在山东方圆集团有限公司建设机械二厂车间的“张伟工匠孵化工作室”,办公桌上常年放着三个厚厚的笔记本。这些笔记本记录了张伟自2002年进入方圆集团,20多年来所总结的工作经验和工作要点。
海报新闻记者翻开这些笔记本发现,上面不乏蓝鲸1号、引力一号、海阳核电反应堆等大国重器的名字。“每当有大型工件要求我们去做,我都会把与团队的沟通交流记录,写到笔记本上。”张伟说,每个重要项目参与的人员、与客户沟通的技术问题以及项目要点、工件尺寸,自己都在笔记本上做了标记,这样既能积累经验,也能为以后查阅提供一个依据。
2022年12月20日,张伟和他的团队接到了“力箭一号遥二运载火箭”发射箭体支撑环的加工项目。“这个支撑环是支撑火箭发射时的底座,虽然它不跟火箭一起升空,但是却在发射架上起到了重要的支撑作用。”张伟说,接到这个任务后,公司上下都对项目特别重视。
彼时,随着长征十一号固体运载火箭、长征十一号海射遥二运载火箭接连在烟台海阳附近海域成功发射升空,海阳当地正借势推进东方航天港重大工程建设,以海上发射为牵引,以提供卫星发射一体化服务解决方案为核心,以打造全产业链的产业聚集区域为目标,打造集研发、制造、发射、应用、配套、文旅为一体,低成本、高的附加价值、全产业链的商业航天高科技产业集群。
张伟所在的方圆集团地处烟台海阳市,是当地机械加工行业的有突出贡献的公司。他的团队能否顺利完成箭体支撑环的加工项目,某些特定的程度上也代表着海阳是不是具备建立起低成本、全产业链的商业航天高科技产业集群的“底气”。
支撑环是连接发射装置的核心部件,当火箭发射的时候,推进器所有的火焰都是喷在支撑环上。所以,它对加工精度要求非常高。“我们过去主要做传统建筑机械,对精度要求设计公差大约在0.03毫米。而支撑环项目,它的关键部位尺寸公差一定要达到0.01毫米,是我们平常所要求精度的3倍以上。”
为了解决这一个问题,张伟带领团队制定系统吊装方案,分析装夹变形趋向,从加工参数、编程方式、机床几何精度、加工定位精度等各方面做综合分析,找出影响精度的每一个原因,再进行反复修正。
经过一遍又一遍的校正,张伟发现,虽然零件精度有所改善,但并不稳定。于是,他又对夹具做多元化的分析,发现夹具的定位精度变形较大,已没办法保证零件加工出来的精度。“这在某种程度上预示着我们必须要把装夹工艺从过去的多次装夹,调整到一次装夹。”他说,一次装夹的难点就在于要改进现有的刀具,改变刀路及工艺。
经过上百次的实验、调整、修正,张伟团队终于成功修复了夹具,有效保证了支撑环的精度,完全控制了部件加工变形。
2023年1月12日,力箭一号运载火箭多场景通用化海上发射方案评审会在海阳市东方航天港顺利举办。最终,力箭一号多场景通用化海上发射方案顺利通过评审。
由于在力箭一号项目中的出色表现,张伟和他的团队得到了高度认可,很快,又接到了为引力一号火箭加工推进剂箱的任务。引力一号是全球最大固体运载火箭,与力箭一号的箭体支撑环用在发射架上不同,这次为引力一号做的推进剂箱体项目,属于火箭箭体内部的核心部件,将直接跟随火箭升空。
“这个推进剂箱体全部采用航空铝材料。”张伟说,当接触到航空铝材料后才知道,它虽然体积大、强度高、重量轻,但特别软。从机械加工角度来说,像圆钢、板材等刚性比较好,不宜弯折,更适合基础加工。但航空铝非常软,而且箱体直径达到3.5米,壁厚却仅有5毫米,相当于一张纸板的厚薄。“当我们用手去触碰航空铝时,它就像一张纸一样,根本就没有刚性,不适合到机床上去加工。”
那段时间,能想到的各种办法都试了,张伟甚至考虑用人力切割。最终,经过几天几夜的反复试验,他和团队终找到了处理方法,彻底化解了薄壁航空铝材料的加工难题,实现了加工工艺的全新提升。
如今再回忆起那段经历,张伟觉得,虽然工艺流程很曲折,但通过这一个项目解决了整体航空铝材料加工的难题,尤其是在大直径薄壁航空铝的加工方面,总结了许多宝贵的经验。
2024年1月11日13时30分,随着“轰隆”一声巨响,引力一号遥一商业运载火箭在烟台海阳附近海域发射升空,将云遥一号18星—20星共3颗卫星顺利送入预定轨道。这是引力一号的首飞,填补了国内全固体捆绑构型运载火箭的技术空白,创新突破了固体运载火箭原最大约2吨运力的瓶颈。
当现场工作人员宣布火箭发射成功时,受邀在发射现场观礼的张伟,第一时间拿出手机,将这个好消息分享给了还在车间忙碌的团队同事们。“听到这一条消息,电话那头的同事们都沸腾了,这是我们第一次看着由自己亲手制作的零部件,随着火箭一起上天。”张伟说,那一刻,大家都感觉到很荣耀,感觉自身的价值都提升了。
除了航空航天产业外,对海阳这座人口不到60万的海滨小城来说,核电供热可谓另一张“名片”。今年2月29日国家能源局公布的能源绿色低碳转型典型案例名单中,山东海阳核电厂核能供暖工程位列其中。“暖核一号”核能供暖工程已成为示范引领我国北方地区核电高水平发展的方向,打造了我国核能高水平发展的新质生产力。
在海阳发展核电过程中,方圆集团一直与海阳核电厂保持着良好的合作伙伴关系。2023年,张伟接到了一项为海阳核电加工反应堆闸门齿轮传动机箱体的任务。
“它是核电内部反应堆一个舱门的减速机,但加工精度比较高,而且一定要保证百分之百的成功率和可靠性。”张伟说,箱体的加工分为三部分,这三部分需要在不同的设备上完成,但为了确认和保证整个加工精度,最后一道整体加工工序是需要一次性完成的。
“箱体的公差要求控制在0.005毫米之内,这几乎超出了我们平常对机械加工的理解。”张伟坦言,一方面精度要求高,另一方面箱体的孔径深、直径小,每一道孔是都是用肉眼以及量具无法测量到的。也就是说,要凭着先进的工艺和丰富的经验去保证这个尺寸的合格。
为了解决这一“卡脖子”难题,张伟带领技术团队对工装进行改进,定制特殊刀具,优化加工工艺,开展反复试验,使得零件合格率达到100%,而且关键部分一次装夹加工完成,解决了多次加工对精度的影响,得到核电专家的高度认可。最终,经过三坐标检测和专家严苛检验,张伟团队制造的反应堆舱门驱动装置成功应用于海阳核电第一和第二号机组正常使用,填补了国内企业加工核电站核心部件的空白。
4月28日,2024年庆祝“五一”国际劳动节暨全国五一劳动奖和全国工人先锋号表彰大会在北京举行。作为获奖代表,张伟在现场领取了全国五一劳动奖章。
当天,海报新闻记者与张伟取得联系时,表彰大会已结束。电话里,他的声音仍难掩激动。“我非常荣幸能作为基层制造者参与海阳航空航天事业的发展,为家乡的发展尽一份微薄之力。”张伟说,在今后的工作中,他一定也会把工匠精神融入工作中的每一个点,也会带动身边的人去学技术、搞创新,把一个个零件、一道道工序,一次次创新应用到生产工作中去,也把工匠精神不断地发扬和传承下去。
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