让科技成果从实验室走向生产线！贵州大学智能制造交叉创新团队产学研实践出实效

在贵州大学机械与工程学院张大斌团队的实验室，研究人员站在一座占地约2平方米的操作台前，启动设备开关，五轴三维测量机激光开始扫描，3至4分钟就能完成便可成功收集、处理完成一个飞机发动机叶片的上百万个数据。

贵州大学博士工程师“航空叶片三维重建与协同加工技术研究” 科研团队

实验室的设备链接素有“制造业的皇冠”之称的航空发动机制造技术。这是张大斌教授团队“博士工程师”项目的最新成果，相关技术已在贵州安吉华元科技有限公司推广应用，重点解决了航空叶片微孔电火花加工过程中自动化率低、产品质量依赖人工等难题，推动了航空叶片加工生产线的升级。

叶片之上动真格

在贵州安吉华元科技有限公司，陈列着一排发动机叶片，这些复杂异形曲面的叶片泛着金属光泽，精致的外形，复杂的气膜孔，参观者不禁感叹：“这不是工业品，更像是工艺品。”

叶片上细致且精密的气膜孔，却是直接影响航空发动机工作效能和使用寿命的“关键部分”。

“航空装备从设计、制造到测试，都需要高端技术的支撑。一直以来航空叶片微孔电火花加工都高度依赖工人的经验，自动化程度低，产品质量有赖于人工操作。由于航空叶片微孔加工的复杂性，使得航空叶片的产量提升进程缓慢。”张大斌说。

张大斌团队深耕于航空领域关键核心零部件的高精高效智能制造，特别是叶片气膜孔更需要制造技术的支撑，不仅制造质量精度高，还要制造过程的高可靠性和经济性。

贵州安吉华元科技有限公司的智能微孔电加工生产线

为解决这一技术难题，在张大斌教授的指导下，张俊飞博士带领智能交叉团队核心团队成员于2023年5月8日进驻贵州安吉华元科技有限公司，通过创新的电火花协同加工航空叶片理论和方法，成功地利用线激光动态扫描技术获取叶片空间面域三维数据，并利用叶片三维面域点云数据对三维模型进行重构。通过自动计算和输出加工详细参数，实现了一套算法的自适应，能适用于多种叶片型号产品的柔性重构和配准。

张大斌团队在前期研究中成功克服了叶片三维数据自动计算的困难，并对叶片的安装形位偏差、微孔矢量等详细参数进行了系统解析。在此基础上，他们利用学科优势开发了数字化协同模型系统，实现了航空叶片千万级独立测量点的单次扫描采集。

实际测试和实验验证表明，目前已成功实现了多种叶片型号产品的柔性三维重构和配准，具备显著的质量与效率优势。该数字化协同测量系统的成功开发证明了航空叶片产量提升的可行性，使航空叶片质量改良进入了快速迭代的轨道。

方寸之间见真章

“做科研有什么绝招？”

“必须理解所研究的问题，准确判断它的发展方向。”

张大斌说，科研其实是个笨功夫，自己也有进展不顺利的时候，但因为基础打得扎实，读的文献多，知道这是一个真问题。“认准大方向，看到了国家的需求，我们就有信心克服前进路上的困难。”

“飞机发动机叶片的气膜孔电加工要求非常严苛。”张大斌说：“每一批待加工叶片都存在不同程度的形貌误差和装夹偏差，以前都是人工肉眼观察，比对标准样件，一个一个去对孔位，而每个叶片平均打孔次数高达几百个，既耗时又费力。”

张大斌教授现场指导团队操作细节

高效智能的生产，对于航空制造领域的高新技术产业发展是至关重要的，张大斌介绍：每一个铸件都要在设备上反复拆装2至3次，每拆装一次又要重新根据标准件对孔。

而现在，利用自主研发的“飞机发动机叶片电火花智能加工生产线”，现在工人师傅只需将叶片安装到工装上，然后将装夹好的零件放到物料库，由机械手自动抓取并转运至测量系统，在5分钟内完成上千万个空间面域点云数据的收集与分析处理，再调度机械手将测量完的零件放置到加工设备上进行加工，同时产品经过测量机扫描后，误差补偿后的新加工程序会直接传输到电火花加工机床，自动调整加工位置并打孔。

五轴三维测量系统解决了“智看”的问题，相当于为这条生产线装了一双“智慧眼”，极大提高了生产效率。

产研融合现真效

20235月19，团队9名成员进驻安吉华元的生产车间现场开展航空叶片加工技术需求、模型重建调研与条件保障等协调。

6月21日，技术团队从现场采集到多组叶片激光测量基础数据，研究叶片三维面域点云数据重构技术路线。

7月25日，团队成员张俊飞、何海军、刘鹏飞等在公司针对该项目开发过程中的电加工工艺技术路线进行仔细梳理，明确了航空叶片微孔电加工协同加工工艺和控制逻辑。

团队开会研讨项目进度

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项目团队与贵州安吉华元科技发展有限公司已建立良好的产学研的合作关系，成立了贵州大学-贵州安吉华元科技发展有限公司联合创新研发基地，深入展开了涉及航空航天、各类非标设备与智能化产线联合开发、科技课题联合申报、人才联合培养等多领域的产学研项目合作。

从技术讨论到技术突破再到技术应用，张大斌团队紧紧围绕企业当前在航空叶片微孔电火花加工过程中存在的自动化率低、产品质量严重依赖人工经验保证等诸多问题，开展基于线激光动态扫描的航空叶片空间面域三维重建技术攻关与突破，拟建立航空叶片的数字点云面域模型，开发与集成航空叶片自主协同加工系统，解决复杂异型叶片型面误差与微孔加工工艺难度大、电火花加工定位精度低、自适应协同加工虚实映射难及生产效能不足等一系列现实问题。

如今，贵州安吉华元科技有限公司的智能微孔电加工生产线投用，只需要1个操作人员便可完成十余台电加工设备的生产管理，大大节省设备维护、人工校准和重复装夹所需的时间，预计航空叶片电火花加工效率可提升50%以上，每年可多加工2000件叶片组件，按照每件5000元估算，可增加年产值约1000万元。预计微孔加工合格率可提升至少10%，按照航空叶片的年生产量及每件产品价值估算，可至少节省质量成本约200万元。

同时叶片气膜孔电加工成形质量得到了可靠保障，获得了客户的高度认可。同时，通过技术合作与创新，企业在航空叶片微孔电火花加工过程中，产品合格率由70％提升到90％以上。目前在成果方面，团队与企业已联合申报并受理发明专利2项，发表SCI论文一篇。

贵州日报天眼新闻记者 赵旭婉婷

编 辑 陈 阳

二 审 王 雨

三 审 岳 振