的薄壁零件更要求操作者謹(jǐn)慎小心地安裝和卸下。但如果以此理由,使數(shù)控加工停留在CNC數(shù)控車床的單機(jī)水平上,則程序的管理和信息的傳遞都不會順暢。因此,有必要使數(shù)控加工上升到DNC水平,即對于盤軸類零件應(yīng)采用CIMS=CAD/CAM+DNC。

在設(shè)備類型方面,應(yīng)著重注意對車削加工中心的選擇。目前,國內(nèi)的航空發(fā)動機(jī)制造尚未使用車削加工中心。

3）、 整體葉輪類零件的CIMS結(jié)構(gòu)
整體葉輪包括壓氣機(jī)軸流葉輪和離心葉輪,今后還可能發(fā)展到熱端部件的葉輪。各類葉輪也可稱為葉片盤。

這類零件的加工特點(diǎn)是材料可加工性差,切削時(shí)間長,刀具消耗量大,工件單件價(jià)值高,設(shè)備需多軸聯(lián)動,設(shè)備價(jià)格昂貴等。加工的基礎(chǔ)設(shè)備是4～5軸聯(lián)動的數(shù)控銑床或加工中心。在生產(chǎn)批量較大時(shí),應(yīng)考慮采用多主軸的機(jī)床。針對走刀時(shí)間長,裝卸時(shí)間短的特點(diǎn),應(yīng)放棄可換工作臺(托盤)的選擇。刀庫容量不必過大,機(jī)床之間也不必有多少相互聯(lián)系,因此整體葉輪類零件的加工宜采用CIMS=CAD/CAM+CNC。

法國透博梅卡公司和加拿大普惠公司在布置他們的葉輪生產(chǎn)線時(shí),都將三坐標(biāo)測量機(jī)納入了生產(chǎn)現(xiàn)場,普惠公司甚至將刀具修磨的設(shè)備都安排在葉輪生產(chǎn)線上。這些做法的目的,都是為了讓現(xiàn)場加工停歇時(shí)間盡可能地縮短。葉輪是價(jià)格昂貴的零件,JIT(Just-in-time)能獲取很好的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上，隨著航空發(fā)動機(jī)制造的專業(yè)化發(fā)展，由于零部件之類的不同，航空發(fā)動機(jī)生產(chǎn)應(yīng)該采取各自適應(yīng)的ＣＩＭＳ模式，這樣才能提高專業(yè)化水平，提升競爭力。