◎首都航天机械公司 李杰 张文忠 丛建军 祝世强
钣金技术是航天制造技术的重要组成部分,是构成首都航天机械公司生产能力与核心竞争力的主要部分。为提高钣金工艺水平和制造能力,推进工艺振兴计划,首都航天公司成立了钣金技术研究室。作为钣金技术方面的研发机构,钣金技术研究室承担着钣金新技术的研究开发和工程化推广应用任务,并根据航天产品研制和生产的特点跟踪国际国内前沿技术的研究情况,逐步提升航天产品的制造技术水平。
长期以来,首都航天公司经过技术交流、引进和自主研发等手段,使旋压成形、磁脉冲成形、拉形、精密冲压成形、数铣网格筋壁板成形等技术分支逐步实现了在航天产品中的应用,并掌握了核心技术。目前,正在通过与国内外院校和研究所的合作研究,在柔性成形(包括内高压成形、充液成形、多点成形与渐进成形等)、超塑成形/扩散连接、热成形等技术分支进行知识的吸收和消化,并逐步应用于型号产品生产。
在旋压成形、磁脉冲、内高压成形等技术方面,首都航天公司经过知识积累、创新和应用等过程,获得6 件国家发明专利授权,发表科技论文10 余篇;在旋压成形方面,掌握了三心底稳定旋压成形技术、锆无氧铜沟槽内壁的旋压成形技术等多项核心技术;在磁脉冲成形方面,掌握了翻边孔成形、薄壁大口径管端口校形等多项关键技术,其研究成果在舱外航天服、新型运载火箭型号研制中发挥了重要作用。
首都航天公司在钣金技术方面进行的一系列对外技术交流和技术引进项目逐步形成了生产能力,提高了竞争力,同时总结出了钣金技术知识管理需要经历知识积累、消化和创新、释放、归纳等4 个过程,并最终形成了由技术分支、研究方向、关键技术、工程应用及知识点采集构成的钣金专业技术树。
我国目前的制造技术水平距离先进国家尚有20~50年的差距,在钣金制造技术方面,首都航天公司的设备能力和技术水平与国内先进企业也有一定差距,所以技术交流和技术引进是公司知识积累过程中的重要环节,也是完善钣金技术树中技术分支的重要过程。
通过参加各种学术研讨会、技术交流会等学术性会议,可以了解国内外专业技术发展方向,拓展视野和思路。学术论文和大会报告都是学者的最新研究成果,平均比杂志上的技术信息提前半年以上,而且在高校学者的报告或参考文献中可以了解到一些国际最新的研究内容。
另外,国内高校注重理论研究和基础试验,尤其在数值模拟技术方面强于企业,通过合作的方式与相关院校保持技术交流与合作的关系,能够起到事半功倍的效果。
技术交流和引进可以吸收先进的技术与经验,在此基础上进行再创新是提高自身技术水平和迅速缩小与先进国家差距的重要手段,是了解世界先进技术并快速发展为己用的最佳途径。
我国磁脉冲技术发展水平与先进国家相比有很大差距,主要表现在磁脉冲设备制造技术、磁脉冲成形工艺、感应器制造技术、磁脉冲技术应用以及产生的效益等方面。国内磁脉冲技术研究机构主要集中在高等院校,偏重于理论研究,缺少与国际先进国家的实质性合作和技术交流。2005年,首都航天公司与俄罗斯在磁脉冲技术方面进行技术交流,同时引进了磁脉冲设备并投入精力进行应用研究工作。经过几年的知识积累和创新,在航天产品上实现了磁脉冲成形技术的应用,在型号生产中发挥了重要作用并产生了显著的效益。实践证明,在军工企业中走“高起点发展,以型号应用为背景,积极开展自主创新”的发展道路是可行的。
蠕变成形技术是首都航天公司在钣金成形方面开展的第二项技术引进项目。该技术是利用金属的蠕变特性,将成形与时效同步进行的一种成形方法,是一种发展中的新工艺。公司通过调研,针对数铣网格壁板的成形精度问题开展了蠕变成形技术项目的引进,以此推动该技术在大型薄壁壳体件精密成形方面的应用,满足型号高可靠性要求,同时实现技术知识的逐步积累。
技术交流和技术引进只是知识积累的一部分,自主研发和创新才是掌握技术的关键环节。技术研究团队要充分利用实验室的有利条件,进行各种可行性试验研究,积累试验数据,为工程化应用打下坚实的基础。
例如,在旋压技术方面开展了TC4 材料热旋和5A06 铝合金材料的多道次普旋试验,同时完成了1Cr21Ni5Ti 材料无芯模强力旋压及曲母线普旋试验,为这些材料旋压的工艺性及成形参数积累了一定的数据资料。
在磁脉冲成形技术方面经过大量的工艺试验,摸索出了10余种规格的翻边孔成形工艺参数,确定了成形装置的结构尺寸。进行了波纹管端口校形工艺试验,开展了长寿命感应器制造、异种金属连接成形等试验工作。
知识的积累是技术树种技术分支形成的基础。通过对新知识的吸收,并结合长期以来公司钣金技术的经验积累,形成了钣金技术主要技术分支(见图1)。
图1 钣金专业技术分支
知识消化和创新是知识管理的一个重要过程,是知识升华的关键,也是钣金技术树形成的关键所在。钣金技术研究室的另一项主要工作内容就是知识消化。引进先进设备和技术只是形成了一个研究平台,更重要的是在国外先进经验的基础上结合自身的产品进行再开发和创新,形成自己的知识和产品。这个过程非常艰苦,需要有自己的专业研究团队,一般需要5~10年的时间才能真正掌握一项技术。
旋压技术是钣金成形技术的一个重要方向,研究室结合型号产品的研制与生产,具备了一定的普旋、强旋、复合旋压的技术基础。在磁脉冲技术引进后,相继独立开展了一些磁脉冲凸孔、校形、切割等研究,并结合磁脉冲技术资料的翻译和再学习,基本掌握了磁脉冲成形技术,完成了知识的消化。同时在此基础上进行了创新,实现了外形尺寸小于30mm 的薄壁铝合金盒形件的切边功能。随后,研究室人员在原有基础上进行了改进和创新,开发了薄壁盒形件不规则端口切边装置和方法,并获得了1 件国家实用新型专利授权。
随着首都航天公司其它技术也在消化、创新的基础上不断完善和进步,各种技术在交错的同时,又因各自的工艺特点而形成某研究方向下的多个关键技术,这些关键技术构成了公司钣金技术树的基本构架。
经过知识积累和消化两个过程形,成了首都航天公司内部的研究成果,具有独立的知识产权。下一个阶段就是所谓的释放,即将研究成果应用于型号产品的研制和生产,解决研制及生产过程中的技术瓶颈。
在技术推广应用方面,企业的研究机构与院校和研究所相比有如下几点优势:一是针对性强。企业拥有实际的应用对象和研究背景,研究工作可以做到有的放矢,目的性强,有针对性,见效快。
二是目标明确。企业研究机构的主要任务就是通过工艺改进和创新提高生产效率,解决瓶颈环节,降低劳动强度。
三是有前瞻性。企业研究机构可以与设计部门紧密联系,早期获知设计意图,早期获得预研型号拟采用的新材料、新结构,可以提早进行预先性工艺研究课题的开展。
利用以上优势,首都航天公司将先进钣金技术研究成果推广应用到型号产品,并优化设计结构,使设计方案更为优化、工艺更为合理。
对取得的技术成果要进行及时总结、归纳,内容包括技术总结、试验报告、专利和技术秘密保护、发表科技论文等多种形式。同时技术成果总结和技术论文发表会凸显出其作用。
知识归纳可将试验参数等关键知识点通过归纳的方法有效地传承,不仅在企业内部,还可以通过技术交流、专利申请或发表论文的方式将研究成果公开,证实企业在该领域的研究实力,提高企业在行业中的地位,使企业具有更为强大的竞争力。
知识的归纳使钣金技术树的建立有了更多的借鉴和传承作用,对于首都航天机械公司的发展具有更为深远的意义。◄