第1088章 自適應數控加工
第1088章 自適應數控加工
然而，輕鬆的氣氛並沒能維持太長時間。
一名優秀的設計師，確實會在設計階段就考慮到生產過程的難處。
但常浩南計劃中的加工方案，並沒有比他設計出的葉片本身擬人太多……
只見他輕點滑鼠，把PPT翻到了後面一頁，同時開口道：
「首先，採用銑削工藝方法加工出具有一定形狀的三層鈦合金薄板，在鈦板上按照三角形桁架結構的成形要求選區塗敷止焊劑……」
「隨後採用擴散連接工藝，將三層鈦板焊成一體，並將焊接後的葉片毛坯連同夾具放入真空爐內加熱至鈦合金的超塑性狀態，在扭矩作用下形成後掠葉型……」
「接著向鈦板間吹入惰性氣體，使得葉片毛坯和夾具完全貼合，形成三角形桁架空心結構和氣動外形。」
「最後採用數控加工手段加工榫頭、葉身、前後緣和葉尖等部位。榫頭通常採用磨削或者銑削的方式加工出成形榫齒面，葉身通過砂帶磨削提高表面加工質量，前後緣採取多軸銑削加工出緣角……」
「……」
一開始，眾人還沒有意識到事態的嚴重性。
但很快，負責工藝生產的張振華臉色就開始不對了。
作為設計師，常浩南自然不可能連工藝參數都給準備好，否則他們這些生產工程師也就沒了存在的價值。
這套生產路線，如果擱在渦扇10，或者SeA650這樣葉片弦長50-60厘米上下的中小尺寸風扇上，倒也沒什麼大問題。
但AE1500的風扇直徑近兩米，比同級別的CFM56-7大了差不多30%，涵道比達到驚人的9.03，葉片弦長也隨之超過了90厘米，單就尺寸而言完全屬於跨帶產品。
同樣的加工工藝，在產品放大一倍以後，面臨的難度可不是成倍提升。
「常總……」
思索片刻之後，張振華還是如實報告了自己的判斷：
「如果只是生產測試用的樣品，那我們的設備都已經經過升級，應該很快……最晚年底之前就能拿出來，但這樣的工藝流程，如果想要投入量產的話……」
說到這裡，他兩隻手略有些緊張地搓了搓：
「我不敢明確給出一個時間表。」
接著做了個深呼吸，仿佛下定了什麼決心一般繼續道：
「空心三角形桁架結構內形在超塑成形/擴散連接工藝過程中一次成形，外形葉身部位留有0.1~0.15mm的較少拋修量，而葉尖和葉根部分的餘量最高則能達到1.2mm，各加工部位的結構特徵要求採用多樣化的數控加工方法，進而又導致各加工部位相鄰區域難以光順轉接。」
「另外，葉片的葉尖、葉根和前後緣部位為實心結構，剛性強於葉身空心部位，加上虛實相間的三角形空心桁架結構，讓整個葉片具有強弱相間的剛度特性，導致風扇葉片在數控加工過程中變形規律非常複雜，僅靠現有手段很難控制加工變形量。」
「還有，在成形過程中，鈦合金薄板要經過多重高溫和高壓循環過程，由於不可能100%精確地控制冷卻參數和壁面貼合率這些條件，葉片不同部位的應力水平、以及受到應力影響後產生的應變大小也很難控制。」
「這些問題如果單獨拿出來，其實都不難解決，但結合在一起，再放到大規模生產裡面，很可能導致哪怕同一批次的葉片毛坯一致性也很差，需要單獨拎出幾個工序，對生產過程中的半成品進行校核……」
「……」
張振華沒有繼續說下去。
但這確實是個要命的大問題。
工業化生產，其實不怕單純的複雜。
只要設備和錢到位，再加上肯花時間，再複雜的工藝參數，也能被逐步確定下來。
而一旦進入量產過程，也就不再涉及到研發層面的成本投入。
隨著產品產量逐漸提高，生產效率和成本總能達到一個相對穩定的狀態。
但如果某個加工過程的結果無從確定，那就意味著，對於每個單獨的產品，可能都要單獨確定後續的工藝參數。
儘管比從頭研發要簡單很多，但也絕對會把產量和成本給卡死。
如果是造火箭，或者造工業母機，那反正年產量也沒多少，這種半工業半手工業的路子還可以接受。
但航發葉片畢竟是需求量巨大的東西，不可能拿出雕花的功夫來搞。
一時間，整個會議室中，幾乎全部的視線都集中到了前面坐著的常浩南身上。
「關於這個問題……你們先按照樣品的方式來做，產量少不要緊，能保證正常進入測試環節就好。」
生產過程中的阻礙，他早在最開始構思總體設計的時候就已經預料到了。
否則也不可能在已經有了核心機的前提下，還給整個項目留出了這麼長的執行時間。
「那具體工藝……」
張振華說著瞄了一眼PPT上面的流程圖。
「還是按照剛才說的執行！」
常浩南給出了斬釘截鐵的回答，接著又繼續道：
「我計劃和工具機部門合作，在AE1500量產之前解決自適應加工的問題，也算是提前給兄弟單位解決一些技術難點……」
實際上，在原來的時間線當中，最先困擾於這個問題的並不是航空產業，而是航天和造船。
華夏航天在2010年代中後期曾有過一段發射成功率甚至不如隔壁印度的至暗時刻，就是在經歷從手工業到工業過渡的陣痛期。
最後也是花了很多年時間才解決掉。
現在常浩南也算是給他們排坑了。
「工具機部門？」
張振華直接就是一愣——
從來沒聽說過自家集團還有過專門負責裝備製造的單位？
「就是火炬集團和C.B.法拉利成立的合資公司。」
常浩南解釋道：
「加工一致性差的問題，單靠在生產之前的計算和預測都是解決不了的，只能從工藝執行的過程當中想辦法……剛才振華同志也說過，最直接的方案，就是在每一個步驟結束後對加工結果進行測量，再根據測量結果確定下一步的工藝參數。」
「這個過程如果單拎出來執行，那肯定會打斷生產流程，但如果能實現在機測量，也就是在後一步工序中，用一次裝夾同時完成測量和加工操作，避免重複拆卸和裝夾給測量和加工精度帶來影響，再結合模板刀位點整體自適應變形和局部光滑過渡變形的自適應數控技術，就能維持整個生產過程的連續性……」
「……」
其實原本，張振華對於設備的事情也就是隨口一問。
這並不是他的專業領域。
然而，常浩南給出的思路，卻著實有些離譜。
簡單來說，就是不解決生產過程中的一致性問題，而是通過對不同半成品使用不同參數，直接保證最終產品的一致性。
相當於把老師傅的手活也給自動化了。
但姑且不論那個自適應數控編程技術能不能做到真正的「因材施教」，就說前面的在機測量，真要執行起來也是困難重重。
他幾乎下意識地就開口問道：
「可是常總，測量過程因為裝夾方式限制，以及葉片的彎扭程度過大，後緣的部分定位點是一定需要人工校核的……如果放棄這一部分，那最後的精度恐怕和人工介入相比會有一定差距……」
這話倒是沒錯。
人類工業發展到今天，最精密的那部分工作，其實還是靠人手來完成的。
因此，在傳統的加工思路當中，精度和生產效率，幾乎是一對不可調和的矛盾。
但有些時候，其實可以換個思路——
從克服誤差，變為接受誤差。
不過，還沒等常浩南給出反饋，此前一直沉默不語的任炳達首先抬起了頭：
「其實，我之前在羅羅那邊考察的時候，就發現他們對於風扇，或者渦輪的葉片外緣部分，要求並沒有那麼精細。」
「往往是先適應毛坯的尺寸狀態加工出前後緣角，然後將加工完的同批次葉片放在一起測量、稱重，從中篩選出形狀、質量和質心位置接近的葉片，安裝在同一個渦扇發動機上，而不是100%保證所有葉片的加工完全一致。」
「所以，按照常總的思路，在機檢測的精度……或許是可以接受的。」
(本章完)
然而，輕鬆的氣氛並沒能維持太長時間。
一名優秀的設計師，確實會在設計階段就考慮到生產過程的難處。
但常浩南計劃中的加工方案，並沒有比他設計出的葉片本身擬人太多……
只見他輕點滑鼠，把PPT翻到了後面一頁，同時開口道：
「首先，採用銑削工藝方法加工出具有一定形狀的三層鈦合金薄板，在鈦板上按照三角形桁架結構的成形要求選區塗敷止焊劑……」
「隨後採用擴散連接工藝，將三層鈦板焊成一體，並將焊接後的葉片毛坯連同夾具放入真空爐內加熱至鈦合金的超塑性狀態，在扭矩作用下形成後掠葉型……」
「接著向鈦板間吹入惰性氣體，使得葉片毛坯和夾具完全貼合，形成三角形桁架空心結構和氣動外形。」
「最後採用數控加工手段加工榫頭、葉身、前後緣和葉尖等部位。榫頭通常採用磨削或者銑削的方式加工出成形榫齒面，葉身通過砂帶磨削提高表面加工質量，前後緣採取多軸銑削加工出緣角……」
「……」
一開始，眾人還沒有意識到事態的嚴重性。
但很快，負責工藝生產的張振華臉色就開始不對了。
作為設計師，常浩南自然不可能連工藝參數都給準備好，否則他們這些生產工程師也就沒了存在的價值。
這套生產路線，如果擱在渦扇10，或者SeA650這樣葉片弦長50-60厘米上下的中小尺寸風扇上，倒也沒什麼大問題。
但AE1500的風扇直徑近兩米，比同級別的CFM56-7大了差不多30%，涵道比達到驚人的9.03，葉片弦長也隨之超過了90厘米，單就尺寸而言完全屬於跨帶產品。
同樣的加工工藝，在產品放大一倍以後，面臨的難度可不是成倍提升。
「常總……」
思索片刻之後，張振華還是如實報告了自己的判斷：
「如果只是生產測試用的樣品，那我們的設備都已經經過升級，應該很快……最晚年底之前就能拿出來，但這樣的工藝流程，如果想要投入量產的話……」
說到這裡，他兩隻手略有些緊張地搓了搓：
「我不敢明確給出一個時間表。」
接著做了個深呼吸，仿佛下定了什麼決心一般繼續道：
「空心三角形桁架結構內形在超塑成形/擴散連接工藝過程中一次成形，外形葉身部位留有0.1~0.15mm的較少拋修量，而葉尖和葉根部分的餘量最高則能達到1.2mm，各加工部位的結構特徵要求採用多樣化的數控加工方法，進而又導致各加工部位相鄰區域難以光順轉接。」
「另外，葉片的葉尖、葉根和前後緣部位為實心結構，剛性強於葉身空心部位，加上虛實相間的三角形空心桁架結構，讓整個葉片具有強弱相間的剛度特性，導致風扇葉片在數控加工過程中變形規律非常複雜，僅靠現有手段很難控制加工變形量。」
「還有，在成形過程中，鈦合金薄板要經過多重高溫和高壓循環過程，由於不可能100%精確地控制冷卻參數和壁面貼合率這些條件，葉片不同部位的應力水平、以及受到應力影響後產生的應變大小也很難控制。」
「這些問題如果單獨拿出來，其實都不難解決，但結合在一起，再放到大規模生產裡面，很可能導致哪怕同一批次的葉片毛坯一致性也很差，需要單獨拎出幾個工序，對生產過程中的半成品進行校核……」
「……」
張振華沒有繼續說下去。
但這確實是個要命的大問題。
工業化生產，其實不怕單純的複雜。
只要設備和錢到位，再加上肯花時間，再複雜的工藝參數，也能被逐步確定下來。
而一旦進入量產過程，也就不再涉及到研發層面的成本投入。
隨著產品產量逐漸提高，生產效率和成本總能達到一個相對穩定的狀態。
但如果某個加工過程的結果無從確定，那就意味著，對於每個單獨的產品，可能都要單獨確定後續的工藝參數。
儘管比從頭研發要簡單很多，但也絕對會把產量和成本給卡死。
如果是造火箭，或者造工業母機，那反正年產量也沒多少，這種半工業半手工業的路子還可以接受。
但航發葉片畢竟是需求量巨大的東西，不可能拿出雕花的功夫來搞。
一時間，整個會議室中，幾乎全部的視線都集中到了前面坐著的常浩南身上。
「關於這個問題……你們先按照樣品的方式來做，產量少不要緊，能保證正常進入測試環節就好。」
生產過程中的阻礙，他早在最開始構思總體設計的時候就已經預料到了。
否則也不可能在已經有了核心機的前提下，還給整個項目留出了這麼長的執行時間。
「那具體工藝……」
張振華說著瞄了一眼PPT上面的流程圖。
「還是按照剛才說的執行！」
常浩南給出了斬釘截鐵的回答，接著又繼續道：
「我計劃和工具機部門合作，在AE1500量產之前解決自適應加工的問題，也算是提前給兄弟單位解決一些技術難點……」
實際上，在原來的時間線當中，最先困擾於這個問題的並不是航空產業，而是航天和造船。
華夏航天在2010年代中後期曾有過一段發射成功率甚至不如隔壁印度的至暗時刻，就是在經歷從手工業到工業過渡的陣痛期。
最後也是花了很多年時間才解決掉。
現在常浩南也算是給他們排坑了。
「工具機部門？」
張振華直接就是一愣——
從來沒聽說過自家集團還有過專門負責裝備製造的單位？
「就是火炬集團和C.B.法拉利成立的合資公司。」
常浩南解釋道：
「加工一致性差的問題，單靠在生產之前的計算和預測都是解決不了的，只能從工藝執行的過程當中想辦法……剛才振華同志也說過，最直接的方案，就是在每一個步驟結束後對加工結果進行測量，再根據測量結果確定下一步的工藝參數。」
「這個過程如果單拎出來執行，那肯定會打斷生產流程，但如果能實現在機測量，也就是在後一步工序中，用一次裝夾同時完成測量和加工操作，避免重複拆卸和裝夾給測量和加工精度帶來影響，再結合模板刀位點整體自適應變形和局部光滑過渡變形的自適應數控技術，就能維持整個生產過程的連續性……」
「……」
其實原本，張振華對於設備的事情也就是隨口一問。
這並不是他的專業領域。
然而，常浩南給出的思路，卻著實有些離譜。
簡單來說，就是不解決生產過程中的一致性問題，而是通過對不同半成品使用不同參數，直接保證最終產品的一致性。
相當於把老師傅的手活也給自動化了。
但姑且不論那個自適應數控編程技術能不能做到真正的「因材施教」，就說前面的在機測量，真要執行起來也是困難重重。
他幾乎下意識地就開口問道：
「可是常總，測量過程因為裝夾方式限制，以及葉片的彎扭程度過大，後緣的部分定位點是一定需要人工校核的……如果放棄這一部分，那最後的精度恐怕和人工介入相比會有一定差距……」
這話倒是沒錯。
人類工業發展到今天，最精密的那部分工作，其實還是靠人手來完成的。
因此，在傳統的加工思路當中，精度和生產效率，幾乎是一對不可調和的矛盾。
但有些時候，其實可以換個思路——
從克服誤差，變為接受誤差。
不過，還沒等常浩南給出反饋，此前一直沉默不語的任炳達首先抬起了頭：
「其實，我之前在羅羅那邊考察的時候，就發現他們對於風扇，或者渦輪的葉片外緣部分，要求並沒有那麼精細。」
「往往是先適應毛坯的尺寸狀態加工出前後緣角，然後將加工完的同批次葉片放在一起測量、稱重，從中篩選出形狀、質量和質心位置接近的葉片，安裝在同一個渦扇發動機上，而不是100%保證所有葉片的加工完全一致。」
「所以，按照常總的思路，在機檢測的精度……或許是可以接受的。」
(本章完)