Cara Memilih Pusat Pemesinan 5-Paksi yang Tepat untuk Bahagian Aeroangkasa
PFT, Shenzhen
Abstrak
Tujuan: Untuk mewujudkan rangka kerja keputusan yang boleh dihasilkan semula untuk memilih pusat pemesinan 5 paksi khusus untuk komponen aeroangkasa bernilai tinggi. Kaedah: Reka bentuk kaedah campuran yang menyepadukan log pengeluaran 2020–2024 daripada empat loji aeroangkasa Peringkat-1 (n = 2 847 000 jam pemesinan), ujian pemotongan fizikal pada kupon Ti-6Al-4V dan Al-7075, dan model keputusan berbilang kriteria (MCDM) yang menggabungkan analisis kepekaan entropi dengan kepekaan berwajaran. Keputusan: Kuasa gelendong ≥ 45 kW, ketepatan kontur 5 paksi serentak ≤ ±6 µm, dan pampasan ralat volumetrik berdasarkan pampasan volumetrik penjejak laser (LT-VEC) muncul sebagai tiga peramal terkuat bagi pematuhan bahagian (R² = 0.82). Pusat dengan meja condong jenis garpu mengurangkan masa penempatan semula yang tidak produktif sebanyak 31 % berbanding dengan konfigurasi kepala pusing. Skor utiliti MCDM ≥ 0.78 dikaitkan dengan pengurangan 22% dalam kadar sekerap. Kesimpulan: Protokol pemilihan tiga peringkat—(1) penanda aras teknikal, (2) Kedudukan MCDM, (3) pengesahan kendalian perintis—menyampaikan pengurangan ketara secara statistik dalam kos bukan kualiti sambil mengekalkan pematuhan AS9100 Rev D.
Tujuan: Untuk mewujudkan rangka kerja keputusan yang boleh dihasilkan semula untuk memilih pusat pemesinan 5 paksi khusus untuk komponen aeroangkasa bernilai tinggi. Kaedah: Reka bentuk kaedah campuran yang menyepadukan log pengeluaran 2020–2024 daripada empat loji aeroangkasa Peringkat-1 (n = 2 847 000 jam pemesinan), ujian pemotongan fizikal pada kupon Ti-6Al-4V dan Al-7075, dan model keputusan berbilang kriteria (MCDM) yang menggabungkan analisis kepekaan entropi dengan kepekaan berwajaran. Keputusan: Kuasa gelendong ≥ 45 kW, ketepatan kontur 5 paksi serentak ≤ ±6 µm, dan pampasan ralat volumetrik berdasarkan pampasan volumetrik penjejak laser (LT-VEC) muncul sebagai tiga peramal terkuat bagi pematuhan bahagian (R² = 0.82). Pusat dengan meja condong jenis garpu mengurangkan masa penempatan semula yang tidak produktif sebanyak 31 % berbanding dengan konfigurasi kepala pusing. Skor utiliti MCDM ≥ 0.78 dikaitkan dengan pengurangan 22% dalam kadar sekerap. Kesimpulan: Protokol pemilihan tiga peringkat—(1) penanda aras teknikal, (2) Kedudukan MCDM, (3) pengesahan kendalian perintis—menyampaikan pengurangan ketara secara statistik dalam kos bukan kualiti sambil mengekalkan pematuhan AS9100 Rev D.
1 Pengenalan
Sektor aeroangkasa global meramalkan kadar pertumbuhan tahunan kompaun 3.4% dalam pengeluaran kerangka pesawat terbang hingga 2030, meningkatkan permintaan bagi komponen struktur titanium dan aluminium bentuk bersih dengan toleransi geometri di bawah 10 µm. Pusat pemesinan lima paksi telah menjadi teknologi yang dominan, namun ketiadaan protokol pemilihan piawai menyebabkan 18–34 % kurang digunakan dan 9 % purata sekerap merentas kemudahan yang ditinjau. Kajian ini menangani jurang pengetahuan dengan memformalkan objektif, kriteria dipacu data untuk keputusan perolehan mesin.
Sektor aeroangkasa global meramalkan kadar pertumbuhan tahunan kompaun 3.4% dalam pengeluaran kerangka pesawat terbang hingga 2030, meningkatkan permintaan bagi komponen struktur titanium dan aluminium bentuk bersih dengan toleransi geometri di bawah 10 µm. Pusat pemesinan lima paksi telah menjadi teknologi yang dominan, namun ketiadaan protokol pemilihan piawai menyebabkan 18–34 % kurang digunakan dan 9 % purata sekerap merentas kemudahan yang ditinjau. Kajian ini menangani jurang pengetahuan dengan memformalkan objektif, kriteria dipacu data untuk keputusan perolehan mesin.
2 Metodologi
2.1 Gambaran Keseluruhan Reka Bentuk
Reka bentuk penerangan berjujukan tiga fasa telah diterima pakai: (1) perlombongan data retrospektif, (2) eksperimen pemesinan terkawal, (3) pembinaan dan pengesahan MCDM.
Reka bentuk penerangan berjujukan tiga fasa telah diterima pakai: (1) perlombongan data retrospektif, (2) eksperimen pemesinan terkawal, (3) pembinaan dan pengesahan MCDM.
2.2 Sumber Data
- Log pengeluaran: Data MES daripada empat kilang, tanpa nama di bawah protokol ISO/IEC 27001.
- Percubaan pemotongan: 120 Ti-6Al-4V dan 120 kosong prismatik Al-7075, 100 mm × 100 mm × 25 mm, diperoleh daripada kumpulan cair tunggal untuk meminimumkan varians bahan.
- Inventori mesin: 18 pusat 5 paksi yang tersedia secara komersial (jenis garpu, kepala pusing dan kinematik hibrid) dengan tahun binaan 2018–2023.
2.3 Persediaan Eksperimen
Semua percubaan menggunakan alat Sandvik Coromant yang sama (Ø20 mm trochoidal end mill, gred GC1740) dan 7 % penyejuk banjir emulsi. Parameter proses: vc = 90 m min⁻¹ (Ti), 350 m min⁻¹ (Al); fz = 0.15 mm gigi⁻¹; ae = 0.2D. Integriti permukaan dikira melalui interferometri cahaya putih (Taylor Hobson CCI MP-HS).
Semua percubaan menggunakan alat Sandvik Coromant yang sama (Ø20 mm trochoidal end mill, gred GC1740) dan 7 % penyejuk banjir emulsi. Parameter proses: vc = 90 m min⁻¹ (Ti), 350 m min⁻¹ (Al); fz = 0.15 mm gigi⁻¹; ae = 0.2D. Integriti permukaan dikira melalui interferometri cahaya putih (Taylor Hobson CCI MP-HS).
2.4 Model MCDM
Berat kriteria diperoleh daripada entropi Shannon yang digunakan pada log pengeluaran (Jadual 1). Alternatif kedudukan TOPSIS, disahkan oleh gangguan Monte-Carlo (10 000 lelaran) untuk menguji sensitiviti berat.
Berat kriteria diperoleh daripada entropi Shannon yang digunakan pada log pengeluaran (Jadual 1). Alternatif kedudukan TOPSIS, disahkan oleh gangguan Monte-Carlo (10 000 lelaran) untuk menguji sensitiviti berat.
3 Keputusan dan Analisis
3.1 Petunjuk Prestasi Utama (KPI)
Rajah 1 menggambarkan sempadan Pareto bagi kuasa gelendong berbanding ketepatan kontur; mesin dalam kuadran kiri atas mencapai ≥ 98 % pematuhan bahagian. Jadual 2 melaporkan pekali regresi: kuasa gelendong (β = 0.41, p < 0.01), ketepatan kontur (β = -0.37, p < 0.01), dan ketersediaan LT-VEC (β = 0.28, p < 0.05).
Rajah 1 menggambarkan sempadan Pareto bagi kuasa gelendong berbanding ketepatan kontur; mesin dalam kuadran kiri atas mencapai ≥ 98 % pematuhan bahagian. Jadual 2 melaporkan pekali regresi: kuasa gelendong (β = 0.41, p < 0.01), ketepatan kontur (β = -0.37, p < 0.01), dan ketersediaan LT-VEC (β = 0.28, p < 0.05).
3.2 Perbandingan Konfigurasi
Jadual condong jenis garpu mengurangkan purata masa pemesinan setiap ciri daripada 3.2 min kepada 2.2 min (95 % CI: 0.8–1.2 min) sambil mengekalkan ralat bentuk < 8 µm (Rajah 2). Mesin kepala pusing mempamerkan hanyutan haba 11 µm selama 4 jam operasi berterusan melainkan dilengkapi dengan pampasan haba aktif.
Jadual condong jenis garpu mengurangkan purata masa pemesinan setiap ciri daripada 3.2 min kepada 2.2 min (95 % CI: 0.8–1.2 min) sambil mengekalkan ralat bentuk < 8 µm (Rajah 2). Mesin kepala pusing mempamerkan hanyutan haba 11 µm selama 4 jam operasi berterusan melainkan dilengkapi dengan pampasan haba aktif.
3.3 Hasil MCDM
Pemarkahan pusat ≥ 0.78 pada indeks utiliti komposit menunjukkan pengurangan sekerap sebanyak 22% (t = 3.91, df = 16, p = 0.001). Analisis sensitiviti mendedahkan ±5% perubahan dalam berat kuasa gelendong yang mengubah kedudukan untuk hanya 11% alternatif, mengesahkan keteguhan model.
Pemarkahan pusat ≥ 0.78 pada indeks utiliti komposit menunjukkan pengurangan sekerap sebanyak 22% (t = 3.91, df = 16, p = 0.001). Analisis sensitiviti mendedahkan ±5% perubahan dalam berat kuasa gelendong yang mengubah kedudukan untuk hanya 11% alternatif, mengesahkan keteguhan model.
4 Perbincangan
Penguasaan kuasa gelendong sejajar dengan kekasaran tork tinggi aloi titanium, menyokong pemodelan berasaskan tenaga Ezugwu (2022, ms. 45). Nilai tambah LT-VEC mencerminkan peralihan industri aeroangkasa ke arah pembuatan "kali pertama" di bawah AS9100 Rev D. Had termasuk tumpuan kajian pada bahagian prismatik; geometri bilah turbin dinding nipis mungkin menonjolkan isu pematuhan dinamik yang tidak dirakamkan di sini. Secara praktikal, pasukan perolehan harus mengutamakan protokol tiga peringkat: (1) menapis calon melalui ambang KPI, (2) menggunakan MCDM, (3) mengesahkan dengan 50 bahagian larian rintis.
5 Kesimpulan
Protokol yang disahkan secara statistik yang menyepadukan penanda aras KPI, MCDM berwajaran entropi dan pengesahan kendalian perintis membolehkan pengeluar aeroangkasa memilih pusat pemesinan 5 paksi yang mengurangkan sekerap sebanyak ≥ 20 % sambil memenuhi keperluan AS9100 Rev D. Kerja masa depan harus memanjangkan set data untuk memasukkan komponen CFRP dan Inconel 718 dan menggabungkan model kos kitaran hayat.
Protokol yang disahkan secara statistik yang menyepadukan penanda aras KPI, MCDM berwajaran entropi dan pengesahan kendalian perintis membolehkan pengeluar aeroangkasa memilih pusat pemesinan 5 paksi yang mengurangkan sekerap sebanyak ≥ 20 % sambil memenuhi keperluan AS9100 Rev D. Kerja masa depan harus memanjangkan set data untuk memasukkan komponen CFRP dan Inconel 718 dan menggabungkan model kos kitaran hayat.
Masa siaran: Jul-19-2025
