焦点播报:镜像铣出大飞机“鸡蛋壳”蒙皮

2023-05-27 07:38:55 来源：东方资讯

本文转自：解放日报

镜像铣出大飞机“鸡蛋壳”蒙皮

政府校企联动研发关键设备获上海市技术发明奖特等奖

(资料图片)

上图：镜像铣工作原理示意图。下图：双五轴机床在进行飞机蒙皮镜像铣加工。均受访者供图 ■本报记者俞陶然

一张巨大的飞机蒙皮，竖立在机床加工室里。一台卧式双五轴镜像铣装备的两个机械装置从左右两边对准蒙皮，通过同步运动进行铣削加工。上海交通大学机械与动力工程学院教授、上海拓璞数控科技股份有限公司董事长兼总经理王宇晗介绍：“这种镜像铣装备的加工精度非常高，蒙皮两边的铣削刀具和支撑测量装置同步快速运动，要像镜子两边的物体和影像一样保持高度一致。”

26日，王宇晗带领团队完成的“航空航天大型曲面蒙皮/箱底双五轴镜像铣削技术与装备”项目获得上海市技术发明奖特等奖。这个项目的成果打破国外垄断，实现了我国飞行器关键零件铣削装备的国产化，加工精度达到国际领先水平。

“这些年，我一直处于离岗创业状态，是交大和政府的支持推动这些成果实现了产业化。”王宇晗感慨道。

国产大飞机和运载火箭对可靠性、轻量化、大载荷的性能提出了非常严苛的要求。蒙皮是决定飞机疲劳寿命的主承载零件，占机身面积的80%，重量的21%。国产大飞机的蒙皮采用轻量化、高强度的铝锂合金材料，需要减薄加工出10层厚度，最薄仅和鸡蛋壳差不多。传统的化学腐蚀铣工艺很难达到这一要求，而且会带来很大污染。

燃料贮箱箱底是火箭发射载荷的主承力零件，新一代运载火箭采用液氢液氧燃料，需要保障贮箱在极端低温条件下的承载能力，所以必须用整体箱底代替传统拼焊箱底。在拓璞数控研制出全球首台立式双五轴镜像铣装备前，国内外尚无整体箱底的精密加工手段。

飞机蒙皮和火箭燃料贮箱箱底都属于大尺寸、大柔性超薄曲面，为了破解这两个制造难题，王宇晗团队从2010年起，在上海市重大技术装备研制计划的支持下，走上了攻关镜像铣技术的道路。

镜像铣装备堪称加工大尺寸、大柔性超薄曲面的神器，它将蒙皮等加工对象作为镜面，其两侧分别是铣削刀具和支撑测量装置。后者能起到局部支撑作用，增加蒙皮等零件的刚性。它和铣削刀具必须做准确的同步运动，并在加工过程中根据零件的厚度、刚性变化实时调整铣削力度，以免把零件扎破。

2013年研制出火箭箱底镜像铣样机，2016年研制出飞机蒙皮镜像铣样机，采用壁厚仅1毫米镜像铣箱底的运载火箭2022年完成首飞……上海交大和拓璞数控团队在工信部、国家自然科学基金委、上海市经信委、上海市科委、闵行区政府的支持下，终于攻克了世界难题，成为全球掌握镜像铣技术的三个科研团队之一。

谈及上海交大和拓璞数控团队紧密合作的原因，王宇晗说，拓璞数控是由5位上海交大博士与机床行业企业家、工程技术人员联合创立的，他作为上海交大教授，常年深度参与企业研发和管理工作，并带领博士和研究生开展产品技术攻关。

“这次获得特等奖，交大的支持是非常重要的因素。是学校特批，让我这些年一直在离岗创业。”王宇晗告诉记者。对高校而言，教师离岗创业是一种比较难落地的改革举措，这方面的成功案例并不多，然而十多年前，王宇晗就通过“特批”走上了这条道路。

双五轴镜像铣这类高端工业母机的国产化，有力支撑了我国大飞机和空间探索事业的发展。如今，拓璞数控已完成“降维打击”，开发出适用于新能源汽车等领域的“高端五轴车铣复合加工中心i500”，其售价约为德国、日本进口产品的一半，正在开拓国产高端工业母机的市场。

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