在航空領(lǐng)域，包裹在飛機骨架外部的蒙皮，是決定飛機疲勞壽命的主承載零件。在國產(chǎn)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(chǎn)大飛機能夠自主生產(chǎn)精度如此之高的關(guān)鍵部件，離不開一項關(guān)鍵國產(chǎn)設(shè)備的誕生。由上海交通大學(xué)機械與動力工程學(xué)院王宇晗教授牽頭，上海拓璞數(shù)控科技股份有限公司、上海飛機制造有限公司、上海航天設(shè)備制造總廠有限公司、天津航天長征火箭制造有限公司和成都飛機工業(yè)（集團）有限責(zé)任公司共同完成的“航空航天大型曲面蒙皮/箱底雙五軸鏡像銑削技術(shù)與裝備”項目，為國產(chǎn)大飛機提供了曲面蒙皮綠色精確高效加工的鏡像銑裝備和工藝，在飛機機身部總裝自動化裝配等方面做出了貢獻(xiàn)。項目被授予2022年度上海市技術(shù)發(fā)明獎特等獎。
不畏艱難、沖破封鎖，踢好成果轉(zhuǎn)化“臨門一腳”
鏡像銑是一款數(shù)控機床，用于解決航空航天大型柔性曲面零件等的加工難題。在王宇晗團隊研發(fā)成功之前，全球僅有兩個研究團隊掌握這一技術(shù)，并對我國實施技術(shù)封鎖。2007年，王宇晗等5位上海交通大學(xué)畢業(yè)的博士決定共同創(chuàng)建上海拓璞數(shù)控科技股份有限公司，把實驗室里的科研成果轉(zhuǎn)化為真正的市場產(chǎn)品，解決“臨門一腳”的問題。“是交大和政府的支持推動這些成果實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。”王宇晗介紹說，創(chuàng)業(yè)的路上困難重重，學(xué)校和政府一路助力。創(chuàng)業(yè)初始，公司舉步維艱，上海市重大科技攻關(guān)項目給予了專項經(jīng)費支持；沒有場地，閔行莘莊工業(yè)區(qū)提供了高標(biāo)準(zhǔn)重裝大廠房；團隊人手嚴(yán)重不足，上海交大同在航空航天領(lǐng)域攻堅的林忠欽院士將自己的團隊成員“借”給其用。經(jīng)過16年的努力，王宇晗團隊研制的全球尺寸最大的12米臥式雙五軸鏡像銑裝備，將空間精度比國際最高水平提升了一倍。鏡像銑技術(shù)及裝備的突破，不僅有力支撐了我國大飛機和空間探索事業(yè)的發(fā)展，更對中國制造走向高端意義重大。
鏡像銑生產(chǎn)線
創(chuàng)新發(fā)力、政策扶持，產(chǎn)學(xué)研用深度融合
近年來，上海強化高校知識產(chǎn)權(quán)管理和運用，支持上海交通大學(xué)等高校開展國家科技成果轉(zhuǎn)化專項改革試點和賦權(quán)改革試點工作，著力在制度層面打破藩籬，為高水平科技成果的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化開辟綠色通道。上海交通大學(xué)亦積極響應(yīng)政府號召，聚焦基礎(chǔ)科研和技術(shù)創(chuàng)新的能力提升，打造高水平國際合作、多學(xué)科交叉、產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同的開放創(chuàng)新合作模式，以創(chuàng)新驅(qū)動產(chǎn)學(xué)研，用融合發(fā)展服務(wù)貢獻(xiàn)國家發(fā)展和人類福祉，設(shè)立了一批基礎(chǔ)前沿和技術(shù)創(chuàng)新特區(qū)，其中就包括王宇晗團隊。
正是在多重支持下，王宇晗團隊一路披荊斬棘，在國內(nèi)首次研制出臥式雙五軸鏡像銑裝備，解決了國產(chǎn)飛機大尺寸蒙皮精密加工難題；創(chuàng)新研發(fā)了全球首臺立式雙五軸鏡像銑裝備，滿足了新一代火箭箱底整體結(jié)構(gòu)大角度加工需求；發(fā)明了實時跟蹤工件法向的超聲動態(tài)穩(wěn)定測厚與閉環(huán)控制技術(shù)，壁厚加工精度提高5倍，突破了飛機超薄蒙皮高精度制造難題；發(fā)明了柔性曲面輪廓精密加工技術(shù)，開發(fā)了柔性裝卡-在機建模-加工規(guī)劃成套工藝系統(tǒng)與軟件，實現(xiàn)了任意形狀蒙皮的快速裝卡與自動化生產(chǎn)。項目解決了飛機、火箭超大超薄曲面精密加工難題，為國產(chǎn)大飛機、長征系列運載火箭、登月艙等解決了關(guān)鍵零件的工藝瓶頸。
蒙皮鏡像銑削加工
箱底鏡像銑設(shè)備
除了做好自己的技術(shù)創(chuàng)新外，王宇晗團隊也持續(xù)助力高校的人才培養(yǎng)，為未來科技革新奠定扎實基礎(chǔ)。團隊獲得發(fā)明專利24項、軟件著作權(quán)15項，發(fā)表SCI論文30余篇。每年也會接納眾多交大學(xué)子來企業(yè)實習(xí)上課，讓學(xué)生在產(chǎn)業(yè)實踐的一線深化對科研應(yīng)用的思考。
勇于探索、永不停歇，助力中國制造“走出去”
上海交通大學(xué)機械與動力工程學(xué)院在航空航天應(yīng)用上產(chǎn)出了一系列的成果，王宇晗團隊不僅實現(xiàn)了雙五軸鏡像銑這類高端工業(yè)母機的國產(chǎn)化，有力支撐了我國大飛機和空間探索事業(yè)的發(fā)展，同時又把目光投入到高端機床核心零部件及數(shù)控系統(tǒng)的“卡脖子”難題上。
車銑復(fù)合是航空航天重要加工裝備，具備應(yīng)用范圍廣、功能多、一次裝夾多工序加工等優(yōu)勢。五軸車銑復(fù)合機床可用于汽車、航空航天、通用機械、液壓、新能源等領(lǐng)域。然而國內(nèi)的車銑復(fù)合機床80%以上依賴進口，進口機床占據(jù)了五軸車銑復(fù)合的主要市場，鮮有的國產(chǎn)裝備也基本采用進口關(guān)鍵部件。為了打破對國外關(guān)鍵技術(shù)的依賴，王宇晗團隊開展了高端五軸車銑復(fù)合機床關(guān)鍵核心零部件的研發(fā)工作，致力于實現(xiàn)關(guān)鍵零部件的完全自主知識產(chǎn)權(quán)及國產(chǎn)化，研發(fā)出了國際先進、國內(nèi)領(lǐng)先的車銑復(fù)合機床，并自主研發(fā)了數(shù)控系統(tǒng)、加工模擬仿真軟件、電主軸、直驅(qū)擺頭等重要核心部件，依靠自主可控技術(shù)取代進口關(guān)鍵零部件。圍繞該產(chǎn)品的生產(chǎn)，專門建設(shè)了占地面積2.6萬平方米的嘉興工廠，投入車銑復(fù)合機床的生產(chǎn)。
雙五軸鏡像銑削原理
銑削加工
如今，上海交通大學(xué)和拓璞數(shù)控一起發(fā)力面向通用加工領(lǐng)域的五軸加工機床，開發(fā)出了“高端五軸車銑復(fù)合加工中心i500”，其靜態(tài)、動態(tài)性能在對標(biāo)國際競爭對手的同時，其售價僅為德國、日本進口產(chǎn)品的一半，為開拓國產(chǎn)高端工業(yè)母機市場打開了新通道，實現(xiàn)了高端裝備國產(chǎn)化。
原文鏈接：上海交大王宇晗團隊：沖破技術(shù)封鎖，實現(xiàn)高端裝備國產(chǎn)化
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