李默 冶尚容

摘 要：在現(xiàn)代制造行業(yè)中，導管以其輕量化、強韌化、低消耗等特點在航空航天、船舶制造、能源輸送等領域得到了廣泛運用。隨著市場需求對導管的使用越來越多，且提出了更高的精度要求，對相關制造技術也提出了更高的標準。由此，也加速了在導管數(shù)字化制造技術的科學研究。

關鍵詞：導管;數(shù)字化制造技術;研究現(xiàn)狀;展望

1 導管數(shù)字化制造技術的研究現(xiàn)狀

導管數(shù)字化制造技術是一項結合了導管的數(shù)字化設計、分析及加工技術于一體的綜合性技術，在當今的網(wǎng)絡信息技術時代，飛機制造業(yè)對于導管制造技術的需求越來越高，這對于促進導管制造行業(yè)研發(fā)數(shù)字化制造技術提供了前提條件。

1.1 國外研究現(xiàn)狀

導管數(shù)字化制造技術的最初開發(fā)起始于飛機制造的需求。20世紀70年代，美國惠普公司（P&W）就開始了利用計算機輔助系統(tǒng)進行渦輪噴氣發(fā)動機的管路設計改進工作，通過在計算機上構建飛機發(fā)動機的三維導管模型，得出導管形狀的三維坐標數(shù)據(jù)，進而檢查相關導管設計是否滿足飛機發(fā)動機的設計要求，如果有問題，可以直接在計算機上進行修改，而不需要將修改的工作留在樣機完成階段，從而節(jié)約50%的設計成本，同時將設計速度提升一倍。

經(jīng)過10年的技術研發(fā)，相關技術已實現(xiàn)了交互式構型設計系統(tǒng)的構建，ICDS的出現(xiàn)攻克了更復雜的構型設計難題。人們在計算機上就可以完成包括發(fā)動機機匣、附件、管路等所有部件的建模，形成電子樣機，同時還能在計算機上對電子樣機內各部件之間的關聯(lián)性進行檢查。這項新的技術減少了相關設計對物理樣機的制造投入成本，有效的縮短了設計周期。但是ICDS在管路設計方面還處于半自動狀態(tài)，需要在指定的幾個頂點的基礎上進行管路的敷設設計。

為實現(xiàn)相關技術在導管制造中的作用，針對導管彎曲加工中的變形問題，許多學者都進行了研究。計算機畏助工藝規(guī)劃CAPP系統(tǒng)的出現(xiàn)對于導管數(shù)字化技術在實際生產中的運用有著重大意義。該系統(tǒng)分為變異式和創(chuàng)成式兩類，兩者的區(qū)別在于，變異式CAPP系統(tǒng)的工作原理是從工藝庫里找到具有相似性零件的工藝規(guī)程，而創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)則是能過自身的邏輯判斷相關產品的數(shù)據(jù)對其加工工藝進行規(guī)劃。

隨著人工智能技術的不斷發(fā)展，產品加工制造中的各種復雜問題都很到了較好的解決，最終也實現(xiàn)了導管數(shù)字化制造技術在實際生產中的運用和推廣。目前，這項技術廣泛運用于航天導管產品從產品、工藝設計到生產和故障診斷分析以及質量檢測等各個環(huán)節(jié)。數(shù)控彎管機就是相關技術運用于產品生產的重要產物。為保證其在降低生產成本的基礎上完成高效、安全的生產任務，相關技術人員進行了大量的軟件程序開發(fā)工作。NC程序很好的解決了相關設備對導管切削過程的控制，但對于彎管加工過程的仿真并沒有太大作用。雖然意大利推出了款針對彎管加工過程的仿真軟件——VGP3D，但在產品的生產中并不具備通用性。2001年，德國推出了的VRbendSim在VGP3D的基礎上，加入了加工參數(shù)優(yōu)化功能。

1.2 國內研究現(xiàn)狀

隨著導管數(shù)字化制造技術的日漸成熟和我國航天航空行業(yè)的快速發(fā)展，我國已開始進行相關技術的引進和研發(fā)工作。20世紀90年代，北京航空航天大學開始進行航空發(fā)動機管路系統(tǒng)的設計研究，并推出了AEPRS和IRSAEP管路設計系統(tǒng)，并利用其進行了發(fā)動機電子樣機的設計和管路檢查。在此基礎上，相關專家提出了層面法管路敷設、模式法管路敷設等方法。

在導管計處機輔助工程分析方面同，重慶大學利用限元分析法進行了相關研究，西北大學則將限元分析法與能更緊起皺準則相結合，提出了薄壁管數(shù)控彎曲成形過程中起皺的能量預測方法。同時，西北工業(yè)大學在數(shù)控彎管加工過程仿真研究中針對VB系統(tǒng)數(shù)控彎管機開發(fā)出了具有一定實用性的仿真軟件。

2 導管數(shù)字化制造技術的發(fā)展趨勢分析

導管數(shù)字化制造技術存在的問題是目前制約其推廣普及的主要原因。相關技術是由多個單項技術科學結合產生的一項綜合性制造技術，雖然近年來其中的多個單項技術都得到了大力發(fā)展，但其中涉及到管路設計、仿真建模、模胎設計等技術還存在很多不足，難以在實際生產中發(fā)揮作用，這些都是急需解決的問題，尤其是導管加工過程中的仿真技術和模胎技術的實現(xiàn)障礙和參數(shù)無法進行數(shù)字化確定的問題，還有待相關專家的進一步研究開發(fā)。

另外，由于航空航天技術的突飛猛進，相關產品的設計制造復雜程度越來越高，也對導管的設計制造提出了更高的要求，形狀設計復雜和成形精度更高的導管設計越來越多，然而由于導管的彎曲加工和模胎參數(shù)確定等都需要人工參與，這是相關技術需要突破的重要瓶頸。人工智能技術的發(fā)展被視為是利用人類知識改變傳統(tǒng)制造工藝的重要技術，早在導管數(shù)字化制造技術的形成初期，人工智能技術就已參與到相關的技術研發(fā)中。在目前的導管數(shù)字化制造技術中，人工智能技術的運用主要體現(xiàn)在專家系統(tǒng)的構建方面，但對于專家系統(tǒng)中數(shù)值計算、多個科技領域知識和多種任務及功能的集成都存在一定的缺陷。這些集成系統(tǒng)的不完善直接導致了導管數(shù)字化制造技術對設計對象的規(guī)模和復雜性的限制。目前，相關研究人員對于該技術的研發(fā)方面主要集中在面向現(xiàn)代設計制造要求基于知識的工程進行新型智能設計方法的研究。

3 結語

導管數(shù)字化制造技術對于制造行業(yè)的長遠發(fā)展具有重要意義。從該技術在國內外的研究現(xiàn)狀中可以發(fā)現(xiàn)，相關技術存在一些缺陷，而這些缺陷正是制約導管數(shù)字化制造技術在制造行業(yè)中普及推廣的主要原因。只有不斷加強對該技術的研究工作，有效完善其在導管數(shù)字化集成制造中的存在的不足，進一步實現(xiàn)導管數(shù)字化制造過程中的信息共享和交換，才能提高相關制造生產的產品加工質量和效率，滿足市場需求，保障該技術的長遠發(fā)展。

參考文獻

[1]白雪山.導管數(shù)字化制造技術在某新型飛機研制中的應用[J].航空制造技術，2014，14：83-85.

[2]舒送，范鑫，張小輝，馬俊.導管數(shù)字化制造技術在傳統(tǒng)飛機修理中的應用[J/OL].制造技術與機床，2016（06）.