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2022年機床工具專業“機械工業科學技（jì）術獎”項目申報及獲獎情況分析

2022-11-4 來源：機（jī）床（chuáng）協會作者：-

日前，2022年度機械工業科學技術獎評獎公示期結束，業界人士注意到，有（yǒu）多項機床工具項目獲獎，今對“2022年度機械工業科學技術獎”機床（chuáng）工（gōng）具專業申報及獲（huò）獎情（qíng）況做簡要分析。

一、項（xiàng）目申報情況

2022年度機械工業科學技術獎機床工具專業組申報項目合計41項，與上年度相（xiàng）比增（zēng）加7項，增幅20.6%。今年機械工業科學技術管理委員（yuán）會增加（jiā）了網評流程，網評通過率整體（tǐ）控製在70%，通過網評的會評項目29項。在29個項目中，有4個項目（mù）申（shēn）報技術（shù）發明（míng）獎，25個項目申報科技進步獎。

2011年至2022年申報機械工業科學技術獎（機床工具專業）項目數（shù）量情況見表1。

表1 2011-2022年機械工業科學技術獎（機床組）項目申報數

在進入會評的29個項（xiàng）目中，企（qǐ）業申報的項目22項，占比75.9%，企校（校企）聯合申報（bào）7項（xiàng），占比24.1%，企（qǐ）業成為2022年申報“機械工業科學技術獎”的主要力量，體現了企（qǐ）業（yè）是技術創新的主體。

參與評審的項目在行業和專業屬性方麵（miàn），金切機床類項目10項，占比34.5%；金屬成形類項（xiàng）目8項，占比20.6%；鑄造類項目5項，占比17.2%；工具類（lèi）（刀具、磨（mó）料磨具）項目2項，占比6.9%；自動控製和生產線類項目2項，占比6.9%；機床功能部件和附件類項目2項。參評項目在行（háng）業和專業覆蓋（gài）麵上比較廣，金切機床、成形機床和鑄造類（lèi）項目是（shì）申報機床工具（jù）組科技（jì）獎的主力軍，鑄（zhù）造類項目今年增加比較多。

二、獲獎情況及分析

經機械工業科學技術獎機床工具專業（yè）評審組評審以及機械工業科（kē）學技術獎評審委員會審核批準（zhǔn），申報單位（wèi）確認，最終確定16個項目獲獎，獲獎比例為（wéi）39%。16個獲獎項目中，特等獎1項，一等獎1項、二等獎7項、三等獎7項。2022年度機（jī）械工業（yè）科學技術獎機（jī）床專業獲獎項目見表2，2011-2022年曆年機床工具專業獲獎情況見表3。

表2 2022年機械工業（yè）科學（xué）技術獎（機床工具專業）獲（huò）獎項（xiàng）目

表3 2011-2022年機床工具專業曆年獲獎情況

盡管2022年度（dù）機械工業科學技術獎機床工具組申報（bào）項目不多，但項目質量較高，獲得特（tè）等獎1項，一等獎1項。獲獎結果具有以下幾個特點：

第一、本年度獲獎項目比例曆年偏低。獲獎比例低或將成為今後機械工業科學技術（shù）獎評選中的（de）常態。其原因，一是（shì）由於獎勵（lì）辦公室執行國家相關政策要求，對於獲獎項目比例有嚴格要求。二是今年執行新的規定，本年度各等級指標數根據申（shēn）報單位在申報（bào）時所填報的等級予（yǔ）以設定，申報單位可以選擇一等獎以上、一等獎或二等獎、二等獎、二等（děng）獎（jiǎng）或三等獎、三等獎和均可6種選項，如果發生評審等（děng）級低於提名等（děng）級的項（xiàng）目不予確認（rèn）。2022年度（dù），機床工具組會評項目中，有7個項目由於申報的等級（jí）高於實際評審的等級，項目申報單（dān）位對於項目獲獎（jiǎng）有較高（gāo）的（de）期望，從而放棄獲得低於申報等級的獎項。由於規則是按（àn）本行業申報（bào）項（xiàng）目（mù）總數的一定比（bǐ）例分配（pèi）獲獎名額，為爭（zhēng）取（qǔ）更多（duō）的行業創新成果獲得表（biǎo）彰的機（jī）會，還需要行（háng）業企業、研究機構、大（dà）專（zhuān）院校更加廣泛的參與。

第二（èr）、獲獎項目覆蓋的行業和學科廣泛。金切機床、成形機床、鑄造機械（xiè）、工具類（刀具、磨料磨具）、控製技術及生產線、功（gōng）能部件和附件項目（mù）均有（yǒu）獲獎。

第三，高等級獲獎項目集中來自（zì）企校、校企聯合申報項目。本年度獲得特等獎和一等獎的項目來自企校和校企聯合申報。獲得二等獎的7個項（xiàng）目中，5個項目來自企校聯合申報（bào），2個來自企業申報。獲得三等獎的7個項目全（quán）部來自企（qǐ）業申報（bào）。企業在編寫（xiě）申（shēn）報材料時，有可能對技術（shù）描（miáo）述集（jí）中在應用效果方麵，而對技（jì）術理論和數據上（shàng）的（de）分（fèn）析（xī）有欠深入，今後申報時需多加注意。

第（dì）四，2022年申（shēn）報機械工業科學技術獎（機床工具組）的（de）項目質量很高，競爭（zhēng）激烈。由於（yú）各個等級對獲獎比例有嚴格要（yào）求，同時，發生評審等級低於提名等級的項目不予確認，使得很多優秀的項目落選，令人惋（wǎn）惜。

三、部分獲獎（jiǎng）項目介紹

1．強激光光學元（yuán）件超精密製造技術、成套裝備研究及應用

榮獲技術（shù）進步特等獎。由中國工程物理研究院激光聚變研究中心、中國兵器科學研究院寧（níng）波（bō）分院、哈爾濱工業大學、廈門大學、中國工程物理（lǐ）研究院機械製造工藝研究所、上海中晶企（qǐ）業發展（zhǎn）有（yǒu）限公司、北京（jīng）微納精密機械有限（xiàn）公司、中國工程物理研究院共同完成。項目遵循（xún）工藝牽引、裝備與工藝深度融合的總體思路，提出基（jī）於超精密形麵創成的確定性控（kòng）形流程製造新方法，創新高動態特性超精密光學製造機床設計（jì），發明（míng）高性（xìng）能工具及核心功能部件，構建強激光光學元件超精密製造技（jì）術體係，自主研發成套裝備，社會效益巨大。創新點如下：

（1）提出“光學表麵超精密創（chuàng）成+全空（kōng）間頻段（duàn）誤差確定性控製”的強激光光（guāng）學元件全流程工藝方法，自主研製了 26 台套超精密光學元件加工（gōng）係列裝備，建成了平（píng）麵、非球麵等（děng）3條強激光光學元件先進製造示範線，實現了納（nà）米級形狀精（jīng）度、納米級波紋度、亞納米級粗糙度的大口徑強激光光學元件高效高精度製造。

（2）研製了高精度快速（sù）拋光機床，解決了基準麵精密快速成形加工問題；研製了（le）單（dān）點金（jīn）剛石超精密機（jī）床，解決了大口徑晶體亞納米表麵粗糙度切削加工難題。

（3）針對（duì）非軸對稱非球麵光學元件高效製造，發明了特（tè）殊的拋光算（suàn）法，研發出氣囊、磁流變、離子束等係（xì）列數控拋光設備，保（bǎo）證了元件高效（xiào）製造需要（yào）。

（4）發明（míng）了大尺寸柔性拋光盤形（xíng）狀誤差（chà）在位（wèi）檢測及精密修整技術，研製了平麵快速拋光機床和全口徑補償拋光機床，提（tí）高了拋光（guāng）材（cái）料去除效率，大幅（fú）提升了平麵類元件（jiàn）製造效率。

2．高速精（jīng）密數控機床誤差控製關鍵技術及應用

榮獲技術發明一等獎。由西安交通（tōng）大學、廣（guǎng）州數控（kòng）設備（bèi）有限公司、浙（zhè）江海德曼智能裝備股份有限公司、寶雞機床集團（tuán）有限公司、武漢華中數控股（gǔ）份有限公司、無錫超通智能製造技術研究（jiū）院有限公司共（gòng）同完成（chéng）。項目在國家973及04專項等支持下，圍繞機床熱誤差、空間輪（lún）廓誤差、主軸高速不平衡誤差等影（yǐng）響數控機床精度及穩（wěn）定性的難題（tí），在機床空間及動態誤（wù）差的建模與補償批量化工程應用、主軸（zhóu）高精度在線動平衡等方麵取得了首創性技術突破（pò），實現了國產數控係統等功能部件誤差控製能力和機床精度及（jí）穩（wěn）定性的顯著（zhe）提升，開發自主可控（kòng）的國產（chǎn）數控機床，解決了航空航天、精密模具、汽（qì）車製造等行（háng）業（yè）關鍵零部件的精密製造難題（tí）。主要（yào）發明如（rú）下：

（1）提出了機床熱誤（wù）差標準化建模與智能優化方法，發明了具有（yǒu）參數自校正（zhèng）功能的熱（rè）誤差建（jiàn）模和補償（cháng）軟硬件模塊，首次實現了同類機床熱誤差（chà）模型的批量化穩定應用。

（2）發明了機（jī）床摩擦動態誤（wù）差自適應控製技術，提出了考慮刀（dāo）具空間矢量的機床空間幾何誤差測量與辨識方法，解決了機床配國產（chǎn）數控係統的空間輪廓誤差（chà）補償批量化應用難題（tí），使（shǐ）普通機床體對角線誤差＜25μm、圓度誤差＜2.5μm，達到精密機床等級。

（3）提出了一種基於動力學傳遞係數的主（zhǔ）軸不平衡矢量的無試重辨識方法，發明了高（gāo）效精密噴液式在線平衡終（zhōng）端和係統，實現了（le）機床電（diàn）主軸（zhóu）轉子係統30000r/min下的在線動平衡，精度超過G0.4級，主軸在線（xiàn）動平衡（héng）誤差控製處於國際先進水平。

（4）發明了（le）誤差智能建模與補償模塊、在線動平衡裝（zhuāng）置等軟硬件係統（tǒng），突破（pò）了國外主（zhǔ）流數控係統誤差補（bǔ）償接口限製，提升了廣數和華中等國產數控係統誤（wù）差控製能力（lì），開發了GSK25i等4款國產高端（duān）數控係統，在海德曼、寶雞機床等20餘種國產（chǎn）機床上實現批量化工程應用。

3．功能微結構精密磨削用（yòng）金剛石仿形砂輪關鍵技術及應用

榮獲技術進步二等獎。由鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司、哈爾濱工業大學、河南省力量鑽石股份有限公司、河南黃河旋風股（gǔ）份有限公司共同（tóng）完成。金剛石仿（fǎng）形砂輪是實現高性能（néng）功能微結構（gòu）器件製造的核心，其加工精度和質量對微結構的性能發揮具有決定性作用。項目攻克了高端金剛石仿形砂（shā）輪核心關鍵原材料設計（jì）製備、微細（xì）仿形結構高精度（dù）加工與檢測、超聲流固複合磨拋工藝和裝置等核心技術，取得了如（rú）下創新成果：

（1）構建了砂輪動態硬度及載荷分布模型，揭（jiē）示了仿形砂輪磨損失效及形性演變機製；開發了新型結構金剛石高效合成技（jì）術和新型結合劑，實現了金剛（gāng）石磨粒與粘結劑（jì）界麵的化學冶金（jīn）鍵合（hé）。

（2）開發了金剛石（shí）仿形（xíng）砂輪精密成形技術、自適應往複交叉加工和摩擦驅（qū）動修整與檢測技術（shù），實現了高精度製（zhì）造與檢測。

（3）提出了（le）微結構磨削角（jiǎo）概念，建立（lì）了麵向微結構的超聲複合磨削模型，揭示了在其影響（xiǎng）下的磨粒動態軌跡演變和低（dī）損磨削機製；開發了（le）裂紋損傷在線預警監測（cè）係（xì）統，實現了微結構表麵裂紋崩（bēng）碎（suì）損傷的（de）有效監控（kòng）；發明了低損高效超聲流固複合（hé）磨拋工藝及裝置，加工效率和質量顯著提升。

4．伺服冷精鍛自動化智能生產線關鍵技（jì）術研發及應用

榮獲技術進步（bù）二等獎。由江蘇興鍛智能裝備科技有限公司、江蘇大學（xué）共同完成。本項目重點在冷精鍛裝備的伺服化、自動（dòng）化生產線集成（chéng），智能化技術（shù）應用等方麵進行創新，實現（xiàn）了高強度鋁合金鍛件高節拍、高精度、高穩定（dìng）、自動化生產的目標。主要（yào）科技創新工作包括：

（1）突破了（le）多電機伺服直驅架構下高剛性機架與高剛性傳動機構的關鍵技術，使用低速大扭矩直驅技術，研製出了16000kN 肘（zhǒu）杆式冷（lěng）溫精鍛伺（sì）服壓力機（jī）。

（2）提出了（le）四電機直（zhí）驅高（gāo）效率傳動技術方（fāng）案（àn），突破了四電機（jī）同步驅動與控製技術，解決了齒隙非線（xiàn）性等關（guān）鍵技術難題（tí）。

（3）研製了具有（yǒu）接觸感知功能的伺服直驅三次元十軸步進梁機械手和伺服冷精鍛自動化智能生產（chǎn）線。

（4）開發了基（jī）於工控機和國產實時操作係統（SylixOS）的伺服壓力機控製係統及智能化生產（chǎn）線運維服務（wù）平台。

（5）研發了（le）6000Nm～35000Nm峰值扭矩的內嵌式（IPM）低速大扭矩伺服電（diàn）機係列產品和高過載、大功率伺服驅動（dòng）器係列產（chǎn）品。

5．超大超重型轉子槽高效精確銑削加工機床關（guān）鍵技術及應用

榮獲技術進步二等（děng）獎。由通用技術（shù）齊齊哈爾二機床有限責任公司完成，項目針對電機、汽輪機（jī）製造企（qǐ）業的生產需（xū）求和超大超重型轉子槽高效精確銑削加工機床設（shè）計製造中存在的突出問題，研發（fā）超大超重型轉子槽高效精（jīng）確銑削加工機床關鍵技術，形成具有自主知識產權的超大超重型轉子銑削加工專機設計製造與裝調工藝技（jì）術，研製電機和汽輪機超大超重型轉子銑削加工專機產品，通過成果（guǒ）推廣應用，解（jiě）決超大超重型轉子槽高效精（jīng）確銑削加工中亟待突破的關鍵技術瓶頸問題，為大型能源裝備研（yán）製和生產提供技術（shù）保障。主要創新點如下：

（1）超大超重型轉子槽高效精確銑削加工機床設計製（zhì）造技術。研製出基於立柱的箱（xiāng）中箱整體結構、主（zhǔ）軸箱中心熱對稱分布、四導軌冗餘結構的重型轉子（zǐ）輪槽銑床，轉子加工範圍最大長度15000mm，最大直（zhí）徑（jìng）3400mm，工件重量300t，實現了超大超重型轉子槽銑削加工機床設計製（zhì）造技術上的突破。

（2）超大超重型轉子自適應靜壓（yā）支撐與回轉（zhuǎn）精度保障技術。轉子主支（zhī）撐采用（yòng）靜壓球麵軸瓦（wǎ）技術，保證了軸瓦與（yǔ）轉子軸的接觸麵積，降低了調（diào）整難度（dù），確保支撐更加安全可靠。

（3）超大（dà）超重型轉子回轉進給分度係統與精度可靠性保證技術。該係（xì）統由伺服電機直聯（lián）高精度、低背隙減速機驅動，采用雙（shuāng）列（liè）圓（yuán）柱滾子軸承（chéng）與雙角接觸球軸相結合，使係統（tǒng）主軸獲（huò）得高剛（gāng）度，通過雙左右旋轉齒輪相互齧合，利用碟簧預緊調整齒輪軸向距離，消除主軸的轉動間隙（xì），保證了（le）回轉進給分度係統的無間隙傳動，分度最大扭矩達到（dào） 175680Nm，分度（dù）精度達到±3"。針對轉子外圓加工誤差、撓（náo）曲變形和轉子滑（huá）動引起的分度誤差對轉子（zǐ）槽加工精度的影響，研發出雙反饋係（xì）統誤差檢測（cè）校驗技術。

6．智（zhì）能化液態、半固態模（mó）鍛液壓（yā）機生產線

榮獲技術進步二等獎。由（yóu）天津（jīn）市天鍛壓（yā）力機有限公司、天（tiān）津大學、天津職業技術師範（fàn）大（dà）學、天津中德應用技術大學（xué）共同完成（chéng）。本項目應用（yòng）輕量化車（chē）輪（lún）鍛造技（jì）術與數字化控製係統，所建（jiàn）成的鍛造生產線以液態模鍛液壓機為（wéi）核心（xīn）技術裝備，優化了智能模鍛液壓機的主機結構（gòu）設（shè）計、鍛造過程的速度和壓（yā）力的控（kòng）製算法；再進行輔助裝置的集成研發；最後，通過MES和工業以太網實（shí）現生（shēng）產線的數字化控製，保證了液態模鍛鋁合（hé）金輪轂（gū）產品的穩定性和可靠性。主要創（chuàng）新點如下：

（1）研製出液態、半固態模（mó）鍛（duàn）專用液壓機，並基於MES係統，依據（jù）鋁合金（jīn）輪轂成形工藝技術要求，將液壓機與（yǔ）定量爐、取料機器人、冷卻係統、自動噴淋裝置、稱重（chóng）裝置、刻字裝置（zhì）等集成，形成液態模鍛（duàn）工序生產單元（yuán）。

（2）開發了恒升（shēng）壓速率與變升壓速率的液態、半固態模鍛成形控製係統，實現了液態、半固態模鍛鋁合金輪轂一次成形。

（3）開發了具有配方信息、工件信息和工藝數據智能（néng）化運維數據的（de）管理係統，實現了液態、半固態模鍛鋁合金輪轂的工藝（yì）分析和質量追（zhuī）溯。

7．大型高精度數控立式磨床開（kāi）發與（yǔ）應用

榮獲技術進步（bù）二等獎。由無錫市明鑫數控磨床有限公司、無錫市明鑫機床有限（xiàn）公司共同（tóng）完（wán）成。項目開發了5軸數控雙立柱定梁機床結構、高精（jīng）度大直徑重載荷（hé）閉式靜壓工作台、高精度（dù）高剛性磨頭主軸、高靈（líng）敏度進給係統、高剛性砂輪修整器等機床部件（jiàn），滿足了超大型風電主軸軸承（chéng）的精密（mì）加工（gōng）要求；研發了磨架液壓自動平衡、斷電自（zì）鎖保護（hù）等關（guān）鍵技術以及帶有二次開發交互界麵的數控係統。產品具有高（gāo）效率、高（gāo）精（jīng）度、高（gāo）承載能力、自適（shì）應、大型化（huà）等特點。項目（mù）的主要創新點如下：

（1）單工位多複雜型腔精密立式磨床結構創新設計。設計了雙立柱（zhù）定梁、雙磨架（jià）和高（gāo）精度數控回轉轉塔結構的布局方式，考（kǎo）慮承（chéng）受動靜態（tài）交變載荷的高剛度底盤及立柱設計，研究了放射狀磁極電永磁（cí）吸盤T形槽排布（bù）規律、電磁有效吸力與工件重量之間（jiān）的參數匹配、導磁塊安裝方式等，開發了磁力調整與消磁裝置。

（2）高性能大型精密功能部件的研究開發。高精度高剛性磨頭主軸係統，高剛性（xìng）砂輪修整器，高剛性高（gāo）精度靜壓工件回轉主軸，進給係統剛性和靈敏度設計。

（3）功能模塊與磨床主（zhǔ）結構相互作用下的精（jīng）度控製（zhì）。依據靜力（lì）學分析、模態分析（xī）和（hé）諧響應分（fèn）析，開（kāi）展了（le）磨架和工作台的結構優化設計。建立了磨床主體結構（gòu）的虛擬樣機，利用有限元分析（xī）和實（shí）驗相結合的方法進行磨床主體（tǐ）結構在（zài）靜（jìng）動態載荷（hé）下的優化設計和（hé）可靠性設計。對整機熱源敏感（gǎn）性進行分析和測試（shì），優化（huà）機床（chuáng）結構。

（4）考慮動態多物理場特性的精密磨削工藝改進。對（duì）多剛體運動（dòng）下的幾何誤差和（hé）載荷誤差科學評估，創建基於動態效應和熱變形分析的（de）磨削工藝庫，建立幾何誤差（chà）、載（zǎi）荷誤差、熱變形等影響磨床精度誤差的主要誤差（chà）源的綜合精度誤差模型。可實（shí）時高效、精確（què）地對磨床誤差進行補償，提高磨削精度，提高磨床的工藝性能。

8．高速、精密數控車（chē）磨複合加工機床

榮獲技術發明二等獎。由通用技術集團機床工程研究院北京工研精機股份有限（xiàn）公（gōng）司、北京航（háng）空航天大學共同完（wán）成。項（xiàng）目依（yī）托04專項（xiàng），針對汽車CVT自動（dòng）變速箱關鍵零件批量加工的需求，從設計、製造、精度與可靠性保障等方麵開展了係統研究工作，成功（gōng）研製出μ4000TG車磨複合機床，可在一次裝夾中實現外圓、端麵、內孔及內溝槽（cáo）的高效、高精度連續工序的（de）車削、磨削加（jiā）工，滿足了零件精（jīng）密加工要求。主要創新點有：

（1）建（jiàn）立了從零件加工需（xū）要與整機結（jié）構相適應的（de）整機正向設計技術體係，設計了車磨複合加工機床。機床（chuáng）采用高剛度、高阻尼（ní）性（xìng）的人造（zào）礦物鑄件床身，床（chuáng）身上鑲嵌著各個重（chóng）要零部件的安裝基麵，安裝基麵彼此獨立（lì）。X向導軌、直線電機及副工（gōng）作台固定（dìng）在安裝基麵上；工件（jiàn）主軸固定在十字溜板上，隨十（shí）字溜板一起運行；各個加工工位包括內孔磨削軸（轉速達（dá）45000r/min）、硬車削裝置（zhì）（可車削硬度（dù）HRC58～63的零件）、測量裝置、溝槽磨削裝置（轉速達36000r/min）、錐麵磨削軸（內置動平衡及AE聲納係（xì）統）等固定在副工作台上。機床集硬車削、外錐麵磨削、內孔磨（mó）削、球道磨削等多種加工方（fāng）式於（yú）一體，實現了工件在一次裝夾中完成全部加工的要求，確保（bǎo）了批量零件的高精度、高效（xiào）率加工。

（2）創新（xīn）性設（shè）計了五爪彈性氣動夾緊裝置（zhì），解決了軸套類、盤套類零件在硬車（chē）削中大切削力下的（de）裝（zhuāng）夾精度。該夾具（jù）采用雙（shuāng）作用氣缸+矩形彈簧執行鬆開夾緊功能，夾緊安全可靠；應用五角氣缸杆推（tuī）動五（wǔ）爪（zhǎo）活塞軸杆同步運動，夾緊一（yī）致性好、導向（xiàng）精度高；中心配置接長（zhǎng）冷卻接（jiē）頭，內磨加工時冷卻散熱快，解決了工件磨削時（shí）發熱燒傷（shāng）問（wèn）題。

（3）創新性設計了（le）直線型溝槽磨削裝置，解決了小直徑內孔溝槽難加工的問（wèn）題。該裝置由伺服電機、同步帶輪、同步帶、砂輪軸（zhóu）係、底（dǐ）座、砂輪（lún）架等組成增速機構，變速（sù）比為4:1，砂輪的最高轉速可達到36000r/min。砂輪架采用38CrMoAl材料經鍛造而成，有效（xiào）提高了砂輪架的剛度，減小了磨削振顫。

（4）加工係（xì）統整體溫度控製技術。通過采用結構優化及整體溫度（dù）控製專（zhuān）利技術，使加工區的溫度可控，有效控製了機床的熱變形，在使用中降低（dī）了機床對於周圍環境（jìng）溫度的（de）要求，具（jù）有很（hěn）好的現場（chǎng）適應性（xìng）。

（5）建立了硬車削及CBN砂輪高精、高速（sù）、高效的加工工藝體係，在用戶生產中取得良好的（de）應用效果（guǒ）。

9．高端裝備主軸單（dān）元係統關鍵技術研究及（jí）應用

榮獲技術（shù）進步二等獎。由洛陽軸承研究所（suǒ）有限公司（sī）、洛陽（yáng）開遠智能精（jīng）機有限公司、河南科技大學、西（xī）安交通大學共同完成。本項目針（zhēn）對數控機（jī）床等高端裝備所需核心關（guān）鍵功能部件電主軸開展設計及精密加工（gōng）製造（zào）等係統研（yán）究，開發（fā）基於智能化（huà）需求的高性能數控機床係列主軸單（dān）元及精密軸承。掌握了高端（duān）裝備主軸單元及電主（zhǔ）軸的設計方法，形（xíng）成了一係列具有自（zì）主知識產（chǎn）權的核心技術（shù），提高了（le）智能製造等相關功能部件企業的競爭（zhēng）力，為國產高性（xìng）能主軸的推廣打下了堅實基礎。本項目關鍵技術如下：

（1）高速電主軸係統工作狀態的瞬態動力學分析。基於有（yǒu）限元單元建模方法建立主軸動力學分析模型，提（tí）高了建模的快（kuài）速性和（hé）分析的（de）準確性。研究高速電主軸在工作狀態的固有頻率等動態性（xìng）能（néng），為主軸的優（yōu）化設計以（yǐ）及狀態分析提供依據。

（2）高剛（gāng）度電主軸軸係單元係統設計技術。建立電（diàn）主軸軸係模型，進行軸徑（jìng）、支撐跨（kuà）距和一階臨界轉（zhuǎn）速目標函數的優化設計。采用前端卸荷的軸係結構，實現主動卸荷（hé）。此軸係結構緊湊，作用在轉軸軸（zhóu）係上的附加質量小，且（qiě）動作可靠。

（3）高速電主軸電機永磁轉子設計（jì）技術。采（cǎi）用主副永磁體結構，能夠平衡主軸在高速旋轉過程中產生的應力（lì），在電磁性能方麵，磁阻（zǔ）更小，在增加恒功率段弱磁調速範（fàn）圍的同時優化氣隙磁密波形（xíng），減小漏磁，降低電流諧波量，減小轉（zhuǎn）矩脈動，平衡轉子各處應力。

（4）超高速軸承長壽命、低功耗優化設計技術。研（yán）究（jiū）了載荷、轉速（sù）、預緊載荷等工況條件下軸承結構參數與軸承溫升和摩擦力矩的關係，建立了超高速球軸承低功（gōng）耗設計方（fāng）法，掌握了工況條件（jiàn）、軸承結構參（cān）數及潤滑參數對軸承溫升和摩擦力矩的影響規律，形成了以額定動載荷和摩擦力矩為指標的超高速球軸承長壽命、低（dī）功耗（hào）設計技術。

（5）高端裝備主軸單元潤滑及（jí）冷卻技術。建立高速（sù）電主軸在脂潤滑下（xià）的（de）有限元數學（xué）模型，從轉速、填脂量、潤滑（huá）脂（zhī）粘度等多方（fāng）麵，對軸承腔（qiāng）內潤滑脂分布、油膜特性進行數值分析，探明了摩擦和（hé）發熱（rè）機理以及電主軸的熱態性能（néng），確定了特定工況下潤滑脂最佳粘度和填脂量。對於電機部分，在定子外周采用“凹”字形截麵的螺旋流道，提高（gāo）熱交換（huàn）率，實現（xiàn）電機定子（zǐ）強製冷卻。對於軸（zhóu）承部分，采用外圈軸承座“雙環形槽（cáo）”結構，進出油口“三進三出間隔”結構，連續通過冷卻油，實現均勻、高效強製冷（lěng）卻（què）。

（6）基於負泊鬆比材料的高（gāo）速主軸軸承智能預（yù）緊技術。提出了一種（zhǒng）基（jī）於泊鬆比可控結構軸承隔套的（de）預緊力自適應調節方法。該隔套在離心力（lì）作用下會發生軸向變（biàn）形（xíng），產生軸向力使軸承預緊力得以改變，從而可實現在不同轉（zhuǎn）速下預緊力的自適應調節。

作者：沈華紅（協會市場部）責編：張芳麗

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