揭秘成都火箭制造“数字工厂” 效率提升25-3倍 还能增加新能源车续航里程

  去年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭成功发射，“托举”3名航天员奔赴“天宫”。从神舟飞天、夸父追日到墨子传信，在一场场逐梦太空、叩问苍穹的旅途中，“成都造”已成为中国航天产业中的重要一环。

  一枚火箭从点火升空到完成“送客”的过程背后，是产品制造技术、工艺攻关、部件研制的几十个春秋。在成都，航天装备智造企业如何发力？又有哪些新成果？近日，记者探访四川航天长征装备制造有限公司（以下简称“四川航天长征”），看这一全国性现役运载火箭协作配套基地，如何应用“数字工厂”加快打造航天装备智造企业。

  一枚火箭从点火升空到完成“送客”的过程，仅要消耗数十分钟；但其背后，却是产品制造技术、工艺攻关、部件研制的几十个春秋。

  在四川航天长征的制造工厂，车间里搅拌摩擦焊智能机器人巨大的焊接臂在空中移动、旋转，最后对准箱体之间的缝隙，进行旋转焊接。在搅拌头缓缓“离开”贮箱后，那个焊缝也不见了踪影。

  “搅拌摩擦焊是利用非常快速地旋转的搅拌头与工件摩擦产生热量，使工件融合在一起，完成焊接。”四川航天长征研发中心主任陈勇和记者说，搅拌摩擦焊设备在航天装备制造领域发挥着至关重要的作用，是运载火箭贮箱制造的核心装备。

  几年前，公司的焊接设备生产能力已难以满足日益增多的科研生产任务，缺乏可靠的外协资源。这一条“焊缝”，成为了团队亟须攻关的难题之一。

  “那时候，我们研发中心里既有研究装备集成的，又有搞工艺开发的，2020年，一起申报了上述机器人的研究课题。”陈勇回忆，从载体选型配置、集成技术探讨研究、到焊接轨迹跟踪技术探讨研究……项目组历时两年多的艰辛和努力，课题终于成功完成。

  据了解，该机器人除了能运用于航天领域外，还可在轨道交通、汽车生产、通讯设备、船舶等行业领域具有广泛的应用前景。

  “比如，从前新能源汽车的电池盒在遭受到严重撞击时会裂开，因为焊接处是弱区。依托上述机器人，就可以在板材相同厚度的情况下，达到更高的强度；或者在板材相同强度的情况下，减少板材的厚度，这就扩大了电池盒的容积，增加新能源汽车的续航能力，可以缓解不少新能源汽车使用者的续航焦虑。”陈勇向记者介绍，目前，他们正在将该项技术进一步推广应用。

  上述机器人的研发和推广，仅是四川航天长征数字化装备制造的缩影。“目前，上述机器人已装备在数字化工厂里进行使用，焊缝的自动跟踪、焊接顶锻力、主轴转速等要素，我们都能通过系统直接控制并且执行，还能得到实时反馈。”

  跟传统生产方式相比，数字化工厂有何优势？陈勇提到，“在工艺设计环节中，以往拿到火箭零部件生产任务后，我们就会进行PROC的设计，然后交给工人去生产制造。但这种方式对工人的工艺技术有很高的要求，往往成功率不高。”

  在数字化工厂中，“工艺模拟”就成了关键环节。“现在，在火箭零部件生产之前，我们会用CAD等软件编写数控程序、进行切削仿真等程序，然后在软件上将生产的全部过程全部模拟‘跑’一遍，以确保真实生产中的成功率。”他介绍，与传统生产方式相比，数字化工厂进一步减少了试错的环节和成本，提高了火箭等零部件生产的效率。

  “经过工艺优化、整体系统规划等环节，在2021年9月时，数字化铣削单元开始试运行，目前已经运行两年了；去年3月份，数字化车削单元也开始投入试运行。其中，数字化铣削单元已经上线多种，目前还没再次出现过下线产品不合格的情况；同时还能实现24小时无人生产、加工、整理等，与人工生产相比，生产效率提高了2.5-3倍。”陈勇表示。

  在陈勇看来，随只能制造技术的发展，如何将诸如增材制造、机器人等众多先进制造技术融入到航天装备制作的完整过程，提升生产效能，成为了现代航天高科技企业寻求高水平发展的重要探索方向。

  陈勇透露，“未来，我们将把柔性化理念深度融入航天装备研制生产的全过程价值链中，充分应用先进制造技术和智能化技术，分层分级逐步构建具备航天装备制造特色的柔性装备、柔性单元和产线、柔性工厂。”

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