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小小丸粒助力中国大飞机腾飞

发布时间:2014.05.20    点击数: 97889


数控喷丸成形高筋整体壁板模拟件


ARJ21飞机外翼下翼面整体壁板

        2008年11月28日,在上海大场机场,首架具有我国自主知识产权的国产ARJ21喷气式客机伴随着巨大的轰鸣声于12时23分冲天而起,翱翔蓝天一小时之后返回,于13时24分平稳降落机场。这标志着国产ARJ21飞机首飞成功,标志着中国已经具备先进客机制造实力。.

 

        大家可曾知道:ARJ21飞机研制成功丝毫离不开尺寸大小不足4毫米甚至更小的小小丸粒,ARJ21飞机超临界机翼壁板复杂气动外型面研制成功更离不开这些小小的丸粒。毫不夸张地讲,小小丸粒成就了ARJ21飞机,小小丸粒成就了中国民机产业。

丸粒虽小,效果神奇。丸粒选用砂子,可用于清理铸件吹砂、锻件除氧化皮、钢铁制品除锈以及表面修饰等;令人称奇的是丸粒也可以选用面粉,用于清理飞机油漆涂层等。丸粒选用玻璃丸,主要用于喷丸强化,通过在金属构件表面100%饱和喷丸而形成均匀分布的压应力层,提高其抗疲劳和耐腐蚀性能。丸粒选用钢铁丸或陶瓷丸,主要用于喷丸强化和喷丸成形。其中,喷丸成形是指利用高速弹丸有选择地、逐步地撞击金属构件表面而最终使其获得所需外型。ARJ21飞机超临界机翼整体壁板就是采用喷丸成形技术获得复杂气动外型的。

 

        喷丸成形由喷丸强化发展而来。上世纪50年代初期喷丸成形技术被首次应用于Constellation飞机机翼壁板喷丸成形。喷丸成形由于具有无需成形模具、准备周期短、场地占用少、设备适用性广及加工成本低,而且经过后序饱和喷丸可以明显提高构件疲劳寿命和耐腐蚀性能等显著优势,被广泛应用于飞机整体壁板的成形,如20世纪60年代末以来的波音747、本世纪初期至今的空客A380等。喷丸成形一直是飞机机翼整体壁板首选甚至是唯一的成形手段。

 

        国内喷丸成形技术研究起步较晚,始于20世纪60年代末期。中航工业北京航空制造工程研究所(以下简称"制造所")是国内唯一从事壁板喷丸成形技术研究的科研单位。万事开头难,技术资料的极其匮乏使当时开展喷丸成形技术研究困难重重。制造所积极探索喷丸成形工艺,由摸索喷丸变形规律、落实弹丸供给、开发喷丸设施以及初步应用研究,到自主研制电气控制喷丸机并配套相关主机厂,分别应用于歼6、歼7、歼8、运7、轰6等飞机机翼机身壁板的喷丸成形;至20世纪80年代末期,制造所基本掌握了针对直纹翼型机翼整体壁板以喷丸成形为主的、以机械校形和榔头敲击为辅的喷丸成形工艺,建立了飞机壁板喷丸成形技术标准,编写完成相关工程手册,基本构建完成喷丸成形技术体系及其设备配套。总体而言,这一时期喷丸成形技术研究成效显著,基本满足了上述二代机机翼整体壁板的喷丸成形需要,为日后深入开展研究工作奠定了一定的技术基础。但是,由于受客观条件限制、壁板外型及其技术要求低、技术自身发展规律制约等因素影响,机翼壁板喷丸成形尚无法摆脱机械校形和榔头敲击,因此国内这一时期的机翼壁板喷丸成形尚不属于真正意义上的(纯)喷丸成形。

 

        20世纪90年代初,国内喷丸成形技术研究迎来第二个高潮。制造所作为型号攻关项目技术顾问和参研单位,面对喷丸成形专业技术人才匮乏、仅有的少数专业人员知识老化、与国外数控喷丸工艺及设备存在代差等严峻问题,精心选型并引进国内首台数控喷(抛)丸机,到20世纪90年代中期,掌握了机翼6米级整体壁板喷(抛)丸成形技术,使国内喷丸成形技术跨入数控时代。同期,制造所自主研制成功国内首台数控喷(抛)丸机。相关工艺和设备研究成果分别荣获部级科技成果奖。

 

        20世纪90年代中期,制造所利用自主研制的技术数控喷丸机,系统研究数控喷丸成形基本规律,重点开发预应力喷(抛)喷丸成形技术。针对亚欧快车AE100飞机研制需求,在国内首次探索研究超临界机翼整体壁板喷(抛)丸成形技术,最终形成具有珍贵价值的超临界机翼整体壁板喷(抛)丸成形技术思想。此外,AE100飞机开创了国内超临界机翼及其整体壁板喷(抛)丸成形技术研究新纪元。

 

        本世纪初,屡挫屡战的国内民机产业誓死一搏,决心自主研制ARJ21喷气式支线飞机。制造所作为项目组长和参研单位,开展ARJ21飞机超临界机翼整体壁板喷丸成形技术研究。与过去直纹或以直纹为主的机翼整体壁板沿等百分线逐窄条喷丸成形截然不同,超临界机翼整体壁板没有等百分线而且外型不但弦向弯曲且展向弯折并扭转,其喷丸成形困难之大无异于老虎吃天。最终,制造所打破国外技术垄断和封锁,攻克了ARJ21超临界机翼整体壁板喷丸成形技术,使中国成为世界上第三个掌握超临界机翼整体壁板喷丸成形技术的国家,掌握了民机研制和生产的重大、关键及核心技术,研究成果荣获国家科技进步二等奖。至此,我国彻底摆脱了对机械校形和榔头敲击的严重依赖,实现了真正意义上的喷丸成形,国产飞机6~9万飞行小时寿命不再是奢望。这些研究成果奠定了国内民机研制、生产及产业发展的坚实基础,在国内民机产业发展史上留下了浓墨重彩的一笔。

 

        近年来,依然不能制造大型飞机的残酷现实与日益雄厚的国家实力极不相称,国家大飞机发展规划被不失时机地推出。减重是飞机一贯的追求目标,带筋特别是高筋整体壁板具有优异的减重效果、结构效率及密封效果,一直为国内外大飞机所青睐。但是随着筋条高度增加,带筋整体壁板喷丸成形技术难度急剧增大。然而,当时在国内带筋整体壁板喷丸成形被认为是禁区,不具备带筋整体壁板喷丸成形技术能力,更别说高筋整体壁板喷丸成形。为此,制造所针对筋高创造国际纪录的大型复杂带筋整体壁板喷丸成形这一世界性难题,开展大型复杂带筋整体壁板喷丸成形技术研究,最终突破了过去的一个个喷丸成形禁区和堡垒,攻克了大型复杂带筋整体壁板喷丸成形技术难题,执国际带筋整体壁板喷丸成形技术之牛耳,为国产大飞机研制奠定了坚实可靠的技术基础。

 

        未来,一个前途无限的中国需要一个无比强大的航空工业,一个强盛的航空工业将为喷丸成形技术提供广阔而美好的发展空间,小小丸粒将继续创造一个又一个神奇。

        关于良时智能 About Liangshi InteRobot:
        上海良时智能科技股份有限公司(股票代码:837430 厚积薄发 持续创新),为全球客户提供智能制造和表面处理系统解决方案,从业30多年,是一个集研发、设计、制造、工程安装、工程咨询于一体的专业化制造及自动化智能控制系统集成公司,能为客户解决:
        Shanghai Liangshi InteRobot Technology Corporation (Stock Code: 837430 Accumulate richly and break forth vastly; innovate continuously) provides surface treatment sandblasting system solution for global customers. By engaging in this industry for more than twenty years, we're a professional manufacturing and automatic intelligent control system corporation, which integrates researching, designing, manufacturing, project installation and project consulting. We can provide our customers with:
        1、化学表面处理喷抛丸、喷丸强化设备、热喷涂和涂装设备工艺系统解决方案和工艺装备;
              We provide process system solution and process equipments of surface treatment sandblasting shot blasting, shot peening, enameling, thermal spraying, coating equipment.
        2、智能制造自动化机器人应用工艺系统解决方案和工艺装备;
              We provide professional system solution and process equipments of automation and robot technology application.
        3、食品乳品、制药、生物、制冷、石油化工、船舶制造、能源、造纸、纺织系统领域承压系统集成整体解决方案;
              We provide professional integrated solution for pressure bearing system in fields of food dairy, biopharmaceutical, refrigerating, petrochemical, marine engineering, energy, paper-making, fabrics, etc.
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              We provide environment protection blasting and painting equipment: process solution and equipment of VOCs waste gas, waste water, dust, noise treatment system.
         5、专业提供压力容器设计制造:为食品乳品、生物制药、水处理、制冷、石油化工、船舶海工、电力能源、造纸纺织、有色金属等领域提供承压系统集成整体解决方案。
              Professionally provide the design and manufacture of pressure vessels: providing overall solutions for pressure system integration in the fields of food and dairy, biopharmaceutical, water treatment, refrigeration, petrochemical, shipbuilding and marine engineering, power and energy, paper and textile, non-ferrous metals and other fields.
        企业主导产品如下 The leading products of our company are as follows:
        主营业务:智能制造和表面处理工程系统集成的设计、研发、生产和销售。
        Main business: design, research, production and sales of surface treatment engineering system integration.
        六类主要产品:自动化涂装生产线、智能机器人喷涂系统、自动化喷抛丸生产线、智能机器人喷抛丸强化系统、自动化热喷涂系统、涂装节能环保设备。
        Six main product categories are: automatic painting production line, intelligent robot painting system, automatic shot/wheel blasting production line, intelligent robot shot peening system, automatic thermal spraying system, energy saving and environmental protection equipment for painting.
        产品主要应用于:新材料、新能源、工程机械、汽车制造、集装箱、船舶海洋工程、航空航天、港口桥梁、电子电气、环保工程、印刷造纸机械、医疗机械、纺织机械等领域。
        The products are mainly applied in: new materials, new energy, engineering machinery, automobile manufacturing, containers, marine engineering, aeronautics and astronautics, port bridges, electronic and electrical, environmental protection engineering, printing and papermaking machinery, medical machinery, textile machinery and so on.
        公司生产的表面工程系统集成具备智能、自动化的特点,可实现工业生产过程自动化控制,因而属于自动化装备。根据《高端装备制造业“十二五”规划》中对高端装备的定义“主要包括传统产业转型升级和战略性新兴产业发展所需的高技术高附加值装备”,公司产品属于高端装备,是为国民经济其他行业提供技术装备的战略性产业。
        The surface engineering system of our company integrates the characteristics of intelligence and automation, it can realize the automatic control of industrial production process, so it belongs to automatic equipment. According to the definition of premium-end equipment of 《The 125th programme of premium-end equipment manufacturing industry》, “it mainly includes the high technology and high value-added equipment required by traditional industrial transformation upgrading and the development of strategic new-emerging industries”. The company's products belong to the premium-end equipment, which is a strategic industry that provides technical equipment for the other industries of the national economy.
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