瑞光公司是怎样登上世界装备制造业巅峰的铣刀片

2022-06-28

瑞光公司是怎样登上世界装备制造业巅峰的

数字化成形的梦想是如何实现的  　　当今世界，随着生产力水平的不断提高及装备制造业的飞速发展，金属板类件制品的需求也在快速增长。在机械制造、航空航天、船舶舰艇、各种车辆、压力容器乃至建筑装潢、城市雕塑等许多领域，对三维曲面板类件都有大量的需求。这些板类件的三维曲面成形通常要采用模具成形或手工制造方式来实现。但由于模具的制造费用昂贵，动辄几十万元、几百万元乃至上千万元，加工周期较长，需要5、6个月甚至10几个月。而且产品一旦换型，模具也必须随之更换，不利于产品的更新换代，制约着制造业的快速发展。而手工成形又存在质量差、效率低、劳动强度大等缺点。在市场竞争越来越激烈的今天，装备制造业需要出现快速柔性的先进制造设备来实现三维曲面件的生产。  　　多点数字化成形设备就是这样一种先进的柔性制造装备。该装备把塑性成形技术和计算机技术结合为一体，实现了板类件成形过程的自动化；它不需要模具，在一台设备上即可进行多种三维曲面板类件的制造，省去了产品开发与制造过程中因模具设计、制造、调试、修改等复杂过程所耗费的时间和资金，显著缩短研制及生产周期，能对产品的更新换代做出快速响应。  　　多点数字化成形装备是拥有高科技含量的世界级前沿产品，国外在这方面还处于实验室开发与研制阶段，而在我国却有一家公司能够研制、生产和销售其系列设备，这就是长春瑞光科技有限公司。该公司是由吉林大学组建的产学研实体，位于长春市高新技术开发区。他们不仅率先研制出了世界首台商品化的多点数字化成形装备，而且还首次实现了该设备的产业化，并将该设备成功应用于鸟巢建筑工程、高速列车、船体外板、医学工程等多个领域，发挥了巨大的作用，为我国乃至世界的装备制造业进步起到了积极的促进作用。  　　北京奥运会主场馆———鸟巢建筑工程在施工时，遇到多项技术难题；其中一大难题就是鸟巢建筑中大量使用的大型弯扭箱形钢板构件需要成形。其三维扭曲像麻花一样，各构件的弯扭形状与尺寸都不一样，而且所用高强度钢板的厚度从10mm变化到60mm，成形相当困难。如采用模具成形，将花费巨额的模具制造费用；采用水火弯板等手工方法成形，由于很难实现连续的圆滑成形，不易保证成形精度。而多点成形技术可以调整矩阵状排列的冲头高度构成任意形状，很容易实现弯扭钢构件的成形。承担鸟巢建筑钢构件制造任务的浙江精工钢结构有限公司通过调研，认为这项技术非常好，虽然还没有用于生产这种较厚的高强度钢板的先例，但是非常值得一试。而且通过对原尺寸1/4大小的钢板件进行试验成形后取得了良好的实验效果，这更增加了他们的信心，于是他们委托吉林大学与瑞光公司制造了一台SM150型大吨位快速调形多点数字化成形系统。设备交付使用后，不仅达到了模具成形的效果，而且完全节省了昂贵的模具费用；并且成形效率非常高，10多分钟就能完成一块大型钢板的弯扭成形，一天就可以成形几十块钢板。在承担“鸟巢”工程全部24榀门式桁架钢结构制造的三个企业中，“浙江精工”任务量最大，且起步最晚。但他们采用多点成形机，很快就完成了任务，主要原因就是另两家还是采用传统的火攻成形法，需要大量熟练的技术工人加班加点用火枪烤钢板。不仅耗费大量体力，而且生产环境差，一般一至两天才能成形一块弯扭钢构件，生产速度非常慢。而“浙江精工”应用了多点数字化成形设备，不到1个小时就可以完成好几块形状复杂的弯扭钢板件成形，加工速度快，轻松地提前完成了所承担的加工任务。  　　多点数字化成形装备首先是可以实现快速、柔性成形，其次是加工出的产品质量很高。用传统方法成形，不同厚度钢板的弯曲成形和几何尺寸需由人工来掌控，加工精度很难把握；每块钢板加工成形后再拼装焊接时难度更大，因此主架构质量不容易保证，且曲面不圆滑，表面粗糙。而用由电脑控制的多点成形设备加工，由于每块钢板的形状和尺寸十分精确，因此拼装焊接时非常方便；不但保证了“鸟巢”钢构件的质量，而且表面非常圆滑和美观。  　　使用该装备可以使加工费用大大降低。用传统方法成形，除需要请专家和大量的老技工外，还需要配置弯板机等辅助加工设备及火攻加热、冷却等所需的各种装备，再加上能源等消耗，人工费和其他费用加在一起耗资不菲。而用多点数字化成形设备，除购置设备一次性投入外，以上其他费用大大降低。而且这种设备还可以做为体现企业的重要装备和加工生产能力的标志性装备，长期使企业受益。  　　另外，使用该设备还减少了污染和噪音，实现了环保和绿色制造。用传统方法由于需加热、冷却和人工敲击成形，烟尘及噪音很大，加工场所环境较差，污染严重。而用多点成形设备加工，由于是冷压成形，无噪音，无烟尘，无热烤，操作环境得到大大改善。  　　在由浙江省科委委托绍兴市科委召开的鉴定会上，专程从北京赶来的专家对“浙江精工”此次承担的“鸟巢”工程项目给予了高度评价，即：“任务最重，起步最晚，进度最快，质量最好。”“浙江精工”对此次与“瑞光公司”及吉林大学的合作也非常满意，特地赠送了他们一块匾，上书两行金色大字：“奥运鸟巢攻难关，多点成形显神通”。  　　我国最大的铁路客车生产厂之一———长春轨道客车股份有限公司承担了研制流线型高速列车的任务，该任务技术难度大，时间紧，任务急。特别是流线型车头的覆盖件，如果用模具生产，需要做50～80套模具，制造周期至少需要半年以上。为此他们找到了瑞光公司，并购置了多点数字化成形设备。该公司应用多点成形机很快就生产出了几十种成形难度较大的车头覆盖件，按原工艺方案生产新车型的模具需6~8个月时间，采用多点成形技术后，仅用几天的时间就完成了一台新车型的车头覆盖件成形，大大缩短了开发周期，提高了成形效率与成形质量；同时，显著地降低了工人的劳动强度，改善了工作环境。  　　目前国内外的船体外板加工仍然采用火攻成形法，效率低、劳动强度大，耗费大量人力和时间，其产品质量和精度很难满足现代化生产需求。如果要用钛合金材料制造船体外板就存在更加突出的问题，船体的钛合金外板难于成形，回弹又极大，采用传统方法不仅效率低、生产周期长，而且表面质量也很差。如果表面质量不能保证，必然会降低板材强度，减少使用寿命，存在一定的安全隐患。为此，瑞光公司与某研究所进行了技术交流和探讨，相关研究人员听完介绍后，一致认为多点成形法切实可行，便决定进行调研并做相关的成形实验。经过两三轮的成形实验，其效果非常好，成形后的钛合金板表面光滑，没有一点凸凹压痕，完全符合各项参数及安全要求。这项技术获得该研究所技术人员高度认可和好评，订制了一台较大台面的多点成形压力机，圆满地解决了船体外板的钛合金成形问题。  　　在航空航天领域，飞机蒙皮件的成形需大量的拉形模具，传统拉形模具制造周期长，成本高，严重制约新机型开发进程。采用柔性的、可重构的多点数字化调形模具代替实体拉形模具，能够实现飞机零件的数字化成形，快速制造出飞机蒙皮件，极大缩短制造周期。预计一个新机型的蒙皮类零件，从设计到生产全过程可在数周内完成，可节省模具费用数百万元至上千万元。目前，瑞光公司采用多点成形技术已生产出多种合格的蒙皮拉形件，为飞机蒙皮的数字化制造开辟了道路。我国多家飞机制造企业及研究部门通过与瑞光公司多次交流和探讨，并进行实地考察后，特别看好多点成形技术在飞机钣金件数字化制造中的应用前景。多点成形机已被成都飞机工业有限责任公司等列为飞机钣金件数字化制造工程中的重点装备，并开始订购相关设备。此外，瑞光公司还为某卫星制造厂进行了卫星网格壁板成形实验，取得了令人满意的效果。  　　说来令人难以置信，多点数字化成形机还被应用到了医学领域。过去，人脑颅骨受伤缺损后，修补所用的材料主要是有机玻璃、骨水泥等，这些修补材料多存在组织相容性差、易感染、耐腐蚀性及硬度较差等缺点，并且一定时间后需要重新更换，给患者带来诸多不便和很大痛苦。现在较常用的修复材料是钛合金网板，但是钛网板硬度较高，很难塑形，且塑形后回弹很大。传统的成形方法是手工塑形，需要通过一次又一次的手工敲打一点点成形，不仅费时费力，影响生物力学性能，还直接影响手术效果，并且外形也不能令患者满意。而采用多点数字化成形技术，这些问题都迎刃而解，很好地解决了钛板塑形问题。这项技术首先根据CT断层照片完成颅骨修补部位的三维重建，然后进行修复体的数字化设计、模拟装配、优化工艺参数，最后将设计好的修复体数据直接传输到多点成形机上制造出修复体。从拿到CT数据开始到制作出合格的颅骨修复体只需两小时左右，不但制作效率高，而且非常适用于颅骨修补个性化的特点。该技术实现了钛网板修复体的精确塑形，尤其是在形状复杂的部位，如前额、眶上缘、颞窝等颅骨缺损处的钛板塑形形状准确，完全匹配，达到了满意的整形效果。几年来，瑞光公司已为吉林大学第一医院、吉林省人民医院、北京天坛医院、天津环湖医院、唐山工人医院、秦皇岛第一医院、黑龙江省医院等多家医院加工了数百片钛网板颅骨修复体，塑形后的形状与患者缺损部位完全吻合，既减少了手术风险，也使术后头部形状美观，院方和患者均非常满意。  　　不少国外的大学和企业得知中国瑞光公司有这样一项技术和产品后，纷纷打电话来咨询和了解，并有多家国外企业特地到瑞光公司来考察和交流，瑞光公司也多次派人出国讲学与交流。韩国的几家企业慕名而来，参观了瑞光公司的应用示范实验室，并观看了三维曲面件的压制过程，看完后都大为赞叹。韩国釜山大学与韩国UNOKO机械工程有限公司经过几次来公司进行调研与试验后，认为该设备正是他们所需求的设备，于是订制了一台具有200吨压力的多点数字化成形机，打算用于船板及其他板类件成形。瑞光公司在与之签订合同后，立即组织生产，不到半年时间就制造出YAM10-200型多点数字化成形机，该设备小行程调形时间在8分钟以内，中行程调形时间在13分钟以内，调形效率很高。顺利出口<

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