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2021年中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎機(jī)床工具專業(yè)項目獲獎情況分析
2021-11-22  來源：機(jī)床協(xié)會  作者：-

 
        一、獲獎項目

       日前，2021年度中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎評獎公示期結(jié)束，業(yè)界人士注意到，公示的366項建議鼓勵的項目中，有14項由機(jī)床工具專業(yè)評審組評審?fù)扑]的項目獲獎（見下表），其中一等獎3項、二等獎4項、三等獎7項。這些項目均經(jīng)中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎評審委員會審核批準(zhǔn)，申報單位確認(rèn)。

       2021年中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎（機(jī)床工具專業(yè)）獲獎項目
  
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       二、獲獎情況分析

       本年度參評項目獲獎比例偏低，獲獎項目數(shù)量不多，但項目質(zhì)量較高，一些優(yōu)秀項目因為受限于一等獎比例限制而只能按照排序規(guī)則授予二等獎。

       今年獲獎結(jié)果呈現(xiàn)以下幾個主要特點：

       第一、本年度獲獎項目比例較低。獲獎比例限制或?qū)⒊蔀榻窈笾袊鴻C(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎評選的常態(tài)。其原因，一是由于中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎勵工作辦公室執(zhí)行國家相關(guān)政策，對獲獎項目質(zhì)量提出了更高的要求，因此對于獲獎項目比例越來越嚴(yán)格，并有進(jìn)一步壓縮獲獎比例的趨勢。二是從2020年開始執(zhí)行新的規(guī)定，要求項目授獎等級需要得到項目完成人的認(rèn)可。有的項目對于獲獎等級期望較高，從而影響實際獲獎比例。

       第二、獲獎項目覆蓋的行業(yè)和學(xué)科廣泛。金切機(jī)床、成形機(jī)床、工具類（刀具、磨料磨具）、數(shù)控系統(tǒng)及控制、鑄造機(jī)械項目均有獲獎。

       第三、產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的項目獲獎比例高，且高校、科研院所聯(lián)合企業(yè)申報的項目，獲得高等級獎項的比例較高。本年度獲得一等獎的3個項目中，有2個項目來自校企聯(lián)合申報。

       第四，2021年申報中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎（機(jī)床工具組）的項目質(zhì)量較高，競爭激烈。因評獎規(guī)則規(guī)定，必須嚴(yán)格遵守按申報項目數(shù)量的比例授獎，受此限制，很多優(yōu)秀項目落選，令人惋惜。建議行業(yè)企業(yè)以及高校、科研院所積極申報，增加參評項目的數(shù)量。

       此外，從今年項目申報情況看，企業(yè)成為主要力量，體現(xiàn)了企業(yè)逐步成為技術(shù)創(chuàng)新的主體。在參評的項目中，企業(yè)申報以及企業(yè)聯(lián)合高校和科研院所申報項目占比82.4%。在行業(yè)和專業(yè)屬性方面，2021年度參與評審項目中，金切機(jī)床類項目占比47.1%，金屬成形類、工具類（刀具、磨料磨具）、鑄造類、數(shù)控系統(tǒng)和自動控制類、竹木加工機(jī)床類項目共占52.9%。

       三、部分獲獎項目簡介

       1. 多維超聲精密加工系統(tǒng)設(shè)計理論與方法

       榮獲技術(shù)發(fā)明一等獎，由河南理工大學(xué)、中南大學(xué)、北京工研精機(jī)股份有限公司、北京衛(wèi)星制造廠有限公司共同完成。該項目面向國家高端裝備零件對高性能制造的迫切需求，針對超精密高效加工、高性能齒輪表面高效率強(qiáng)化、高性能增材制造等面臨的挑戰(zhàn)和難題，開展了超聲加工系統(tǒng)精準(zhǔn)設(shè)計理論與調(diào)控方法研究，突破了多項重大關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)了關(guān)鍵功能部件及裝備，打破了國外對超聲加工技術(shù)的壟斷，形成了完全自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)成果，實現(xiàn)了航空航天、國防、精密光學(xué)、3C 等領(lǐng)域關(guān)鍵零部件的高效精密制造，推動了我國特種加工技術(shù)與裝備領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。
  
       主要技術(shù)發(fā)明點包括：

       （1）多界面復(fù)相材料聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)計理論與方法。創(chuàng)建了均質(zhì)單相和多界面復(fù)相材料聲學(xué)系統(tǒng)精準(zhǔn)統(tǒng)一設(shè)計理論，填補了纖維/顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料、硬質(zhì)合金等多界面復(fù)相介質(zhì)聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)計理論的空白，研發(fā)了該類材料組成的耐高溫超聲刀柄、微孔螺紋超聲加工、超聲ELID復(fù)合加工等系統(tǒng)，為難加工材料關(guān)鍵零部件的精密高效超聲加工及微鑄鍛增減材復(fù)合制造提供了裝備支撐。

       （2）多維復(fù)雜聲學(xué)系統(tǒng)局部共振設(shè)計理論與方法。提出了多維超聲振動系統(tǒng)的局部共振設(shè)計理論與準(zhǔn)則，突破了系統(tǒng)末端件必須嚴(yán)格按半波長整數(shù)倍設(shè)計的局限，發(fā)明了齒輪齒廓高效超聲加工與強(qiáng)化方法、大直徑軸承精密高效超聲磨削系統(tǒng)、大直徑精密缸體超聲珩磨系統(tǒng)等，解決了多維復(fù)雜聲學(xué)系統(tǒng)工程應(yīng)用的精準(zhǔn)快捷設(shè)計等難題，為航天軸承、高鐵齒輪、船舶大型油缸等高性能制造提供技術(shù)支撐。

       （3）非對稱結(jié)構(gòu)復(fù)雜聲學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)計理論與方法。提出了結(jié)構(gòu)對稱與非對稱復(fù)雜聲學(xué)系統(tǒng)的統(tǒng)一設(shè)計方法，發(fā)明了超聲縱扭、徑扭、縱徑、雙彎曲等多維振動加工新技術(shù)，實現(xiàn)了同源同頻單/雙激勵超聲空間橢圓振動超精密加工，研發(fā)了多維振動超聲刀柄和異型刀具，為3C 產(chǎn)品和光學(xué)器件的高效精密低損傷制造提供了技術(shù)手段和裝備基礎(chǔ)。

       （4）多維復(fù)雜聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)計共性技術(shù)。發(fā)明了工具工作面振動定向控制技術(shù)，提出了多維超聲振動系統(tǒng)穩(wěn)定性判斷準(zhǔn)則與調(diào)控技術(shù)，實現(xiàn)了超聲加工系統(tǒng)工具工作面振幅的均勻穩(wěn)定控制，保證了高性能零件加工表面一致性；研發(fā)了一體化刀柄及高效無線傳輸系統(tǒng)，突破了超聲裝備工程化應(yīng)用的局限，解決了高速加工、空間受限以及自動換刀等工程應(yīng)用難題；實現(xiàn)了超聲裝備與超聲刀柄的系列化與標(biāo)準(zhǔn)化，為在航空航天、精密工程、3C 等領(lǐng)域的大規(guī)模推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

       2017年，匯?？萍技瘓F(tuán)股份有限公司與河南理工大學(xué)展開產(chǎn)學(xué)研合作，應(yīng)用該項目成果研發(fā)了系列超聲高速精密雕銑中心，HSK32E、ISO20、ISO25、BT30、BT40 等多系列超聲刀柄，全系列超聲口罩機(jī)焊接系統(tǒng)，大功率超聲電源及換能器系統(tǒng)等。部分產(chǎn)品成功應(yīng)用于藍(lán)思科技、伯恩光學(xué)、比亞迪集團(tuán)等3C 零件的精密加工，市場份額80%以上，并出口到美國、日本、德國、印度、英國等全世界多個國家。

       2．?dāng)?shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵功能部件可靠性技術(shù)與試驗裝備

       榮獲科技進(jìn)步一等獎，由吉林大學(xué)、沈陽機(jī)床股份有限公司、沈陽機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司、煙臺環(huán)球機(jī)床裝備股份有限公司、長春禹衡光學(xué)有限公司共同完成。該項目依托國家科技重大專項、國家自然科學(xué)基金、國家“863”計劃課題，針對數(shù)控機(jī)床的可靠性理論與技術(shù)開展研究，歷經(jīng)20 余年的產(chǎn)學(xué)研合作與持續(xù)積累，凝練出數(shù)控機(jī)床全生命周期可靠性技術(shù)路線，研發(fā)了數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵功能部件的可靠性關(guān)鍵技術(shù)、研制了可靠性試驗裝備并工程化應(yīng)用。

       主要技術(shù)成果有：

       （1）創(chuàng)新提出并研發(fā)了數(shù)控機(jī)床可靠性廣義設(shè)計技術(shù)。提出了針對數(shù)控機(jī)床技術(shù)特點的可靠性廣義設(shè)計技術(shù)理念，開發(fā)了基于模糊綜合和區(qū)間層次分析的可靠性分配設(shè)計技術(shù)、采用區(qū)間層次分析和相似比較法的可靠性預(yù)計設(shè)計技術(shù)、基于故障分析的可靠性增長設(shè)計技術(shù)和基于設(shè)計缺陷故障機(jī)理溯源與設(shè)計經(jīng)驗積累的可靠性設(shè)計準(zhǔn)則。

       （2）創(chuàng)新提出并開發(fā)了數(shù)控機(jī)床可靠性綜合試驗技術(shù)。包括基于Bootstrap重抽樣和當(dāng)量樣本法的可靠性現(xiàn)場試驗技術(shù)、靶向強(qiáng)化與主動激發(fā)故障隱患的早期故障試驗技術(shù)、源于現(xiàn)場工藝數(shù)據(jù)和切削試驗的數(shù)控機(jī)床多維載荷譜系編制技術(shù)、基于載荷譜步進(jìn)應(yīng)力的可靠性臺架加速試驗技術(shù)。四項技術(shù)構(gòu)建了數(shù)控機(jī)床可靠性綜合試驗技術(shù)體系，為規(guī)范、高效地獲取可靠性數(shù)據(jù)提供了技術(shù)支撐。

       （3）發(fā)明了利用電液伺服和發(fā)電測功技術(shù)進(jìn)行靜動態(tài)切削力與切削扭矩模擬等系列的應(yīng)力模擬新方法，研制了一批國內(nèi)首創(chuàng)的能夠模擬復(fù)雜實際工況的關(guān)鍵功能部件可靠性測試與加速試驗系統(tǒng)。實現(xiàn)了國內(nèi)對故障率最高的機(jī)械與電主軸、數(shù)控與動力伺服刀架、盤式與鏈?zhǔn)降稁?、編碼器與光柵尺等四大類關(guān)鍵功能部件在模擬復(fù)雜實際工況條件下進(jìn)行可靠性加速試驗的能力從“0 到1”的突破。

       （4）創(chuàng)建了包括樣本觀測值、點估計與區(qū)間估計等三類評估參數(shù)和覆蓋大樣本、小樣本與單機(jī)樣本等三類樣本容量的數(shù)控機(jī)床可靠性建模與評估技術(shù)體系。

       （5）創(chuàng)建了具有可靠性建模、評估與故障分析功能的數(shù)控機(jī)床可靠性數(shù)據(jù)庫，積累了10余年來96萬臺時現(xiàn)場試驗與臺架加速試驗的4806條故障與維修數(shù)據(jù)。

       3．航天復(fù)雜構(gòu)件五軸高質(zhì)高效精密加工成套工藝與制造系統(tǒng)及應(yīng)用

       榮獲科技進(jìn)步一等獎，由北京動力機(jī)械研究所、科德數(shù)控股份有限公司、清華大學(xué)、蘇州千機(jī)智能技術(shù)有限公司、武漢華中數(shù)控股份有限公司、北京市電加工研究所、北京理工大學(xué)共同完成。該項目依托國家科技重大專項、國家自然科學(xué)基金課題，開展了航天復(fù)雜構(gòu)件五軸高質(zhì)高效精密加工成套工藝與制造系統(tǒng)的研究及應(yīng)用。

       創(chuàng)新成果有：

       （1）創(chuàng)建了五軸高效數(shù)控編程與變余量補償技術(shù)方法。建立曲面光順優(yōu)化方法與變軸擺線銑、粗精組合銑編程策略；提出變余量補償加工的在機(jī)測量路徑自動規(guī)劃、型面測量點云自動配準(zhǔn)、模型重構(gòu)與理論刀軌修正方法；開發(fā)出國產(chǎn)五軸CAM 系統(tǒng)，顯著減少試切迭代次數(shù)，實現(xiàn)在機(jī)測量加工一體化，編程與加工效率提升20%。

       （2）提出了復(fù)雜構(gòu)件加工精度綜合保障與主動控制方法。突破了機(jī)床零位快速標(biāo)定與漂移修正、機(jī)床動態(tài)誤差分析與補償、溫度形變自動補償?shù)染C合保障技術(shù)；發(fā)明了薄壁結(jié)構(gòu)顫振在線抑制、偏心正交車銑變形補償、接刀痕跡消除等加工精度主動控制方法，顯著提升弱剛性構(gòu)件的加工精度，復(fù)雜曲面輪廓精度達(dá)到0.06mm。

       （3）發(fā)明了多信息傳感與融合的復(fù)雜構(gòu)件智能加工技術(shù)。提出了主軸與伺服參數(shù)自適應(yīng)控制算法、雙NURBS 曲線平滑插補與速度優(yōu)化控制方法、工序參數(shù)智能決策算法，構(gòu)建了多源信息動態(tài)感知與實時處理的智能全閉環(huán)加工系統(tǒng)，解決了“連續(xù)-離散-連續(xù)”生產(chǎn)過程導(dǎo)致的效率和精度損失問題，綜合生產(chǎn)效率提升30%。

       （4）攻克了高效精密加工系統(tǒng)集成與故障診斷技術(shù)。突破了多品種、變批量柔性生產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計方法，解決了工件配送協(xié)同、離線裝配找正、換裝在線檢測難題，實現(xiàn)混流、柔性、拉式生產(chǎn)，OEE 指標(biāo)提升至65%；提出了數(shù)控機(jī)床多類型故障診斷模型和可靠性迭代提升方法，MTBF 提升至2200小時。

       項目建成國內(nèi)首條全國產(chǎn)航天復(fù)雜構(gòu)件數(shù)字化柔性生產(chǎn)線，完成9 類、10萬余件序批量生產(chǎn)，打破了國外高端制造工藝與裝備的技術(shù)封鎖，實現(xiàn)了航天動力復(fù)雜構(gòu)件關(guān)鍵制造技術(shù)自主可控。
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