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2022年機床工具專業“機械工業科學技術獎（jiǎng）”項目申報及獲獎情況分析

2022-11-4 來源：機床協（xié）會作（zuò）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（dào），有多項機床工具項目獲獎，今對“2022年度機械工業科學技術獎”機床工具（jù）專業申報及獲獎情況做（zuò）簡要分析（xī）。

一、項（xiàng）目申報情（qíng）況

2022年度機械（xiè）工業（yè）科學技（jì）術獎機床工具專業組（zǔ）申報項目合計41項，與上年度相比增加7項，增幅20.6%。今年機械工業科學技（jì）術管理委員會增加了網評流程，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（xiàng）目中，有4個項目（mù）申報技術發明獎，25個項目申報科技（jì）進步獎。

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

表1 2011-2022年機械工業科學技（jì）術獎（機床組）項目申報數

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

參與評審的項目在（zài）行業和專（zhuān）業屬（shǔ）性方麵，金（jīn）切機床類項目10項，占比34.5%；金屬成形類項目8項，占（zhàn）比20.6%；鑄造類項目（mù）5項，占比17.2%；工具類（刀具、磨料磨具）項目2項，占比6.9%；自動（dòng）控製和生產線類項目（mù）2項，占比6.9%；機床功能部件（jiàn）和附件類項目2項。參評項目在行業和專業覆蓋（gài）麵上比較廣，金切（qiē）機床、成形機床和鑄造類項目是申報機床工具組科技獎的主（zhǔ）力軍，鑄造類項（xiàng）目今年增加比較多。

二、獲獎情況及分析

經機械（xiè）工業科學技術獎機床工具專業評審組（zǔ）評審以及機械工業科學技術獎（jiǎng）評審委員會審核批準，申報（bào）單位確認，最終確定16個項（xiàng）目獲獎，獲（huò）獎比例為39%。16個獲獎項（xiàng）目中，特等獎1項，一等（děng）獎1項、二等獎7項、三等獎7項。2022年度（dù）機械工業科學技術獎機床專業獲獎項目見表2，2011-2022年曆年（nián）機床工具專業獲獎情況見表3。

表2 2022年機械工（gōng）業科學技術獎（機床工具專業）獲獎項目

表3 2011-2022年機床工具專業曆年獲獎（jiǎng）情況

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

第一、本年度獲獎項（xiàng）目比例曆年偏（piān）低（dī）。獲獎比例低或將成為今後機械工業科學技術獎評選中的常態。其原因，一是由於獎勵辦公（gōng）室執行國家相關政策（cè）要求，對於獲獎項（xiàng）目比例有嚴格要求（qiú）。二是今年執（zhí）行新的規定，本年（nián）度各等級指標數根據申報單位在申（shēn）報時所填報的等級予以設定，申報單位可以選擇一等獎以上（shàng）、一等獎或二等獎、二等獎（jiǎng）、二等獎或三等獎、三等獎和均可（kě）6種選項，如果發生評審等級低於提名等級（jí）的項目不予確認。2022年度，機床工具組會評項目中，有7個項目由於申報的等級高於實際（jì）評審的等級，項（xiàng）目申報單位對於項（xiàng）目獲（huò）獎有較高的期望，從而放棄（qì）獲得低於申報等級（jí）的獎項。由於規則是按本行業申（shēn）報項目（mù）總數的一定比例分配（pèi）獲（huò）獎名額，為爭取更多的行（háng）業創新成果獲得表彰的機會，還需要行業企業、研究（jiū）機（jī）構、大（dà）專院校更加廣泛的參與。

第二、獲獎項目覆蓋的行業和學科廣泛。金切機床、成形機床、鑄造（zào）機械、工具（jù）類（刀具、磨料磨具）、控製技（jì）術及生產線（xiàn）、功能部件（jiàn）和附件項目均有獲獎。

第（dì）三，高等級獲獎項目集中（zhōng）來自企校、校企聯合申報項目。本（běn）年度獲得特（tè）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個項目中，5個項目來自企校聯合申報，2個來自企業申報。獲得（dé）三等獎的7個項目全部來自企業申報。企業在編寫申報材料時，有可能（néng）對技術描述集（jí）中在應用效（xiào）果方麵，而對技術理論和（hé）數據上的分析有欠深入，今後申報時需（xū）多加注意（yì）。

第四，2022年申報機械工業科學技術獎（機床工具組）的項目質量很（hěn）高，競（jìng）爭激（jī）烈。由於各個等級對獲獎比例有（yǒu）嚴格要（yào）求，同時，發生（shēng）評審（shěn）等級低於提名等級的項目不予確（què）認，使得很多優（yōu）秀（xiù）的項目落選，令人惋惜。

三、部分獲獎項目介紹

1．強激光光學元件超精密製造技（jì）術、成（chéng）套裝備研究及應（yīng）用

榮獲技術進步特等（děng）獎（jiǎng）。由中（zhōng）國工程物理研（yán）究院激光（guāng）聚變（biàn）研究中心、中國兵器科學研究院寧（níng）波分院、哈爾濱工業大學、廈門大學、中國工程物理研究（jiū）院機械製造工藝研究所、上海中晶（jīng）企業發展有限公司、北（běi）京微納精密機械有（yǒu）限公司、中國工（gōng）程物理研究（jiū）院共（gòng）同完成。項目遵循工藝牽引（yǐn）、裝備與工藝深度融合的總體思路，提出基於超精密形麵創（chuàng）成的確定性控形流程製造新方法（fǎ），創新高動態特性超精密光學製造機床設計，發（fā）明高（gāo）性能工具及核心功能部件，構建強激（jī）光光學元件超精密製造技（jì）術體係，自（zì）主研發成套裝備，社會效（xiào）益巨大。創新點如下：

（1）提出“光學表麵超精密創成+全空（kōng）間頻段誤差確定性控製”的強激光光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，建成了平麵、非球麵等3條強激光光學元件先進製造示範線，實現了納米級形狀精度、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（gāo）精度製造。

（2）研製了高精度快速拋光機床，解決了基準麵（miàn）精密快速成形加工問題（tí）；研製了單點金剛石超精（jīng）密機床，解決了大口徑晶體亞納米表麵（miàn）粗糙度切削加工難題。

（3）針對非軸對稱非球（qiú）麵光學元件高效製造，發明了特殊的拋光算法，研發出氣囊、磁流變、離子束等（děng）係列數（shù）控拋光設備，保證了元件高效製造需要。

（4）發明了（le）大尺寸柔性拋光盤形狀誤差在（zài）位檢測及精密修整技術，研製了（le）平麵快速拋光機床和全口徑補償（cháng）拋光機床，提高了拋（pāo）光材料去除效率，大幅提（tí）升了平麵類元件製造效率。

2．高速（sù）精密數控機床誤差控製關鍵技術及應用

榮（róng）獲技術發（fā）明一等獎。由西（xī）安交通大學、廣州數控設備有（yǒu）限公司、浙江（jiāng）海德（dé）曼智能裝備股份有限公司、寶雞機床集團有限公司、武漢華中數控股份有限公司、無錫超通智能製造技術研究院有限公司共同完成（chéng）。項目在國家973及04專項（xiàng）等支持下，圍繞機床熱誤差、空間輪廓誤（wù）差、主（zhǔ）軸高速不平衡誤差等影響數控機床精度及穩（wěn）定性的難題，在機床（chuáng）空間及動態誤差（chà）的（de）建模與補償批量化工（gōng）程應用、主軸高精（jīng）度在線動（dòng）平衡等方麵（miàn）取得了首創性技術突破，實現了國產數（shù）控（kòng）係統等（děng）功能部件誤差（chà）控製能力（lì）和機床精（jīng）度及穩定性的顯著提升，開發自主可控的國產數控機床，解決了航（háng）空航天、精密模具、汽（qì）車製造等行業關鍵零部（bù）件的精密製造難題。主要發明如下：

（1）提出了機床熱誤差標準化建（jiàn）模與（yǔ）智能優化方法，發明了具有參數自校正功（gōng）能的熱誤差建模和補償軟硬件模塊，首（shǒu）次實現了同類機床（chuáng）熱誤差模型（xíng）的批量化（huà）穩定應用。

（2）發明了機床摩擦動態誤差自適應控製技術，提出了考慮刀具空間矢量的機（jī）床空間幾何誤差測量與辨識方法，解決了機床配國產數控（kòng）係統的空間輪廓誤差補償批量化應用難（nán）題，使普通機（jī）床體對角線（xiàn）誤（wù）差＜25μm、圓度誤差（chà）＜2.5μm，達到精（jīng）密機床（chuáng）等級。

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

（4）發（fā）明了誤差智（zhì）能建模與補償模塊、在線（xiàn）動（dòng）平衡（héng）裝置等軟硬件係統，突破了國（guó）外主流數控係統（tǒng）誤差補償接口限製，提（tí）升了廣數和華中（zhōng）等國產數控係統誤差（chà）控製能力，開（kāi）發了GSK25i等4款國產高端數控係統，在海德曼、寶雞機床等20餘種國（guó）產機（jī）床上實現批量化（huà）工程（chéng）應用。

3．功能微結（jié）構精密磨削用金剛石仿形砂輪關鍵技（jì）術及應用

榮獲技術進（jìn）步二等獎。由鄭州磨料磨具磨削（xuē）研（yán）究所有限公司、哈爾濱工業大學、河南省力量鑽石股份（fèn）有限公司、河南黃河（hé）旋風股份（fèn）有限公司（sī）共同完成。金剛石仿（fǎng）形砂（shā）輪是實現高性（xìng）能功能微結（jié）構器件製造的核心，其（qí）加（jiā）工精度和質量對微結構的性能（néng）發揮（huī）具有決定性作（zuò）用。項目攻克了（le）高端金剛石仿形砂（shā）輪核心關鍵原材料設計製備（bèi）、微細仿形結構高精度加工與檢測、超聲流固複合（hé）磨拋工（gōng）藝（yì）和裝置等核（hé）心（xīn）技術，取得了如（rú）下創新成（chéng）果：

（1）構建了砂輪動態硬度及載荷分布模型，揭示了仿形砂輪磨損失效及形性（xìng）演變機（jī）製；開發了新型結構金剛石高效合成技術和新型結合（hé）劑，實現了金剛石磨粒與粘結（jié）劑界麵的化學冶金鍵合。

（2）開發了金（jīn）剛石仿（fǎng）形砂輪精密成形技術、自適應往複交叉加工和摩擦驅（qū）動修（xiū）整與檢（jiǎn）測技術，實現了高精度製造與檢測。

（3）提出了（le）微（wēi）結構磨削角概念，建立了麵向微結構的超聲複合磨削模型（xíng），揭示了在其影響下的（de）磨粒動態軌跡演變和（hé）低損磨削機製；開發了裂紋損傷在線預警監測（cè）係統，實現了微結構（gòu）表（biǎo）麵裂紋崩碎損傷的有效（xiào）監控；發明了低（dī）損高效超聲流（liú）固（gù）複合磨拋工（gōng）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（zhì）能（néng）生（shēng）產線關鍵技術研發及應用

榮獲技術進步二等獎（jiǎng）。由江蘇興鍛智能裝備科技有限（xiàn）公司（sī）、江蘇（sū）大學共同完成。本（běn）項目重（chóng）點在（zài）冷精鍛裝備的伺服化、自動化（huà）生產線集成，智能化技（jì）術應用等方麵進行創新，實現了高強度（dù）鋁合金鍛件高節拍、高（gāo）精度、高穩定、自動化生產的目標（biāo）。主要科（kē）技（jì）創新工（gōng）作包括：

（1）突破了多（duō）電機伺服直驅架構下（xià）高剛性機架與高（gāo）剛性傳動機構（gòu）的（de）關鍵技術，使用低速（sù）大扭矩直驅技術，研製出了16000kN 肘杆（gǎn）式冷溫精鍛伺服壓力機（jī）。

（2）提出（chū）了四電機直驅高效率傳動技術方案，突破了四電機同步驅動與控製技術，解決了齒（chǐ）隙非線性等關鍵技術難題（tí）。

（3）研製（zhì）了具有接觸感知功能（néng）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線。

（4）開（kāi）發了基於工控機和國產實時操（cāo）作係（xì）統（SylixOS）的伺服壓力機控製係統及智能化生產線運維服務（wù）平台。

（5）研發了（le）6000Nm～35000Nm峰值扭矩（jǔ）的內嵌式（IPM）低速（sù）大扭（niǔ）矩伺服電機係列產品和高過載、大功率伺服驅動器係列產品（pǐn）。

5．超大超重型轉子槽高效精確銑削加工（gōng）機床關鍵（jiàn）技術及應用

榮獲技術進步二等獎。由通用技術齊齊哈爾二機床有限責任（rèn）公司完成，項目針對電（diàn）機、汽輪機製造企業的生產需求和超（chāo）大超重型轉子槽高效精確銑削加（jiā）工機床設計製造中存在的突出問題，研發超（chāo）大（dà）超重型轉子槽高效精確銑削加工（gōng）機床關鍵技術，形成（chéng）具有自主知（zhī）識產權的超大超重型轉子銑削加工專機設計（jì）製造（zào）與裝調工藝技術，研製電機和汽輪機（jī）超大超重型轉子銑削加工專機產品，通過成果（guǒ）推廣應用（yòng），解決（jué）超大超重型轉子槽高效精確銑削加工中亟待突破（pò）的關鍵技術瓶頸問題，為大型能源裝（zhuāng）備研製和生產提供技術保障。主要創新點如下：

（1）超大超（chāo）重型轉子槽高效精（jīng）確銑（xǐ）削（xuē）加工機床設計製造技術。研製出基於（yú）立柱的箱中（zhōng）箱整體結構、主軸箱中心熱對稱分布、四導軌冗（rǒng）餘結構的重型轉（zhuǎn）子（zǐ）輪槽銑（xǐ）床（chuáng），轉子加工範圍最大長度15000mm，最大直徑（jìng）3400mm，工件重量300t，實現了超大超重型轉子槽銑削加工機床（chuáng）設計製造技術上的突破。

（2）超大超重型轉子自適應靜壓支撐與（yǔ）回轉精度保（bǎo）障技術。轉子主支撐采用靜壓球麵軸瓦（wǎ）技術，保證了軸瓦與轉子軸的接觸麵積，降低了調整（zhěng）難度，確（què）保支撐更加安全可靠。

（3）超大超重（chóng）型轉子回轉進給分度係統與精度可靠性保（bǎo）證技術。該係統由伺服電機直聯高精度、低背隙（xì）減速機驅動，采用（yòng）雙列圓柱滾子軸承與（yǔ）雙角（jiǎo）接觸球（qiú）軸相結合，使係統主軸（zhóu）獲得高剛（gāng）度，通過雙左右旋轉齒輪相（xiàng）互齧合，利用碟簧（huáng）預（yù）緊調整齒輪軸向距（jù）離，消除主軸的轉（zhuǎn）動間隙，保證了回轉進給分度係統的（de）無間隙傳動，分度最大（dà）扭矩達到 175680Nm，分度精度達到±3"。針對轉子外圓加工誤（wù）差（chà）、撓曲變形和轉子滑動引起的分度誤差對轉子槽加工精度的影響，研發出雙反饋係統誤差檢測校驗技術。

6．智能化（huà）液（yè）態、半固態模鍛液壓機生產線

榮獲技術進步二（èr）等獎。由天津市天鍛壓力機有限公司、天津大學、天津（jīn）職（zhí）業技術師（shī）範大學、天津中德應用技術大學共同完成。本項目應用輕量化車輪鍛造技術與數字化控（kòng）製係統，所（suǒ）建成的鍛造生產線以液（yè）態模鍛液壓機為（wéi）核心技術裝備，優化了（le）智能模（mó）鍛液（yè）壓機的主（zhǔ）機結構設（shè）計、鍛造過程的速度和壓力的控製算法（fǎ）；再進行輔（fǔ）助裝置的集成研發；最後，通過MES和工業以太（tài）網實（shí）現生產線的數字化控製，保（bǎo）證了液態模鍛（duàn）鋁合金輪轂產品（pǐn）的穩定性和可靠性。主（zhǔ）要創新點如下：

（1）研製出液態、半（bàn）固態模鍛專用液壓（yā）機，並基於MES係統，依據鋁合金輪轂成形工藝技術要求，將液壓機與定量爐、取料機器人、冷卻（què）係（xì）統、自動噴淋裝置、稱重裝置、刻字裝置等集成，形成液態模鍛工（gōng）序生產單元。

（2）開發了恒升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（gù）態模鍛鋁合金輪轂一（yī）次成形。

（3）開發了具有配方信息、工件信息和工藝數據智能化運（yùn）維數據的管理係統，實現了液態、半固態模鍛（duàn）鋁合金輪轂的工藝分析和質量追溯。

7．大型高精度數控立式磨床開（kāi）發與應用

榮獲技術進步（bù）二等獎。由無錫（xī）市明鑫數控磨床有限公司、無錫市（shì）明鑫機床有限公司（sī）共同完成。項目開發了5軸數控雙立柱定梁機床結構、高精度大直徑重載荷閉式靜壓工作台、高精度高（gāo）剛性磨頭主軸、高靈敏度進給係統（tǒng）、高剛性砂輪修整（zhěng）器等機（jī）床部件，滿足了超大型風電主軸軸承的精密加工要求；研發了（le）磨（mó）架液壓自動平衡、斷電自鎖保（bǎo）護（hù）等關鍵技術以及帶有二（èr）次（cì）開發交互界麵（miàn）的數控係統。產品具有（yǒu）高效率、高精度、高承載能力、自適應、大型（xíng）化等特點。項目的主要創新點如下：

（1）單工（gōng）位多複雜型腔精密立式磨床（chuáng）結構創新設計。設計了雙立柱（zhù）定梁、雙磨架（jià）和高精度（dù）數控回轉轉塔結構的布局方式，考慮承受動靜態交變載荷的高剛度底盤及（jí）立柱設計，研究了放射狀磁極電永磁（cí）吸盤（pán）T形槽排布規律、電磁有效吸力與工件重量之間的參數匹配、導磁塊（kuài）安裝（zhuāng）方式（shì）等，開發了磁力調整與消磁裝（zhuāng）置（zhì）。

（2）高性能大型精密功（gōng）能部件的（de）研究開發。高精度高剛性磨頭主軸係統，高剛性砂輪修整（zhěng）器，高剛性高精度靜壓工件回轉主軸，進給（gěi）係（xì）統剛性和靈敏度設計。

（3）功能（néng）模塊與磨床主結構相互作用下的精度（dù）控製。依據靜力學分析、模態分析和諧響應分析，開展了磨架和工作台的結構優化設計。建立了磨床主體結構的虛擬樣機，利用有限元分（fèn）析和實驗相結合的方法進行磨床主體結構在靜動態載荷下的優化設計和可靠性（xìng）設計。對整（zhěng）機熱源（yuán）敏感性進（jìn）行分析和測（cè）試，優化機床結構。

（4）考慮（lǜ）動態多物理場特性（xìng）的（de）精密磨削工藝改進。對多剛體（tǐ）運動下的幾何誤差和載荷誤差科學評估，創建基於動態效應和熱變形分析的磨削工藝（yì）庫，建立幾何誤差、載荷誤差、熱變形等影響磨床精度誤差的主（zhǔ）要誤差源的綜合精度（dù）誤差模型。可實時高效、精確（què）地對磨床誤差進行補償，提高（gāo）磨削精（jīng）度，提高磨床的工藝性能。

8．高速、精密數控車磨複合加工（gōng）機（jī）床

榮獲（huò）技術發明二等獎。由通用技術集團機床工程（chéng）研究（jiū）院北京工研精機股份有限公司、北京航空航（háng）天大學共同完成。項目依托04專項，針對汽（qì）車CVT自動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（le）係統研（yán）究工作，成功研製出μ4000TG車磨複合機床，可在一次裝夾中實現外圓、端麵、內孔及內溝槽的（de）高效、高精度連續工序的車削、磨削加工，滿（mǎn）足了零件（jiàn）精密加工要求。主要創新點有：

（1）建立了從零（líng）件加（jiā）工需要與整機結構相適（shì）應的整（zhěng）機正向設計技術體係（xì），設計了車磨複合加工機床。機床采用（yòng）高剛度、高阻尼性的人造礦（kuàng）物鑄件床身，床身上鑲嵌著各個重要零部件的安裝基麵，安裝基麵彼此獨立。X向導（dǎo）軌、直線電機及副工作台固定在安裝基麵上；工件主軸固定在十字溜板上，隨十字溜板一起運行；各個加工（gōng）工位包括內孔磨削軸（轉速達45000r/min）、硬（yìng）車削裝置（可（kě）車削（xuē）硬度HRC58～63的零件）、測量裝置（zhì）、溝槽磨削裝置（轉速達（dá）36000r/min）、錐麵磨（mó）削軸（內置動平衡及AE聲納係統）等固定在副工作台上（shàng）。機床集硬車削（xuē）、外錐麵磨削、內孔磨削、球道磨削等多種加工方（fāng）式於一體，實（shí）現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）創新性設計了五爪彈性氣動夾緊裝置，解決了軸套類、盤（pán）套類零件在硬車削中（zhōng）大切削力下的裝夾精度。該夾具采用雙作用氣缸+矩形彈簧執行鬆開夾緊功（gōng）能，夾緊安（ān）全可靠（kào）；應用五角氣缸杆（gǎn）推動五爪活塞軸杆同步運動，夾緊一致性（xìng）好、導向精度高；中心配置接長冷（lěng）卻接頭（tóu），內磨加工時冷卻散熱快（kuài），解決了工件（jiàn）磨削時發熱燒傷問題。

（3）創新性設計了直線型溝槽磨削裝置，解決了小直徑內孔溝槽難加工的問題。該裝置由伺服電機、同步帶輪、同步帶、砂輪軸係、底座、砂輪架等組成增速機構，變速（sù）比為（wéi）4:1，砂輪的最高轉（zhuǎn）速可達到（dào）36000r/min。砂輪架采用38CrMoAl材料經鍛造（zào）而成，有效提高了砂（shā）輪架的剛（gāng）度，減小（xiǎo）了磨削振顫（chàn）。

（4）加工係統整體溫度控製技術。通過采用結構優化（huà）及整體溫度控製專利技術，使加工區的溫度可控，有效控（kòng）製了機床的熱變形，在使用中降低了機床對於周圍環境溫度的要求，具有很好的現場適應性。

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

9．高端裝（zhuāng）備主軸單元係統關鍵（jiàn）技（jì）術研究及應（yīng）用

榮獲技術進步二等獎。由洛陽軸（zhóu）承研究所有限公司、洛陽開遠智能精機有限公司、河南科技大學、西安交通大學共同（tóng）完成。本項（xiàng）目針對數控機（jī）床等高端裝備所需核心關鍵功能（néng）部件電主軸開展設計及精密加工製造等係（xì）統研究，開發（fā）基於智能化需（xū）求的高性能數控機床係列主（zhǔ）軸單元及精密軸承（chéng）。掌握了高端裝備主軸單元及電主（zhǔ）軸的設計方法，形成了（le）一係列具有自主知識產權的核心技術，提高了智能製（zhì）造等相關功能部件企業的競爭力，為國產高性能主軸（zhóu）的推廣打下了堅實基礎。本項目關鍵技術如下：

（1）高速電主（zhǔ）軸（zhóu）係統工作狀態的瞬態動力學分析（xī）。基於有限元單元建模方法建立（lì）主（zhǔ）軸動力學分析模型，提高了建模的快速性和分析的準確性。研究高速電主軸在工作狀態的固有（yǒu）頻率等動態（tài）性能（néng），為主軸的（de）優化設計以及狀態（tài）分析提供依據。

（2）高剛度電主軸軸係單元係統設計技術。建立（lì）電（diàn）主軸軸係模型，進（jìn）行軸徑、支撐（chēng）跨距和一階臨界轉速目標函數的優化設計。采用前端卸荷的軸係結構，實現（xiàn）主動卸荷。此軸係結構緊（jǐn）湊，作用在轉軸軸係上（shàng）的附（fù）加質量小，且（qiě）動作可靠。

（3）高速電主軸電機（jī）永磁（cí）轉子設計技術。采用主副永磁體結構，能夠平（píng）衡（héng）主軸在高速旋轉過程中產生的應力，在電（diàn）磁性（xìng）能（néng）方麵，磁阻更小，在增加恒功率段弱磁調速範圍的同時優化氣隙磁密波形，減小漏磁，降低（dī）電流諧波量，減小轉矩脈動，平衡轉子各處應（yīng）力。

（4）超高速軸承長壽命、低功（gōng）耗優化設計技術。研究（jiū）了（le）載荷、轉速、預緊載荷等工況（kuàng）條（tiáo）件（jiàn）下軸承結構參數與軸承溫升和摩擦力矩的關係，建立了超（chāo）高速（sù）球軸承低功耗（hào）設計方（fāng）法，掌握了工況條件、軸承結構參數及潤滑參（cān）數對（duì）軸承溫升和摩擦（cā）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（chéng）長壽命、低功（gōng）耗設計技術。

（5）高端裝備主軸單元（yuán）潤滑及冷卻技術（shù）。建立高速電主軸在脂潤滑下的有限元數學模（mó）型，從轉速、填脂量、潤（rùn）滑脂粘度等多方麵，對軸（zhóu）承腔（qiāng）內潤滑脂分布、油膜（mó）特性進行數值分析，探明了摩擦和（hé）發（fā）熱機（jī）理以及電主軸的熱態性能，確定了特定工況下潤滑脂最佳粘度和填（tián）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，提高熱交換率，實現電機定子（zǐ）強製冷卻。對於軸承（chéng）部分，采用外圈（quān）軸承座“雙環形槽”結構，進出油口“三進三出間隔”結構，連續（xù）通過冷卻油，實現均勻、高效強製（zhì）冷卻。

（6）基於負泊鬆比材料的高速（sù）主軸軸承智能預緊技術。提出了一種基於泊鬆比可控結構軸承隔套的（de）預緊（jǐn）力自適應調節方法。該（gāi）隔（gé）套在離心力作用下會發生軸（zhóu）向變形，產（chǎn）生軸向力（lì）使軸承（chéng）預緊力得（dé）以改變，從而可實現在不（bú）同（tóng）轉速下（xià）預緊（jǐn）力的自適應調節。

作者（zhě）：沈華紅（協會市場部）責編：張芳麗

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