2024年機床工具專業(yè)“機械工業(yè)科學技術(shù)獎”，項目申報及獲獎情況分析
2024-10-31 來源：機床協(xié)會 作者：-
一、項目申報情況
2024年度“機械工業(yè)科學技術(shù)獎”形式審查合格參評項目1158項，有4個專業(yè)組參評項目超過100項。今年，機床工具專業(yè)申報項目51項，形式審查合格最終參評項目46項，形式審查不合格有5項，不合格項目有以下幾種情況：（1）同一人在本年度參與多個提名項目；（2）應(yīng)用未滿兩年；（3）技術(shù)發(fā)明獎前三完成人無發(fā)明專利支撐；（4）必備附件不齊全、不規(guī)范，比如技術(shù)評價證明缺失、形式不規(guī)范（如組織機構(gòu)非第三方法人機構(gòu)：由分會組織或單位自行組織）或過期。機床工具專業(yè)組通過網(wǎng)評進入到會評的項目為32項，其中7個項目申報技術(shù)發(fā)明獎，25個項目申報科技進步獎。
2014年至2024年申報機械工業(yè)科學技術(shù)獎（機床工具專業(yè)）參評項目數(shù)量情況見表1。
表1 2014-2024年機械工業(yè)科學技術(shù)獎（機床組）參評項目數(shù)
參與評審的項目在行業(yè)和專業(yè)屬性上具有代表面廣和覆蓋范圍寬的特點，32個項目分別來自切削機床、成形機床、特種機床、磨料磨具、鑄造設(shè)備、木工機械、功能部件、自動控制系統(tǒng)等多個領(lǐng)域。在項目參與性方面也表現(xiàn)出多元性和代表性，國企、民企、專業(yè)研究所、大專院校等都有參與。在2024年申報“機械工業(yè)科學技術(shù)獎”的單位中，企業(yè)成為主要力量，體現(xiàn)了其是技術(shù)創(chuàng)新中的主體地位。在會評的32個項目中，企業(yè)申報以及企業(yè)聯(lián)合高校和科研院所申報的26項，占比81.3%，高校聯(lián)合企業(yè)申報6項，占比18.7%。
二、獲獎情況及分析
經(jīng)機械工業(yè)科學技術(shù)獎機床工具專業(yè)評審組評審以及機械工業(yè)科學技術(shù)獎評審委員會審核批準，申報單位確認，最終確定18個項目獲獎，獲獎比例為39.1%。18個獲獎項目中，一等獎2項、二等獎8項、三等獎8項。2014-2024歷年機床工具專業(yè)獲獎情況見表2,2024年度機械工業(yè)科學技術(shù)獎機床專業(yè)獲獎項目見表3。
表2 2014-2024年機床工具專業(yè)歷年獲獎情況
表3 2023年機械工業(yè)科學技術(shù)獎（機床工具專業(yè)）獲獎項目
2024年度獲獎結(jié)果具有以下幾個特點：
第一、從獲獎項目技術(shù)屬性來看，項目分布在金屬切削技術(shù)、金屬成形技術(shù)、鑄造設(shè)備、自動控制系統(tǒng)、功能部件、磨料磨具六個領(lǐng)域，其中金屬切削技術(shù)項目占比最大。從獲獎項目完成單位來看，企業(yè)申報以及企業(yè)聯(lián)合高校和科研院所申報的項目15項，占比83.3%，其中企業(yè)獨立申報項目有5項，占比27.8%，體現(xiàn)了企業(yè)科技創(chuàng)新主體地位，加強了企業(yè)主導(dǎo)的產(chǎn)學研深度融合，為逐步實現(xiàn)高水平科技自立自強奠定基礎(chǔ)。但同時發(fā)現(xiàn)，以企業(yè)為第一申報單位獲高等級獎的比例較低，主要原因是編寫申報書的質(zhì)量欠佳，所提交的資料重點在說明怎么做和實際應(yīng)用情況，對技術(shù)理論和數(shù)據(jù)分析不夠深入，沒有充分闡述技術(shù)的先進性，希望以后準備材料更系統(tǒng)，條理清晰，從理論研究、具體實施到實際應(yīng)用等全方位進行論述。
第二、2024年申報機械工業(yè)科學技術(shù)獎（機床工具組）的項目質(zhì)量很高，競爭激烈。
經(jīng)由具有資質(zhì)的第三方鑒定（評價）法人機構(gòu)出具的三年內(nèi)科技成果鑒定或技術(shù)評價證明，絕大多數(shù)的項目整體技術(shù)水平達到國際先進水平，部分達到國際領(lǐng)先水平。例如，“泛半導(dǎo)體基片超精高效切磨拋裝備”項目，多項技術(shù)指標優(yōu)于國際同類產(chǎn)品，整體技術(shù)達到國際先進水平，其中多線切割機的多軸精密傳動系統(tǒng)、九軸同步穩(wěn)定智能控制技術(shù)居國際領(lǐng)先水平。“高性能復(fù)雜內(nèi)腔結(jié)構(gòu)零件磨粒流光整加工”項目，技術(shù)難度大、創(chuàng)新性強，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，整體技術(shù)達到國際先進水平，其中均勻余量精準調(diào)控的磨粒流光整加工模具形性協(xié)同設(shè)計技術(shù)居國際領(lǐng)先。“高端機床裝備刀庫及自動換刀裝置”項目，成果總體達到國際先進水平，其中非接觸式空間復(fù)合凸輪廓面精度檢測方法與裝置、基于刀柄運動誤差面積和波動的刀庫換刀運動精度評價方法為國際領(lǐng)先。
第三、獲獎比例的調(diào)整。獎勵工作辦公室執(zhí)行國家相關(guān)政策，對于獲獎項目比例有嚴格要求。同時，發(fā)生評審等級低于提名等級的項目不予確認，導(dǎo)致很多優(yōu)秀項目落選。因此，申報時對提名等級的選擇尤其重要。為爭取更多的行業(yè)創(chuàng)新成果獲得表彰的機會，還需要行業(yè)企業(yè)、研究機構(gòu)、大專院校更加廣泛的參與。
三、部分獲獎項目介紹
1.高性能復(fù)雜內(nèi)腔結(jié)構(gòu)零件磨粒流光整加工技術(shù)與裝備
榮獲技術(shù)發(fā)明一等獎。由大連理工大學、中國航發(fā)沈陽黎明航空發(fā)動機有限責任公司、蘇州斯曼克磨粒流設(shè)備有限公司、無錫富島科技股份有限公司、鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司、久億航宇科技（大連）有限公司共同完成。本項目針對高性能復(fù)雜內(nèi)腔結(jié)構(gòu)零件光整加工需求，面向“拋不到”、“拋不好”、“拋不快”三大技術(shù)挑戰(zhàn)，研發(fā)出高性能復(fù)雜內(nèi)腔結(jié)構(gòu)零件磨粒流光整加工技術(shù)與成套裝配，在航空航天、船舶、能源等重點行業(yè)中得到推廣應(yīng)用，解決了包括航空發(fā)動機整體葉盤、葉輪和葉環(huán)、大型機匣、金屬增材制造旋流器和燃油噴桿內(nèi)腔等關(guān)重零件的精密拋光難題，取得如下技術(shù)創(chuàng)新：
（1）揭示了磨料介質(zhì)與加工表面作用機理及界面流變規(guī)律，構(gòu)建了磨料介質(zhì)流道流動力學模型，發(fā)明了均勻余量精準調(diào)控的磨粒流光整加工模具形性協(xié)同設(shè)計方法；
（2）建立了粘彈性磨料介質(zhì)性能的表征方法，發(fā)明了磨料介質(zhì)原料組分遴選及磨料介質(zhì)化學反應(yīng)配置技術(shù)，研制出液態(tài)、半牛頓流態(tài)、松散顆粒彈性固態(tài)三大系列多種規(guī)格的高性能磨料介質(zhì)；
（3）開發(fā)出回轉(zhuǎn)類零件磨粒流拋光去毛刺、高光澤度表面彈性顆粒磨料介質(zhì)噴射拋光、內(nèi)流道表面擠壓磨粒流拋光、大型異形殼體零件外表面振動光飾等四大類工藝與裝備，突破了金屬增材制造行業(yè)零件復(fù)雜內(nèi)腔和流道無法拋光的卡脖子難題和行業(yè)痛點。成果應(yīng)用取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。
2.泛半導(dǎo)體基片超精高效切磨拋裝備關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用
榮獲技術(shù)發(fā)明一等獎。由溫州大學、湖南宇晶機器股份有限公司、湖南大學、湖南工程學院、湖南紅太陽新能源科技有限公司共同完成。本項目針對12英寸硅錠加工的重大需求，發(fā)明并研制出高速高效多線切割機/納米級研磨拋光機系列裝備，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化和國產(chǎn)化，形成了國家高端工業(yè)母機裝備制造能力，奠定了我國芯片國產(chǎn)化和規(guī)模化的基礎(chǔ)。取得如下技術(shù)發(fā)明與創(chuàng)新：
（1）首創(chuàng)U型布局的高速高效多線切割系統(tǒng)架構(gòu)，發(fā)明了高速高精密傳動的四主軸裝置，走線速度提高至3600m/min，一次切割時間縮短了50%。
（2）發(fā)明了多軸傳動、高速往復(fù)走線、高可靠張力控制技術(shù)，搖擺式切割技術(shù)和曲面切割技術(shù)，張力誤差降至0.1N，往復(fù)換向時間縮短至2-4s，實現(xiàn)了大尺寸基片高可靠穩(wěn)定切割。
（3）發(fā)明了磨拋機雙氣囊上、下精確加壓技術(shù)和拋光盤溫度精準控制技術(shù)，實現(xiàn)了大尺寸基片研磨厚度偏差降至0.5µm、表面粗糙度降至0.1nm，解決了電子級晶圓納米級磨拋難題。
3.高端機床裝備刀庫及自動換刀裝置關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用
榮獲技術(shù)發(fā)明二等獎。由岡田智能（江蘇）股份有限公司、南京理工大學、吉林大學共同完成。本項目針對刀庫及自動換刀裝置的創(chuàng)新設(shè)計與關(guān)鍵技術(shù)難題，從產(chǎn)品新結(jié)構(gòu)開發(fā)、復(fù)合凸輪自主研發(fā)、可靠性技術(shù)研究三個核心維度開展了高端機床裝備刀庫及自動換刀裝置研究。項目產(chǎn)品在臥加、龍門、鏜床等高端機床裝備批量配套，在國內(nèi)外400余家機床企業(yè)中得到推廣應(yīng)用，產(chǎn)品銷量世界居前，實現(xiàn)了進口替代。取得了如下創(chuàng)新成果：
（1）發(fā)明了自鎖刀爪、組合刀套、換刀伸縮機構(gòu)、快速換刀機構(gòu)等刀庫核心結(jié)構(gòu)件，創(chuàng)新設(shè)計了多種鏈式和盤式刀庫結(jié)構(gòu)，解決了國產(chǎn)刀庫產(chǎn)品類型單一的問題；
（2）發(fā)明了非接觸式空間復(fù)合凸輪廓面精度檢測方法和裝置、凸輪式自動換刀機構(gòu)運動精度檢測方法與裝置，創(chuàng)新開發(fā)了刀庫復(fù)合凸輪制造工藝和五軸專用加工裝備，實現(xiàn)了刀庫凸輪及自動換刀裝置的自主研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化；
（3）提出了刀庫運動精度檢測和評價方法，攻克了刀庫及自動換刀裝置可靠性試驗與評價方法，發(fā)明了具備實際工況高保真模擬能力的可靠性試驗系統(tǒng)，提出了產(chǎn)品綜合性能和可靠性保障技術(shù)，有效提升了批量刀庫產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。
（4）圍繞行業(yè)需求，研制出達到國際先進水平的高性能刀庫及自動換刀裝置，發(fā)明了可提升刀庫安裝調(diào)試精度和效率的裝配方法與輔助裝置，并攻克了刀庫在臥加、龍門、鏜床、車銑復(fù)合等高端機床上的適應(yīng)性技術(shù)和運維技術(shù)，實現(xiàn)了在高端機床裝備的批量化配套。
4.面向復(fù)雜零件的高速精密五軸加工中心系列化產(chǎn)品及應(yīng)用
榮獲科技進步二等獎。由北京精雕科技集團有限公司和廊坊精雕數(shù)控機床制造有限公司共同完成。項目從多軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、機床結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化和在機檢測與智能修正關(guān)鍵技術(shù)三方面實現(xiàn)了創(chuàng)新性突破，實現(xiàn)了編程、控制、制造、檢測一體化，研制了面向復(fù)雜零件的高速精密五軸加工系列產(chǎn)品，解決了復(fù)雜零件加工中加工角度和加工特征極多、易干涉等難題，實現(xiàn)如諧振子、RV減速器輸出組件等在內(nèi)的業(yè)內(nèi)難加工零件的高效、高精、穩(wěn)定生產(chǎn)，實現(xiàn)實質(zhì)性進口替代。取得了如下技術(shù)創(chuàng)新：
（1）發(fā)明了一種基于在機測量、高速前饋計算與補償?shù)?NC 指令反演再生的 CAM 內(nèi)核一體化 CNC 技術(shù)，開發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的多軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，解決了五軸機床在提升微米級零件加工精度、加工效率和操作安全性上的控制難題；
（2）發(fā)明了基于機床工作狀態(tài)的機床主機、功能部件等結(jié)構(gòu)優(yōu)化的正向設(shè)計技術(shù)，構(gòu)建了面向復(fù)雜工況條件下機床薄弱環(huán)節(jié)識別和拓撲優(yōu)化方法，實現(xiàn)了機床結(jié)構(gòu)的力學性能優(yōu)化與輕量化設(shè)計，提升了機床的動靜態(tài)剛性及精度穩(wěn)定性，大幅縮短了新產(chǎn)品開發(fā)周期；
（3）發(fā)明了在機檢測與智能修正技術(shù)及專用指令集，研發(fā)了具有在線測量及熱誤差補償功能的高速精密電主軸，實現(xiàn)了在機檢測與誤差實時補償，解決了復(fù)雜零件高精、高效、穩(wěn)定的規(guī)模化生產(chǎn)難題，形成了“制檢合一”新智造模式，為制造業(yè)提供新質(zhì)生產(chǎn)力。
5.超精密單點金剛石車床關(guān)鍵技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化
榮獲科技進步二等獎。由北京海普瑞森超精密技術(shù)有限公司、清華大學、燕山大學、昆明物理研究所、安徽光智科技有限公司、愛博諾德（北京）醫(yī)療科技股份有限公司共同完成。通過項目攻關(guān)，共研發(fā)了9種型號的超精密單點金剛石車床，并擴展了2種型號的超精密數(shù)控磨床，圍繞超精密單點金剛石車床自主創(chuàng)建了“產(chǎn)品型譜體系-基礎(chǔ)制造體系-系統(tǒng)應(yīng)用體系”，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，成功替代進口，完成了“基礎(chǔ)理論→整機研發(fā)→系統(tǒng)應(yīng)用→打破壟斷”的跨越式發(fā)展。項目創(chuàng)新如下：
（1）自主創(chuàng)建了超精密單點金剛石車床產(chǎn)品型譜體系。研發(fā)了單點金剛石車床基型產(chǎn)品，并擴展了超精密數(shù)控磨床等11個型號系列產(chǎn)品，圍繞產(chǎn)品型譜體系，突破了超精密靜壓主軸、轉(zhuǎn)臺、導(dǎo)軌副、整機特性優(yōu)化、主動換熱、振動消除、供液濾波、極微量霧化冷卻、納米級精度控制等10項關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)建了支撐產(chǎn)品型譜發(fā)展的超精密機床技術(shù)體系；
（2）自主創(chuàng)建了超精密單點金剛石車床基礎(chǔ)制造體系。研發(fā)了材料選擇-熱處理-加工精度保障-精度檢測-動平衡跑合的基礎(chǔ)工藝，研制了高精度外圓磨床、平面磨床、立式車磨復(fù)合機床等專用裝備，形成基礎(chǔ)工藝標準；
（3）自主創(chuàng)建了超精密單點金剛石車床系統(tǒng)應(yīng)用體系。面向10類用戶需求，研發(fā)了大口徑反射鏡、離軸鏡、多棱鏡、非球面鏡、復(fù)雜陣列等不同場景的應(yīng)用工藝，實現(xiàn)了高端制冷芯片背減薄、多光譜硫化鋅整流球罩和卡塞格林相機主鏡片高質(zhì)高效加工。
6.智能化高端蒙皮拉伸成形成套裝備開發(fā)及應(yīng)用
榮獲科技進步二等獎。由天津市天鍛壓力機有限公司、陜西飛機工業(yè)有限責任公司、北京航空航天大學、河北工業(yè)大學共同完成。項目開發(fā)了復(fù)雜蒙皮精準拉伸成形新工藝，建立了蒙皮構(gòu)件高效精確成形的理論基礎(chǔ)和技術(shù)原型，實現(xiàn)了基于科學的制造，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，實現(xiàn)了典型應(yīng)用和生產(chǎn)裝備的自主保障。取得了如下技術(shù)創(chuàng)新：
（1）提出了基于回彈仿真誤差的模具補償新模型，建立了復(fù)雜應(yīng)變路徑下蒙皮構(gòu)件的多維成形極限，開發(fā)了蒙皮拉伸數(shù)字化工藝系統(tǒng)，實現(xiàn)了蒙皮成形自動仿真、自主編程、屈服點探測及在線檢測，有效解決了多品種小批量蒙皮成形工藝復(fù)雜多變的問題；
（2）開發(fā)了智能伺服節(jié)能控制系統(tǒng)，創(chuàng)新應(yīng)用了伺服節(jié)能泵站及節(jié)能控制算法，解決了蒙皮拉伸工藝待機準備和工作時間能源浪費大的難題，設(shè)備能耗降低10%-30%；
（3）開發(fā)了多鉗口柔性蒙皮拉伸夾具系統(tǒng)，具有多自由度鉗口數(shù)字仿形、成形切線跟蹤等功能，實現(xiàn)了鉗口夾緊壓力無級調(diào)節(jié)，解決了大曲率復(fù)雜截面零件成形難題。
7.大型變壁厚曲母線超高強度構(gòu)件旋壓技術(shù)及裝備研發(fā)
榮獲科技進步二等獎。由武漢重型機床集團有限公司、西安航天動力機械有限公司共同完成。該項目突破了芯模曲母線跟蹤旋壓技術(shù)、旋壓成形大推力高精度進給技術(shù)、大型變壁厚曲母線超高強度構(gòu)件高精度高效旋壓調(diào)控技術(shù)等多項關(guān)鍵核心技術(shù)，具有大旋壓力、高精度、智能錄返等功能，實現(xiàn)了我國免編程智能旋壓技術(shù)的突破。成果主要創(chuàng)新點如下：
（1）創(chuàng)新了芯模曲母線跟蹤旋壓技術(shù)，發(fā)明了一種旋壓裝備用高精度錄返方法。通過芯模母線跟蹤，根據(jù)工藝要求形成最佳的旋壓控制策略，自動生成加工程序。突破了芯模精度低及找正誤差大的技術(shù)難題，實現(xiàn)了自動編程、智能旋壓；
（2）研發(fā)了大流量變率旋輪座伺服油缸、高承載靜壓導(dǎo)軌及其執(zhí)行單元與工藝過程的動態(tài)匹配技術(shù)。解決了大推力高精度進給技術(shù)難題，提升了加工精度和效率；
（3）揭示了封頭旋壓及卸載回彈特征，優(yōu)化設(shè)計旋壓芯模，創(chuàng)新了大型變壁厚曲母線超高強度構(gòu)件高精度高效旋壓調(diào)控技術(shù)。制定合理的旋輪進給比、旋壓間隙和旋壓偏離率等工藝參數(shù)，克服了大型變壁厚曲母線超高強度構(gòu)件旋壓過程中起皺、破裂等工程難題，提高了旋壓精度和效率。
8.復(fù)雜型面薄形零件高效精密磨削拋光關(guān)鍵技術(shù)及數(shù)控機床
榮獲科技進步二等獎。由宇環(huán)數(shù)控機床股份有限公司、湖南大學、湖南宇環(huán)精密制造有限公司、武漢華中數(shù)控股份有限公司共同完成。項目圍繞復(fù)雜型面薄形零件高效精密磨削拋光工藝及機床深入研究，發(fā)明了復(fù)雜型面薄形零件高效精密磨削拋光兩種新方法。突破了曲面零件高效精密磨拋工藝，攻克了機床工作穩(wěn)定性控制、專用數(shù)控系統(tǒng)、精密磨拋機床設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)。研制了系列高效精密磨削與拋光機床，實現(xiàn)了薄形零件曲面高效精密加工。取得了以下主要創(chuàng)新性成果：
（1）發(fā)明了薄形復(fù)雜曲面零件多工件多工序集成高效精密磨削拋光新方法以及磁流變高效精密拋光新方法，開發(fā)了復(fù)合加工磨拋液及磁流變液制備技術(shù)，實現(xiàn)了復(fù)雜型面薄形零件的高效加工；
（2）發(fā)明了一種多層迷宮式循環(huán)內(nèi)冷和線圈分區(qū)直冷方法及裝置，研制出電磁場和磁流變液溫升控制系統(tǒng)，發(fā)明了多工件多工位磨拋頭加工壓力及恒去除技術(shù)，研制出磨削拋光壓力檢測對刀實時補償裝置；
（3）發(fā)明了基于PLC運動控制系統(tǒng)及NCUC通訊總線控制技術(shù)，實現(xiàn)了多軸運動獨立控制、工件軸和磨拋軸同步運動，機床五軸聯(lián)動，開發(fā)出多軸聯(lián)動磨拋機床專用控制系統(tǒng)；
（4）發(fā)明了高效精密磨拋機床關(guān)鍵功能部件設(shè)計技術(shù)，開發(fā)出相應(yīng)裝置，研制出系列多軸聯(lián)動復(fù)雜型面高效精密磨拋機床，實現(xiàn)了批量工業(yè)化應(yīng)用。
（來源：協(xié)會市場部（沈華紅 執(zhí)筆） 責編：張芳麗）
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