2013年6月11日,“神舟十号”载人飞船成功发射,它的成功发射凝聚了太多中国科研工作者的心血,这其中,就包括中航工业制造所研制的多只气瓶。这些气瓶有的安装在目标飞行器资源舱,有的安装在飞船推进舱、返回舱。这些铝合金内衬无焊缝气瓶的制造依托的就是金属旋压成形技术。
从上世纪60年代初期,中航工业制造所就率先在国内开展了旋压工艺与设备的研究。近50年来,中航工业制造所研制旋压设备数十台,开发各种旋压装机件50多种,为我国航空、航天、兵器等国防领域和国民经济其他领域的发展做出了突出贡献。
50年来,中航工业制造所先后研制了PX系列普通旋压机床,SY-2~SY-20强力旋压机床,PD系列皮带轮专用旋压机床、铝合金轮毂专用旋压成形机床和CNG气瓶铝合金内胆收口旋压专用机床,其中部分旋压机床实现出口。目前设计制造的旋压设备实现了全数控、智能化。机床元器件如导轨、轴承、丝杠、光栅尺,各种比例阀、伺服阀、比例伺服阀、控制系统等在制造方式上与国际接轨。制造所研制的国内最大卧式三旋轮数控强力旋压机床、最大的卧式双旋轮数控强力旋压机床已在航天领域应用多年,长期的使用表明,制造所研制的旋压设备精度高、整体刚性好、可靠性高,生产的大型筒形零件、大型头罩类零件取代了卷筒焊接、分瓣冲压焊接,提高了强度,取消或者减少了焊缝,提高了部件的可靠性,降低了整机重量,为我国的航天事业做出了贡献。
中航工业制造所为航天某企业研制的亚洲最大的CNC立式强力旋压机床已于2013年7月完成工艺验收。该设备为立式三旋轮结构,整个设备高度14米,设备本身总重600吨,设备运行总功率达1200千瓦,单个旋轮推力为100吨,机床回转直径2.6米,能旋压直径2.6米、高度为3.5米的大型筒形零件,能够将厚度为35毫米的超高强度钢旋压碾薄到2毫米,旋压后的筒体壁厚精度达到±0.05毫米。
大型强力旋压设备在设计制造上存在很大的难度,难度就在于这类设备不但具有大型压力加工设备的巨大压力,同时还需具备大型数控设备的高精度。该设备的研制历时9年,立项初期,制造所克服了相关行业基础薄弱、技术储备少,设备总体设计制造难度大,部件超大,国内可选择制造厂家少,个别超大部件生产制造出现反复等一系列困难,于2012年底完成机电联调。该设备整体刚性好, 具有三个旋压力自调节自平衡、同步进刀错距旋压等独特功能,智能旋压的特点,总体技术达到了国际先进水平。该设备也是《高档数控机床与基础制造装备》科技重大专项中的关键设备。
旋压成形技术不同于其他金属加工,其工艺性很强,即使是数控旋压设备,对于旋压工序的安排、每次进给的旋轮压下量、旋轮进给速度以及旋压过程中热处理的温度、热处理次数等,都需要大量的工艺经验的积累。上世纪80年代之前,制造所旋压工艺的研究主要服务于航空航天的型号预研、工艺攻关,先后进行了各种型号的整流罩、隔热罩、壳体、火焰筒、油箱、机头罩、鼻锥等四十几类的曲母线件、筒形件、球形件、锥形件、变壁厚零件、带内外加强筋零件的工艺研究,部分零件转入中小批量生产。制造所研制的最大航天装机曲母线类零件为¢800×2200毫米,最大的筒形零件为¢2000×3500毫米。制造所尤其对曲母线类复杂零件的旋压成形积累了丰富的经验,对特殊材料的冷旋、温旋、热旋有着特殊的研究,对如何解决贴膜、脱模,如何解决旋压过程中零件的扩径、收径有着稳定独特的技术优势。改革开放至今,制造所除每年开发研制3~5种用于航天装机新产品外,又先后开发各种民品零件近二十几种,这些旋压件分别配套于食品机械、制药机械、轻工机械、机车、汽车等行业。
制造所从专业成立初期就对旋压材料进行了广泛的工艺研究。上世纪80年代之前,旋压的材料主要集中在低碳钢、铝合金、铜合金、不锈钢。90年代以后,随着我国航空航天兵器事业的发展,高温合金、钛合金、高强度钢、超高强度钢的应用越来越广泛。近几年来,制造所重点对这类材料开展精密旋压成形工艺研究,并成功应用,实现中小批量生产。对钨钼等难熔金属开展热旋压工艺研究并开发专用旋压设备实现对这类材料的产业化生产。
制造所在致力于旋压工艺与设备开发的同时,还特别注重旋压技术的产业化。1986年,在进行了大量工艺试验的基础上,与河北景县联合组建了板材旋压皮带轮专业生产厂,年生产各种规格的皮带轮200余万只,形成了与大众汽车等引进车型的配套能力。2000年,在国内自制旋压设备,组建CNG气瓶铝合金内胆整体旋压成形生产线,消除了气瓶瓶体焊缝,降低了整瓶重量,提高了气瓶的整体强度。气瓶内胆最大直径可达φ450毫米,成功地解决了大直径铝合金内胆旋压过程中的起皱、增厚等技术难题,现在已形成年产大型CNG铝合金内胆2.5万只的生产能力。
旋压皮带轮.起动机机壳。