大型复材薄壁件作为航空航天高端装备的重要组成部分，已在运载火箭、大型客机、先进战机等高端装备中应用广泛。此类构件通常为蒙皮、壁板等外覆件，是高端装备的“第一道防线”，加工质量直接影响装备服役性能。但大型薄壁件由于尺寸大、厚度薄，在加工中受切削力影响极易变形，以传统仿形全贴合式夹具、阵列式柔性夹具进行装夹加工，面临成本高、效率低、局部固持效果差等局限，制约高端装备的低成本、高效率批产，迫切需要开发新式装夹方案。

宇航智控团队合影

2025年10月，大连理工大学机械工程学院“宇航智控”本科生团队展示了随动于加工末端的大型薄壁件柔性装夹辅助加工方案，大幅提高了大型薄壁件的加工质量和效率，为助力制造业智能化、柔性化转型、推动高端装备制造国产化给出了“大工方案”，斩获中国国际大学生创新大赛（2025）全国金奖。

灵感落地：深入一线直击痛点

2022年，受益于学校“三早计划”——早进课题、早进实验室、早进研究团队的实施，“宇航智控”团队负责人王宇航与众多本科同学在大一就早早加入贾振元院士团队的“纤维增强复合材料构件高性能制造工作坊”。从此跟随老师走进成飞、航天一院等国家重点企业一线、国际机床展等进行调研学习。在调研中团队成员了解到，飞机、火箭等装备数米长的蒙皮通常厚度仅为几毫米，超薄的厚度导致工件本身刚性弱、易变形。

“一线工人们认为限制加工大型薄壁件批产工作的最大困难已经不在工件本身材料上，老师们对于刀具的研发已经突破了新型材料高质高效加工的瓶颈。我们要进一步解决如何对多种类的结构件控制加工变形的问题，高柔性的工装夹具非常重要，这引发了我的思考。”王宇航回忆道。

面对传统大型薄壁件装夹成本高、效率低、精度和质量效果差的三大痛点，受到章鱼捕食的启发，大工的本科同学们头脑风暴，想到或许可以使用看似“柔软”的吸盘对工件进行装夹；同时让原本固定的夹具动起来，通用适配于各个加工位置；此外，变革传统夹具在工件从下部支撑的固有模式，使用吸盘从上部对工件进行吸附，以提高工件局部刚度；最后，反向随动进给，减少加工力影响，调控工件变形保持原有位置，保证工件的最终加工质量。

技术生根：脚踏实地锻造成果

一直以来，传统理念中生产所用的工装夹具都是以“大重量”保证“高刚度”，达到抑制变形的效果。这些初入大学、稚嫩的本科同学们看似异想天开的想法却受到工坊中付饶老师的极大鼓励。“课题组老师和师兄们十分重视每个学生的创新想法，不会因为我只是个本科生就忽略我，他和我很认真地讨论，最后指导我们提出‘随动吸附、调控变形’这一大型薄壁件装夹新模式的设想”。2023年9月，刚刚步入大二年级的王宇航在课题组老师的指导下获批了基础科研业务费2万元，解决了研发经费的问题，同年以国内重点单位实际工况为背景立项了国家级大创项目，正式开始了他的本科科研之路。

做实验的王宇航

在老师们的联系和指导下，“宇航智控”团队成员得到了前往国内重点单位做实验的机会。但企业的机床不断有生产任务，不可能为了本科生的项目而停掉生产，学生团队只能在机床空闲的极少时间里抓紧实验。实验时间受制于生产任务安排，有时是几小时，有时只有几十分钟，有时机床直到凌晨才结束生产，他们就得凌晨赶到工厂做实验。在无数次和时间赛跑中，学生团队完成了百余次实验，在验证前期设想的基础上，又进一步创新设计了刚性吸盘，解决了传统橡胶吸盘自身变形难控制、装夹精度难保证的问题，于长厚比100:1的薄壁航空零件上进行装夹效果验证，在百牛级大加工负载下，局部工件变形可控制到仅为0.13mm。

王宇航展示吸盘样品

伴随着技术的不断迭代，同学们最初的设想终于落到了实处。目前，团队基于上述创新理念，已研制出多套普适性强、成本低、装夹便捷高效的随动吸附夹具，并已通过企业生产应用验证。2023-2025年，“宇航智控”本科生团队申请发明专利5项，授权发明专利1项，授权软著3篇。

梦想结果：日积月累迈向成功

回首全国金奖的来时路，团队成员着手解决问题的能力不是一夜之间形成的。“我的动手能力很大程度上得益于学校和导师团队创新的培养模式”，王宇航说。将加入的同学按年级、专业、兴趣等方面进行细分并开设相应课程，课程实行“项目制”教学模式，相较于传统的课堂学习，“项目制”更注重培养科研实践能力，引导学生完成自己感兴趣的科研项目、产出科研成果。

“大一时，我就学习了工作坊中关于高端装备制造的课程，在课程的影响下，我最后选择了在课题组大型复材薄壁件加工方向继续进行拓展学习和科研攻关。在课题组的实验室里、在‘三早’课堂中，我完成了许多第一次：第一次使用3D打印机、第一次开机床、第一次打表测主轴跳动等等。这为我后来的学习和科研之路打下了坚实的基础。”没有一蹴而就的奇迹，每项能力都是在实践中锻造出来的。从课堂和实地调研的兴趣启发，到为加工现场工人解决“真问题”，处处是一步一个脚印的日积月累，将夺魁之路添上必然的色彩。