超薄壁高精度金属管件弯曲装备设计与制造关键技术及应用

薄壁金属管件弯曲装备在航空航天、核电、舰船、汽车、高铁等国家重点领域与国家重大工程中有着重要的应用。超薄壁（壁厚/外径D<0.025）、高精度（弯角精度<±0.5°）管件弯曲成形中，遇到了减薄起皱、截面畸变、弯曲回弹等三大技术难题。由于这些难题未能得到解决，超薄壁弯曲装备我国一直来主要依赖进口，国家首台（套）重大技术装备目录将其列为我国亟须重点突破与推广应用的国产化关键装备。

在国家科技重大专项等课题资助下，项目提出并实现了超薄壁高精度金属管件弯曲装备设计与制造关键技术，主要创新成果包括：

1. 提出并实现了金属管件弯曲装备超薄壁抑制隐性溃变抗皱裂技术。建立了抑制微观隐性皱纹波溃变抗皱裂模型，发明并自主研发了超薄壁抗皱裂芯棒装置与设计方法，突破了多模联动增稳抗皱裂成形工艺方法。研发的KM-38CNC装备弯曲相同管件减薄率由原来23%提高到16%、褶皱度由原来0.2D%提高到0.1D%，优于国外同类0.12D%先进水平。

2. 提出并实现了金属管件弯曲装备小弯径截面均衡保形技术。发明并自主研发了新型保形自适应抗扁装置，建立了多向应力耦合作用的弯曲过程截面力致形变模型，克服了小弯径弯曲成形中弯曲角度、弯曲半径、切向载荷变化引起管件截面畸变的难题。研发的KM-50CNC装备弯曲相同管件，椭圆度由原来14%提高到5%（国际航空导管椭圆度标准为5%-8%）。

3. 提出并实现了金属管件弯曲装备大弯角回弹精准预测技术。建立了一种考虑截面畸变的超薄壁微小管段弯曲回弹预测新方法，解决了变曲率管件弯曲回弹精度补偿难题。研发了目前世界上最大规格的KM-325CNC缠绕式数控弯曲装备，管件弯曲回弹预测精度达到±0.1°，回弹控制土0.12°。

4. 项目研制了金属管件弯曲装备多工况制备工艺与性能试验集成平台，实现了KM-38CNC数控弯管成套装备、KM-50CNC全伺服左右弯双向弯管装备、KM-325CNC重型弯管装备等系列产品的产业化，突破了发达国家对我国超薄壁高精度金属管件弯曲装备技术封锁，成功替代进口产品。

项目经丁汉院士、蒋庄德院士、段宝岩院士鉴定认为技术整体达到国际先进水平，经技术专家组鉴定认为项目在小弯径截面均衡保形、大弯角回弹精准预测方面技术达到国际领先水平，成果获省部级科技进步一等奖。

项目制定国家与行业标准13部，获国家发明专利25项，软件著作权21项，发表SCI/EI论文65篇。成果在我国歼10战机、歼20战机、C919大飞机、长征火箭等航空航天超薄壁高精度管件，大型舰艇钛合金管路系统，重载电力机车细长薄壁管、汽车用高性能制动管等国家重大装备与工程中得到成功应用，并推广到美国波音飞机、欧洲空客飞机、德国大众汽车等一批世界著名企业应用。应用项目成果近三年累计新增产值56.85亿元，新增利税4.01亿元。项目对提高我国重大技术装备自主创新与促进学科发展等起到了重要作用。

薄壁金属管件弯曲装备在航空航天、核电、舰船、汽车、高铁等国家重点领域与国家重大工程中有着重要的应用。超薄壁（壁厚/外径D<0.025）)、髙精度（弯角精度<±0.5°）管件弯曲成形中，遇到了减薄起皱、截面畸变、弯曲回弹等三大技术难题。由于这些难题未能得到解决，超薄壁弯曲装备我国一直来主要依赖进口，国家首台（套）重大技术装备目录将其列为我国亟须重点突破与推广应用的国产化关键装备。 在国家科技重大专项等课题资助下，项目提出并实现了超薄壁高精度金属管件弯曲装备设计与制造关键技术，主要创新成果包括： 1.提出并实现了金属管件弯曲装备超薄壁抑制隐性溃变抗皱裂技术。建立了抑制微观隐性皱纹波溃变抗皱裂模型，发明并自主研发了超薄壁抗皱裂芯棒装置与设计方法，突破了多模联动增稳抗皱裂成形工艺方法,研发的KM-38CNC装备弯曲相同管件减薄率由原来23%提高到16%、褶皱度由原来0.2D%提高到0.1D%，优于国外同类0.12D%先进水平。 2.提出并实现了金属管件弯曲装备小弯径截面均衡保形技术。发明并自主研发了新型保形自适应抗扁裝置，建立了多向应力耦合作用的弯曲过程截面力致形变模型，克服了小弯径弯曲成形中弯曲角度、弯曲半径、切向载荷变化引起管件截面畸变的难题，研发的KM-50CNC装备弯曲相同管件，椭圆度由原来14%提高到5% (国际航空导管椭圆度标准为5%-8%)。 3.提出并实现了金属管件弯曲装备大弯角回弹精准预测技术。建立了一种考虑截面畸变的超薄壁微小管段弯曲回弹预测新方法，解决了变曲率管件弯曲回弹精度补偿难题，研发了目前世界上最大规格的KM-325CNC缠绕式数控弯曲装备，管件弯曲回弹预测精度达到±0.1°，回弹控制土0.12°。 4.项目研制了金属管件弯曲装备多工况制备工艺与性能试验集成平台，实现了KM-38CNC数控弯管成套装备、KM-50CNC全伺服左右弯双向弯管装备、KM-325CNC重型弯管装备等系列产品的产业化，突破了发达国家对我国超薄壁髙精度金属管件弯曲装备技术封锁，成功替代进口产品。 项目经丁汉院士、蒋庄德院士、段宝岩院士鉴定认为技术整体达到国际先进水平，经技术专家组鉴定认为项目在小弯径截面均衡保形、大弯角回弹精准预测方面技术达到国际领先水平，成果获省部级科技进步一等奖。 项目制定国家与行业标准13部，获国家发明专利25项，软件著作权21项，发表SCI/EI论文65篇。成果在我国歼10战机、歼20战机、C919大飞机、长征火箭等航空航天超薄壁高精度管件，大型舰艇钛合金管路系统，重载电力机车细长薄壁管、汽车用高性能制动管等国家重大装备与工程中得到成功应用，并推广到美国波音飞机、欧洲空客飞机、德国大众汽车等一批世界著名企业应用。应用项目成果近三年累计新增产值56.85亿元，新增利税4.01亿元。项目对提高我国重大技术装备自主创新与促进学科发展等起到了重要作用。