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全球化工人
威尼斯人官方平台- 模具设计“门诊专家”
来源: 时间: 2015-11-09

 图为张秀英(右二)引导研发技术人员工作

11月2日,我国自主研制的C919大型客机首架机,在中国商飞企业新建成的总装制造中心浦东基地厂房内正式下线。在C919大型客机项目众多供应商中,西北橡胶塑料研究设计院有限企业(简称西北院)利用橡胶密封件研制领域的优势为我国民机产业贡献了一份自己的力量。C919首架飞机大部分的舱门、活动翼面、外翼合段等部位橡胶密封件研制生产都由西橡院承担,成为国内唯一一家橡胶密封件配套企业。

2014年5月,习大大总书记在视察上海商飞时说:“大家一定要有自己的大飞机。”短短三个月后,西北院交付了中航工业西飞企业首批配套C919橡胶密封件共计86项产品。今年3月,中国商飞C919大型客机全球供应商大会上,西北院荣获了中国商飞2014年度优秀供应商银奖……这些成绩的背后,与张秀英和西北院的整个研发团队密不可分。

“只有付出努力,才能获得回报,这其中有无尽的快乐”

11月2日,西北院领导亲临现场见证了我国首架商用大飞机下线,作为其中密封带研制主要参与者,张秀英的心情更是无以言表,她说:“大家的辛苦终于有了好的结果,距离首飞还有很多工作要做,大家还需要继续努力,未来中国的大飞机飞翔蓝天,其中会有大家西北院的贡献!”

毕业后就分配到西北院的张秀英在这里已经工作了28年。她为人乐观、快言快语、性格独立、坚韧,现任西北院研发中心高级工程师,是西北院模具设计与结构设计学科带头人,也是HY(我国自主研发的某货运飞机简称,下同)、C919(我国自主研发的商用大飞机型号,下同)橡胶密封件研制项目模具设计的主设计师。

说到西北院引以为豪的HY密封件研制项目,这是建院以来接到的最大项目——它的成功研发,为西北院带来的不仅是经济效益,还有显著地社会效益。然而长期以来,西北院一直是搞橡胶工艺的研发人员唱主角,搞模具设计的人员作配角;此外,长期以来承担的产品研制项目,大多数模具设计难度也不大,即使有难度大的,数量也不多。

当西北院历尽千辛万苦拿到HY项目时,摆在眼前最大的难题就是模具设计与制作。随着科技发展,各种设计,特别是飞机的结构设计都是在电脑App中完成,所以当西北院接到的客户研制产品要求并不是传统意义上的图纸,而是电脑App中的一个个数字模型时,还真有点不知从何下手的感觉。经过短暂的思考,张秀英提出的解决方案是:将这些数字模型转化成有尺寸、有技术要求、可用于模具设计、工艺制作的平面图,并将这个过程称为数模转化,这也是张秀英开始模具设计之前一项工作量很大的工作。

为了保质保量、按时完成客户需求,院里紧急将一直从事模具设计工作的张秀英从橡胶制品分企业调到院研发中心,作为HY密封件研制项目的主要模具设计者。可以说,张秀英此次临危受命,很大程度上决定了该项目能否成功交付。

“在承担这个项目之初,我从未接触过大型三维设计AppCATIA,二维的平面图App也是刚学会不久。”张秀英回忆说。然而学习能力超强的她很快掌握了App的基本使用,满足了当时的需求。加之她对橡胶工艺比较熟悉,因此对飞机密封件产品中的中空封闭外包织物所采用的工艺也有比较独到的想法。

虽然找到了初步的方法,但是飞机上不同结构部位使用的各类异形密封件产品数模的复杂程度,这对西北院来说是前所未有的。特别是登机门密封带数模,外形大、易扭曲,直接照数模加工,几乎没有可能。张秀英当机立断,将其简化。她根据自己的经验,经过反复测算,对周长和分段的长度反复比对,在确保相临边能互相借用的情况下,将密封带数模进行简化处理,最终解决了这些技术难题。

在西北院研发中心主任杨维章看来,张秀英不仅“做人实,做事实,特别是业务水平高,肯钻研。“张秀英在HY项目过程中总结了一套独特的方法,将三维扭曲又无法采用自动展平方法的数模,确定一个边作为平面图的制作基准,通过调整弧长和边长,保证每边在可使用的前提下可以相互借用,这样,复杂的三维扭曲数模就转换成二维平面易于制作的产品图形。

此外,其他实心结构产品复杂的数模,西北院的机械加工水平还未达到以数模直接设计模具、直接输入加工中心进行加工的程度,这对模具设计又提出了新的要求。由于第一次承接这么多的产品,设计人员稀缺,进度要求紧张,技术人员面临着前所未有的高难度挑战……困难重重,张秀英没有退缩,她咨询了周围一些模具加工单位,虽然他们不具备模具设计能力,但能够在数模上直接绘图,张秀英就手把手的引导,或以平面图的形式给出模具结构;对方再根据张秀英的图纸完成模具设计。这样一点一滴、加班加点,西北院自身力量结合外部优势力量,保证了项目的顺利进行。“天助自助者,只要你付出了努力,就能够获得回报,这其中有无尽的快乐。只要产品顺利交付,无论多么辛苦,我也很开心,很满足!”从机加分企业到橡胶制品分企业20多年的模具设计工作经验,加上用心钻研,张秀英终于厚积薄发。

HY项目从2009年启动研制工作,到首架机试飞成功,历经5年。西北院为其研制提供各种密封件产品,规格种类超过了300项,产品数量超过1000件。目前,已创收约3000万元,赢得用户方的高度赞扬,全院上下为之欢欣鼓舞。而张秀英一刻也不敢放松,她和她的团队还在继续为项目产品辛勤付出着。

“Open  your  mind ,成功在于没有条条框框”

2014年5月,西北院正式承担中国商飞C919密封件研制项目。张秀英继HY项目之后再次加入西北院“1号工程”C919项目,担任密封件模具设计工作的核心设计人员。在时间短、任务重的情况下,她不断改进模具工艺,克服重重困难,凭借丰富的经验,对规格各异、三维形状更加复杂的密封件产品,进行分析研究,从数模转换到工艺成型方案讨论,经反复测量计算、大量试验验证,保证了模具设计的准确有效。

“Open  your  mind(打开思路)”,这是张秀英的口头禅,她以开阔的思维方式,将科研精神与想象力结合,注入到数模转换与模具结构设计中。对关键难题,她在实践中往往会有直指问题核心的奇思妙想,使问题一一化解。

产品数模转换正确与否,直接影响着后续产品的可靠性。C919飞机登机门密封带数模,为三维扭曲、四边不等、四个圆弧不同的复杂数模,如完全按照数模制作,是无法实现的。

今年年初,研发团队在C919机舱门的密封带模具设计中遇到了难题。价值七八十万元,尺寸为2.5m?菖1.6m的机舱门密封带模具较大,一开始,按照HY项目密封带的研制方案来做,可是,工艺成型过程中就出现了问题,在几次制作试验中,涤纶织物打折,橡胶型材空心不能完好的充满,产品无法达到要求。怎么办?张秀英凭借自己的经验,提出了自己独特的改进建议,最终顺利干出了合格品,通过了适航代表的制造符合性现场检查,获得了适航标签。

早在2014年4月,作为C919的设计单位——上海飞机设计研究院(下简称上飞院),为了加快C919密封件项目研制,在密封件的设计方案尚未全部完成的情况下,就提前邀请西北院派工程师进行前期设计交接工作,张秀英和一位年轻同志被派往上海,开始参与密封件产品的设计讨论与数模转换工作。“由于HY项目积累了很多的经验,在承接C919项目时已经具有比其他单位更多的优势”,张秀英说。但是,当她到上海进行前期数模转换时,发现这个项目无论产品品种,复杂程度都远远高于HY项目。“考虑到对方对橡胶产品不了解,很多密封件产品设计时也没有考虑工艺制造的难度和经济性,针对这些,大家和橡胶工艺人员共同商量,在设计上提出了很多的建议,使得很多密封件产品的结构设计得以简化。”张秀英补充道。

当时的情况是,承接的C919密封件研制项目难度很大,已经超越了HY项目,并且研制周期短,任务量非常巨大。而上飞院的一些年轻同志对于大飞机所用密封件的设计经验不足,表格和数模的对应关系复杂,使原本就强度大的设计讨论与数模确定工作雪上加霜。在上海工作的近一个月时间里,张秀英依然经常加班工作;2014年4月底从上海返回西北院后,就马上投入到更加紧张的数模转换工作,终于在5月中旬完成了这项复杂的工作。为了防止对方中途发生设计更改,张秀英在每下达一个模具加工之前,都要将该产品的设计图重新核对一遍。

西北院为C919项目首架机研制提供的产品有459项,分布在舱门、活动翼面、起落架、翼身整流罩、尾翼、外翼盒段、垂尾整流罩、机头、后机身、中央翼、旅客观察窗等部位,约占整机结构用橡胶密封件数量的90%以上(另有几十项由国外企业提供)。

在对全部产品进行工艺审核和经济性审核时,针对对方设计未考虑经济性的问题,张秀英对产品结构提出了简化设计的修改建议,其中尾翼56项产品,原设计需要50付模具,建议更改后仅需模具11付;口盖36项产品原设计为椭圆形截面,建议后全部简化为圆环形,使得原本需28付椭圆形模具最终只需要4付圆形两开模具即可。此外,飞机前后登机门密封带设计的截面非常接近,张秀英依据自己的工作经验,认为前后登机门截面可以共用,但对方迟迟没有答复,后经张秀英多次努力,对方终于同意按照相同截面设计,只做一套登机门模具,仅此一项,为客户节约模具费五十万元左右。

简化设计的建议共节约模具、工装30多付,为客户节省了大量资金,为大飞机密封件的研制积累了宝贵的经验。张秀英用真诚和实力赢得了上飞院的信任,为双方长期合作奠定了良好基础。该项目的成功研制使西北院获得中国商飞2014年度“优秀供应商银奖”。如今,HY项目和C919项目的每一个产品,都在张秀英心里装着,产品是什么形状,用在什么地方,她了如指掌。

“小人物也有大作为  我要在工作中奉献和分享快乐”

张秀英学历不高,经过努力,她从一名普通技术员成长为一专多能、德才兼备的学科带头人,从普通民品设计到勇挑国家重点任务。

她性格开朗活泼,幽默风趣,孩子气十足,能使沉闷的工作环境变得活跃,同事们都喜欢和她开玩笑,大家相处愉快,上班也变成一件快乐的事。她还是个热心肠,谁遇到难事,能帮就尽量帮。院里各个部门,每当在模具设计、工艺制作、设备维修等方面遇到难题时,大家都会习惯性的请教她,经常四五个人同时来咨询,同事们亲切地称她为“门诊专家”。

“师父很爱读书,常识面广,语言表达能力强,在院里举行的一些活动中,写三句半、诗歌等,都有她的佳作,是大家心目中的才女。”张秀英的徒弟王绕对师父很敬仰。

工作中的张秀英风风火火,性子急,工作效率很高,遇事爱动脑子,办法多。她爱学习,勤思考,遇到问题,走路吃饭都在想,熟悉她的人都知道,她走路旁若无人,对别人的招呼视而不见,其实,她是真的没看见没听见。她经常说,工作最多的时候,精神最大,一天到晚精神焕发。在她看来专注工作、心无旁骛对身体是很有好处的,不要被外界的很多东西所影响,要有自己的主见。

大家可以将橡胶模具生动地比作蛋糕烘焙时用的模具“胚子”,这里面知识很深。第一,结构上,作为一个合格的模具设计者,首先要清楚机械加工工艺,这样设计出的模具才能保证其经济性和合理性;否则,设计出的模具也许无法加工,也许被迫放弃普通加工方法而采用高端加工手段。第二,模具设计者必须了解橡胶产品的加工工艺,不然,成型后的模具可能装胶困难、取件困难,甚至无法使用。第三,这也是最难的一点,就是模具设计的收缩率选择。由于飞机结构用密封制品,几乎全部是橡胶、织物、金属骨架两复合或三复合的制品,模具结构的确定和收缩率的选择难度很大,在实际使用中还会受到织物拉伸等因素影响,最终的选择是综合考虑各种因素的结果,也是长期积累总结的经验选择。这一点尤其需要模具设计者平时善于观察和积累,而在实际操作中,因设计师经验缺乏而造成的收缩率问题时有发生,严重时会导致模具返修、甚至报废。

正是由于张秀英的丰富经验和用心钻研,西北院HY和C919两个大项目的模具设计进展顺利,尤其在结构设计、制品收缩率选择等关键问题上,张秀英显示出独到的见解。每次测量后,她都会将产品尺寸一一记录,并对测试数据进行分析、归纳。

应化学工业出版社邀请,张秀英利用业余时间将自己多年的工作经验总结撰写了100多万字的《橡胶模具设计方法与实例》和《橡胶工业制品模具图册》两本专著,前者再版并作为高校专业教材使用。在这两本书中,她毫无保留地给同行提供了大量源于实践的橡胶模具设计经验。

长期读书和思考,张秀英形成了自己的人生观和价值观。在她看来,人活一辈子,应该尽自己所能为社会多做一些事情。出书时,她从未考虑稿费问题,只是觉得把自己的经验奉献给社会是一件特别荣幸的事情。平时,她也主动带动技术人员学习,使得制图采用App化在西北院研发中心推广开来。

了解张秀英的人都知道,她有今天的成绩绝非偶然:得益于几十年的积累,更得益于忘我工作、恪尽职守和具有创新活力的精神。如今的她,无论困难时竭力探索,还是践行后成竹在胸,从未停下自己的脚步。明天,还有新的故事等待她的续写。

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C919大型客机(COMAC C919),是中国首款按照最新国际适航标准研制的干线民用飞机,于2008年开始研制,计划于2016年首飞。

     C是China 的首字母,也是商飞英文缩写COMAC的首字母,第一个“9”的寓意是天长地久,“19”代表的是中国首型大型客机最大载客量为190座。C919大型客机是建设创新型国家的标志性工程,具有完全自主常识产权。

     截至2015年10月,C919大型客机国内外用户数量为21家,总订单数达到了517架。

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