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最近，成都有个“网红”公园火了。每逢周末，要逛园子的车就堵起来了——
这就是成都西北方向新近改造后开放的成飞公园，即成飞航空主题教育基地。
这里不仅集中展示了歼20、歼10、“枭龙”等我国多代多款战机，还隐藏了一个新近获得国家大奖的“彩蛋”——
“S形试件”长椅
看似只是一个光滑的长椅，但其原型“S形试件”，却是我国高端制造业制定世界检测标准的重要标志——
11月3日，2020年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重举行。
由航空工业成飞牵头攻关的“五轴联动数控机床S形试件检测方法及加工精度提升技术”获得国家科技进步二等奖。
成绩背后，是一场二十余年的攻坚克难，更是意味着对世界性难题和旧标准的挑战——
全球性难题，摆在了中国人面前
20世纪90年代，为满足我国航空工业快速发展的需要，航空工业成飞开始使用五轴联动数控机床加工零件。在一切操作正常的情况下，机床却频频发生零件铣伤事故。
“当时百思不得其解，问题究竟出在哪里。我们检查了很久，都没有找到原因，”时任航空工业成飞数控加工厂厂长的汤立民回忆当时的情况，“如果这么先进的设备都没法正常使用，我们肯定是有责任的。”
经过反复测试，团队终于发现了关键所在：故障位置集中出现在空间曲面上具有开闭角转换特征的位置。原来是摆角快速旋转造成了零件铣伤——可以说，这是机床精度出现了问题。
“
机床是按照当时行业公认的验收标准严格验收合格的，怎么会出现铣伤问题呢？
”
经过深入了解，他们发现，近年来数控机床行业迅猛发展，机床加工技术不断进步，但验收标准还是20多年前制定的，已经不能满足当下高端机床检测的需要了。
20年余来，许多国家曾经尝试制定新的机床验收标准，但标准多数被机床制造强国掌握，其他国家缺少话语权，加之五轴联动数控机床的精度检测难度太大，各国的尝试均以失败告终。
制定全新的五轴数控机床精度测试和评价标准，成为当今一个世界性难题。
此刻，这道难题正摆在中国人的面前。
“不能总被人牵着鼻子走，我们自己干！”
结合试验件的结构特征，攻关团队对零件经常出现的问题特征进行提取、归类、抽象和简化，历经反复的论证和大量的试切、修正，在众人的千呼万唤中，1999年一种实现多方面技术创新，综合变曲率、跨奇异、变扭曲特征的“S形试件”作为五轴联动数控机床验收标准被正式提出。
攻关团队提出将“S形试件”作为五轴联动数控机床验收标准
2000年，航空工业成飞尝试使用“S形试件”对其购买的机床进行验收。但由于“‘S形试件’对机床的动态性能提出了更高、更严苛的要求。很多机床企业认为我们故意为难他们”，多次参加机床验收的郭志平回忆说。
2007年，航空工业成飞决定购买一款五轴联动数控机床。在项目初始验收时，厂家自信满满：“没问题，我们的机床是按照国际标准严格测试过的，什么试切件都能切出来。”实际操作时，却怎么也切不出合格的“S形试件”。
这使得厂家对“S形试件”测试标准提出了巨大质疑，项目几乎停滞。但令他们万万没想到的是，航空工业成飞组织团队专赴验收现场，不仅把它切了出来，更利用“S形试件”进一步提升了机床的加工精度和效率。
团队成员在作S试件几何形状自身精度和机床加工精度关联分析
“S形试件”作为五轴联动数控机床验收标准，创新性提出了五轴联动加工精度“S形试件” 检测技术、基于“S形试件”的机床五轴联动精度控制技术和五轴联动加工工艺优化技术，以其精准、可靠的实用性，一次次经受住考验，逐渐被行业认可。“S形试件”初露峥嵘。
机床验证新标准得到多国认可
“S形试件”在应用中得到不断优化完善。2009年和2011年，“S形试件”先后获得国家发明专利和美国发明专利授权。
2012年5月1日早上8时，一个陌生的电话打进时任数控加工厂副厂长郭志平的办公室：“我是全国金属切削标准化委员会秘书长李祥文，现邀请你们5月17日参加第73届国际标准化会议，并用英文对‘S形试件’做一个介绍。”“S形试件”国际标准申报之路就此拉开了帷幕。
国际标准化组织机床技术委员会现场
5月17日，在国际标准化组织机床技术委员会第73次会议上，刚从国外访问归来的牟文平用流利的英文全面介绍了“S形试件”标准。“本来那次汇报没有进入正式的议程。我没想到，报告一结束，全场响起了热烈的掌声。特别热烈！委员会还邀请我们参加下一次会议，做正式的提案报告。”牟文平回忆起当时的情景，仍难掩激动。同年9月，在瑞典召开的第74次会议上，“S形试件”国际标准申报正式立项，进入工作组草案阶段。
这是有史以来，我国金属切削领域唯一一个获得正式立项的国际标准。这是“S形试件” 成功迈向国际标准的第一步。
在国家工信部和国家标准化管理委员会的鼎力支持下，在中国机械工业联合会、中国机床工具工业协会以及航空工业科技管理部门的指导帮助下，航空人踏上了申报国际标准的新征程。
国内专家组现场指导S形试件国际标准的制定
此前，中国乃至亚洲在金属切削领域尚未有一项国际标准。面对毫无先例可循的申请之路，航空人一路摸索，一路前行。
12小时，用实验数据说话！
在国际标准化组织机床技术委员会第77次会议上，“S型试件”标准申请团队遭遇了申请路上最大的“拦路虎”——
外方专家质疑：国际标准规定，数控机床检测不能在奇异值区域进行，并提出了去除奇异值区域的简化“弧形试件”标准以替代“S形试件”。
“当时我就懵了。这个问题是第一次提出来，我们没有任何准备。如果给不出合理的解释， 这对‘S形试件’标准申报来说，打击将是毁灭性的。”牟文平说。“我当时提出，请专家给我们一个晚上的时间，第二天再讨论这个问题。”
切削中的S形试件
当天夜里，北京时间凌晨0时30分，成都，几个人顶着夜色急匆匆地走进成飞。此刻距离米兰第二天会议开始，仅剩12小时。
按照申报团队发回的要求，他们开始制定测试方案、试验分析、整理数据、整合报告，连夜对奇异值区域展开实验验证。大家心里很清楚：如果不能及时拿出充分的试验数据，“S形试件”国际标准之路将就此止步。
此刻的米兰，申报团队正在焦灼地等待。“直到会议开始前的一小时，我们才拿到数据。”时任数控加工厂厂长的隋少春说，“会上，我们用翔实的理论分析和精准的实验数据充分证明了奇异值区域测试与国际标准没有冲突。我们在如此短的时间内拿出全方位的证明，与会专家一致给予高度认可，就连当时提问的外方专家都主动过来握手。”
国际标准化组织机床技术委员会到航空工业成飞参观S形试件切削现场
“S形试件”保住了国际标准的申报资格，在之后不断地切磋交流中，“S形试件”逐步得到各国专家的广泛支持和认可。
国际标准化组织机床技术委员会主席吉多·弗洛鲁森这样评价：
“
我们称该试件为‘中国龙’。它可以更好地帮助用户获知五轴机床的真实性能和精度，这是中国对机床精度检测做出的重要贡献。
”
终于，2019年12月12日，国际标准化组织机床技术委员会全票通过“S形试件”最终版国际标准草案，正式同意将“S形试件”列为国际标准。
如今，“S形试件”成为国际标准并获得国家科技进步二等奖，不仅意味着我国机床行业在该领域的国际影响力和话语权得到了提升，也为我国带来了巨大的经济效益和社会效益，更再次印证了航空制造作为制造业“皇冠明珠”的重要引领作用。
转载自公众号：看航空
素材来源：航空工业成飞
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