航空发动机叶片数字化精加工生产线项目资金申请报告(编辑修改稿)

航空发动机叶片数字化精加工生产线项目资金申请报告(编辑修改稿)内容摘要：

将生产线 应用 到其它叶片产品，如汽轮机等产品的叶片精加工中。 本项目的实施符合国家相关的产业政策。 符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要（ 2020－ 2020 年）》的产业发展方向 《国家中长期科学和技术发展规划纲要（ 2020－ 2020 年）》中把制造业列为国民经济的支柱产业。 明确指出我国是世界制造大国，但还不是制造强国。 存在 制造技术基础薄弱，创新能力不强；产品以低端为主；制造过程资源、能源消耗大，污染严重等问题。 重点扶持和发展用高新技术（如数字化和智能化设计制造）改造和提升制造业，大力推进制造业信息化 ，积极发展基础原材料，大幅度提高产品档次、技术含量和附加值，全面提升制造业整体技术水平，为军工行业配套关键材料及工程化等。 本项目在产业方向上符合该规划纲要的规定。 符合国家相关发展规划 “ 十一五”期间，依据《国家高技术研究发展计划（ 863 计划）“十一五”发展纲要》， 863 计划先进制造技术领域以瞄准先进制造技术发展的前沿，结合国民经济和国防建设的重大需求，从提高设计、制造和集成能力入手，研究先进制造的关键技术、单元产品与集成系统为指导思想。 以推进制造业信息化、自动化，发展节能、降耗、环保、高效制造业，用高新技术和先进适用技术改造制造业，整体提升我国先进制造技术的研发水平、自主创新能力和产业化为主要目标。 本项目在技术路线上符合该发展规划的规定。 13 第二章 项目的技术基础 成果来源及知识产权情况 本项目产品根据业主需求及要求，生产加工技术采用 某某 航空科技有限公司自主研发的“弧线形叶片铣削工艺” 技术和西北工业大学授权使用的研究成果。 2020 年 4 月 9 日，“弧线形叶片铣削工艺” 已向 国家知识产权局 申请 发明专利 ，申请 号为 （ 详见附件 ）。 专利权人为本项目承担单位 某某 航空科技有限 公司。 在叶片 精加工数控加工技术、叶片数字化精加工生产线等技术方面，该公司与西北工业大学签订 了 合作协议 （详见附件） ，以西北工业大学为技术依托，利用其在该领域所取得的技术成果指导项目生产线的建立和运营。 西北工业大学在该领域的技术及成果如下： 面向 PLM 的快速工艺准备技术。 航空发动机协同设计制造技术应用。 基于 STEPNC 的 CNC 系统与 面向 高速加工的航空数控加工技术。 飞机数字化工艺设计与数字化制造技术。 航空工艺设计与制造软件工程化技术。 飞机结构件 CAD/CAPP/CAM 集成系统应用技术。 基于知识的工 艺研究与开发技术。 基于三维 CAD 的集成化 CAPP 系统。 基于知识融合的快速工艺决策系统研究和开发。 CAPP 系统及其制造数据管理技术； CAPP与数字化制造 管理软件 — CAPPFramework； 飞机制造工艺信息系统关键技术研究及工程应用，国防科学技术工业委员会科学技术成果鉴定证书，国防科签字 [2020]第 55 号。 14 基于微机环境的集成化 CAPP 应用框架与开发平台（ CAPPFramework），科学技术成果鉴定证书，陕科签字 [2020]第 081号。 集成化 CAPP应用框架与开发平台 CAPPFramework，陕西科学技术奖，一等奖， 2020－ 2020 年度。 数控刀具智能化 CAPP 系统，航空科技进步奖，三等奖， 1998 年度。 飞机结构件 FACAD/CAPP/CAM 系统开发与应用，航空科技进步奖，二等奖， 1996 年度。 基于知识的 CAPP 开发平台，计算机软件著作权， 2020SR04507。 基于国产 DBMS 的工艺信息系统，计算机软件著作权， 2020SR11384。 网络化 CAPP系统，计算机软件著作权， 2020SR12580。 基于 WebService 的 CAPP 集 成系统，计算 机软件著作 权，2020200 已完成的研究开发工作 该公司从成立起就定位于叶片的 数字化 精加工，聘请原 中国一航 某某 航空发动机公司（ 430 厂）副总经理 、 研究员级高工 、 享受政府特殊津贴的专家陈知立 先生 任公司总工程师 ， 成立了由陈知立先生牵头， 西北工业大学 贾晓亮博士及 公司 管理 与技术 人员张彦林、李岩 、田锡天 等参加的课题组， 开 展叶片加工工艺的研究设计、数控程序的设计、数字化测试技术、数字化管理技术等研究开发工作。 截至目前， 该公司 已购置和租用一批叶片数字化加工设备，开展叶片精加工业务，现 已完成 XX型号航空发动机叶片和 8511200 mm汽 轮机叶片的加工工艺设计， 并 已生产出合格的汽轮机叶片产品和航空发动机叶片试制品。 其中汽轮机叶片已由 红原航空锻铸工业公司 交付用户使用， 实现 加工 收入 975 万元。 航空发动机叶片已经通过 430 厂测试，并正在申请新时代公司军品生产许可证。 15 工艺技术方案 技术目标 本项目的技术目标 是 为航空发动机叶片 数字化 精加工生产线提供一套完整的技术 方案 ，包括： 建设一条叶片精加工数字化制造生产线。 项目研究结合叶片精加工生产线的具体工程需求展开，为配套企业航空发动机叶片制造提供支持，解决 发动机 叶片精加工生产的瓶颈 问题。 围绕“制造流程重组、生产过程管理、信息集成平台、制造单元技术”四个方面展开。 “制造流程重组”研究引入精益管理思想和国内外叶片生产线实践经验；“生产过程管理”研究为叶片生产线生产运行提供物理集成平台；“信息集成平台”解决叶片生产线的制造过程数据集成和协同数据交换的技术瓶颈；“制造单元技术”解决叶片在数字化工艺、高质高效加工技术和检测方面的技术瓶颈。 突破“叶片精加工制造流程设计与数字化定义、叶片数字化精加工生产线先进生产布局规划、叶片数字化精加工生产线生产过程管理技术研究、叶片零件数字化工艺技 术、叶片零件制造检测一体化技术”等五项关键技术。 突破航空发动机 叶片 数字化精加工生产线建设的主要技术瓶颈环节，为航空发动机叶片数字化 协同制造生产线建设提供一套完整的技术解决方案。 工艺方案 航空发动机叶片按使用功能可分为转子叶片和定子叶片。 就其工作特性又可分为风扇叶片、压气机叶片、涡轮叶片。 由于其在发动机内的位置不同和工作状态不同又有其不同的技术要求和制造工艺。 转子风扇叶片和压气机叶片在发动机前部，温度相对较低，为减轻发动机重量，因此多用铝合金及钛合金做成。 但由于风扇叶片空气流量 16 较大，多做成大扭 角、宽叶展而且较长，为增强其长度，则又在其中部增加了阻尼台，防止了高挠度振动及高频振动对叶片的损伤。 高压压气机叶片相 对则小些，但对较高级别的压气机，由于气体压缩温度的提高，又改用 不锈钢材料以保持其在高温情况下的强度。 为保证有较高的抗疲劳性和强度，这些叶片多以锻造为主。 随着锻压设备和制模技术的发展，这些叶片现多以模锻或精锻毛料加工而成。 对模锻叶片，叶身型面为确保达到设计要求的效率和寿命，其叶身仍需进行精加工，以保证其气动所需的叶型和表面光洁度，以最大限度降低高谐振动的疲劳源。 此外两种毛料的叶片均需进行叶片安装 边的加工，以 保证能 完整地安装在盘上或机匝上。 有些叶片还需要进行叶冠的加工。 这些加工都有特殊要求，尺寸 既要有较高的一致性，使其能有好的互换性，还要有好的整体性。 某些要求高的叶片还要进行叶片本身固有频率的测定，以免工作时产生共振而破坏叶片。 这些要求对叶片都提出了较高的机械加工工艺及设备要求。 叶片型面加工主要用机械加工方法通过数控铣床或靠模铣床（即仿型铣床）完成。 针对不同型号的航空发动机叶片和汽轮机叶片，精加工工艺会有区别，一般的叶片精加工工艺都有几十道工序，其一般主要的工艺路线如下： 17 主要技术方案 本项目的主要技术方案包括： 基于先进精益管理思想、先进数字化技术和叶片先进制造工艺集成的技术方案 由于本 项目是一个工程化和技术上多学科融合的项目，因此叶片数字化精加工生产线是一种基于先进的精益管理思想、先进的数字化技术和叶片类零件先进制造工艺融合的技术解决方案，其包括： 制造流程重组： 叶片数字化精加工生产线制造流程重组以精益思想为指导，以新厂房和生产线布局规划建设、数字化制造流程设计为特征。 并借鉴国内外相关研究成果及行业最佳实践，结合国内航空发动机生产制造的现状、规划和可能的发展 方向，确保该生产线技术水平为先进的数字化精益生产线。 生产过程管理： 基于制造流程重组所提供的生产运行物理平台，以及通过先进工业布线所提供的网络运行环境，以产品条码应用为信息采集手段，软件为基础管理平台；实现数字化协同条件下的生产运行动态管理、生产过程实时监控。 毛坯检查 打磨定位 铣粗加工定位面 磨面定位 叶根粗加工 叶尖粗加工 型面粗加工 型面精加工 拉削粗加工 叶 根 精加工 叶尖精加工 拉削精加工 型面抛光（修刀花） 钳 修 交检入库 18 信息集成平台： 基于制造流程重组数字化制造流程所提供的信息集成方案，以 CAD/CAPP/CAM/MES/CAT 集成为特征，以制造协同基本目标来进行软件系统定制开发。 制造单元技术： 基于制造流程重组所提供的制造工艺流程，以数字化条件下叶片工艺优化为导引， 基于 UG NX 进行专用软件开发；数字化工艺以高效高质低成本制造工艺流程为主线，以数字化工艺流程设计和发放、制造检测一体化为特征，基于西北工业大学 CAPPFramework 软件面向叶片进行定制开发和实施。 充分考虑叶片数字化精加工生产线建设不同阶段技术需求的差异性，采 取 分步骤、分阶段的方法 实施 第一阶段为生产线与厂房规划建设阶段：主要解决一些共性的、基础性的问题； 第二阶段为生产线试运行和设备调试、软件调试阶段：主要解决生产线运行中一些棘手的、必需的问题； 第三阶段为生产线正式运行与微调阶段：主要开展确保 生产线高效、柔性、稳态、按节拍运行的技术研究，将项目积累的所有技术应用于叶片数字化精加工生产线的运行中。 项目实施采取高起点、快速建设、快速应用的方法 在数字化流程设计与生产线规划建设方面，广泛与国内外知名厂商合作，确保吸收国内外的技术积累和本项目的较高技术起点； 在软 件选型方面 ，以成熟软件 为主，以自 行开发为辅 ，在CAD/CAPP/CAM 系统方面，为了确保系统的先进性和实用性，优先采用国际上最先进的商用软件系统； 在制造单元技术的软件开发方面，结合企业需求采取定制开发方式与高校、公司等协作完成。 19 技术或工艺特点以及与现有技术或工艺比较所具有的优势 本项目采用先进的管理思想、先进的数字化手段和先进的制造工艺，面向航空发动机叶片的精加工，建设数字化生产线，实施数字化管理，建立先进的生产与管理模式。 本项目生产线技术起点高，工艺先进，不仅可以提高叶片加工精度和质量，而且可以大大提高工作效率。 叶片尖部、根部、榫头、缘板、进、排气边缘、阻尼台等部分都留有加工裕量，需要在机械加工车间加工到最后尺寸。 叶片榫头加工采用立式高速拉床或直 接用加工中心 加工。 压气机工作叶片榫头有销钉式或燕尾型两种，有的叶片顶端有“Ｔ”型安装方台，下部有矩形安装板与内缘板联接在一起，有钎焊联接，也有胶接。 叶片表面要进行湿吹砂处理 ， 以提高其抗疲劳性能。 有的叶片表面采用各种涂层，以增加其表面耐腐蚀耐高温及耐久性，并提高其封严效果。 涂漆层种类多，所用设备也略有差别。 本项目生产技术所选主要设备及功能如下： 数控铣床： 用于粗、精铣， 包括 进、排气边或阻尼台上下表面 ，及径 向园弧； 拉削设备： 用于粗、精拉削叶片榫头； 磨床： 磨削叶片缘板精加工及叶片相邻面； 外园磨床： 磨削叶片外弧； 五坐标（四坐标） 加工中心： 用于叶片园弧叶根的加工； 边缘投影仪： 叶片进排 气边缘的投影检测； 光学跟踪测量仪： 用于检测叶片型面轮廓度，及最后精抛完成型面的检测； 砂带抛光机： 用于抛光叶片型面； 电脑标刻机： 用于标刻叶片零件号及批次号； 20 湿吹砂机： 抛光后湿吹砂以提高叶片的抗疲劳性能； 企业认证 2020 年 10月 22 日 ， 某某 航空科技有限 公司 获得了 某某 市科学技术局 颁发 的 高 新 技术企业 证书 （证书号 0761101B0195） （详见附件）。 后续产品研发及企业可持续发展 本项目承担单位首先从面向陕西省的叶片制造配套开始，以 航空发动机叶片精加工为基础，从 汽轮机叶片 精加工 起步，建成 叶片精加工专业化生产线，开展各种型号航空发动机叶片和汽轮机叶片的数字化精加工业务，建成国内一流的叶片精加工高技术含量的专业化企业，并且随着业务的进一步开展，将不断扩大业务范围，面向全国和国际转包扩大业务范围，增加生产 项目 ，保证企业的可持续发展。 21 第三章 项目建设方案 产品方案及建设规模 根据产品市场分析，结合企业实际情况，确定本项目建成后正常年可达到年加工 万片精锻叶片的能力。 设备选型 设备选型的原则 技术先进、可靠且经济合理； 与项目建设规模、产品方案和工艺技 术方案相适应，满足。