日前，2022年度機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)評(píng)獎(jiǎng)公示期結(jié)束，業(yè)界人士注意到，有多項(xiàng)機(jī)床工具項(xiàng)目獲獎(jiǎng)，今對(duì)“2022年度機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”機(jī)床工具專業(yè)申報(bào)及獲獎(jiǎng)情況做簡(jiǎn)要分析。

　　一、項(xiàng)目申報(bào)情況

　　2022年度機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)機(jī)床工具專業(yè)組申報(bào)項(xiàng)目合計(jì)41項(xiàng)，與上年度相比增加7項(xiàng)，增幅20.6%。今年機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)管理委員會(huì)增加了網(wǎng)評(píng)流程，網(wǎng)評(píng)通過(guò)率整體控制在70%，通過(guò)網(wǎng)評(píng)的會(huì)評(píng)項(xiàng)目29項(xiàng)。在29個(gè)項(xiàng)目中，有4個(gè)項(xiàng)目申報(bào)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)，25個(gè)項(xiàng)目申報(bào)科技進(jìn)步獎(jiǎng)。

　　2011年至2022年申報(bào)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)(機(jī)床工具專業(yè))項(xiàng)目數(shù)量情況見(jiàn)表1。

表1 2011-2022年機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)(機(jī)床組)項(xiàng)目申報(bào)數(shù)

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　　在進(jìn)入會(huì)評(píng)的29個(gè)項(xiàng)目中，企業(yè)申報(bào)的項(xiàng)目22項(xiàng)，占比75.9%，企校(校企)聯(lián)合申報(bào)7項(xiàng)，占比24.1%，企業(yè)成為2022年申報(bào)“機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”的主要力量，體現(xiàn)了企業(yè)是技術(shù)創(chuàng)新的主體。

　　參與評(píng)審的項(xiàng)目在行業(yè)和專業(yè)屬性方面，金切機(jī)床類項(xiàng)目10項(xiàng)，占比34.5%;金屬成形類項(xiàng)目8項(xiàng)，占比20.6%;鑄造類項(xiàng)目5項(xiàng)，占比17.2%;工具類(刀具、磨料磨具)項(xiàng)目2項(xiàng)，占比6.9%;自動(dòng)控制和生產(chǎn)線類項(xiàng)目2項(xiàng)，占比6.9%;機(jī)床功能部件和附件類項(xiàng)目2項(xiàng)。參評(píng)項(xiàng)目在行業(yè)和專業(yè)覆蓋面上比較廣，金切機(jī)床、成形機(jī)床和鑄造類項(xiàng)目是申報(bào)機(jī)床工具組科技獎(jiǎng)的主力軍，鑄造類項(xiàng)目今年增加比較多。

　　二、獲獎(jiǎng)情況及分析

　　經(jīng)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)機(jī)床工具專業(yè)評(píng)審組評(píng)審以及機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)審核批準(zhǔn)，申報(bào)單位確認(rèn)，最終確定16個(gè)項(xiàng)目獲獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)比例為39%。16個(gè)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目中，特等獎(jiǎng)1項(xiàng)，一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)7項(xiàng)、三等獎(jiǎng)7項(xiàng)。2022年度機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)機(jī)床專業(yè)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目見(jiàn)表2，2011-2022年歷年機(jī)床工具專業(yè)獲獎(jiǎng)情況見(jiàn)表3。

表2 2022年機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)(機(jī)床工具專業(yè))獲獎(jiǎng)項(xiàng)目

表3 2011-2022年機(jī)床工具專業(yè)歷年獲獎(jiǎng)情況

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　　盡管2022年度機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)機(jī)床工具組申報(bào)項(xiàng)目不多，但項(xiàng)目質(zhì)量較高，獲得特等獎(jiǎng)1項(xiàng)，一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。獲獎(jiǎng)結(jié)果具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

　　第一、本年度獲獎(jiǎng)項(xiàng)目比例歷年偏低。獲獎(jiǎng)比例低或?qū)⒊蔀榻窈髾C(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)評(píng)選中的常態(tài)。其原因，一是由于獎(jiǎng)勵(lì)辦公室執(zhí)行國(guó)家相關(guān)政策要求，對(duì)于獲獎(jiǎng)項(xiàng)目比例有嚴(yán)格要求。二是今年執(zhí)行新的規(guī)定，本年度各等級(jí)指標(biāo)數(shù)根據(jù)申報(bào)單位在申報(bào)時(shí)所填報(bào)的等級(jí)予以設(shè)定，申報(bào)單位可以選擇一等獎(jiǎng)以上、一等獎(jiǎng)或二等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)或三等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)和均可6種選項(xiàng)，如果發(fā)生評(píng)審等級(jí)低于提名等級(jí)的項(xiàng)目不予確認(rèn)。2022年度，機(jī)床工具組會(huì)評(píng)項(xiàng)目中，有7個(gè)項(xiàng)目由于申報(bào)的等級(jí)高于實(shí)際評(píng)審的等級(jí)，項(xiàng)目申報(bào)單位對(duì)于項(xiàng)目獲獎(jiǎng)有較高的期望，從而放棄獲得低于申報(bào)等級(jí)的獎(jiǎng)項(xiàng)。由于規(guī)則是按本行業(yè)申報(bào)項(xiàng)目總數(shù)的一定比例分配獲獎(jiǎng)名額，為爭(zhēng)取更多的行業(yè)創(chuàng)新成果獲得表彰的機(jī)會(huì)，還需要行業(yè)企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、大專院校更加廣泛的參與。

　　第二、獲獎(jiǎng)項(xiàng)目覆蓋的行業(yè)和學(xué)科廣泛。金切機(jī)床、成形機(jī)床、鑄造機(jī)械、工具類(刀具、磨料磨具)、控制技術(shù)及生產(chǎn)線、功能部件和附件項(xiàng)目均有獲獎(jiǎng)。

　　第三，高等級(jí)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目集中來(lái)自企校、校企聯(lián)合申報(bào)項(xiàng)目。本年度獲得特等獎(jiǎng)和一等獎(jiǎng)的項(xiàng)目來(lái)自企校和校企聯(lián)合申報(bào)。獲得二等獎(jiǎng)的7個(gè)項(xiàng)目中，5個(gè)項(xiàng)目來(lái)自企校聯(lián)合申報(bào)，2個(gè)來(lái)自企業(yè)申報(bào)。獲得三等獎(jiǎng)的7個(gè)項(xiàng)目全部來(lái)自企業(yè)申報(bào)。企業(yè)在編寫(xiě)申報(bào)材料時(shí)，有可能對(duì)技術(shù)描述集中在應(yīng)用效果方面，而對(duì)技術(shù)理論和數(shù)據(jù)上的分析有欠深入，今后申報(bào)時(shí)需多加注意。

　　第四，2022年申報(bào)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)(機(jī)床工具組)的項(xiàng)目質(zhì)量很高，競(jìng)爭(zhēng)激烈。由于各個(gè)等級(jí)對(duì)獲獎(jiǎng)比例有嚴(yán)格要求，同時(shí)，發(fā)生評(píng)審等級(jí)低于提名等級(jí)的項(xiàng)目不予確認(rèn)，使得很多優(yōu)秀的項(xiàng)目落選，令人惋惜。

　　三、部分獲獎(jiǎng)項(xiàng)目介紹

　　1.強(qiáng)激光光學(xué)元件超精密制造技術(shù)、成套裝備研究及應(yīng)用

　　榮獲技術(shù)進(jìn)步特等獎(jiǎng)。由中國(guó)工程物理研究院激光聚變研究中心、中國(guó)兵器科學(xué)研究院寧波分院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、廈門大學(xué)、中國(guó)工程物理研究院機(jī)械制造工藝研究所、上海中晶企業(yè)發(fā)展有限公司、北京微納精密機(jī)械有限公司、中國(guó)工程物理研究院共同完成。項(xiàng)目遵循工藝牽引、裝備與工藝深度融合的總體思路，提出基于超精密形面創(chuàng)成的確定性控形流程制造新方法，創(chuàng)新高動(dòng)態(tài)特性超精密光學(xué)制造機(jī)床設(shè)計(jì)，發(fā)明高性能工具及核心功能部件，構(gòu)建強(qiáng)激光光學(xué)元件超精密制造技術(shù)體系，自主研發(fā)成套裝備，社會(huì)效益巨大。創(chuàng)新點(diǎn)如下：

　　(1)提出“光學(xué)表面超精密創(chuàng)成+全空間頻段誤差確定性控制”的強(qiáng)激光光學(xué)元件全流程工藝方法，自主研制了 26 臺(tái)套超精密光學(xué)元件加工系列裝備，建成了平面、非球面等3條強(qiáng)激光光學(xué)元件先進(jìn)制造示范線，實(shí)現(xiàn)了納米級(jí)形狀精度、納米級(jí)波紋度、亞納米級(jí)粗糙度的大口徑強(qiáng)激光光學(xué)元件高效高精度制造。

　　(2)研制了高精度快速拋光機(jī)床，解決了基準(zhǔn)面精密快速成形加工問(wèn)題;研制了單點(diǎn)金剛石超精密機(jī)床，解決了大口徑晶體亞納米表面粗糙度切削加工難題。

　　(3)針對(duì)非軸對(duì)稱非球面光學(xué)元件高效制造，發(fā)明了特殊的拋光算法，研發(fā)出氣囊、磁流變、離子束等系列數(shù)控拋光設(shè)備，保證了元件高效制造需要。

　　(4)發(fā)明了大尺寸柔性拋光盤形狀誤差在位檢測(cè)及精密修整技術(shù)，研制了平面快速拋光機(jī)床和全口徑補(bǔ)償拋光機(jī)床，提高了拋光材料去除效率，大幅提升了平面類元件制造效率。

　　2.高速精密數(shù)控機(jī)床誤差控制關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

　　榮獲技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。由西安交通大學(xué)、廣州數(shù)控設(shè)備有限公司、浙江海德曼智能裝備股份有限公司、寶雞機(jī)床集團(tuán)有限公司、武漢華中數(shù)控股份有限公司、無(wú)錫超通智能制造技術(shù)研究院有限公司共同完成。項(xiàng)目在國(guó)家973及04專項(xiàng)等支持下，圍繞機(jī)床熱誤差、空間輪廓誤差、主軸高速不平衡誤差等影響數(shù)控機(jī)床精度及穩(wěn)定性的難題，在機(jī)床空間及動(dòng)態(tài)誤差的建模與補(bǔ)償批量化工程應(yīng)用、主軸高精度在線動(dòng)平衡等方面取得了首創(chuàng)性技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)等功能部件誤差控制能力和機(jī)床精度及穩(wěn)定性的顯著提升，開(kāi)發(fā)自主可控的國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床，解決了航空航天、精密模具、汽車制造等行業(yè)關(guān)鍵零部件的精密制造難題。主要發(fā)明如下：

　　(1) 提出了機(jī)床熱誤差標(biāo)準(zhǔn)化建模與智能優(yōu)化方法，發(fā)明了具有參數(shù)自校正功能的熱誤差建模和補(bǔ)償軟硬件模塊，首次實(shí)現(xiàn)了同類機(jī)床熱誤差模型的批量化穩(wěn)定應(yīng)用。

　　(2) 發(fā)明了機(jī)床摩擦動(dòng)態(tài)誤差自適應(yīng)控制技術(shù)，提出了考慮刀具空間矢量的機(jī)床空間幾何誤差測(cè)量與辨識(shí)方法，解決了機(jī)床配國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的空間輪廓誤差補(bǔ)償批量化應(yīng)用難題，使普通機(jī)床體對(duì)角線誤差<25μm、圓度誤差<2.5μm，達(dá)到精密機(jī)床等級(jí)。

　　(3) 提出了一種基于動(dòng)力學(xué)傳遞系數(shù)的主軸不平衡矢量的無(wú)試重辨識(shí)方法，發(fā)明了高效精密噴液式在線平衡終端和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床電主軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)30000r/min下的在線動(dòng)平衡，精度超過(guò)G0.4級(jí)，主軸在線動(dòng)平衡誤差控制處于國(guó)際先進(jìn)水平。

　　(4) 發(fā)明了誤差智能建模與補(bǔ)償模塊、在線動(dòng)平衡裝置等軟硬件系統(tǒng)，突破了國(guó)外主流數(shù)控系統(tǒng)誤差補(bǔ)償接口限制，提升了廣數(shù)和華中等國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)誤差控制能力，開(kāi)發(fā)了GSK25i等4款國(guó)產(chǎn)高端數(shù)控系統(tǒng)，在海德曼、寶雞機(jī)床等20余種國(guó)產(chǎn)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)批量化工程應(yīng)用。

　　3.功能微結(jié)構(gòu)精密磨削用金剛石仿形砂輪關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

　　榮獲技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。由鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、河南省力量鉆石股份有限公司、河南黃河旋風(fēng)股份有限公司共同完成。金剛石仿形砂輪是實(shí)現(xiàn)高性能功能微結(jié)構(gòu)器件制造的核心，其加工精度和質(zhì)量對(duì)微結(jié)構(gòu)的性能發(fā)揮具有決定性作用。項(xiàng)目攻克了高端金剛石仿形砂輪核心關(guān)鍵原材料設(shè)計(jì)制備、微細(xì)仿形結(jié)構(gòu)高精度加工與檢測(cè)、超聲流固復(fù)合磨拋工藝和裝置等核心技術(shù)，取得了如下創(chuàng)新成果：

　　(1)構(gòu)建了砂輪動(dòng)態(tài)硬度及載荷分布模型，揭示了仿形砂輪磨損失效及形性演變機(jī)制;開(kāi)發(fā)了新型結(jié)構(gòu)金剛石高效合成技術(shù)和新型結(jié)合劑，實(shí)現(xiàn)了金剛石磨粒與粘結(jié)劑界面的化學(xué)冶金鍵合。

　　(2)開(kāi)發(fā)了金剛石仿形砂輪精密成形技術(shù)、自適應(yīng)往復(fù)交叉加工和摩擦驅(qū)動(dòng)修整與檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高精度制造與檢測(cè)。

　　(3)提出了微結(jié)構(gòu)磨削角概念，建立了面向微結(jié)構(gòu)的超聲復(fù)合磨削模型，揭示了在其影響下的磨粒動(dòng)態(tài)軌跡演變和低損磨削機(jī)制;開(kāi)發(fā)了裂紋損傷在線預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了微結(jié)構(gòu)表面裂紋崩碎損傷的有效監(jiān)控;發(fā)明了低損高效超聲流固復(fù)合磨拋工藝及裝置，加工效率和質(zhì)量顯著提升。

　　4.伺服冷精鍛自動(dòng)化智能生產(chǎn)線關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用

　　榮獲技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。由江蘇興鍛智能裝備科技有限公司、江蘇大學(xué)共同完成。本項(xiàng)目重點(diǎn)在冷精鍛裝備的伺服化、自動(dòng)化生產(chǎn)線集成，智能化技術(shù)應(yīng)用等方面進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度鋁合金鍛件高節(jié)拍、高精度、高穩(wěn)定、自動(dòng)化生產(chǎn)的目標(biāo)。主要科技創(chuàng)新工作包括：

　　(1)突破了多電機(jī)伺服直驅(qū)架構(gòu)下高剛性機(jī)架與高剛性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)，使用低速大扭矩直驅(qū)技術(shù)，研制出了16000kN 肘桿式冷溫精鍛伺服壓力機(jī)。

　　(2)提出了四電機(jī)直驅(qū)高效率傳動(dòng)技術(shù)方案，突破了四電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)，解決了齒隙非線性等關(guān)鍵技術(shù)難題。

　　(3)研制了具有接觸感知功能的伺服直驅(qū)三次元十軸步進(jìn)梁機(jī)械手和伺服冷精鍛自動(dòng)化智能生產(chǎn)線。

　　(4)開(kāi)發(fā)了基于工控機(jī)和國(guó)產(chǎn)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(Sylix OS)的伺服壓力機(jī)控制系統(tǒng)及智能化生產(chǎn)線運(yùn)維服務(wù)平臺(tái)。

　　(5)研發(fā)了6000Nm～35000Nm峰值扭矩的內(nèi)嵌式(IPM)低速大扭矩伺服電機(jī)系列產(chǎn)品和高過(guò)載、大功率伺服驅(qū)動(dòng)器系列產(chǎn)品。

　　5.超大超重型轉(zhuǎn)子槽高效精確銑削加工機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

　　榮獲技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。由通用技術(shù)齊齊哈爾二機(jī)床有限責(zé)任公司完成，項(xiàng)目針對(duì)電機(jī)、汽輪機(jī)制造企業(yè)的生產(chǎn)需求和超大超重型轉(zhuǎn)子槽高效精確銑削加工機(jī)床設(shè)計(jì)制造中存在的突出問(wèn)題，研發(fā)超大超重型轉(zhuǎn)子槽高效精確銑削加工機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超大超重型轉(zhuǎn)子銑削加工專機(jī)設(shè)計(jì)制造與裝調(diào)工藝技術(shù)，研制電機(jī)和汽輪機(jī)超大超重型轉(zhuǎn)子銑削加工專機(jī)產(chǎn)品，通過(guò)成果推廣應(yīng)用，解決超大超重型轉(zhuǎn)子槽高效精確銑削加工中亟待突破的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸問(wèn)題，為大型能源裝備研制和生產(chǎn)提供技術(shù)保障。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：

　　(1)超大超重型轉(zhuǎn)子槽高效精確銑削加工機(jī)床設(shè)計(jì)制造技術(shù)。研制出基于立柱的箱中箱整體結(jié)構(gòu)、主軸箱中心熱對(duì)稱分布、四導(dǎo)軌冗余結(jié)構(gòu)的重型轉(zhuǎn)子輪槽銑床，轉(zhuǎn)子加工范圍最大長(zhǎng)度15000mm，最大直徑3400mm，工件重量300t，實(shí)現(xiàn)了超大超重型轉(zhuǎn)子槽銑削加工機(jī)床設(shè)計(jì)制造技術(shù)上的突破。

　　(2)超大超重型轉(zhuǎn)子自適應(yīng)靜壓支撐與回轉(zhuǎn)精度保障技術(shù)。轉(zhuǎn)子主支撐采用靜壓球面軸瓦技術(shù)，保證了軸瓦與轉(zhuǎn)子軸的接觸面積，降低了調(diào)整難度，確保支撐更加安全可靠。

　　(3)超大超重型轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)進(jìn)給分度系統(tǒng)與精度可靠性保證技術(shù)。該系統(tǒng)由伺服電機(jī)直聯(lián)高精度、低背隙減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用雙列圓柱滾子軸承與雙角接觸球軸相結(jié)合，使系統(tǒng)主軸獲得高剛度，通過(guò)雙左右旋轉(zhuǎn)齒輪相互嚙合，利用碟簧預(yù)緊調(diào)整齒輪軸向距離，消除主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)間隙，保證了回轉(zhuǎn)進(jìn)給分度系統(tǒng)的無(wú)間隙傳動(dòng)，分度最大扭矩達(dá)到 175680Nm，分度精度達(dá)到±3"。針對(duì)轉(zhuǎn)子外圓加工誤差、撓曲變形和轉(zhuǎn)子滑動(dòng)引起的分度誤差對(duì)轉(zhuǎn)子槽加工精度的影響，研發(fā)出雙反饋系統(tǒng)誤差檢測(cè)校驗(yàn)技術(shù)。

　　6.智能化液態(tài)、半固態(tài)模鍛液壓機(jī)生產(chǎn)線

　　榮獲技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。由天津市天鍛壓力機(jī)有限公司、天津大學(xué)、天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)、天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)共同完成。本項(xiàng)目應(yīng)用輕量化車輪鍛造技術(shù)與數(shù)字化控制系統(tǒng)，所建成的鍛造生產(chǎn)線以液態(tài)模鍛液壓機(jī)為核心技術(shù)裝備，優(yōu)化了智能模鍛液壓機(jī)的主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鍛造過(guò)程的速度和壓力的控制算法;再進(jìn)行輔助裝置的集成研發(fā);最后，通過(guò)MES和工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的數(shù)字化控制，保證了液態(tài)模鍛鋁合金輪轂產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：

　　(1)研制出液態(tài)、半固態(tài)模鍛專用液壓機(jī)，并基于MES系統(tǒng)，依據(jù)鋁合金輪轂成形工藝技術(shù)要求，將液壓機(jī)與定量爐、取料機(jī)器人、冷卻系統(tǒng)、自動(dòng)噴淋裝置、稱重裝置、刻字裝置等集成，形成液態(tài)模鍛工序生產(chǎn)單元。

　　(2)開(kāi)發(fā)了恒升壓速率與變升壓速率的液態(tài)、半固態(tài)模鍛成形控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了液態(tài)、半固態(tài)模鍛鋁合金輪轂一次成形。

　　(3)開(kāi)發(fā)了具有配方信息、工件信息和工藝數(shù)據(jù)智能化運(yùn)維數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了液態(tài)、半固態(tài)模鍛鋁合金輪轂的工藝分析和質(zhì)量追溯。

　　7.大型高精度數(shù)控立式磨床開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

　　榮獲技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。由無(wú)錫市明鑫數(shù)控磨床有限公司、無(wú)錫市明鑫機(jī)床有限公司共同完成。項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了5軸數(shù)控雙立柱定梁機(jī)床結(jié)構(gòu)、高精度大直徑重載荷閉式靜壓工作臺(tái)、高精度高剛性磨頭主軸、高靈敏度進(jìn)給系統(tǒng)、高剛性砂輪修整器等機(jī)床部件，滿足了超大型風(fēng)電主軸軸承的精密加工要求;研發(fā)了磨架液壓自動(dòng)平衡、斷電自鎖保護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)以及帶有二次開(kāi)發(fā)交互界面的數(shù)控系統(tǒng)。產(chǎn)品具有高效率、高精度、高承載能力、自適應(yīng)、大型化等特點(diǎn)。項(xiàng)目的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：

　　(1)單工位多復(fù)雜型腔精密立式磨床結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了雙立柱定梁、雙磨架和高精度數(shù)控回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)的布局方式，考慮承受動(dòng)靜態(tài)交變載荷的高剛度底盤及立柱設(shè)計(jì)，研究了放射狀磁極電永磁吸盤T形槽排布規(guī)律、電磁有效吸力與工件重量之間的參數(shù)匹配、導(dǎo)磁塊安裝方式等，開(kāi)發(fā)了磁力調(diào)整與消磁裝置。

　　(2)高性能大型精密功能部件的研究開(kāi)發(fā)。高精度高剛性磨頭主軸系統(tǒng)，高剛性砂輪修整器，高剛性高精度靜壓工件回轉(zhuǎn)主軸，進(jìn)給系統(tǒng)剛性和靈敏度設(shè)計(jì)。

　　(3)功能模塊與磨床主結(jié)構(gòu)相互作用下的精度控制。依據(jù)靜力學(xué)分析、模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，開(kāi)展了磨架和工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。建立了磨床主體結(jié)構(gòu)的虛擬樣機(jī)，利用有限元分析和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)行磨床主體結(jié)構(gòu)在靜動(dòng)態(tài)載荷下的優(yōu)化設(shè)計(jì)和可靠性設(shè)計(jì)。對(duì)整機(jī)熱源敏感性進(jìn)行分析和測(cè)試，優(yōu)化機(jī)床結(jié)構(gòu)。

　　(4)考慮動(dòng)態(tài)多物理場(chǎng)特性的精密磨削工藝改進(jìn)。對(duì)多剛體運(yùn)動(dòng)下的幾何誤差和載荷誤差科學(xué)評(píng)估，創(chuàng)建基于動(dòng)態(tài)效應(yīng)和熱變形分析的磨削工藝庫(kù)，建立幾何誤差、載荷誤差、熱變形等影響磨床精度誤差的主要誤差源的綜合精度誤差模型。可實(shí)時(shí)高效、精確地對(duì)磨床誤差進(jìn)行補(bǔ)償，提高磨削精度，提高磨床的工藝性能。

　　8.高速、精密數(shù)控車磨復(fù)合加工機(jī)床

　　榮獲技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。由通用技術(shù)集團(tuán)機(jī)床工程研究院北京工研精機(jī)股份有限公司、北京航空航天大學(xué)共同完成。項(xiàng)目依托04專項(xiàng)，針對(duì)汽車CVT自動(dòng)變速箱關(guān)鍵零件批量加工的需求，從設(shè)計(jì)、制造、精度與可靠性保障等方面開(kāi)展了系統(tǒng)研究工作，成功研制出μ4000TG車磨復(fù)合機(jī)床，可在一次裝夾中實(shí)現(xiàn)外圓、端面、內(nèi)孔及內(nèi)溝槽的高效、高精度連續(xù)工序的車削、磨削加工，滿足了零件精密加工要求。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有：

　　(1)建立了從零件加工需要與整機(jī)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的整機(jī)正向設(shè)計(jì)技術(shù)體系，設(shè)計(jì)了車磨復(fù)合加工機(jī)床。機(jī)床采用高剛度、高阻尼性的人造礦物鑄件床身，床身上鑲嵌著各個(gè)重要零部件的安裝基面，安裝基面彼此獨(dú)立。X向?qū)к?、直線電機(jī)及副工作臺(tái)固定在安裝基面上;工件主軸固定在十字溜板上，隨十字溜板一起運(yùn)行;各個(gè)加工工位包括內(nèi)孔磨削軸(轉(zhuǎn)速達(dá)45000r/min)、硬車削裝置(可車削硬度HRC58～63的零件)、測(cè)量裝置、溝槽磨削裝置(轉(zhuǎn)速達(dá)36000r/min)、錐面磨削軸(內(nèi)置動(dòng)平衡及AE聲納系統(tǒng))等固定在副工作臺(tái)上。機(jī)床集硬車削、外錐面磨削、內(nèi)孔磨削、球道磨削等多種加工方式于一體，實(shí)現(xiàn)了工件在一次裝夾中完成全部加工的要求，確保了批量零件的高精度、高效率加工。

　　(2)創(chuàng)新性設(shè)計(jì)了五爪彈性氣動(dòng)夾緊裝置，解決了軸套類、盤套類零件在硬車削中大切削力下的裝夾精度。該夾具采用雙作用氣缸+矩形彈簧執(zhí)行松開(kāi)夾緊功能，夾緊安全可靠;應(yīng)用五角氣缸桿推動(dòng)五爪活塞軸桿同步運(yùn)動(dòng)，夾緊一致性好、導(dǎo)向精度高;中心配置接長(zhǎng)冷卻接頭，內(nèi)磨加工時(shí)冷卻散熱快，解決了工件磨削時(shí)發(fā)熱燒傷問(wèn)題。

　　(3)創(chuàng)新性設(shè)計(jì)了直線型溝槽磨削裝置，解決了小直徑內(nèi)孔溝槽難加工的問(wèn)題。該裝置由伺服電機(jī)、同步帶輪、同步帶、砂輪軸系、底座、砂輪架等組成增速機(jī)構(gòu)，變速比為4:1，砂輪的最高轉(zhuǎn)速可達(dá)到36000r/min。砂輪架采用38CrMoAl材料經(jīng)鍛造而成，有效提高了砂輪架的剛度，減小了磨削振顫。

　　(4)加工系統(tǒng)整體溫度控制技術(shù)。通過(guò)采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化及整體溫度控制專利技術(shù)，使加工區(qū)的溫度可控，有效控制了機(jī)床的熱變形，在使用中降低了機(jī)床對(duì)于周圍環(huán)境溫度的要求，具有很好的現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性。

　　(5)建立了硬車削及CBN砂輪高精、高速、高效的加工工藝體系，在用戶生產(chǎn)中取得良好的應(yīng)用效果。

　　9.高端裝備主軸單元系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用

　　榮獲技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。由洛陽(yáng)軸承研究所有限公司、洛陽(yáng)開(kāi)遠(yuǎn)智能精機(jī)有限公司、河南科技大學(xué)、西安交通大學(xué)共同完成。本項(xiàng)目針對(duì)數(shù)控機(jī)床等高端裝備所需核心關(guān)鍵功能部件電主軸開(kāi)展設(shè)計(jì)及精密加工制造等系統(tǒng)研究，開(kāi)發(fā)基于智能化需求的高性能數(shù)控機(jī)床系列主軸單元及精密軸承。掌握了高端裝備主軸單元及電主軸的設(shè)計(jì)方法，形成了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，提高了智能制造等相關(guān)功能部件企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，為國(guó)產(chǎn)高性能主軸的推廣打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)如下：

　　(1)高速電主軸系統(tǒng)工作狀態(tài)的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析?；谟邢拊獑卧７椒ń⒅鬏S動(dòng)力學(xué)分析模型，提高了建模的快速性和分析的準(zhǔn)確性。研究高速電主軸在工作狀態(tài)的固有頻率等動(dòng)態(tài)性能，為主軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及狀態(tài)分析提供依據(jù)。

　　(2)高剛度電主軸軸系單元系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)。建立電主軸軸系模型，進(jìn)行軸徑、支撐跨距和一階臨界轉(zhuǎn)速目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用前端卸荷的軸系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)卸荷。此軸系結(jié)構(gòu)緊湊，作用在轉(zhuǎn)軸軸系上的附加質(zhì)量小，且動(dòng)作可靠。

　　(3) 高速電主軸電機(jī)永磁轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)技術(shù)。采用主副永磁體結(jié)構(gòu)，能夠平衡主軸在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力，在電磁性能方面，磁阻更小，在增加恒功率段弱磁調(diào)速范圍的同時(shí)優(yōu)化氣隙磁密波形，減小漏磁，降低電流諧波量，減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，平衡轉(zhuǎn)子各處應(yīng)力。

　　(4)超高速軸承長(zhǎng)壽命、低功耗優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)。研究了載荷、轉(zhuǎn)速、預(yù)緊載荷等工況條件下軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)與軸承溫升和摩擦力矩的關(guān)系，建立了超高速球軸承低功耗設(shè)計(jì)方法，掌握了工況條件、軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)及潤(rùn)滑參數(shù)對(duì)軸承溫升和摩擦力矩的影響規(guī)律，形成了以額定動(dòng)載荷和摩擦力矩為指標(biāo)的超高速球軸承長(zhǎng)壽命、低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)。

　　(5)高端裝備主軸單元潤(rùn)滑及冷卻技術(shù)。建立高速電主軸在脂潤(rùn)滑下的有限元數(shù)學(xué)模型，從轉(zhuǎn)速、填脂量、潤(rùn)滑脂粘度等多方面，對(duì)軸承腔內(nèi)潤(rùn)滑脂分布、油膜特性進(jìn)行數(shù)值分析，探明了摩擦和發(fā)熱機(jī)理以及電主軸的熱態(tài)性能，確定了特定工況下潤(rùn)滑脂最佳粘度和填脂量。對(duì)于電機(jī)部分，在定子外周采用“凹”字形截面的螺旋流道，提高熱交換率，實(shí)現(xiàn)電機(jī)定子強(qiáng)制冷卻。對(duì)于軸承部分，采用外圈軸承座“雙環(huán)形槽”結(jié)構(gòu)，進(jìn)出油口“三進(jìn)三出間隔”結(jié)構(gòu)，連續(xù)通過(guò)冷卻油，實(shí)現(xiàn)均勻、高效強(qiáng)制冷卻。

　　(6)基于負(fù)泊松比材料的高速主軸軸承智能預(yù)緊技術(shù)。提出了一種基于泊松比可控結(jié)構(gòu)軸承隔套的預(yù)緊力自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法。該隔套在離心力作用下會(huì)發(fā)生軸向變形，產(chǎn)生軸向力使軸承預(yù)緊力得以改變，從而可實(shí)現(xiàn)在不同轉(zhuǎn)速下預(yù)緊力的自適應(yīng)調(diào)節(jié)。