揭秘上海科技獎特獎：為飛機、火箭制“外衣”

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在航空領域，蒙皮是決定飛機疲勞壽命的主承載零件，占機身面積80%，重量 21%。在國產大飛機上，蒙皮已采用了輕量化高強度的鋁鋰合金新材料，最薄處僅和雞蛋殼差不多。國產大飛機能夠自主生產精度如此之高的關鍵部件，離不開一項關鍵國產設備的誕生。

2023年5月26日，2022年度上海市科學技術獎授獎揭曉。上海交通大學王宇晗團隊“航空航天大型曲面蒙皮/箱底雙五軸鏡像銑削技術與裝備”項目獲技術發明獎特等獎。

在傳統飛機蒙皮生產技術中，一般采用化銑方式進行加工，也帶來了精度低、污染重等問題。尤其是大尺寸大柔性超薄曲面材料生產過程中，無法采用常規機械銑削加工， 這是國際公認的制造難題。

而隨著國產大飛機和運載火箭項目“上馬”，對于高端銑削設備的需求也更加緊迫。如何解決這一難題，當時項目團隊提出“三條”路徑來實現我國航空、航天領域的自立自強。第一條是買世界最先進的，第二條是與國內頂尖廠商合作研發，第三條是攻堅克難實現自研。

經過兩年的努力，我國相關機構發現采購世界最先進的部件仍達不到鏡像銑性能提升要求，與國內專業廠家的聯合研發也以廠家研發失敗而告終。擺在中國科研人面前的只有組織攻關團隊自主研發這一條道路。

在“雞蛋殼”材料上，跳出高精度加工之“舞”

在航空航天界，有一句至理名言：“要把一克重量送上天，需要花費一克黃金。”包裹在飛機外殼的蒙皮，為了降低減輕重量而被加工成如同雞蛋殼一樣薄，以至于只要用手指輕輕一壓，蒙皮就會發生變形。

過去，為了加工一張飛機蒙皮，需要將其放在化學試劑里浸泡腐蝕，通過22道化銑工序，產生大量污染之后才能制作完成。如今，通過高精度數控機床，以及“一托一刀”的對稱精準同步運動設計，上海拓璞數控科技有限公司實現了在“雞蛋殼”上高精度“舞蹈”。

項目負責人同時也是拓璞創始人、上海交通大學機械與動力學院教授王宇晗說，將高精尖技術從實驗室轉化到企業最終走向市場的“習舞”之路，是一條充滿荊棘的道路，也是一條充滿希望的自主創新之路。

自主研發，突破鏡像銑核心技術

王宇晗清楚地記得，剛開始投入自主研發時，鏡像銑把工件銑穿的事故，如同家常便飯，幾乎天天都會發生。在不斷研發過程中，研究團隊給鏡像銑安裝了壓力、厚度、位移等各種傳感器，同時不斷迭代更新控制軟件。慢慢地，銑穿工件的出現頻率不斷降低，直到完全歸零。此后整整3年里再沒有出現過一次。隨后，研究團隊提出了應力線封閉的空間框中框新構型，發明了臥式雙五軸裝備新結構和雙五軸空間精度和同步精度檢測儀器，鏡像銑空間精度、同步精度達到國際領先水平。拓璞數控研制的全球首臺立式雙五軸鏡像銑裝備，加工角度范圍較國際水平提高70%，加工的最薄壁厚僅為一張身份證的厚度；研制的全球尺寸最大的12米臥式雙五軸鏡像銑裝備，空間精度比國際水平提高1倍，解決了大尺寸蒙皮精密加工難題；發明了柔性裝卡-在機建模-加工規劃成套工藝系統與軟件實現了任意形狀蒙皮的快速裝卡與自動化生產，大大提升了加工效率。

上海拓璞提供的資料顯示，研制成功后，國內所有鏡像銑裝備均由該企業提供。上海拓璞實現了蒙皮從化銑到鏡像銑的升級換代。目前，該技術應用于我國航空航天重點企業，有力支撐了我國大飛機及運載火箭等型號的研制與批產。

傲立航空航天，發力通用市場

基于多年的技術積累，拓璞數控以市場需求為導向持續行業創新，于2023年初推出高端五軸車銑復合i500。憑借高精度、高穩定性、高效率，i500能有效助力客戶解決金屬加工難題，實現企業降本增效。拓璞董事長王宇晗：整個廠房占地18000平，這是我們的純國產設備，它整個核心部件全是我們拓璞的，能解決現在國內的‘卡脖子’問題，中國機床的驕傲——首臺套“雙五軸聯動數控機床”橫空出世，實現高端裝備制造“零”的突破；數十年潛心攻關“人工骨”，打破國外壟斷造福患者；錨定新材料領域“核爆點”，引領“介孔世界”從0到10的全過程創新。本年度上海科技獎成果里，蘊含著創新的“上海特點”，更是科研人員攻克“卡脖子”難題的底氣。

王宇晗團隊的科研之路，是中國高端工業母機從被“卡脖子”走向“自強”的縮影。

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