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中航工业制造所面对国外复合材料铺放工艺与装备技术飞速发展,结合我国航空武器装备的需求,于2006年组建技术攻关团队,瞄准工程化应用,向复合材料自动化铺放制造技术发起挑战。多年来,该团队在各方支持下,经过不懈努力,已基本掌握了复合材料自动铺放制造工艺及装备的关键技术,总体水平处于国内领先地位,为国内该项技术在航空领域的推广应用做了大量的技术储备,也为我国航空制造技术整体水平的提升打下了坚实基础。
填补空白 一枝独秀
多年来,基于复合材料预浸料的铺放均以手工工艺为主,直至“十一五”初期,适用于飞机大型翼面类复合材料结构制造的自动铺带机在国内装备制造领域仍属于空白;与此同时,国内真正用于航空型号生产上的自动铺放装备屈指可数,且全部依赖于进口,极大地禁锢了航空制造业的生产效率和产品稳定性的进一步提高。为打破这一瓶颈,推进我国航空制造业向自动化、网络化、智能化有序发展,项目组勇敢地啃起了这块“硬骨头”。
五年的勤耕潜研,数不清的日夜攻坚,手工铺叠转化为自动实现的一刻,成功的喜悦浸润了项目组每个人的心田。复合材料自动铺放设备结合相关材料技术、铺放工艺的发展进步,打通了复合材料自动铺放生产流程,填补了国内空白,项目组自豪地说:“我们的整体技术已经达到了国际先进水平,某些方面称得上国际领先!”
如今在国内航空制造领域,这台经过了试验件、装机件实践检验的复合材料铺放设备,可谓是当仁不让的“独一家”。与普通的数控切削设备不同,这台设备具有结构复杂、静动态刚性强、动态性能要求高、联动坐标多、控制复杂等特点,特别是其核心部件--铺带头的组件众多、精度高、集成度高、小巧精致、铺放动作多、协同控制相当复杂,它所适应的规格范围已经基本达到了国际先进水平。
大胆创新 勇拔头筹
想要拔得头筹可不是件容易的事。项目组遇到的最大问题是,复材铺放设备研制时相关工艺研究在国内还属于起步阶段,难以对自动铺带机研制提出确切的设备功能和使用性能方面的技术指标要求。如何从手工作业中将自动化的需求提炼出来?团队在最初研发阶段遇到的瓶颈可想而知。
鉴于此,项目组研究确定了先从设备主体自行开发,个别关键部件先引进集成然后再创新的总体技术途径。要在高起点、高水平国外先进设备的基础上,进行设备研制和工艺探索,突破关键技术、掌握核心技术。在制造所的支持下,项目团队数次派人赴国外进行访问和技术交流,邀请国外技术专家入所讲学和咨询。通过与国外技术专家的深入交流与合作,为设备研制和工艺研究奠定了可靠基础。依照对国内航空主机厂有针对性的技术调研,项目组对行业的应用需求进行了归纳分析。
在确定了总体结构方案和关键部件的国际合作对象后,设计人员与工艺人员通过反复试验碰撞,最终突破了关键功能部件的设计、制造技术,实现了用机构模拟手工制作的功能。同时针对预浸料的制备技术和条件,研制预浸料分切设备和工艺,解决了铺放设备材料供应问题,并针对典型结构进行了可铺放性研究,摸索出了最佳铺放工艺参数。
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