2013年6月11日,“神舟十號”載人飛船成功發射,它的成功發射凝聚了太多中國科研工作者的心血,這其中,就包括中航工業制造所研制的多只氣瓶。這些氣瓶有的安裝在目標飛行器資源艙,有的安裝在飛船推進艙、返回艙。這些鋁合金內襯無焊縫氣瓶的制造依托的就是金屬旋壓成形技術。
從上世紀60年代初期,中航工業制造所就率先在國內開展了旋壓工藝與設備的研究。近50年來,中航工業制造所研制旋壓設備數十臺,開發各種旋壓裝機件50多種,為我國航空、航天、兵器等國防領域和國民經濟其他領域的發展做出了突出貢獻。
50年來,中航工業制造所先后研制了PX系列普通旋壓機床,SY-2~SY-20強力旋壓機床,PD系列皮帶輪專用旋壓機床、鋁合金輪轂專用旋壓成形機床和CNG氣瓶鋁合金內膽收口旋壓專用機床,其中部分旋壓機床實現出口。目前設計制造的旋壓設備實現了全數控、智能化。機床元器件如導軌、軸承、絲杠、光柵尺,各種比例閥、伺服閥、比例伺服閥、控制系統等在制造方式上與國際接軌。制造所研制的國內最大臥式三旋輪數控強力旋壓機床、最大的臥式雙旋輪數控強力旋壓機床已在航天領域應用多年,長期的使用表明,制造所研制的旋壓設備精度高、整體剛性好、可靠性高,生產的大型筒形零件、大型頭罩類零件取代了卷筒焊接、分瓣沖壓焊接,提高了強度,取消或者減少了焊縫,提高了部件的可靠性,降低了整機重量,為我國的航天事業做出了貢獻。
中航工業制造所為航天某企業研制的亞洲最大的CNC立式強力旋壓機床已于2013年7月完成工藝驗收。該設備為立式三旋輪結構,整個設備高度14米,設備本身總重600噸,設備運行總功率達1200千瓦,單個旋輪推力為100噸,機床回轉直徑2.6米,能旋壓直徑2.6米、高度為3.5米的大型筒形零件,能夠將厚度為35毫米的超高強度鋼旋壓碾薄到2毫米,旋壓后的筒體壁厚精度達到±0.05毫米。
大型強力旋壓設備在設計制造上存在很大的難度,難度就在于這類設備不但具有大型壓力加工設備的巨大壓力,同時還需具備大型數控設備的高精度。該設備的研制歷時9年,立項初期,制造所克服了相關行業基礎薄弱、技術儲備少,設備總體設計制造難度大,部件超大,國內可選擇制造廠家少,個別超大部件生產制造出現反復等一系列困難,于2012年底完成機電聯調。該設備整體剛性好, 具有三個旋壓力自調節自平衡、同步進刀錯距旋壓等獨特功能,智能旋壓的特點,總體技術達到了國際先進水平。該設備也是《高檔數控機床與基礎制造裝備》科技重大專項中的關鍵設備。
旋壓成形技術不同于其他金屬加工,其工藝性很強,即使是數控旋壓設備,對于旋壓工序的安排、每次進給的旋輪壓下量、旋輪進給速度以及旋壓過程中熱處理的溫度、熱處理次數等,都需要大量的工藝經驗的積累。上世紀80年代之前,制造所旋壓工藝的研究主要服務于航空航天的型號預研、工藝攻關,先后進行了各種型號的整流罩、隔熱罩、殼體、火焰筒、油箱、機頭罩、鼻錐等四十幾類的曲母線件、筒形件、球形件、錐形件、變壁厚零件、帶內外加強筋零件的工藝研究,部分零件轉入中小批量生產。制造所研制的最大航天裝機曲母線類零件為¢800×2200毫米,最大的筒形零件為¢2000×3500毫米。制造所尤其對曲母線類復雜零件的旋壓成形積累了豐富的經驗,對特殊材料的冷旋、溫旋、熱旋有著特殊的研究,對如何解決貼膜、脫模,如何解決旋壓過程中零件的擴徑、收徑有著穩定獨特的技術優勢。改革開放至今,制造所除每年開發研制3~5種用于航天裝機新產品外,又先后開發各種民品零件近二十幾種,這些旋壓件分別配套于食品機械、制藥機械、輕工機械、機車、汽車等行業。
制造所從專業成立初期就對旋壓材料進行了廣泛的工藝研究。上世紀80年代之前,旋壓的材料主要集中在低碳鋼、鋁合金、銅合金、不銹鋼。90年代以后,隨著我國航空航天兵器事業的發展,高溫合金、鈦合金、高強度鋼、超高強度鋼的應用越來越廣泛。近幾年來,制造所重點對這類材料開展精密旋壓成形工藝研究,并成功應用,實現中小批量生產。對鎢鉬等難熔金屬開展熱旋壓工藝研究并開發專用旋壓設備實現對這類材料的產業化生產。
制造所在致力于旋壓工藝與設備開發的同時,還特別注重旋壓技術的產業化。1986年,在進行了大量工藝試驗的基礎上,與河北景縣聯合組建了板材旋壓皮帶輪專業生產廠,年生產各種規格的皮帶輪200余萬只,形成了與大眾汽車等引進車型的配套能力。2000年,在國內自制旋壓設備,組建CNG氣瓶鋁合金內膽整體旋壓成形生產線,消除了氣瓶瓶體焊縫,降低了整瓶重量,提高了氣瓶的整體強度。氣瓶內膽最大直徑可達φ450毫米,成功地解決了大直徑鋁合金內膽旋壓過程中的起皺、增厚等技術難題,現在已形成年產大型CNG鋁合金內膽2.5萬只的生產能力。
旋壓皮帶輪.起動機機殼。