2024年機床工具專業“機械工業科學技術獎”項目申報及獲獎情況分析
2024年機床工具專業“機械工業科學技術獎”
項目申報及獲獎情況分析
一、項目申報情況
2024年度“機械工業科學技術獎”形式審查合格參評項目1158項，有4個專業組參評項目超過100項。今年，機床工具專業申報項目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）應用未滿兩年；（3）技術發明獎前三完成人無發明專利支撐；（4）必備附件不齊全、不規范，比如技術評價證明缺失、形式不規范（如組織機構非第三方法人機構：由分會組織或單位自行組織）或過期。機床工具專業組通過網評進入到會評的項目為32項，其中7個項目申報技術發明獎，25個項目申報科技進步獎。
2014年至2024年申報機械工業科學技術獎（機床工具專業）參評項目數量情況見表1。
表1 2014-2024年機械工業科學技術獎（機床組）參評項目數
參與評審的項目在行業和專業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、鑄造設備、木工機械、功能部件、自動控制系統等多個領域。在項目參與性方面也表現出多元性和代表性，國企、民企、專業研究所、大專院校等都有參與。在2024年申報“機械工業科學技術獎”的單位中，企業成為主要力量，體現了其是技術創新中的主體地位。在會評的32個項目中，企業申報以及企業聯合高校和科研院所申報的26項，占比81.3%，高校聯合企業申報6項，占比18.7%。
二、獲獎情況及分析
經機械工業科學技術獎機床工具專業評審組評審以及機械工業科學技術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歷年機床工具專業獲獎情況見表2,2024年度機械工業科學技術獎機床專業獲獎項目見表3。
表2 2014-2024年機床工具專業歷年獲獎情況
表3 2023年機械工業科學技術獎（機床工具專業）獲獎項目
2024年度獲獎結果具有以下幾個特點：
第一、從獲獎項目技術屬性來看，項目分布在金屬切削技術、金屬成形技術、鑄造設備、自動控制系統、功能部件、磨料磨具六個領域，其中金屬切削技術項目占比最大。從獲獎項目完成單位來看，企業申報以及企業聯合高校和科研院所申報的項目15項，占比83.3%，其中企業獨立申報項目有5項，占比27.8%，體現了企業科技創新主體地位，加強了企業主導的產學研深度融合，為逐步實現高水平科技自立自強奠定基礎。但同時發現，以企業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量欠佳，所提交的資料重點在說明怎么做和實際應用情況，對技術理論和數據分析不夠深入，沒有充分闡述技術的先進性，希望以后準備材料更系統，條理清晰，從理論研究、具體實施到實際應用等全方位進行論述。
第二、2024年申報機械工業科學技術獎（機床工具組）的項目質量很高，競爭激烈。
經由具有資質的第三方鑒定（評價）法人機構出具的三年內科技成果鑒定或技術評價證明，絕大多數的項目整體技術水平達到國際先進水平，部分達到國際領先水平。例如，“泛半導體基片超精高效切磨拋裝備”項目，多項技術指標優于國際同類產品，整體技術達到國際先進水平，其中多線切割機的多軸精密傳動系統、九軸同步穩定智能控制技術居國際領先水平。“高性能復雜內腔結構零件磨粒流光整加工”項目，技術難度大、創新性強，具有自主知識產權，整體技術達到國際先進水平，其中均勻余量精準調控的磨粒流光整加工模具形性協同設計技術居國際領先。“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先。
第三、獲獎比例的調整。獎勵工作辦公室執行國家相關政策，對于獲獎項目比例有嚴格要求。同時，發生評審等級低于提名等級的項目不予確認，導致很多優秀項目落選。因此，申報時對提名等級的選擇尤其重要。為爭取更多的行業創新成果獲得表彰的機會，還需要行業企業、研究機構、大專院校更加廣泛的參與。
三、部分獲獎項目介紹
1.高性能復雜內腔結構零件磨粒流光整加工技術與裝備
榮獲技術發明一等獎。由大連理工大學、中國航發沈陽黎明航空發動機有限責任公司、蘇州斯曼克磨粒流設備有限公司、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雜內腔結構零件光整加工需求，面向“拋不到”、“拋不好”、“拋不快”三大技術挑戰，研發出高性能復雜內腔結構零件磨粒流光整加工技術與成套裝配，在航空航天、船舶、能源等重點行業中得到推廣應用，解決了包括航空發動機整體葉盤、葉輪和葉環、大型機匣、金屬增材制造旋流器和燃油噴桿內腔等關重零件的精密拋光難題，取得如下技術創新：
（1）揭示了磨料介質與加工表面作用機理及界面流變規律，構建了磨料介質流道流動力學模型，發明了均勻余量精準調控的磨粒流光整加工模具形性協同設計方法；
（2）建立了粘彈性磨料介質性能的表征方法，發明了磨料介質原料組分遴選及磨料介質化學反應配置技術，研制出液態、半牛頓流態、松散顆粒彈性固態三大系列多種規格的高性能磨料介質；
（3）開發出回轉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噴射拋光、內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零件復雜內腔和流道無法拋光的卡脖子難題和行業痛點。成果應用取得了顯著的經濟和社會效益。
2.泛半導體基片超精高效切磨拋裝備關鍵技術及應用
榮獲技術發明一等獎。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，實現了產業化和國產化，形成了國家高端工業母機裝備制造能力，奠定了我國芯片國產化和規模化的基礎。取得如下技術發明與創新：
（1）首創U型布局的高速高效多線切割系統架構，發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）發明了多軸傳動、高速往復走線、高可靠張力控制技術，搖擺式切割技術和曲面切割技術，張力誤差降至0.1N，往復換向時間縮短至2-4s，實現了大尺寸基片高可靠穩定切割。
（3）發明了磨拋機雙氣囊上、下精確加壓技術和拋光盤溫度精準控制技術，實現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鍵技術與應用
榮獲技術發明二等獎。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新設計與關鍵技術難題，從產品新結構開發、復合凸輪自主研發、可靠性技術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。項目產品在臥加、龍門、鏜床等高端機床裝備批量配套，在國內外400余家機床企業中得到推廣應用，產品銷量世界居前，實現了進口替代。取得了如下創新成果：
（1）發明了自鎖刀爪、組合刀套、換刀伸縮機構、快速換刀機構等刀庫核心結構件，創新設計了多種鏈式和盤式刀庫結構，解決了國產刀庫產品類型單一的問題；
（2）發明了非接觸式空間復合凸輪廓面精度檢測方法和裝置、凸輪式自動換刀機構運動精度檢測方法與裝置，創新開發了刀庫復合凸輪制造工藝和五軸專用加工裝備，實現了刀庫凸輪及自動換刀裝置的自主研發和產業化；
（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，發明了具備實際工況高保真模擬能力的可靠性試驗系統，提出了產品綜合性能和可靠性保障技術，有效提升了批量刀庫產品質量和可靠性。
（4）圍繞行業需求，研制出達到國際先進水平的高性能刀庫及自動換刀裝置，發明了可提升刀庫安裝調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、車銑復合等高端機床上的適應性技術和運維技術，實現了在高端機床裝備的批量化配套。
4.面向復雜零件的高速精密五軸加工中心系列化產品及應用
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控機床制造有限公司共同完成。項目從多軸聯動數控系統、機床結構拓撲優化和在機檢測與智能修正關鍵技術三方面實現了創新性突破，實現了編程、控制、制造、檢測一體化，研制了面向復雜零件的高速精密五軸加工系列產品，解決了復雜零件加工中加工角度和加工特征極多、易干涉等難題，實現如諧振子、RV減速器輸出組件等在內的業內難加工零件的高效、高精、穩定生產，實現實質性進口替代。取得了如下技術創新：
（1）發明了一種基于在機測量、高速前饋計算與補償的 NC 指令反演再生的 CAM 內核一體化 CNC 技術，開發了具有完全自主知識產權的多軸聯動數控系統，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）發明了基于機床工作狀態的機床主機、功能部件等結構優化的正向設計技術，構建了面向復雜工況條件下機床薄弱環節識別和拓撲優化方法，實現了機床結構的力學性能優化與輕量化設計，提升了機床的動靜態剛性及精度穩定性，大幅縮短了新產品開發周期；
（3）發明了在機檢測與智能修正技術及專用指令集，研發了具有在線測量及熱誤差補償功能的高速精密電主軸，實現了在機檢測與誤差實時補償，解決了復雜零件高精、高效、穩定的規模化生產難題，形成了“制檢合一”新智造模式，為制造業提供新質生產力。
5.超精密單點金剛石車床關鍵技術研究及產業化
榮獲科技進步二等獎。由北京海普瑞森超精密技術有限公司、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）醫療科技股份有限公司共同完成。通過項目攻關，共研發了9種型號的超精密單點金剛石車床，并擴展了2種型號的超精密數控磨床，圍繞超精密單點金剛石車床自主創建了“產品型譜體系-基礎制造體系-系統應用體系”，實現了產業化，成功替代進口，完成了“基礎理論→整機研發→系統應用→打破壟斷”的跨越式發展。項目創新如下：
（2）自主創建了超精密單點金剛石車床基礎制造體系。研發了材料選擇-熱處理-加工精度保障-精度檢測-動平衡跑合的基礎工藝，研制了高精度外圓磨床、平面磨床、立式車磨復合機床等專用裝備，形成基礎工藝標準；
（3）自主創建了超精密單點金剛石車床系統應用體系。面向10類用戶需求，研發了大口徑反射鏡、離軸鏡、多棱鏡、非球面鏡、復雜陣列等不同場景的應用工藝，實現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高效加工。
6.智能化高端蒙皮拉伸成形成套裝備開發及應用
榮獲科技進步二等獎。由天津市天鍛壓力機有限公司、陜西飛機工業有限責任公司、北京航空航天大學、河北工業大學共同完成。項目開發了復雜蒙皮精準拉伸成形新工藝，建立了蒙皮構件高效精確成形的理論基礎和技術原型，實現了基于科學的制造，保證了產品質量的穩定性，實現了典型應用和生產裝備的自主保障。取得了如下技術創新：
（1）提出了基于回彈仿真誤差的模具補償新模型，建立了復雜應變路徑下蒙皮構件的多維成形極限，開發了蒙皮拉伸數字化工藝系統，實現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雜多變的問題；
（2）開發了智能伺服節能控制系統，創新應用了伺服節能泵站及節能控制算法，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，設備能耗降低10%-30%；
（3）開發了多鉗口柔性蒙皮拉伸夾具系統，具有多自由度鉗口數字仿形、成形切線跟蹤等功能，實現了鉗口夾緊壓力無級調節，解決了大曲率復雜截面零件成形難題。
7.大型變壁厚曲母線超高強度構件旋壓技術及裝備研發
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、旋壓成形大推力高精度進給技術、大型變壁厚曲母線超高強度構件高精度高效旋壓調控技術等多項關鍵核心技術，具有大旋壓力、高精度、智能錄返等功能，實現了我國免編程智能旋壓技術的突破。成果主要創新點如下：
（1）創新了芯模曲母線跟蹤旋壓技術，發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難題，實現了自動編程、智能旋壓；
（2）研發了大流量變率旋輪座伺服油缸、高承載靜壓導軌及其執行單元與工藝過程的動態匹配技術。解決了大推力高精度進給技術難題，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，優化設計旋壓芯模，創新了大型變壁厚曲母線超高強度構件高精度高效旋壓調控技術。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，克服了大型變壁厚曲母線超高強度構件旋壓過程中起皺、破裂等工程難題，提高了旋壓精度和效率。
8.復雜型面薄形零件高效精密磨削拋光關鍵技術及數控機床
榮獲科技進步二等獎。由宇環數控機床股份有限公司、湖南大學、湖南宇環精密制造有限公司、武漢華中數控股份有限公司共同完成。項目圍繞復雜型面薄形零件高效精密磨削拋光工藝及機床深入研究，發明了復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，攻克了機床工作穩定性控制、專用數控系統、精密磨拋機床設計等關鍵技術。研制了系列高效精密磨削與拋光機床，實現了薄形零件曲面高效精密加工。取得了以下主要創新性成果：
（1）發明了薄形復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，開發了復合加工磨拋液及磁流變液制備技術，實現了復雜型面薄形零件的高效加工；
（2）發明了一種多層迷宮式循環內冷和線圈分區直冷方法及裝置，研制出電磁場和磁流變液溫升控制系統，發明了多工件多工位磨拋頭加工壓力及恒去除技術，研制出磨削拋光壓力檢測對刀實時補償裝置；
（3）發明了基于PLC運動控制系統及NCUC通訊總線控制技術，實現了多軸運動獨立控制、工件軸和磨拋軸同步運動，機床五軸聯動，開發出多軸聯動磨拋機床專用控制系統；
（4）發明了高效精密磨拋機床關鍵功能部件設計技術，開發出相應裝置，研制出系列多軸聯動復雜型面高效精密磨拋機床，實現了批量工業化應用。
（來源：協會市場部（沈華紅 執筆） 責編：張芳麗）
