天鍛等溫鍛造智能化精密成形技術與裝備研發(fā)與應用

天鍛等溫鍛造智能化精密成形技術與裝備研發(fā)與應用

作為中國液壓機行業(yè)的領導者和工業(yè)的第一位“國家企業(yè)技術中心”，國家科技大企業(yè)、國家創(chuàng)新企業(yè)、國家創(chuàng)新型企業(yè)、工業(yè)和信息化部工業(yè)強基夏企業(yè)計劃“扁平”應用計劃的發(fā)起人和中國北方制造工業(yè)的轉(zhuǎn)型者。天力在創(chuàng)新的驅(qū)動下，多年來一直被列入“中國制造行業(yè)“30強”企業(yè)。目前，國內(nèi)專利申請19864項，其中發(fā)明38項，新產(chǎn)品、新技術、新工藝開發(fā)項目186項，國家和省級科技項目32項。獲得中國機工業(yè)科技進步2和3年，天津市科技進步24項?！按笠?guī)模復雜薄面結(jié)構(gòu)、精確柔性、精確成像技術和應用”項目獲得了2019年天津市科技進步工程獎。一、推進高端裝備制造業(yè)發(fā)展研制高端重型裝備，服務航空特種鍛造領域，創(chuàng)造業(yè)界標桿。近年來，天鍛在等溫鍛造領域為陜西宏遠、貴州安大設計研發(fā)了1萬噸、2萬噸、2.5萬噸級重型裝備，還與諸多國際知名航空零部件制造企業(yè)建立了合作關系，如美鋁、福瑞盛、奧博杜瓦等，為這些客戶提供了質(zhì)量可靠、技術先進、自動化智能化水平高的重型航空鍛造裝備，實現(xiàn)了萬噸級先進航空鍛造液壓機出口歐美的重大突破。研制多類型高端先進專用裝備，服務于航空主機廠，打破國外壟斷，引領行業(yè)發(fā)展方向。已向成飛、沈飛、西飛、黎明、南方工業(yè)等提供了充液成形航空專用裝備以及零件工藝開發(fā)服務，為航空零件成形領域的技術進步做出了貢獻。2019年“重型超塑性等溫鍛造智能化精密成形技術與裝備研發(fā)與應用”項目獲中國先進技術轉(zhuǎn)化應用大賽銅獎。核心技術使創(chuàng)新工藝和高端裝備一體化，占據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈高點。真正將產(chǎn)學研用相融合，開展現(xiàn)代制造服務業(yè)，從客戶的需求出發(fā)，從工藝創(chuàng)新優(yōu)化著手，提供成套解決方案。獲得了工信部工業(yè)強基工程重點產(chǎn)品、工藝“一條龍”應用計劃示范企業(yè)和示范項目。科技發(fā)展新趨勢，深入開展智能化應用研究，承擔國家課題。預研裝備新技術結(jié)合大數(shù)據(jù)、云平臺、超級計算、虛擬現(xiàn)實等前沿技術，開發(fā)智能化的操作系統(tǒng)和設備健康管理系統(tǒng)，對設備進行全生命周期故障診斷和預測性維護，取得階段性成果。承擔了2018年工信部智能制造新標準“重型鍛造裝備遠程診斷與預測性維護標準研究與試驗驗證”項目。（一）憲法和專項應用示范2014年度“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”科技重大專項——飛機鈦合金尾段制造關鍵成套裝備研制及示范應用專項。2018年度“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”科技重大專項——航天飛航彈體及發(fā)射裝備輕量化構(gòu)件柔性制造成套裝備應用示范專項。2018年度“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”科技重大專項——運載火箭輕質(zhì)回轉(zhuǎn)體構(gòu)件國產(chǎn)成形裝備應用示范專項。2017年工信部智能制造新模式項目“重載卡車客車用液態(tài)模鍛高強韌輕量化車輪智能制造新模式”項目子課題液態(tài)模鍛生產(chǎn)線的研究和制造。2018年工信部智能制造綜合標準化項目“重型鍛造裝備遠程診斷與預測性維護標準研究與試驗驗證”項目。2018年，工信部工業(yè)強基工程重點產(chǎn)品、工藝“一條龍”應用計劃示范企業(yè)和示范項目公布，天鍛超高強鋼精密成形件產(chǎn)業(yè)鏈項目在列，這個涉及裝備、材料、模具、制件、工藝技術、智能化生產(chǎn)線一條龍的創(chuàng)新應用項目將高質(zhì)量地完成創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)化的落地實施，為行業(yè)提供可復制的示范標桿。2018年天鍛入選全國兩化融合管理體系貫標試點企業(yè)，憑借“全生命周期智能制造與服務平臺”入選工信部第二批服務型制造示范企業(yè)，為天津市唯一入選的機床制造企業(yè)。2019年承擔天津市智能制造專項資金項目支持方向為軟件和信息服務業(yè)國家示范項目——大型鍛造裝備遠程運維工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP應用解決方案。（二）持續(xù)研發(fā)碳纖維成型新技術，持續(xù)發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)天鍛發(fā)展的新產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，符合定位要求。天鍛對原有產(chǎn)業(yè)去蕪存菁，重點發(fā)展升級在國內(nèi)占據(jù)主導地位的國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領域中的高端裝備，通過做到可持續(xù)發(fā)展。(1）開發(fā)智能復合壓機和全伺服壓力機，搶占伺服壓機市場。2017年研制國內(nèi)首臺套大型全伺服自動沖壓生產(chǎn)線（各項技術指標滿足或優(yōu)于2017年首臺（套）重大技術裝備推廣應用指導目錄技術指標要求）。天鍛公司研制的“多連桿伺服機械壓力機”和“超塑性等溫鍛造壓制中心”兩種產(chǎn)品已經(jīng)列入國家2019年度首臺（套）重大技術裝備推廣應用指導目錄，2019年承擔第二批天津市智能制造專項首臺（套）重大技術裝備集成應用項目“復合驅(qū)動熱成型壓力機”。(2）開發(fā)碳纖維模壓成型新工藝及成套智能化裝備，為航空和汽車輕量化提供新技術支撐。針對碳纖維復合材料成形領域，天鍛與中科院沈陽自動化研究所等單位建立長期戰(zhàn)略聯(lián)盟，致力于在國防軍工，航空航天，軌道交通，汽車輕量化等領域打造集碳纖維復合材料智能成型裝備、零部件制造、纖維材料處理等先進復合材料智能制造產(chǎn)業(yè)平臺。以天鍛為首的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟現(xiàn)已研制集200噸機械伺服壓機、裁切機，鋪層平臺，搬運機器人、遠程運維、智能管理于一體的智能化模壓生產(chǎn)線，已自動化成型出國產(chǎn)大型客機碳纖維復合材料機翼翼肋，該零件性能現(xiàn)待組裝、試飛時驗證。相比傳統(tǒng)碳纖維復合材料成型工藝，該產(chǎn)線具有生產(chǎn)效率高，制品尺寸準確，表面光潔，制品的外觀及尺寸的重復性好等特點。二、航空零件工藝技術服務天鍛作為國內(nèi)成形機床裝備制造業(yè)的骨干企業(yè)，針對航空領域的特殊需求通過產(chǎn)學研用相融合的方式開發(fā)新一代高端裝備并由此開展航空零件工藝技術服務，致力于實現(xiàn)“技術方案-工藝-模具-裝備-生產(chǎn)線-批量制造”一體化的成形制件解決方案。先后開發(fā)了以大型數(shù)控蒙皮拉形裝備、充液成形裝備、橡皮墊和橡皮囊成形裝備、鈦合金溫熱成形裝備、碳纖維成型智能化裝備為代表的高端航空航天裝備群，繼續(xù)新工藝新裝備的升級突破，打破國外壟斷，努力將優(yōu)勢發(fā)展成勝勢，實現(xiàn)核心技術自主可控。（一）蒙皮拉形工藝及裝備核心技術開發(fā)研制國內(nèi)首臺大型綜合蒙皮拉形機——2015年天鍛研制出國內(nèi)首臺套600噸（2*300kN）大型綜合蒙皮拉形機，長期運用于航空復雜蒙皮零件的生產(chǎn)中，2015年至今先后為沈飛、通飛、西飛以及民營企業(yè)順利完成了130多種復雜蒙皮零件的拉制。該機生產(chǎn)能力可覆蓋軍民兩用機型70%蒙皮類零件。全面升級“再制造”國內(nèi)進口蒙皮拉形機——2015年至今天鍛先后為沈飛、洪都飛機、貴飛、上飛完成4臺國外進口數(shù)控蒙皮拉形機的升級再制造，全面替換電控和液控系統(tǒng)，控制技術達到國際先進水平。研發(fā)大型蒙皮拉形智能化成套裝備——面向新型戰(zhàn)機及民用大飛機的崛起，2016年天鍛研發(fā)了國內(nèi)最大的1200噸（2*6000kN）綜合蒙皮拉形機，開發(fā)的新技術、新方案被上飛和沈飛公司采用，推動了我國航空業(yè)的快速發(fā)展，同時為航空鈑金制造核心裝備實現(xiàn)自主可控奠定堅實的基礎。該項目在2018年榮獲全國軍民兩用技術創(chuàng)新應用大賽銅獎。2019年6月與沈飛申報的“數(shù)控蒙皮拉伸機”設備產(chǎn)品符合《軍工行業(yè)應用首臺（套）國產(chǎn)設備認定與管理辦法》相關要求，中國和平利用軍工技術協(xié)會和中國機床工具工業(yè)協(xié)會同意認定該臺設備為首臺（套）設備。2018年“新一代飛機蒙皮綜合拉形智能化成套裝備研發(fā)”獲第三屆中國軍民兩用技術創(chuàng)新大賽銅獎。（二）充液成形零件與裝備的互聯(lián)互通航空鈑金充液成形攻關團隊組件——2013年天鍛面向航空、航天鈑金制造領域，組建了充液成形攻關團隊。開發(fā)的充液成形工藝顛覆傳統(tǒng)落壓、人工敲修、爆炸成形等落后工藝，大幅提升零件成形效率、合格率以及成形質(zhì)量，解決了許多復雜零件難成形的難題。研制國內(nèi)首臺套航空專用管板復合充液成形設備——承擔國家“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”專項50000kN高端數(shù)控充液成形雙動液壓機，實現(xiàn)了設備、模具工藝技術、機電液一體化以及鈑金成形的數(shù)字化信息精準傳遞。零件和產(chǎn)品開發(fā)現(xiàn)狀——目前面向航空航天領域已完成300多種航空航天復雜鈑金零件的開發(fā)與制造，以及10余臺充液成形裝備的交付使用。設備集合智能制造、先進成形工藝、模具、數(shù)字化仿真等諸多核心技術，為用戶提供強大工藝開發(fā)和批量化、高質(zhì)量制造平臺，達到了國際當代先進水平，成功替代了航空企業(yè)的進口產(chǎn)品。2019年“航空復雜薄壁構(gòu)件柔性近凈成形技術”獲中國通用航空創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽三等獎。（三）航空、航天．航空等中小型可實現(xiàn)生產(chǎn)效率與質(zhì)量的新生產(chǎn)設備研制國內(nèi)最大的橡皮墊成形裝備——2015年，天鍛成功研制出國內(nèi)最大的橡皮墊成形裝備，裝備最大工作壓制力為100MN，雙工作臺上下料。相比國內(nèi)現(xiàn)有的小型橡皮墊成形機，大幅提高了航空、航天鈑金零件的生產(chǎn)效率與質(zhì)量。設備自投入使用以來已成功為沈飛民機公司生產(chǎn)了2萬余件的鈑金零件。掌握研發(fā)國內(nèi)首臺300MN和770MN橡皮囊成形裝備的核心技術——由于其生產(chǎn)節(jié)奏快、成形質(zhì)量高等特點，橡皮囊成形裝備是飛機中小型鈑金零件的核心制造裝備，橡皮囊成形裝備是天鍛面向航空領域即將開發(fā)的重要裝備之一，目前技術已充足儲備，期待有機會為航空企業(yè)服務。（四）熱成形和超塑壓機在航空零件制件中的應用天鍛參與的“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”——“飛機鈦合金尾段制造關鍵成套裝備研制及示范應用”項目現(xiàn)已通過了國家驗收，項目中承擔任務是為沈飛設計制造的315噸熱成形壓機、500噸超塑成形壓機，均已交付使用，并完成多種航空零件的壓制，標志著熱成形和超塑壓機處于國際先進水平。針對大型鈦合金零件，天鍛現(xiàn)已研發(fā)1200噸大型鈦合金超塑成形壓機，各項性能參數(shù)將達到國際先進水平。（五）材料成型設備面向航空特種材料鍛造領域，天鍛研制了多種規(guī)格及功能的鍛造裝備——為美國福瑞盛生產(chǎn)的175MN真空等溫鍛航空材料成型設備，為英國福瑞盛生產(chǎn)的165MN多工位模鍛成型液壓機，為法國奧布杜瓦生產(chǎn)的100MN高溫合金鈦合金成型液壓機。同時為國內(nèi)航空提供由貴州安大生產(chǎn)的250MN，西安宏遠生產(chǎn)的200MN，北京航材院生產(chǎn)的100MN等多臺套航空高溫材料成型設備。其中開發(fā)的250MN鈦合金等溫鍛造液壓機是中國目前最大的等溫鍛造液壓裝備。（六）碳纖維成形生產(chǎn)線示范針對碳纖維復合材料成形領域，研制集機械伺服壓機、裁切機，鋪層平臺，搬運機器人、遠程運維、智能管理于一體的智能化生產(chǎn)線，打造碳纖維智能成形生產(chǎn)線示范效應。針對碳纖維復合材料種類復雜、性能參數(shù)多、成形過程復雜等特點，實現(xiàn)高精度、高成品率的自動化成型過程，并且通過在線監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集，分析影響質(zhì)量的生產(chǎn)關鍵要素，保證智能制造條件下的產(chǎn)品質(zhì)量。一舉打破國外在該領域的技術封鎖，建立國產(chǎn)化主流技術，推動我國碳纖維復合材料智能成型產(chǎn)業(yè)化的新格局。三、我國液壓機技術取得了重大的突破和重大創(chuàng)新如今，天鍛車零部件輕量化及內(nèi)高壓成形生產(chǎn)線”“天津市支持京津冀科技成果轉(zhuǎn)化項目——航空發(fā)動機薄壁件柔性精密成形”“2018年工業(yè)科技開發(fā)專項資金項目——粉末精整裝備智能化生產(chǎn)線”等168項新產(chǎn)品、新技術與新工藝的開發(fā)，其技術水平均填補了國內(nèi)空白，一些新產(chǎn)品達到了國際先進水平。公司在產(chǎn)品開發(fā)和研制方面投入了大量的資金和技術力量，成功開發(fā)和生產(chǎn)了適用不同品種的多種類型液壓機系列設備，如：用于壓制第三代核電機組用安全殼——AP1000的大型專用裝備，是首次采用在核反應堆壓力容器外再加上鋼制安全殼的新技術，其技術水平填補國內(nèi)空白，達到國際先進水平，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益，為我國液壓機裝備制造業(yè)的發(fā)展做出了重大貢獻。新技術裝備同時輻射到航空航天、造船、核電能源、汽車等相關應用領域，帶動了地方經(jīng)濟和國民經(jīng)濟的發(fā)展，特別是對促進鍛壓機械行業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新和高端數(shù)控液壓機產(chǎn)品的發(fā)展起到了積極推動作用。目前，天鍛在軍民兩用技術及其新裝備的研發(fā)成果與實力繼續(xù)保持行業(yè)領軍位置。四、中國高端裝備制造業(yè)發(fā)展天鍛公司有計劃結(jié)合高端裝備研發(fā)優(yōu)勢，拓展先進技術服務和航空零件制造領域，希望與航空主機廠合作建立航空航天鈑金零件數(shù)字化車間和先進成形制造基地。建設可分期進行，能力覆蓋從小型零件到大型零件，最終實現(xiàn)批量化智能制造，為航空企業(yè)提供高質(zhì)量、具有價格競爭力的先進制件。除了中小型零件外，航空航天大型及超大型鈑金零件的先進成形，主要面向國產(chǎn)大飛機大涵道比發(fā)動機進氣道唇口的整體成形、民用航空機身大型蒙皮零件、火箭儲油箱底鋁合金零件的整體成形等高端制造重點方向。2013年承擔國家科技重大專項“飛機鈦合金尾段制造關鍵成套裝備研制及示范應用”，2014年承擔國家科技重大專項“汽車大型鋁合金覆蓋件充液成形技術與裝備的研究”，2015年承擔天津市科技計劃項目“用于航空產(chǎn)業(yè)雙動板式充液成形數(shù)控裝備及工藝的開發(fā)”，2017年承擔天津市科技支撐計劃項目“新一代中型運載火箭關鍵典型罩類零件研發(fā)與制造”，2017年承擔天津市高新技術產(chǎn)業(yè)化項目“精密成形航空航天鈑