干思思

經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，我國制造業(yè)規(guī)模已躍居世界第一位，“中國制造”已然聞名世界，但我國仍處于工業(yè)化進程中，與先進國家相比還有較大差距。

如何提升零件的性能，增加其疲勞壽命;提高設(shè)備的智能程度，降低生產(chǎn)成本，是我國制造領(lǐng)域面臨的諸多重大難題中的兩項。對此，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所研究員趙吉賓交出了令人滿意的答卷。

為零件提性能

2020年，趙吉賓主持的國家自然科學(xué)基金重點項目“高性能薄壁件激光沖擊表面強韌化機理及精準(zhǔn)調(diào)控技術(shù)”和科技部項目“高效智能激光強化裝備研制及在鐵路、航空領(lǐng)域的關(guān)鍵部件上的示范應(yīng)用”完美收官。這兩個項目完美地銜接了基礎(chǔ)研究、高技術(shù)開發(fā)和工程應(yīng)用，創(chuàng)造性提出了基于激光沖擊強化智能裝備的數(shù)字化工藝，成功解決了我國高性能復(fù)雜結(jié)構(gòu)件表面強化延壽的“卡脖子”問題。

微裂紋是材料（特別是金屬材料）產(chǎn)生疲勞斷裂的主要原因，是材料在拉應(yīng)力作用下，出現(xiàn)的缺陷或薄弱處，與主應(yīng)力方向相垂直的長條形微細凹槽。要提升零件的使用壽命，就必須設(shè)法避免微裂紋產(chǎn)生或者將已產(chǎn)生的微裂紋去除。

自古以來，凡是神兵利器，則其材料無一不經(jīng)受過工匠成千上萬次的捶打。據(jù)介紹，激光沖擊強化技術(shù)就是類似的道理，“使用激光沖擊的強大能量，用力捶打零件，提升零件的表面殘余壓應(yīng)力，這不僅能夠使零件避免產(chǎn)生裂痕，還能對其表面的微裂紋產(chǎn)生愈合作用，因此零件就變得更加結(jié)實，壽命更長”?？稍趯嶋H應(yīng)用中，激光沖擊的能量過大，像子彈一樣一發(fā)一發(fā)地打在發(fā)動機葉片上后，就會造成葉片的變形。此時發(fā)動機葉片的壽命雖然提升了數(shù)倍，但也變成了結(jié)實的廢鐵，項目研究團隊花費了大量精力才得以解決這一問題。

目前，基于激光沖擊強化智能裝備的數(shù)字化工藝已在我國航空發(fā)動機整體葉盤生產(chǎn)線上成功投產(chǎn)使用，經(jīng)過激光沖擊強化后，此型號葉片振動疲勞壽命提高5～8倍。除此之外，該技術(shù)還推廣應(yīng)用于航空框梁結(jié)構(gòu)件、渦輪盤榫槽結(jié)構(gòu)、汽車輪轂等多個領(lǐng)域，填補了國內(nèi)關(guān)鍵零件的數(shù)字化激光沖擊強化技術(shù)的空白。

使設(shè)備更智能

當(dāng)前我國制造業(yè)已經(jīng)進入了蓬勃發(fā)展階段，但在高端制造領(lǐng)域中，一些像渦輪葉片、戰(zhàn)斗機窗蓋這種“高精尖”的零件卻仍舊需要依靠人手打磨。隨著產(chǎn)品質(zhì)量精度控制愈發(fā)嚴格和生產(chǎn)任務(wù)的增加，傳統(tǒng)手工研磨拋光技術(shù)的弊端日漸凸顯，高端零件自動化加工技術(shù)的需求逐漸增大?；诖耍w吉賓及其團隊進行了復(fù)雜曲面零件的智能磨拋加工工藝的研究。這項工藝技術(shù)門檻非常高，想要做好更是難上加難，其關(guān)鍵性難題在于“如何使機器像人手一樣柔順”，屬于典型的“說起來容易，做起來難”。

一直以來，人們普遍認為機器人只是重復(fù)定位精度高，其絕對定位精度較低，因此無法采用機器人加工高精度零件。趙吉賓告訴記者：“我們要做的就是采用某種手段，使低精度的機器人設(shè)備能夠生產(chǎn)出高精度的零件。”項目組以戰(zhàn)斗機艙蓋及航空發(fā)動機整體葉盤作為主要研究對象，經(jīng)過反復(fù)嘗試，成功突破了多項關(guān)鍵技術(shù)，建立了大尺寸零件的機器人智能制造裝備、控制、工藝及驗證技術(shù)群。

這項技術(shù)不僅對我國大型零件加工與機器人智能制造的發(fā)展起到了不可忽視的支撐作用，其更是一項突破性的研究，填補了我國相關(guān)領(lǐng)域的空白，意味著我國一部分高端零件的生產(chǎn)成本將大大降低?！霸瓉韼讉€人工作數(shù)月才能生產(chǎn)出的零件，現(xiàn)在用機器人工作7～10天即可完成?！辈粌H在應(yīng)用上，而且具有極高的學(xué)術(shù)價值。但趙吉賓顯然更愿意談?wù)撈鋺?yīng)用價值：“我個人認為，做機械制造最重要的還是要面向應(yīng)用，面向國家需求?！?/p>

失誤率相對較高是傳統(tǒng)手工研磨拋光技術(shù)無法避免的問題，零件在加工過程中出現(xiàn)失誤是時有發(fā)生的，隨之而來的就是巨大的麻煩和損失。面對質(zhì)量問題，趙吉賓表現(xiàn)出了十足的信心：“使用機器人加工不會出現(xiàn)這樣的問題，我們不僅能保證工期，更能保證質(zhì)量。”

要知道，即使我國在多年前就已摘得“國家工業(yè)皇冠上的明珠”，能夠自主研發(fā)航空發(fā)動機，但直到如今也無法擺脫進口發(fā)動機的“魔咒”。其中一部分原因在于，我國航空發(fā)動機核心零件的制造裝備無法滿足工程需求，許多重要裝備還需進口。因此趙吉賓及其團隊關(guān)于航空發(fā)動機整體葉盤/葉片自動化磨拋裝備與工藝的應(yīng)用及推廣將會為實現(xiàn)“未來我國自主知識產(chǎn)權(quán)高端裝備市場占有率大幅提升，核心技術(shù)對外依存度明顯下降”的工業(yè)強國夢起到重要的推動作用。

詩和田野

趙吉賓之所以能取得相關(guān)領(lǐng)域的重大技術(shù)突破，離不開成千上萬次的反復(fù)實驗，他的人生之路也是如此。正是經(jīng)過不同的嘗試，趙吉賓才找到了自己的“詩和田野”，并愿為其傾注一生之心血和熱情。

本科畢業(yè)后，并沒有想過從事科研工作的趙吉賓出于“人總得找份工作”的樸素想法，選擇到濟南鍋爐廠設(shè)計處擔(dān)任助理工程師。在他的回憶中，工廠里的一天是從吹號開始的，號聲一響就代表要開始工作了，待到下班，陪伴他的不只有同事，還有滿天的繁星。而令熱愛思想自由的趙吉賓最難以忍受的并不是嚴格的規(guī)定，也不是無休止的加班，而是每天重復(fù)被安排好的工作。他坦言：“我原來并沒有想得那么‘詩，只是想著人要先工作掙錢?！钡@段工作經(jīng)歷給了趙吉賓更強的信號：無論如何，他都要自己選擇研究方向，追求心中喜愛的工作。為了避免生活變成死水，為了讓工作化作詩歌，為了追求更高的挑戰(zhàn)，趙吉賓毅然放棄了多數(shù)人看來穩(wěn)定吃香的工作，重回高校學(xué)習(xí)。

可碩士期間趙吉賓依然不能確定自己未來的研究方向，和大多數(shù)人一樣，他并非只有一項愛好。大學(xué)本科時，雖然趙吉賓選擇的是機械制造工藝及設(shè)備專業(yè)，但同時他還學(xué)習(xí)了計算機專業(yè)的所有課程，這種熱情直到讀研也未曾減退分毫，并且此時他開始嘗試將自己喜愛的軟件與機械制造相結(jié)合。出于對軟件制作的喜愛，他曾在魯能積成電子擔(dān)任軟件工程師長達一年半，這也為他后來向智能制造工程方向發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

隨著時間的推移，趙吉賓心中的天平還是逐漸倒向了機械制造。2001年9月，他辭去軟件工程師之職，進入中國科學(xué)院大學(xué)攻讀博士學(xué)位，繼而來到沈陽自動化研究所學(xué)習(xí)和工作。在這里，他不僅獲得了知識，更看到了人生的方向。

中國科學(xué)院沈陽自動化研究所向來以工程需求為導(dǎo)向開展研究工作，受到這種氛圍的影響，趙吉賓很少進行純理論的研究，并日漸沉浸于研發(fā)實用性強的設(shè)備。與此同時，他延續(xù)碩士時期的嘗試，加強了軟件與機械制造的融合，當(dāng)前趙吉賓研發(fā)的所有設(shè)備所使用的軟件都是他自己制作的。曾經(jīng)在軟件制作行業(yè)的嘗試并未隨著轉(zhuǎn)行化作無用功，而是使得他有能力將激光沖擊強化、打磨拋光、增材制造等工藝集成在自己的軟件上，更加順利地推進研究工作。有過這幾段經(jīng)歷后，趙吉賓深刻認識到：“人生最快樂的事不是掙多少錢，而是能做自己喜歡的工作并沉浸其中，這才是真正的幸福?！?/p>

雖然趙吉賓的思想總在自由地探索天際，但他的研究向來都是穩(wěn)穩(wěn)地立在地上，深深地扎根于生產(chǎn)實踐。平日里他最喜歡的事情之一就是到生產(chǎn)線上去，看看哪里用了他研發(fā)的設(shè)備。他說：“把論文寫在生產(chǎn)實踐中，比將論文發(fā)表在期刊雜志上更讓我高興。”

未來，趙吉賓還將繼續(xù)面向國家重大戰(zhàn)略需求，探索相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)突破，為促進我國裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級貢獻自己最大的力量。他相信不久的將來，一定能看到各個工業(yè)生產(chǎn)場合都有自己研發(fā)的設(shè)備在發(fā)光發(fā)熱，而這片立足國家需求奮斗的領(lǐng)域，正是他心中最美的“詩和田野”。

（責(zé)編：袁園）