- 成都威諾精密機(jī)械有限公司
- CHENGDU VINO PRECISION MACHINERY CO.,LTD
在航空領(lǐng)域，飛機(jī)的安全性與性能至關(guān)重要，而這很大程度上依賴(lài)于飛機(jī)零件的質(zhì)量。飛機(jī)零件猶如飛機(jī)的 “骨骼”，支撐著飛機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，承受著飛行過(guò)程中的各種復(fù)雜載荷。精密機(jī)械工藝作為制造飛機(jī)零件的核心技術(shù)，正不斷解鎖新的可能，為打造堅(jiān)固耐用的飛機(jī) “骨骼” 提供堅(jiān)實(shí)保障。
鍛造工藝：賦予金屬?gòu)?qiáng)大 “骨骼”
鍛造工藝是飛機(jī)零件制造中不可或缺的一環(huán)。以中國(guó)二重的 8 萬(wàn)噸模鍛壓機(jī)為例，這一 “國(guó)之重器” 堪稱(chēng)航空制造領(lǐng)域的巨獸。其地上 27 米高，地下 15 米，總高 42 米，重約 2.2 萬(wàn)噸 。在制造 C919 飛機(jī)起落架關(guān)鍵鍛件 —— 主起外筒時(shí)，操作師操控機(jī)械手從高溫箱中夾起散發(fā)著橙色光芒、類(lèi)似 Y 字形狀的鍛件，送至模鍛壓機(jī)的鍛壓臺(tái)。隨著鍛壓臺(tái)臺(tái)面緩緩張開(kāi)，寬 1.2 米、高 2.8 米、重達(dá) 1.6 噸的主起外筒在短短幾秒內(nèi)鍛壓成型，整個(gè)過(guò)程僅需 3 分半鐘 。
這臺(tái)壓機(jī)通過(guò)強(qiáng)大的壓力作用，使普通金屬材料在模具內(nèi)流動(dòng)，細(xì)化內(nèi)部晶粒，實(shí)現(xiàn)大型模鍛件的整體精密成形。經(jīng)其鍛造的金屬材料可成為飛機(jī)的 “骨骼”—— 框梁，發(fā)動(dòng)機(jī)的 “脊柱”—— 渦輪盤(pán)等關(guān)鍵部件 。相較于傳統(tǒng)生產(chǎn)鍛件需千錘百煉，8 萬(wàn)噸模鍛壓機(jī)實(shí)現(xiàn)了一錘定型，大大提高了生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量。此外，用于連接機(jī)翼和機(jī)身的鈦合金上下緣條鍛件等 130 多個(gè)部件也出自類(lèi)似的鍛造工藝，這些部件對(duì)于飛機(jī)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固起著關(guān)鍵作用 。
銑削工藝：精雕細(xì)琢出精準(zhǔn) “骨骼”
提到飛機(jī)的金屬 “骨骼”，五軸高速銑削技術(shù)在其中扮演著極為重要的角色。每架飛機(jī)都擁有數(shù)萬(wàn)個(gè)形狀復(fù)雜的金屬零件，例如長(zhǎng)達(dá) 13 米的超長(zhǎng)梁，如同飛機(jī)的 “脊椎”；厚度僅 0.76mm 的超薄壁，宛如飛機(jī)的 “皮膚”；還有帶有加強(qiáng)筋、蜂窩腔的迷宮般復(fù)雜結(jié)構(gòu) 。這些由 7075 航空鋁合金打造的零件，既要承受高速飛行時(shí) 12 倍音速的沖擊，又要盡可能輕盈，以降低飛機(jī)重量、提高燃油效率，傳統(tǒng)加工方式根本無(wú)法滿足如此嚴(yán)苛的要求 。
此時(shí)，價(jià)值上億的五軸加工中心展現(xiàn)出強(qiáng)大實(shí)力。其主軸以 20000 轉(zhuǎn) / 分鐘的速度呼嘯運(yùn)轉(zhuǎn)，切削速度堪比高鐵；±110° 擺角銑頭靈活翻轉(zhuǎn)，如同在零件表面跳起優(yōu)雅的機(jī)械華爾茲；40kW 大功率持續(xù)輸出，1 小時(shí)能夠削平 2 噸金屬 。更為精妙的是，工作臺(tái)可 90° 翻轉(zhuǎn)，讓數(shù)米長(zhǎng)的零件在加工過(guò)程中均勻受力，確保每一處都能達(dá)到 0.01mm 的高精度 。在加工過(guò)程中，還配備了柔性?shī)A具系統(tǒng)，能夠像變形金剛一樣適應(yīng)上千種異型件；智能排屑技術(shù)保證在長(zhǎng)達(dá) 20 米的梁加工中不卡一粒鋁屑；毛刺控制黑科技使零件表面光滑，無(wú)需人工修磨 。從殲 - 20 到 C919，眾多先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)與客機(jī)的關(guān)鍵零件都誕生于這一精密銑削工藝，為飛機(jī)打造出精準(zhǔn)且堅(jiān)固的 “骨骼”。
3D 打印工藝：創(chuàng)新塑造新型 “骨骼”
傳統(tǒng)飛機(jī)承力框制造工藝需先熔鑄錠，再加熱鍛造，材料浪費(fèi)極大。而傳統(tǒng)金屬 3D 打印因沒(méi)有鍛造環(huán)節(jié)，打印出的零件易產(chǎn)生氣孔、裂縫等缺陷，難以滿足飛機(jī)制造的嚴(yán)苛要求 ?！拌T鍛銑一體化” 3D 打印技術(shù)的出現(xiàn)改變了這一局面。該技術(shù)如同一個(gè) “三合一廚房”，將鑄造、鍛造、銑削三個(gè)關(guān)鍵步驟合為一體，邊堆積金屬材料邊捶打塑形，就像揉面團(tuán)一樣，使材料越 “揉” 越密實(shí)、越勁道，制造出的零件比傳統(tǒng)鍛造的更結(jié)實(shí)耐用 。
以制造飛機(jī)承力框?yàn)槔?，傳統(tǒng)工藝耗材以噸計(jì)，生產(chǎn)周期至少數(shù)月；而 “鑄鍛銑一體化” 3D 打印技術(shù)僅需傳統(tǒng)工藝 10% 的原材料，生產(chǎn)周期縮短至一周 。材料利用率從 10% 大幅提升至 80%，零件強(qiáng)度更是超越傳統(tǒng)工藝制造的產(chǎn)品 。目前，張海鷗教授團(tuán)隊(duì)已成功采用該技術(shù)打印出飛機(jī)承力框，這是 C919 大飛機(jī)的高強(qiáng)鋁合金 “骨架”，且已通過(guò)多層級(jí)專(zhuān)家驗(yàn)收 。從最初只能打印飛機(jī)外掛掛鉤等小部件，到如今能夠打印飛機(jī)起落架、承力框等大型金屬構(gòu)件，包括大型飛機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫合金機(jī)匣、鋁合金機(jī)匣、鈦合金葉輪等，3D 打印工藝正逐步為飛機(jī)塑造新型的堅(jiān)固 “骨骼” 。
精密機(jī)械工藝中的鍛造、銑削、3D 打印等技術(shù)，從不同角度為飛機(jī)零件打造出堅(jiān)固的 “骨骼”。這些技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，不僅提升了飛機(jī)的性能與安全性，也推動(dòng)著航空制造業(yè)邁向更高水平，助力人類(lèi)在藍(lán)天中的飛行夢(mèng)想不斷拓展。
