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東北大學(xué):智能化設(shè)計(jì)激活中國(guó)航空新引擎

2017-05-08 11:55:00來源:央廣網(wǎng)

  央廣網(wǎng)沈陽5月8日消息(記者徐志強(qiáng) 通訊員張蕾)航空發(fā)動(dòng)機(jī)為飛機(jī)提供動(dòng)力,是飛機(jī)的心臟。葉片則是“心臟”中一種特殊的零件,發(fā)動(dòng)機(jī)就是依靠眾多的葉片來完成對(duì)氣體的壓縮和膨脹,并以最高的效率產(chǎn)生強(qiáng)大的動(dòng)力來推動(dòng)飛機(jī)前進(jìn)。發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的數(shù)量多、形狀復(fù)雜、質(zhì)量要求高、加工難度大,而且是故障多發(fā)的零件,一直以來都是發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)關(guān)鍵。

  目前,國(guó)外大部分鍛造企業(yè)已經(jīng)將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn),國(guó)內(nèi)部分企業(yè)也已經(jīng)開始了鍛造過程的計(jì)算機(jī)輔助制造設(shè)計(jì)以及成形模擬軟件的應(yīng)用開發(fā),但是在葉片鍛件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)領(lǐng)域仍處于初級(jí)階段,特別是葉片模鍛工藝的設(shè)計(jì)仍然依靠技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)和大量煩瑣的計(jì)算來完成,需要很長(zhǎng)的設(shè)計(jì)和模具制造周期,嚴(yán)重制約著公司航發(fā)研制所需的快速反應(yīng)能力。

  為了改變傳統(tǒng)的模鍛葉片及模具的設(shè)計(jì)方法,提升模具設(shè)計(jì)質(zhì)量,提高葉片使用性能,加快型號(hào)研制和生產(chǎn)效率,東北大學(xué)以孔祥偉教授為首的團(tuán)隊(duì)從2003 年開始對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)模鍛葉片計(jì)算機(jī)輔助智能設(shè)計(jì)平臺(tái)開發(fā)進(jìn)行研究,期間得到了沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司的大力支持。目前已形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)模鍛葉片計(jì)算機(jī)輔助智能設(shè)計(jì)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了葉片零件、鍛件、毛坯、模具等的三維數(shù)字化、高精度、快速設(shè)計(jì),顯著提高了葉片設(shè)計(jì)效率和模具的設(shè)計(jì)精度,設(shè)計(jì)時(shí)間由原來的2—3個(gè)月縮短為兩周,為批產(chǎn)贏得了寶貴的時(shí)間。

  針對(duì)葉片鍛造過程中工藝路線、鍛造過程耗時(shí)長(zhǎng)、資源消耗較大等問題,項(xiàng)目組開創(chuàng)性地將專家系統(tǒng)、參數(shù)化建模及克隆等技術(shù)綜合應(yīng)用于模鍛葉片設(shè)計(jì)中,成功完成了葉片鍛造程序化、模塊化、智能化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了模型集成及數(shù)據(jù)共享。葉片零件圖、鍛件圖、毛坯圖、模具圖等工藝文件能夠快速設(shè)計(jì)和輸出,設(shè)計(jì)人員還可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要,在設(shè)計(jì)過程中對(duì)工藝路線進(jìn)行修改,使產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)效率得到了大幅提高。

  葉片在鍛造的過程中會(huì)出現(xiàn)邊緣裂紋等問題,為了改善葉片設(shè)計(jì)制造質(zhì)量,團(tuán)隊(duì)基于現(xiàn)代最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法及數(shù)值分析理論,建立了葉身零件、鍛件及工裝型面設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型。所開發(fā)的模鍛葉片零件三維建模模塊有效省去了重復(fù)建模的工作,解決了回彈與工藝條件、葉片形狀尺寸、葉片材料之間的數(shù)值聯(lián)系,提高了制造效率和精度,同時(shí)又保證了葉身及模具的光順性,模具的返修率明顯降低,從根本上改善了葉片設(shè)計(jì)制造質(zhì)量。

  此外,團(tuán)隊(duì)還以葉片模鍛工藝過程為基礎(chǔ),基于虛擬裝配技術(shù),完成了零件、鍛件及模具的協(xié)同設(shè)計(jì),并對(duì)模鍛工藝葉片的型面進(jìn)一步優(yōu)化,使模具設(shè)計(jì)質(zhì)量好,避免重復(fù)修模,實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)與制造部門的無縫鏈接,為航空發(fā)動(dòng)機(jī)無紙化制造奠定了基礎(chǔ)。經(jīng)鑒定,項(xiàng)目成果技術(shù)水平達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平,實(shí)現(xiàn)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)模鍛葉片計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的自主創(chuàng)新。開創(chuàng)了國(guó)內(nèi)葉片智能化設(shè)計(jì)的先河,起到了信息化建設(shè)的引領(lǐng)作用。

  目前,項(xiàng)目成果已經(jīng)成功應(yīng)用于“太行”“昆侖”“大運(yùn)”以及預(yù)研機(jī)等葉片的工藝設(shè)計(jì)過程中,大幅度提升了模鍛葉片工藝設(shè)計(jì)效率,間接經(jīng)濟(jì)效益可觀。平臺(tái)的應(yīng)用不僅節(jié)約了大量的人力資源,而且極大地縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期,滿足了新機(jī)快速研制的需要,扭轉(zhuǎn)了傳統(tǒng)葉片設(shè)計(jì)效率低下的被動(dòng)局面,提高快速反應(yīng)能力,為我國(guó)裝備現(xiàn)代化作出有力的貢獻(xiàn)。

編輯: 鄭皓月
關(guān)鍵詞: 東北大學(xué);智能設(shè)計(jì);航空