焦点播报:镜像铣出大飞机“鸡蛋壳”蒙皮

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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