原標題:大國工匠·向新而行丨20年精雕 他讓火箭壁比雞蛋殼還要薄
智能制造工程技術人員是2020年被納入國家職業分類大典的新職業,今天我們要認識的這位大國工匠就是這個職業的杰出代表,他將新一代信息技術、人工智能、高端裝備制造與航天產業深度融合,加速數控加工技術迭代升級,他就是剛剛獲得全國勞動模范榮譽稱號的劉爭。
長征二號F運載火箭,這是我國唯一現役載人運載火箭,安全性評估值達到0.99996的極限指標,以100%的發射成功率成為全球最安全的載人火箭。
中國航天科技集團一院主任工藝師 劉爭:我們看到的長2F火箭,雖然外表沒啥變化,但其實一直在升級之中,我們把每一個零部件做到極致,就是為了確保最后火箭的發射萬無一失。
劉爭是中國運載火箭技術研究院的工藝師,他的工作就是設計研發新技術、新裝備,來解決航天零部件加工環節的痛點難點。他所從事的工作就是人社部認定的新職業——智能制造工程技術人員。
中國航天科技集團一院主任工藝師 劉爭:我們可以根據產品整體的工藝需求,通盤考慮設計數控機床,使制造的工藝性更好,成本更低,效率更高。
在航天制造領域,劉爭有很多的標簽,“最美軍工人”“數控專家”“全國勞模”等等,但是,在他剛上大學的時候,也和絕大多數年輕人一樣,對未來充滿了迷茫。就在此時,中國工程院院士柳百成的一句話,給他指明了方向。
中國航天科技集團一院主任工藝師 劉爭:他說這句話,“作為清華機械系的學生,振興中國制造業就是你們的責任”,我就覺得這個方向是一個可以為之奮斗一生的目標。
2005年,手握清華大學機械工程系畢業證書,抱著振興中國制造業理想的劉爭,毅然走進了航天制造的一線車間。當時的中國航天,年發射次數只有個位數,火箭的制造,很多都需要人工的方式。
中國航天科技集團一院主任工藝師 劉爭:先鉗工劃線,然后銑工再按線裝夾零件,按照這個線去加工出來,干一個零件可能要一個月。
火箭的艙體是火箭最重要的部件之一,為了盡可能地多裝燃料,火箭自身的重量就要足夠輕,因此,火箭薄壁的精準加工一直以來都是一個制約火箭生產效率和精度的難題。
中國航天科技集團一院主任工藝師 劉爭:這個是我們長征二號F運載火箭的一個艙段,我們的火箭為了提高它的運載能力,都采用這種薄壁的設計結構,它的直徑有3米35,但是壁厚只有1毫米左右,所以它縮比以后比一個雞蛋殼還要薄。
薄壁的加工,就如同在雞蛋殼上雕花,太薄,承載力不夠,太厚,火箭的重量增加,浪費運力。傳統的加工方法,需要人工測量壁厚,再通過人工的方式進行補償,直到達標。能不能讓機器來自動完成呢?劉爭開始在一線進行大量的調研。
中國航天科技集團一院主任工藝師 劉爭:這些不同的零件,不同的材料,不同的結構,需要有相適應的這種測量方法,包括這個測量的補償方案,這都是要定制化去開發的,每一個出錯都會影響最后產品的質量。
面對這件從來沒有人做過的事情,劉爭開始了大膽嘗試,十幾種不同的裝夾方案,上百次的實驗,然而,一次次的結果卻并不理想。
中國航天科技集團一院主任工藝師 劉爭:實驗的過程是挺長的一段時間,發現問題,解決問題,然后再不斷地調整實驗方案,過程中都是失敗。我是一直比較樂觀的。原理上是通的,只是我沒有找到合適的這個工程路徑而已。
不斷地失敗并沒有讓劉爭失去信心,反而激發起了他的拼勁。而他解壓的方式就是打籃球。
中國航天科技集團一院主任工藝師 劉爭:我喜歡球類運動,也經常因為打球而受傷。有人就問我,打球就是個愛好,你那么拼干什么,就是想贏唄,目標就在那,能不拼嗎?航天也是這樣,每一次火箭的成功發射,就是我們的目標,有目標就有動力,大家就會一起拼。
無數次的失敗終于迎來了成功,劉爭開發出了自動測量補償的加工方案,在機床上直接安裝測量頭,指引機床自動補償,全程不需要人工操作。方案實施前,很多人也都在懷疑,但是測試結果一出來,大家都服氣了。
中國航天科技集團一院主任工藝師 劉爭:那個數據是100%合格,而且精度很高,我們以前呢,要加工好幾次才能保證這個精度正負0.15毫米,然后我那次差不多是正負0.08毫米,將近提高了一倍吧,而且是一次加工完成。
自動測量補償技術的成功,使得我國首次實現運載火箭大型整體殼段壁厚100%合格,并獲得德國紐倫堡國際發明展金獎。
劉爭同事 付海濤:通過用機器人替代人工這樣的方向,去提高咱們的產品的加工的效率,通過他的一些技術的進步,一個創新能夠提升100%,最高的能夠提升300%。
如今,愛拼、愛創新的劉爭又在研發新一代的加工裝備,這臺移動加工機器人,就像一個會移動的機床,它將徹底改變航天大型部件的加工難題。
中國航天科技集團一院主任工藝師 劉爭:零件在哪,機床就可以移動到哪,比我們現有的這個數控機床,精度還要高。有它以后,咱們現在一些大型的零件,就有辦法去加工了。效率應該能成倍提升,這就是基于工藝需求設計裝備,實現工藝裝備一體化發展。
20年來,發現問題,解決問題,始終是劉爭工作的全部,在他的帶領下,團隊實現中國首個面對稱異型航天器100%五軸數控加工,攻克大推力氫氧發動機噴管內壁加工難題等等,承擔國家部委等重大課題37項,獲得12項國家專利。
中國航天科技集團一院主任工藝師 劉爭:我的名字里有個爭,我們的工作要保證萬無一失,因為一失萬無,我這個爭字,不僅僅是我一個人的工作狀態,也是所有航天人的精神寫照。我們的夢想是星辰大海,所以我們還要一如既往地爭下去!
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