问题——航天器关键零部件加工精度逼近机床与工艺极限,传统方式在效率、稳定性与可复制性方面面临新挑战。
在天津航天机电设备研究所精密制造中心,直径不足1毫米的密封球体正进行磨头抛光试验。
这类零件虽小,却关系到航天器姿态控制系统的可靠性。
长期以来,抛光环节主要依赖纯手工操作,不仅劳动强度大、周期长,且对操作者经验依赖度高,批量一致性与质量稳定性面临压力。
与此同时,商业航天任务增长、型号研制节奏加快,对精密制造提出“更高精度、更快交付、更低成本”的综合要求。
原因——高端制造的“极限精度”由材料、结构与工况共同决定,工艺升级必须同步推进。
航天器机构零件普遍要求0.01毫米以内的制造精度,一些关键表面成形更需以微米计。
复杂结构、特殊材料、极端工况适应性要求叠加,使得加工过程既要“做得出来”,更要“做得稳定、做得可控”。
以空间站机械臂核心驱动部件为例,采用航天领域此前较少应用的高强度不锈钢材料,断续切削与高精度表面成形在国内缺乏成熟工艺路线,刀具磨损、切削热与形位控制的耦合问题集中暴露。
再看太阳翼展开机构等产品,既要求轻量化与高可靠,又要求批量制造的一致性,传统经验型工艺难以完全满足规模化、柔性化生产需要。
影响——精密制造能力直接关系重大工程任务进度与在轨可靠性,也决定产业链自主可控水平。
机构件被称为航天器的“筋骨与关节”。
微小零件的尺寸误差、表面质量波动,都可能在轨放大为摩擦增大、卡滞风险上升或控制精度下降。
李晓宝长期深耕精密加工,形成了薄壁件、细长杆、深孔等高难度加工方法体系。
其加工0.15毫米壁厚零件、误差控制在0.005毫米以内的能力,体现了我国航天精密制造一线对“极限精度”的把控水平。
在空间站建设相关任务中,他通过优化刀具参数与加工策略,将产品一次加工精度提升至2微米量级,为10米级机械臂在轨抓取精度控制提供了关键支撑,服务在轨稳定运行与航天员出舱活动安全。
更为重要的是,工艺创新带来的不仅是单件突破,更能固化为可复制的工艺标准,带动生产体系升级。
早年为推动小卫星太阳翼机构国产化,李晓宝针对高精度孔径加工波动与特殊结构装夹难题,自制专用刀具与定位夹具,经过上百次试验形成定型工艺,一批关键车序方法被固化推广,生产效率显著提升,为“北斗”组网等任务提供了稳定供应能力。
对策——以项目牵引推动工艺装备化、数控化和标准化,同时把“揭榜挂帅”与技能人才培养贯通起来。
面向新一轮任务需求,李晓宝牵头研制专用装置,推动密封球体等微小零件抛光由手工向数控替代转变,力求在保证质量的前提下实现省时省力与一致性提升。
该攻关纳入研究所“揭榜挂帅”项目,并获得天津市总工会职工创新补助资金支持,体现了以需求为导向、以实效为标准的创新组织方式。
在商业航天相关产品制造中,团队引入机械手开展操作试验,向无人化加工探索。
面对打刀、缠屑等现场问题,团队在调整刀具牌号与切削参数之外,改进切削路径,将传统“由外向内”优化为“由内向外”,实现排屑顺畅与过程稳定。
这类立足一线的“微创新”,虽不张扬,却往往决定批产成败。
与此同时,精密制造的可持续发展离不开技能人才梯队。
作为大国工匠人才,李晓宝在完成关键产品“零缺陷”制造任务的同时,注重将经验方法转化为可传授、可考核的操作规范,通过带徒授技、工艺复盘、案例总结等方式培育青年技工,推动“个人绝活”沉淀为“团队能力”。
前景——从“手上功夫”迈向“系统能力”,我国航天精密制造将向更高可靠、更高效率、更强韧性升级。
随着航天重大工程持续推进与商业航天快速发展,精密制造正从单点突破转向全链条优化:一是更多关键工序将以专用装置和数控程序固化,降低对个体经验的依赖;二是面向新材料、新结构的工艺数据库与参数体系将不断完善,提高一次成功率与过程可追溯性;三是自动化、柔性化生产将加快落地,以适应多型号、小批量与快速迭代的制造需求。
可以预见,在“揭榜挂帅”等机制牵引下,一线技能人才与科研、工艺、质量等环节的协同将更加紧密,推动更多“卡脖子”工序实现自主可控与标准化量产。
从车床前的青葱少年到大国重器的"雕刻师",李晓宝用半生时光诠释了工匠精神的时代内涵。
在加快建设航天强国的征程上,正是这般"毫厘必较"的坚守与"敢为人先"的突破,持续夯实着中国智造的根基,托举起民族复兴的星辰之梦。