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武重机床再次展示高端制造实力

2013年01月30日 08:35中国机床商务网点击:4910

  JC35导读:继2012年11月份为天津赛瑞提供成套极限制造产品之后,武汉重型机床集团有限公司近日再次展示其高端制造实力。中国工业报记者从武重集团获悉,该公司为首都航天机械公司制造的数控火箭燃料贮箱环缝焊接成型专用机床和纵缝焊接成型专用机床已进入总装调试阶段,不久就可以成功下线,为已进入到实质性研制阶段的我国新一代大推力运载火箭——“长征五号”的制造提供坚实的保障。
  
  无独有偶,2013年1月18日,在2013年国家科学大会上,由武重集团主持实施的CKX5680型数控七轴五联动螺旋桨加工用重型车铣复合机床荣获2012年度国家科学技术进步奖二等奖,这是武重集团继2005年16米大立车获得此奖项之后的第二次获得该国家级奖项,充分展示出武重集团在自主创新方面的强大科研实力和国内一流的产品研制水平。
  
  两台机床均为火箭制造关键设备
  
  随着我国火箭技术的发展,提高发射效率、顺利完成一箭双星、多星发射任务成为航天部门攻坚的重点。“长征五号”作为我国正在研制的新一代运载火箭,相比以往中国火箭的运载能力有成倍的提高,同时也对火箭的外壳体焊接、燃料及动力系统的稳定性以及包括火箭燃料贮箱在内的关键部件的生产提出了更高的要求。尤其是火箭燃料贮箱,是火箭研制生产中难度最大的部分之一,作为火箭系统上最重要的一部分,用来盛装高压液体推进剂,燃料贮箱制造过程涉及成型、焊接、热处理、机械加工、装配等多个技术领域,其中成型和焊接工艺一直是关键技术。
  
  武重集团作为我国重型机床多品种制造的惟一专业生产厂家,为国家重点行业和领域提供了大型、关键设备,包括在2009年为航天部门提供了用于关键部件制造的专用设备。为了配合新一代大推力运载火箭的研发和制造,武重毅然承担起制造关键设备的重任。此次,武重集团生产的两台产品,均为用于火箭燃料贮箱焊接的关键专用设备。其中,环缝焊接成型专用机床用于“长征五号”运载火箭燃料贮箱箱底叉形环与瓜瓣圆环、瓜瓣圆环与顶盖之间两道环形焊缝的焊接,纵缝焊接成型专用机床用于燃料贮箱箱底瓜瓣纵缝的焊接。这两台专用机床能实现焊前余量铣切、焊前清理、组合装配及自动化焊接,通过运用铣焊一体技术、内撑外压技术等关键技术解决了焊接过程中的一系列难点问题,可以实现火箭燃料贮箱零件焊接过程自动化,通过对焊接状态进行监控,对加工过程中产生的误差进行补偿,同时具备焊前对零件进行铣切加工功能,将有效地提高产品质量和生产效率,缩短生产周期,具有广阔的推广应用前景,对我国运载火箭的焊接生产,将产生革命性的影响。作为目前国内惟一规模最大的铣切焊接相结合的复合装备,这两台设备填补了行业空白,体现出武重集团坚持自主创新,打造国产重大装备服务国民经济关键领域的企业使命。
  
  随着武重集团由中国兵器工业集团重组,秉承打造有抱负、负责任、受尊重事业团队,力争实现跨入“世界重型机床第一方阵”的目标,企业致力于充分发挥产品制造研发和设备加工生产优势,为国家重点行业和关键领域的发展提供核心技术支持和重大装备保障。在不久前,武重集团“刷新多品种重型机床极限制造世界纪录”与神舟九号升空、国产航母入海等重要事件一道入选了由国家国防科技局组织评选的2012年度中国国防科技工业十大新闻,展现了武重的科技实力和品牌形象,凸显出装备制造业的振兴与发展对国家重点行业的重要支撑作用。此次武重集团生产制造的航天专用设备,将有力的推动我国新一代大推力运载火箭的研发和制造,为促进我国航天事业的发展发挥积极的作用。
  
  超前性与战略性突出
  
  CKX5680型数控七轴五联动螺旋桨加工用重型车铣复合机床项目由国家科技部下达,属于国家“863计划”。其装备的研制具有超前性和行业攻关技术水平,综合实力标志着国家水平。多年来,武重集团以振兴中华民族装备制造业为己任,让国家使命成为了企业技术创新的目标。
  
  武重集团研制的CKX5680型车铣复合加工机床以其替代进口和打破西方技术封锁为项目的重要特点。该项目装备主要用于大型高端舰船(舰艇、潜艇、航母、豪华游轮等)推进器的关键部件——大型螺旋桨的高精、高效加工。机床最大加工直径达8.5米,最大承重160吨,定位精度达0.025毫米,这些参数与国外同类设备比相同,甚至有超越(当时仅有德国COBURG和日本东芝能够生产该类设备)。螺旋桨作为大型高端舰船推进器的关键部件,制造精度直接影响舰船的平稳性、噪声等机械性能,而它的加工需要高端数控机床,此前只有德日两个国家能制造且价格昂贵。由于舰船螺旋桨在军事上的重要作用,长期被列为战略物资,西方发达国家严格限制制造加工舰船螺旋桨所用大型数控装备对华出口,对我国实行严密的技术封锁和禁运。与此同时,我国加工大型螺旋桨采用的是手工砂轮打磨的方法。手工打磨存在着劳动强度高、生产效率低、噪音大、金属粉尘的环境污染严重、加工精度低等缺点。加工出的螺旋桨难以满足大型高端舰船性能指标和技战水平的要求。自主研发螺旋桨加工高端数控机床,打破国外的封锁与限制,对提升我国高端舰船制造业的能力和提升舰船技战术水平至关重要。
  
  针对这种的情况,武重集团的技术研发团队以国家利益高于一切的民族英雄气概,集技术精英于一体勇敢的应对挑战与机遇。2002年在中国工程院院士、华中科技大学教授段正澄的组织和指导下,武汉重型机床集团有限公司,华中科技大学、镇江中船瓦锡兰螺旋桨有限公司成立了以中国兵器首席专家、武重集团总工程师桂林为首的项目组,采用产、学、研、用的模式,在国家高新技术研究发展计划(“863计划”)的支持下,自主研发具有知识产权的数控七轴五联动螺旋桨加工重型车铣复合机床。在项目机床研制过程中,项目组遇到了种种困难,并逐个攻克。由于螺旋桨的结构及其复杂,整体螺旋桨由多个桨叶(3~7)组成,桨叶为复杂曲面,常规五轴加工工艺无法满足整体桨加工要求。同时,其毛坯重量大(最重达100吨),加工余量极不均匀,切削过程是大变载工况,这与高精度加工存在矛盾和冲突。另还存在狭长的桨叶重叠区空间难以加工、各项精度参数要求极高等一些列难题。这些均导致了装备结构复杂,控制技术要求高,研制技术难度大。面对重重困难,在没有可借鉴的图纸和方案的情况下,项目组披荆斩棘,大胆创新,小心设计,以莫大的勇气和智慧,突破了大直径回转工作台双电机传动的差速反馈和力矩耦合消隙控制技术等一些列关键技术,解决了铣头质量刚度比优化难题等一系列重点难题,提出了切削负荷自适应控制等一系列算法,研发了一系列创新主轴功能部件、组件。磨刀不费砍柴功。历时10年间,项目从无到有地研发出我国首台大型高性能螺旋桨加工用数控重型七轴五联动车铣复合机床,实现了螺旋桨一次装夹全工序加工完成,效率提高3倍以上,完全达到了项目计划的设计目标。
  
  此项目研制成功后,及时在用户厂家开展了实用性试验。湖北省科技厅专门组织了专家进行了科技成果鉴定。该机床装备正式投入运行之后,已加工出多种规格的螺旋桨产品,凡加工出的螺旋桨产品经用户检测可达特高级(S级)精度。部分螺旋桨产品已出口,用于意大利等国家的高档豪华邮轮上。此项目研发成果的创新技术和功能部件,已成功应用到多台其他类别数控重型机床装备上,对提高我国高端舰船和发电装备制造能力以及国防安全做出了重要贡献。据初步统计,此项目已新增产值6.81亿。该项目获授权发明专利1项,实用新型专利4项,公开发明专利2项;研发团队发表论文15篇。经湖北省科技厅组织的鉴定认为:“填补了国内空白,具有自主知识产权,总体技术达到当前同类机床国际先进水平”。2011年,此项目已经获得了中国机械工业科学技术奖一等奖。此项目机床的研制成功并投入使用打破了国外技术封锁和限制,使我国成为第三个能制造此类装备的国家,完成了螺旋桨加工由过去手工打磨到现在精密机床加工的质的飞跃,大大提高了产品的精度和生产效率,标志着我国能够生产大型潜艇或水面舰船用的静音螺旋浆了,同时,也将实现几代中国舰船人让螺旋桨安静工作、让舰船静静远航的梦想。
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