探索军工企业绿色发展之路——北京卫星制造厂推行清洁生产工作纪实

工信部发布的《工业绿色发展规划（2016-2020）》中明确提出：要以环境友好的方式利用自然资源和环境容量,实现经济活动的生态化转向;以发展企业清洁生产作为实施可持续发展战略的重要途径和实施方式。北京卫星制造厂作为传统的航天高端装备制造企业,在推行企业清洁生产方面进行了诸多的探索和实践,并于2016年8月通过了北京市发展和改革委、环保局、

北京三号A/B卫星太阳翼分析及试验验证

针对北京三号A/B卫星高刚度太阳翼开展了分析及试验验证,包括基板准静态分析和静力试验验证,太阳翼收拢状态和展开状态模态分析及收拢状态力学环境试验及展开基频测试,以及太阳翼地面展开试验。通过基板准静态分析获取了太阳翼基板铺层设计的强度裕度,后又经静力试验验证了分析结果;太阳翼收拢和展开模态分析结果也均与试验结果一致性良好,且通过收拢状态力学环境试验前后特征级曲线对比,可知太阳翼可耐受发射段载荷;太阳翼地面展开试验证明了太阳翼展开性能,且多次展开后关键参数一致性良好。

航天器蜂窝夹层结构板制造工艺可靠性研究

针对航天器蜂窝夹层结构板的制造效率、形位精度、胶接强度和预埋件拉脱力等可靠性要求,根据其制造工艺特点,通过建立基于制造工艺流程的串联模型、基于制造工艺单元的顺序关联模型、基于制造工艺参数的网状关联模型和考虑检验工序的功能关联模型4种典型的制造工艺可靠性模型,明确工艺设计的控制内容及工艺改进方向和要求。通过常见故障模式和原因分析,进一步验证可靠性模型的分析结果,明确制造工艺改进措施。在实际生产应用中,通过零件定型,优化制造工艺流程和减少串行制造工艺单元;通过优化工艺参数、固化工艺状态、应用自动化智能工艺装备,减小制造偏差,提高产品可靠性和生产效率。

基于SIRM算法的卫星结构板智能化生产管控系统设计

针对物联网技术在智能制造系统中的应用,通过在卫星结构研制设计过程中应用物联网标识和感知技术实现智能化生产管控.分析卫星结构研制流程中实物、信息的操作现状,提出了一种SIMR(Snapshot Integration Multipath Routing)路由算法的卫星研制流程自主感知优化技术,保证流量传输均衡和信息快速回传,解决卫星研制实物流与信息流难以深度融合的问题.围绕卫星零件、装配体、电子标签等实物定义了智能化生产管控系统,将系统分解为实物操作序列与数据操作序列,进而给出了基于物联网的卫星结构智能化生产管控系统架构,明确了本方法在卫星结构板成形生产和装配系统管控环节的应用模式,为提升卫星结构实物状态管控与全流程研制能力提供了一种可行的方法.

卫星复合材料储能／姿控一体化飞轮的设计制造

阐述了卫星用复合材料储能/姿控一体化飞轮的结构设计及制造技术。采用独特的线型设计和结构设计,利用高强碳纤维缠绕技术成型飞轮转子,选用钛合金经精密加工成轮毂,用胶接技术将两者装配胶接为飞轮。通过有限元的方法对飞轮进行了模态分析,一阶基频为956Hz。试验测得的飞轮储能密度为79.8Wh/kg,达到国内先进水平。

人机环耦合效应下卫星天线装配概率风险分析

卫星天线展开机构装配工序复杂,主要依赖人工装调,装配过程中可靠性安全性风险因素众多且相互耦合,直接影响天线装配质量和效率。为此,提出一种基于贝叶斯网络的概率风险评价方法。首先,在全面识别装配过程风险因素的基础上,构建事件树模型,并采用贝叶斯网络建立考虑人机环风险耦合的中间事件可靠性模型。然后,采用人因可靠性等方法进行模型量化与不确定性分析,并开展敏感性分析与风险重要度排序。最后,以某型星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)天线展开机构为例,说明了所提方法的工程适用性。该方法可为飞船、运载火箭等人机耦合系统的风险分析与量化提供一定的参考。

大型复杂构件移动机器人原位制造技术架构

为正确和高效地应用移动机器人技术,针对大型航天器复杂舱体制造实际工程应用提出“感知-决策-仿真-控制-执行”的综合技术架构,以揭示移动机器人的集成内涵。依据综合技术构建移动机器人应用架构,介绍移动机器人应用模式;构建大尺寸测量架构,以测量模型为核心实现多环节数据与作业过程交互;构建智能工艺架构,以“定位-找正-加工”基础工艺路线构建系统工艺;构建数据流软件架构,通过多维仿真实现虚实融合、以虚控实过程;构建混合式控制架构,搭建反馈控制层、反应式的规划-执行层、规划层三层体系结构。在大型卫星模拟件上进行试验验证,证实所提出技术架构的正确性与有效性。

卫星制造技术“三化”的科学管理

卫星制造工艺技术的“三化”，即通用化、系列化、组合化（模块化），是降低成本，节省建设投资，缩短研制周期，提高产品质量、可靠性和总体技术性能的有效途径和重要手段。搞好卫星制造工艺技术的“三化”工作，必须首先进行卫星制造工艺技术的“三化”实施方案研究，分...

基于数字孪生的卫星结构生产线管控实践

针对卫星结构产品制造的生产组织管理难度大、管控和优化难度大等难点,展开了基于数字孪生的卫星结构生产线管控的实践,通过对产品、设备、人员、环境等信息进行实时采集和处理,实现了基于数字孪生的卫星结构生产线制造过程数据动态可视化监控和生产线运行状态仿真评估,经应用验证可显著提升生产线管控效率。

卫星结构件可制造性分析系统

提出了卫星结构件可制造性分析系统的系统结构,建立了卫星结构件的信息模型和特征加工的知识库,针对卫星结构件的典型特征,深入分析了可制造性分析的方法、策略和步骤,并基于Pro/Engneer2001软件,利用Pro/Toolkit二次开发工具建立了卫星结构件可制造性分析系统。

航天绿色制造标准体系构建与实践

以标准化为基础发力绿色制造升级转型,研究分析绿色制造标准研究现状及问题,构建航天绿色工厂标准体系,聚焦各个层面绿色化提升重点工作,融合数字化技术的绿色化发展,取得了较好的效果,为航天制造企业绿色发展提供借鉴。

大数据时代制造企业供应链成本管理策略研究

在大数据时代背景下,我国各行各业不断发展,我国制造业企业也不例外,制造业企业在发展过程中,运用大数据技术进行成本管理工作的开展,虽然为制造业企业成本管理提供了新的发展契机,但如何充分发挥大数据技术在成本管理工作中的优势和作用,是制造企业目前最重要的任务。因为供应链成本管理是制造企业在新时代下可持续发展的重要前提保证,严格控制制造企业的研发设计、生产、物流、营销等多个环节成本,但制造企业供应链成本管理工作开展过程中还存在诸多问题与不足,不利于制造企业经济效益的稳定提升。文章通过大数据时代制造企业供应链成本管理工作开展存在的问题与不足进行分析和研究,并提出针对性解决方案,仅供参考。

基于摆动激光扫描的GMAW焊缝成形调控

将摆动激光与GMAW工艺复合,利用“8”字形摆动激光扫描液态熔池,对其温度场和流场进行调控,以改变熔池温度梯度,主动调控熔池流动以改善焊缝成形.在6061铝合金板材表面进行堆焊试验,重点探究了光丝间距、摆动幅度、激光功率对于焊缝成形的影响,采用高速摄像机拍摄激光扫描熔池过程.结果表明,摆动激光扫描可以有效抑制成形缺陷的发生,当摆动激光扫描熔池中部时可以获得最佳的焊缝成形效果.摆动激光扫描降低了熔池温度梯度分布,同时激光扫描产生的激光蒸发反力可以驱动熔池流动,促进了液态熔池的流动铺展,从而有效抑制了不规则焊缝成形缺陷,减少焊缝内部气孔和裂纹缺陷.调节摆动激光摆幅可以在一定范围内对焊缝宽度进行调控.

国际空间站商业化发展研究

美国在建造和运营国际空间站过程中,大力发展商业载人航天,建立了较为成熟的商业模式。综述了国际空间站商业化发展背景、推进举措、实施效果。在国家层面,持续改革完善商业航天政策,美国第一至三号总统航天政策令中,要求相关政府机构改进对商业航天的监管,营造良好的发展环境;在管理层面,建立商业载人航天管理机制,开展商业货物运输和乘员运输,与空间科学促进中心签订协议管理空间站商业应用。国际空间站商业化相关做法取得了较好的效果,提升综合效益,同时也暴露出运输安全性、应用管理不到位相关问题,在研究国际空间站商业化发展的基础上,提出了建立健全商业化发展机制、健全完善商业应用管理体系、探索发展重点商业应用方向等方面的建议。

月球科研站基本型能源系统方案设计与关键技术研究

调研了国内外无线传能技术和燃料电池技术的研究现状,在探月四期工程的整体规划框架下,对月球科研站基本型能源系统任务需求进行分析研究;提出了月球科研站基本型的能源系统组成,对能源系统的功能、工作原理和工作模式进行分析,给出了主要技术指标;对能源系统涉及到的关键技术进行初步分析,包括热电一体化能源综合利用技术、可再生燃料电池高可靠及高效控制技术、小型化高效远场激光无线传能技术、千瓦级近场无线传能技术和复杂多源能源系统稳定性建模与分析技术;基于方案设计和关键技术分析,对后续工作进行探讨,给出了下一步工作建议。

三维数字化设计制造技术内涵及关键问题

三维数字化设计制造能力已经成为我国企业竞争的核心,是目前实现企业研制能力变革的支点和突破口。针对目前我国有些企业把三维工艺仿真片面理解为三维工艺,对三维数字化设计制造技术的内涵把握不准确等问题,分析了目前我国企业三维设计制造的迫切需求,详细阐述了三维数字化设计制造技术的内涵,对三维数字化设计制造中的关键技术问题进行了论述,并结合典型案例进行了应用分析。给出了我国军工企业全三维设计、三维到工艺、三维到设备的三步走战略,以及实施三维数字化设计制造技术的两点建议。

弱刚性构件双机器人协同加工振动抑制方法

针对弱刚性航天器舱体壁板多任务并行加工的振动抑制需求,研究了弱刚性构件在切削激励作用下的振动产生、传播与耦合机理,提出了基于双加工激励相位差控制的弱刚性构件双机器人协同加工振动抑制方法,并以薄壁舱体壁板为对象进行了仿真与试验研究。结果表明,该方法能够有效实现振动抑制,验证了其正确性与有效性,为多机器人协同原位加工的复杂振动抑制难题提供了一种新思路。

自适应分流交替电弧WAAM电弧行为与熔滴过渡

传统电弧由于热输入高、熔覆率低,无法直接应用于电弧熔丝增材制造(wire and arc additive manufacturing,WAAM)技术.该文提出极性变换自适应分流交替电弧WAAM工艺方法,在钨电极,工件和丝材间形成交替电弧.根据EN/EP电流转换时自适应分流并主动诱导交替电弧形成.该新型热源能满足以丝材阳极-钨电极阴极的EN电弧熔化丝材;以钨电极阳极-工件阴极的EP电弧清理工件,并通过适当的调节实现电弧热质力传输的受控解耦.验证了该新型热源的适用性,并对比分析了焊接速度和丝材高度下对电弧行为及熔滴过渡的影响.结果表明,当焊接速度为5.7 mm/s和丝材高度为8 mm时,沉积层形貌较好且熔滴过渡规律;与传统变极性等离子电弧(variable polarity plasma arc,VPPA)熔丝增材制造技术相比,其自适应分流交替电弧显著提高了丝材的沉积效率且降低了母材热输入,较好的兼顾了增材质量与增材效率.

铝合金VPPAW穿孔焊接匙孔闭合处的微观组织与力学性能

铝合金因其密度低,比强度高等特性,被广泛应用到航空航天、军事工业等领域.与其他焊接工艺相比,变极性等离子弧焊接在大型铝合金结构件加工方面具有突出优势.针对轻金属合金等离子弧焊接过程中匙孔难以自由闭合的问题,提出了气电分离时序脉冲等离子弧环焊缝收弧方法,对比研究了环焊缝收弧方法与手工钨极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding, TIG焊)填补法焊缝匙孔闭合处的微观组织与力学性能.结果表明,通过调节焊接起弧、收弧策略,实现了等离子弧匙孔自由闭合,焊缝收弧区成形良好,组织为均匀的等轴晶;抗拉强度为329.9 MPa,断后伸长率为16.3%,比TIG填补法的抗拉强度提高了22.91%,断后伸长率提高了55.24%.平均硬度值为78.9 HV0.2,热影响区硬度呈下降趋势,熔合线处硬度呈升高趋势,焊缝区硬度波动范围为75~81 HV0.2.

基于数字孪生技术的航天器机构生产线平衡研究

随着航天强国建设进一步推进,航天器发射数量不断增加,作为航天器机构重要产品的形状记忆合金压紧释放装置需求量不断增长,亟需建立符合航天产品生产特点的数字化、智能化生产线。针对航天器形状记忆合金压紧释放装置生产特点,提出了航天器机构制造过程中产品数字孪生模型、设备数字孪生模型和制造过程数字孪生模型共3种数字孪生信息模型,设计了数字孪生生产线功能模块,提出了基于工业工程(IE)方法与遗传算法的生产线工艺平衡方法,研发了基于数字孪生的信息集成与应用原型系统,开发了数字孪生服务接口与人机界面,形成了自动化、数字化和智能化生产线,实现了航天器机构产品、设备、过程数字孪生的信息集成应用,实现了虚实生产线的同步运行与实时交互,并显著提升了航天器形状记忆合金压紧释放装置生产能力。