5月26日， 上海市 科学技术 奖励大会 传来捷报， 上海交通大学 、闵行企业上海拓璞数控科技股份有限公司 等 单位 历经 10年 联合 研制成功的创新产品 “ 航空航天大型曲面蒙皮 /箱底双五轴镜像铣削技术与装备”获得上海市技术发明特等奖。据了解，上海市有两个项目获技术发明特等奖。

(资料图片)

成为全球掌握镜像铣技术的三个研究团队之一

航空航天装备是国家科技水平的标志、战略安全的基石。飞机蒙皮和火箭燃料贮箱箱底是承受飞行器载荷、决定飞行器安全可靠的关键零件，属于大尺寸大柔性超薄曲面，无法采用常规机械铣削加工，是国际公认的制造难题。

项目第一完成人王宇晗与团队

上海交大与拓璞数控 等单位发明了双五轴镜像铣结构创新设计与测量技术、双五轴联动与壁厚实时闭环控制系统、大柔性件精密加工的多特征轮廓匹配方法与工艺等一系列技术，国内首次研制出航空航天大型曲面蒙皮/箱底的双五轴镜像铣削技术与装备，实现了高端工业母机在高精度、大范围和多坐标等关键指标的提升，带动了大型高精度机床、双五轴联动同步、加工过程质量闭环等共性技术的突破，解决了飞机和火箭超大超薄柔性曲面的精密加工难题，应用于我国 航空航天重点企业，支撑了我国大飞机及运载火箭等型号的研制与批产。

项目获发明专利24项，软件著作权15项，发表SCI论文30余篇，作为国内首次研制出大型飞机曲面蒙皮/火箭箱底双五轴镜像铣削技术与装备，实现了高端工业母机在大空间高精度关键指标上的提升和共性技术的突破，解决了飞机火箭超大超薄曲面精密加工难题，成为全球掌握镜像铣技术的3个研究团队之一，有力支撑了我国大飞机和空间探索事业的发展。

关键核心技术取得突破

蒙皮是决定飞机疲劳寿命的主承载零件，占机身面积80%，重量21%，我国 大飞机 蒙皮采用了轻量化高强度的铝锂合金新材料，需要减薄加工出10层厚度，最薄 仅相当于鸡蛋壳的厚度。而镜像铣技术是铝锂合金蒙皮加工的有效手段，但被国外技术垄断，成为我国大飞机发展的瓶颈。

飞机蒙皮均为超薄零件，和鸡蛋壳厚度差不多，加工过程动态变形达壁厚精度60倍，极易出现壁厚不均、铣穿扎洞等问题，面临壁厚稳定加工控制难题。项目组发明了实时跟踪工件法向超声动态稳定测厚与闭环控制技术，测厚精度较国际水平提升4倍，可加工最小壁厚范围提高30%，壁厚精度提高5倍，满足了我国飞机超薄蒙皮高精度制造需求。

“关于镜像铣的核心技术我们拟定了3条技术路线，第一条是买世界最先进的，第二条是与国内顶尖厂商合作研发，第三条是攻坚克难拓璞自研。”项目相关负责人介绍，经过2年的折腾，采购世界最先进的部件仍达不到镜像铣性能提升要求，与国内专业厂家的联合研发也以厂家研发失败而告终。最后剩下第三条路，组织攻关团队自主研发。经过1年的努力，终于成功实现了加工壁厚的高精度控制。该技术不仅专业应用于镜像铣加工场景，核心参数也全面领先竞争对手，还实现了零部件全国产化。“这充分证明，核心技术买不来，而是需要企业自身做好技术沉淀去孕育出来。”

飞机蒙皮加工

飞机蒙皮为高价值超薄零件，单件价值高达百万人民币。控制技术负责人姚彬回忆道：“2018年10月，那时公司的第一代镜像铣经常将工件铣穿，我和团队正在 着手解决这个问题。有一次，我和毕庆贞教授等人正在楼上开会分析刚才工件铣穿的原因，会还没开到一半，楼下的机加人员就跑上来报告，刚才镜像铣又把工件铣穿了两次。当时就觉得镜像铣的加工的确很复杂，尤其是要保证加工中不出任何 意外地保护好工件。后来团队通过艰苦钻研和开发，终于解决了镜像铣的 可靠性加工难题 。 ”如今， 将铣穿工件的出现频率从几乎每天出现降到3年来都不出现一次，大幅提升了镜像铣机床应用的可行性，用户终于敢放心地使用镜像铣机床去加工自己的贵重工件。

火箭箱底

随着镜像铣替代传统化铣，使精度和合格率都大幅提升，这也是首次建立了我国重点型号镜像铣技术标准，按镜像铣技术性能设计，提升了疲劳强度、承压、厚度等许用指标，推动了飞行器设计进步。该技术还获得工博 会创新金奖 。 研制成功后国内所有镜像铣装备均由拓璞数控提供，实现从化铣到镜像铣的升级换代。

达到国际领先水平

由丝入微，突破大行程镜像铣装备空间精度提升难题。该项目组提出了应力线封闭空间框中框新构型，发明了卧式双五轴装备新结构和双五轴空间精度和同步精度检测仪器，镜像铣空间精度、同步精度达到国际领先水平。

飞机蒙皮加工

2021年是卧式航空镜像铣规模化应用的开始，客户应用工况特殊，其核心的厚度指标较常规提升5倍以上。在面积—厚度比高达8000000的薄壁零件上，这是一项难度几何级数增加的挑战。项目核心技术团队驻扎现场，对多个技术点制定了细致入微的实施方案。几轮的快速革新与改善后，不仅实现了高精度的厚度控制目标，而且蒙皮的接刀差、表面粗糙度等技术指标也得到大幅改善，工艺定型满足了客户对蒙皮质量的超高要求，整个团队受到了极大的鼓舞。

航天立式双五轴镜像铣装备

随着镜像铣箱底数倍于传统化铣工艺承压能力得到认可，镜像铣制造箱底的任务爆发式增长，原有加工效率无法满足当前的任务需求，提升加工效率成为首要目标。项目团队从机床数百GB实时记录的加工数据入手，着手挖掘研究流程中的瓶颈，有效地采集、分析和使用数据，大大提高了镜像铣加工效率，在质量不变的情况下，满足对效率的要求，保障了航天发射任务。

上海拓璞数控科技股份有限公司位于闵行区莘庄工业区，成立于2007年，由上海交通大学5位机械制造领域的博士联合创立，主要产品包含五轴联动数控机床、航空航天部装或总装智能装备系统、智能化生产线，是一家面向航空航天领域的高端智能制造装备供应商。

航空航天装备是国家科技水平的标志、战略安全的基石。作为一家科技型企业，拓璞数控长期以来将如何提高技术“含金量”作为企业的头等大事。目前已荣获国家科学技术进步奖、中国国际工业博览会创新金奖、国防科学技术进步奖、上海市科学技术奖等多项荣誉。

记者：戎长春 部分图文：区科委

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