2018-03-12 15:37:39
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航空发动机燃油控制系统关键零件制造装备国产数控系统换脑工程

完成单位:中国航发西安动力控制科技有限公司

登记编号:ZSCX-D4-J-T-1      登记年份:2020      登记日期:2020-09-21

项目概况

一、项目立项背

本课题属高档数控机床与基础制造装备科技重大专项之课题11“国防军工领域国产数控系统换脑工程”之“航空发动机燃油控制系统关键零件制造装备国产数控系统换脑工程”。本课题以航空发动机燃油控制系统关键零件制造为对象,应用“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项前期研究中涉及到的国产高档数控机床、国产高档数控系统、国产机床功能部件、多轴联动加工基础共性技术等研究成果,构建面向航空发动机燃油控制系统典型零件制造的国产数控系统换脑示范生产线,围绕示范生产线进行国产数控系统的工艺适应性、可靠性、装备智能化、可靠性提升等关键技术研究,通过集成创新、优化提升和深度应用,重点解决国产数控系统在功能、性能和可靠性等方面与国外同类水平产品的应用差距,实现国产数控系统在航空发动机燃油控制系统关键零件制造示范线中的批量替换,保障国防生产的自主可控

二、项目技术方

本项目围绕航空发动机燃油控制系统复杂壳体、转子柱塞和关键结构件等复杂零件加工,分析现有的加工工艺,根据工艺需求和设备现状对现有装备进行国产数控系统换脑升级,通过对批量化的国产数控系统更换、国产功能部件替换,机床结构优化设计实现机械精度和功能恢复,满足航空发动机燃油控制系统典型零件加工需求

在此基础上,建立基于国产数控系统的航空发动机燃油控制系统复杂零件制造装备的示范单元,(1)结合国产数控系统的特点,研究国产数控系统在应用中的适应性和稳定性等核心问题,突破数控机床加工过程智能监控技术、数控机床健康度分析与预测技术、数控机床远程智能维护与自主维修技术、面向大数据的数控机床空间误差和热误差测量与补偿技术、数控系统可靠性设计与增长技术,从而提升国产数控系统的功能、性能和可靠性,满足航空发动机燃油控制系统复杂零件的制造需求。(2)针对配置国产数控系统的数控机床结合工艺需求,进行加工工艺参数优化。突破功率监控工艺参数优化技术、基于加工实时数据的程序质量评价与优化技术、数控机床加工效率与能耗评价技术、数控机床加工性能指标评价技术等关键技术,实现面向零件/工艺/设备一体化的参数优化和效率提升

最终通过生产示范单元应用验证,编制相关标准规范,形成适应于航空发动机燃油控制系统制造领域的整体解决方案,加快生产模式转型升级,推动国产数控系统装备在航空发动机燃油控制系统制造领域的示范应用,保障国防生产的自主安全可控。课题的总体技术路线如下图1所示

图1 课题总体技术路

三、项目主要创新

(1)基于国产数控系统的误差补偿与应用效能提

通过对国产数控系统运行特点的分析与误差建模,建立面向国产数控系统的误差补偿方法,实现国产数控系统在长期运行过程中加工产品的质量一致性。同时,结合航空发动机燃油控制系统加工工艺特点和国产数控系统的运行特点,进行切削参数的优化,针对零件特点定制每台机床合适的切削参数。上述研究的实施将有效提升国产数控系统的综合性能与运行可靠性

(2)基于加工实时数据的加工质量评价与工艺优

基于国产数控系统获取的航空发动机燃油控制系统关键零件加工过程的实时监控数据,利用数据分析技术对程序质量、运行过程、加工能耗等进行分析与处理,建立基于加工现场数据的质量评价与工艺优化方法,进一步提高数控机床的运行稳定性、可靠性;同时,通过与进口数控系统的对比分析,形成国产数控系统运行分析报告,为国产数控系统的改进提供依据

(3)面向配装国产数控系统的装备与工艺的集成创

通过对数控机床稳定性、可靠性、精度保持性和效率的研究,并借助数字化、智能化信息管理系统,利用集成创新的方式实现数控机床与国产功能部件、国产数控系统和部分共性技术在航空发动机复杂零件制造中的高精高效集中示范应用

本课题的实施将进一步推动国产高档数控系统、数控机床等在航空发动机燃油控制关键零件生产单元中的深度集成示范应用,形成国产数控系统面向航空发动机燃油控制系统关键零部件制造的成套解决方案,实现进口系统与装备的国产化替代,保障航空发动机燃油控制系统生产企业的信息安全、产业安全和经济安全;同时,通过对国产数控系统与进口系统的运行分析,形成国产系统的对比分析报告,为国产数控系统的改进提升提供依据。从而推动数控机床专项在航空领域的总体目标实现

四、项目成果应

通过项目实施,提高了军工企业装备自主可控能力:国外数控系统出现问题后,更多的就是靠维护人员的经验进行修补,如果系统一旦需要备件,就只能长时间停机等待。通过换脑,实现了数控系统的进口替代,保障了军工企业装备自主可控能力。为企业节约了大批新设备购置经费。本课题利用已有设备的床身,并且大多是进口设备床身,设备的原值都很高,由于禁运的限定,个别机床已经无法在市场上再采购到。采用国产数控系统对这批原值很高的进口机床换脑,即为国产数控系统提供了验证的机遇和场所,也为军工企业节约了大批采购新设备的经费。提升了机床的制造质量和效率,换脑升级的设备通过精度恢复、部件更换及清洗、修理,提高了机床的机械精度和性能,同时通过国产数控系统的二次开发能力和接口开放性,进一步提高了换脑机床的加工质量和效率

项目的研究成果在中国航发西安动力控制科技有限公司得到成功应用,使得公司航空发动机燃油控制系统关键零件的加工能力得到提升,零件的加工精度和可靠性得到大幅度提高,增加了企业效益。课题可推广应用至航空发动机关键零部件制造领域及其它类似行业,为航空航天、军工等行业生产过程安全可控提供成套解决方案,为航空航天、军工等行业提供信息安全保证的示范应用