基于数字化技术的航空产品制造工艺优化与质量提升研究

摘要：本文聚焦于数字化技术在航空产品制造领域的应用，深入探讨其对制造工艺优化及质量提升的重要作用。通过阐述数字化技术在航空产品设计、生产流程、质量控制等环节的应用原理和优势，分析当前面临的挑战，并对未来发展趋势进行展望，旨在为航空制造业充分利用数字化技术实现高质量发展提供理论参考。

关键词：数字化技术；航空产品制造；工艺优化；质量提升

一、数字化技术在航空产品制造工艺优化中的应用

（一）数字化设计与仿真

在航空产品设计阶段，数字化技术显著提升设计效率与质量。CAD 技术助力设计人员在虚拟环境三维建模，快速优化方案，降低传统手绘的繁琐度与错误率；CAE 技术通过仿真分析预测产品工况表现，为优化设计提供科学依据。UG 和 CAXA 软件在此发挥关键作用。UG 的三维建模功能强大，能构建飞机机身、机翼等复杂模型，其曲面造型工具可精准模拟产品形状，结合 CAE 技术进行机翼空气动力学仿真，能优化机翼设计，提升飞机飞行性能。CAXA 软件的二维绘图功能可生成精确图纸，为加工制造提供详细尺寸与技术要求，且在数控加工编程时，能依据设计模型生成高效数控代码，保障加工的准确与稳定[1]。

（二）数字化生产流程管理

数字化技术实现了航空产品生产流程的信息化和自动化管理。制造执行系统（MES）通过对生产过程中的各种数据进行实时采集、分析和处理，实现了对生产进度、设备状态、人员绩效等方面的精准监控和管理。生产计划的制定和调整更加科学合理，能够根据实际生产情况及时优化生产流程，提高生产效率和资源利用率。例如，当某台生产设备出现故障时，MES 系统能够及时发出警报，并自动调整生产任务，确保生产的连续性。

（三）数控加工技术

数控加工技术是数字化制造的核心技术之一。在航空产品制造中，数控加工设备能够按照预先编制的程序精确地加工各种复杂零部件，保证了零部件的加工精度和一致性。与传统加工方法相比，数控加工具有加工效率高、质量稳定、可重复性强等优点。例如，在航空发动机叶片的加工中，采用五轴联动数控加工技术，能够实现叶片复杂曲面的高精度加工，提高叶片的性能和可靠性。

二、数字化技术在航空产品质量提升中的作用

（一）质量数据采集与分析

数字化技术使得航空产品质量数据的采集更加全面、准确和及时。通过传感器、物联网等技术，能够实时采集产品生产过程中的各种质量数据，如尺寸精度、表面粗糙度、材料性能等。利用大数据分析技术对这些质量数据进行深度挖掘和分析，能够及时发现质量问题的根源，为质量改进提供有力支持。例如，通过对大量发动机零部件的质量数据进行分析，发现某一生产批次的零部件存在尺寸偏差，进一步追溯发现是某台加工设备的刀具磨损所致，及时更换刀具后，解决了质量问题。

（二）质量控制与检测

数字化技术在航空产品质量控制与检测环节发挥着重要作用。自动化检测设备和系统能够快速、准确地对产品进行检测，提高检测效率和精度。例如，基于机器视觉的检测系统能够对航空零部件的表面缺陷进行快速识别和检测，检测精度可达微米级。同时，数字化技术还实现了质量控制的智能化，通过建立质量控制模型，能够对生产过程进行实时监控和预测，提前采取措施预防质量问题的发生[2]。

（三）质量追溯与管理

数字化技术为航空产品质量追溯提供了有力手段。通过建立产品全生命周期的质量追溯系统，能够记录产品从原材料采购、生产加工、装配调试到交付使用的全过程质量信息。一旦产品出现质量问题，能够快速准确地追溯到问题的源头，采取相应的措施进行处理。例如，当某架飞机出现故障时，通过质量追溯系统能够迅速查明故障部件的生产批次、加工设备、操作人员等信息，为故障分析和解决提供重要依据。

三、数字化技术在航空产品制造应用中面临的挑战

（一）数据安全与隐私保护

在航空产品数字化制造进程中，海量设计图纸、生产参数、质量检测报告等数据不断产生并被存储。这些数据不仅凝聚着企业长期的研发成果，是核心技术的直观体现，更是关乎企业商业运作的机密信息，像特殊材料配方、独特加工工艺等。一旦发生数据泄露，企业不仅可能面临技术被剽窃、产品被仿造的困境，还会在市场竞争中丧失优势，遭受经济和声誉的双重打击。

为有效应对这一挑战，在技术层面，应大力采用先进的数据加密算法，对敏感数据进行加密处理，确保数据即使在传输和存储过程中被截获，也难以被破解。同时，严格设置访问控制权限，依据员工职责和工作需求，精准分配数据访问级别，防止内部人员越权访问。构建多层级网络安全防护体系，抵御外部黑客攻击和恶意软件入侵。在管理层面，制定并完善数据安全管理制度，明确数据的使用、存储、传输等各环节的安全规范和责任主体，定期开展数据安全审计，全方位保障数据安全与隐私。

（二）数字化人才短缺

随着航空制造业数字化转型加速，对既深谙航空制造工艺，又熟练掌握数字化技术的复合型人才需求急剧攀升。然而当下，这类人才缺口明显。一方面，高校相关专业课程设置存在滞后性，未能充分融合航空制造与数字化技术知识体系，导致毕业生难以满足企业实际需求；另一方面，行业内人才培养机制尚不完善，缺乏系统的在职培训体系。

人才短缺使得企业在引入和应用数字化技术时困难重重，新设备、新技术难以有效落地，制约了航空制造业数字化进程。企业应主动与高校、科研机构建立深度合作关系，参与高校课程设计，开展联合培养项目，同时加大对高端数字化人才的引进力度，以提升企业数字化创新能力，推动行业发展。

（三）系统集成与协同问题

航空产品制造流程繁杂，从原材料供应、零部件加工到整机装配，涵盖众多环节与企业。数字化技术应用时，各环节所依赖的设计、生产、管理等系统，常因数据格式、接口标准不统一，在集成时面临重重阻碍。例如，设计软件生成的文件格式在生产环节难以直接读取，造成信息传递不畅。

企业间协同合作同样难题不断，信息共享方面，担心商业机密泄露致使数据开放程度低；利益分配上，因缺乏合理分配机制，各参与方易产生分歧。因此，行业亟需建立统一的数据标准和接口规范，同时搭建完善的信息安全保障体系，借助定期沟通会议、合作协议等方式，加强企业间沟通协作，推进数字化制造协同发展。

四、结论

数字化技术在航空产品制造中优势尽显，借助数字化设计与仿真、数控加工等技术，实现工艺优化与效率提升；通过质量数据管理等手段，保障产品质量。但数据安全、人才短缺和系统集成难题亟待解决。展望未来，伴随 5G、人工智能等新兴技术发展，数字化技术将更广泛深入应用。航空制造业应强化技术创新，加大人才培养力度，深度融合数字化与航空制造技术，助力行业迈向高质量发展新阶段。

参考文献

[1]郭超朋，郑炜，杜坤鹏，等. 航空产品设计成熟度驱动的制造工艺审查工作模式构建 [J]. 机械制造与自动化， 2024， 53 （03）： 105-108+162.

[2]姚立权. 智能化控制系统在航空制造中的应用 [J]. 现代工业经济和信息化， 2020， 10 （06）： 79-80.

作者简介：姓名：刘一凡，性别：男，民族：汉，籍贯：湖北仙桃，学历：本科，研究方向：航空零备件加工，出生日期：1999.10.04，职称：助理工程师。