以中国兵器工业集团武汉重型机床集团有限公司为依托单位,以上海重型机床厂有限公司、青海华鼎重型机床有限责任公司、华中科技大学、湖南大学、中国第二重型机械集团公司、东方汽轮机有限公司、华工制造装备数字化国家工程中心有限公司为合作单位的高档重型机床产业技术创新战略联盟于2012年5月获得国家科技部的批准成立,该联盟的成立对于提升我国重型机床产业技术创新能力,创新产学研用相结合的机制和模式,建设有中国特色国家创新体系具有十分重要的意义,这也是贯彻落实党中央、国务院关于推进以企业为主体、市场为导向、产学研相结合技术创新体系建设战略要求的一项重要行动。
自高档重型机床产业技术创新战略联盟申报以来,已经历了一年半的时间,在联盟试点建设过程中,我们紧扣该联盟的建设目标,紧抓“产学研用结合,核心技术突破”这条主线,进行了卓有成效的工作。关于该联盟试点工作2012年度报告总结如下:
1、高档重型机床产业技术创新战略联盟的运行机制
为完成好高档重型机床产业技术创新战略联盟的建设目标和任务,按照技术创新与科技成果产业化并重的思路,以带动行业技术进步,并形成自我良性循环为目标,从企业的优势和特色出发,着重从以下几方面考虑来构建该联盟的运行机制:
(1)建立新型的“技术+平台+服务”集成运营模式
实际上,无论是传统的科研院所、高校科研机构和单纯的科技企业都难以单独完成从技术成果研究开发到产业化转变的过程,难以形成技术的有效转化和辐射。因此,高档重型机床产业技术创新战略联盟的建设必须突破传统观念、做法的束缚,构建自身产学研用优势结合的发展方式,从这一理念出发,形成新型的“技术+平台+服务”集成运营模式。
创新技术,构建研究开发与工程化的技术平台,建立强大的技术创新能力;构建科研成果的产业化平台,形成强大的技术转化能力和高端产品的规模化生产能力,不断将具有产业化前景的科研成果进行技术的工程化开发和后续研究,转化为适合应用及规模生产的共性、关键技术;为“核心”企业提供关键技术解决方案,以及向行业企业进行技术转移,提供技术转让、技术咨询和人才培训等服务。
(2)建立可持续、良性循环发展的运行管理机制
高档重型机床产业技术创新战略联盟的建设,一方面是要体现国家意志,起到对行业技术进步的带动作用,另一方面是能够形成自我造血功能,实现良性循环的发展,为此必须建立起高效运作、管理科学的运行管理机制。
建立面向市场需求的科研创新机制:高档重型机床产业技术创新战略联盟必须坚持面向市场需求,开展技术研发,以国家、行业和企业需求为导向,贴近市场组织研究开发,使研究开发成果能够在生产领域得到有效转化和利用。
建立面向高端产品的产业化机制:高档重型机床产业技术创新战略联盟不仅应重视对于行业的技术带动和支持作用,还应从国家的利益最大化出发,尽快形成技术突破和技术转化,替代进口甚至进入到国际市场,形成产业化的强大示范和带头作用。
建立面向行业需求的技术转移机制:这不仅有利于促进制造装备行业的技术进步,也有利于高档重型机床产业技术创新战略联盟的社会功能和国家目标的实现,而技术的横向扩散,也会为联盟带来经济效益,有助于联盟的自身良性循环。
(3)建立良好的人才培养、使用和激励机制
倡导以人为本的理念,努力创造“吸引人才、用好人才、培养人才、留住人才”的良好环境。以科技人才为本,充分调动科技人员的积极性和创造性,发挥他们的聪明才智;建立适应科学研究与成果转化特点的分配机制,打破大锅饭,对有突出贡献、取得显着效益的科技人员采取多种方式予以重奖;通过物质奖励、精神鼓励、知识激励、股权激励等激发员工的爱岗敬业精神;提供公平竞争的舞台,不拘一格地选拔优秀人才。
将完成科技创新项目和人才培养有机结合,实施按现职人员、后备人员和战略人员划分的多层次培训体系。建立高层人才培养机制,与华科大、湖南大学等合办工程硕士研究生班、建立培训基地,鼓励员工利用业余时间到研究生班或培训基地深造学习,选派设计研究人员前往到德国、日本、意大利等发达国家进行技术交流、培训及短期深造,与国际接轨,学习国外的先进设计理念和方法,开阔设计思路,逐步培养出一批具有国际化运作能力的人才队伍。
充分重视人力资源的开发,切实体现技术创新的价值。对于创新项目采取倾斜扶持政策,向新产品开发、技术骨干倾斜。对重大新产品开发予以奖励,以项目方式,奖励项目组成员,以调动科技人员从事产品研发的积极性。
2、高档重型机床产业技术创新战略联盟在组织产业技术创新和成果转化的成效
2011年5月以来,高档重型机床产业技术创新战略联盟开展了多个产学研合作项目,其中包括该联盟依托单位武重集团和华中科技大学合作开展的“热变形对重型机床精度影响的研究”及“开发面向航空工业的车铣复合加工中心”两个研究项目,和湖南大学合作开展的“重载静压导轨及静压轴承的研究”及“球墨铸铁的制造工艺研究”两个研究项目。前三个项目研究进展情况良好,分别进行了计算机模拟与仿真的验算,获得了预期的相关数据与方法,下一步正准备把模拟验算的结果和方法应用于具体试验,在验证其结果和方法正确的基础上,再应用于实际生产及新产品的开发。值得一提的是“球墨铸铁”项目已完成,该项目研究成果显着,取得重大进展。通过对铸造工艺和球化及孕育处理方案进行仿真模拟、反复的调整工艺参数、工艺优化计算及进行现场试验验证,项目基本上突破了球墨铸铁件(主要是滑枕)铸造工艺难题,铸造出的产品各项性能、指标符合设计要求,内、外在质量有了明显的提升,基本上没有疏松、缩孔等缺陷,最后一批试制实验中已有连续五件产品质量达标的好成绩。
近年来高档重型机床产业技术创新战略联盟承担了国家高档数控机床与基础制造装备重大专项课题:重型六轴四联动数控滚齿机、用于超临界核电半速转子加工超重型数控卧式镗车床、超重型数控单柱移动立式铣车床、核电蒸汽发生器孔板加工数控龙门移动式多主轴钻床、重型卧式车铣复合加工中心(Ф1200mm)、超重型高速高精系列数控落地铣镗床、开放式高档数控系统伺服装置和电机成套产品开发与综合验证等。
通过以上项目的实施,取得了多项关键技术突破,如工作台径向静压轴承和静压卸荷导轨技术、滚刀架主轴无侧隙传动结构技术、机床热变形及其补偿技术、重型数控滚齿机传动误差补偿技术、超重型高精度静压主轴箱技术、超长床身制造工艺新技术、双工作组三通道数控技术及三轴同步技术、多轴钻削自适应控制技术、多轴钻床的数字化设计与分析技术、铣镗床主轴热平衡及补偿技术、超大重载高精度工作台结构优化、静压导轨设计、油膜厚度自动精确控制技术、超大重载工作台C轴分度多电机预载消隙传动技术、超长行程刀架的铣主轴传动设计技术、刀架进给双齿轮-齿条传动技术等。
在关键功能部件研究方面也取得的一系列突破,并已应用到相关产品上。具有典型代表的包括:研制出主/进给运动复合的重载数控回转工作台、突破了大直径回转工作台双电机传动的差速反馈和力矩耦合消隙控制技术、研发出内置高刚度双传动链的滑枕式车铣复合刀架、大功率机械式数控摆角铣头、大扭矩机械式长臂数控摆角铣头、电主轴等。
上述突破性技术均已运用到机床上,对提高机床的性能起到了很大的作用。如工作台径向静压轴承和静压卸荷导轨技术、滚刀架主轴无侧隙传动结构技术、机床热变形及其补偿技术、重型数控滚齿机传动误差补偿技术等已应用到YW系列所有的滚齿机产品上,并取得了较好的经济效益;超重型高精度静压主轴箱技术、超长床身制造工艺技术、双工作组三通道数控技术及三轴同步技术等技术也已应用于DL250(用于超临界核电半速转子加工的超重型数控卧式镗车床)上以及DL系列机床产品上。DL250是用于国内核电行业急需的超重型核电半速转子(零件直径接近5米,重达400多吨)加工的设备。该产品列入2012年度国家重点新产品计划战略性创新产品(项目编号2012GZ39001)之首,获得“十一五”突出贡献奖,也获得中国兵器工业集团公司科技创新一等奖。
3、高档重型机床产业技术创新战略联盟试点工作中存在的问题
目前高档重型机床产业技术创新战略联盟试点工作虽然取得了较大的进展,但是,从总体上看,联盟试点工作还存在一些亟待解决的问题。
(1)战略联盟各成员单位各自为阵,未结合各自企业技术特长和优势,联合申请国家重大专项课题和承担国家重大专项制造任务、联合投标重大工程项目或成套产品开发,未形成代表国家技术水平在行业内具有示范作用的重型机床专业产品开发队伍。
(2)联盟未充分利用创新平台加强各企业技术交流与沟通,发挥行业技术精英力量,组建专题攻关,未着眼于关键技术瓶颈,针对用户行业技术发展与关键技术难题开展技术合作,开发前沿创新技术,提升产业技术创新能力。
(3)产业重大技术创新要求形成长期、稳定的产学研合作机制。但是从总体上来看,目前联盟内部产学研围绕项目进行的短期合作较多,为企业服务的团队也趋向个体化,流动性强,导致对相关技术领域缺乏长期的跟踪和研究,不利于解决制约产业发展的重大技术问题。联盟内部大学和企业以及企业和企业合作关系仍然比较松散。
(4)联盟未组织行业内企业,对主要用户行业进行联合调研,缺少对用户行业技术发展方向以及对用户对重型机床加工装备的技术要求和改进意见的了解,未建立起与用户行业长期沟通信息的热线通道,在服务产业发展方面还没起到应有的作用。
(5)联盟应该积极邀请用户行业代表以及上游功能部件代表,加入到重型机床产业技术创新战略联盟,促进重型机床整体行业的共同发展。
4、高档重型机床产业技术创新战略联盟试点下一步工作计划
(1)结合合作单位的特点,针对用户需求,深入研究重点行业用户典型技术与工艺发展趋势,不断提高机床的加工效率和客户工艺适应性,以满足个性化需求;开发和研制出更符合实际需要的多功能复合加工高档数控机床新产品,更好地为用户服务。
铸造工艺技术研究:重型机床产品的关键部件如滑枕、镗轴等都是球墨铸铁件,其尺寸精度要求很高。针对生产中存在的原铁水及球化后铁水的化学成分难易控制,铸件厚大部位以及铁液流动受阻处易产生缩松及二次夹杂物,机械性能、金相组织不稳定,球化级别低,延伸率达不到要求,球化处理及孕育处理方式、方法及用量方面存在改进余地等问题,拟进行厚大断面球墨铸铁及超大型铸件铸造工艺研究,计划在2014年建立球墨铸铁铸造工艺试验台。
超重超大型零件的加工及检测技术研究:主要进行超重超大直径类零件加工在线检测技术、超长直线类零件加工及精度保持技术、机床大件和铸件导轨表面感应淬火工艺技术的研究,计划在2015年使机床典型零件如横梁、床身导轨等零件加工全长直线度提高30%以上。
(2)联盟依托单位武重集团公司将不断加大技术创新的投入,进一步改善技术创新的基础条件与环境,通过打造重型机床技术创新平台,增强创新能力,提高技术水平。
主要针对多工序复合加工与编程技术、机床动态误差补偿技术、远程故障预警和诊断网络技术进行研究,计划2014年完成车铣复合加工编程系统的详细设计以及重型机床热特性和动力学模型与结构优化结果的实验验证与分析。
初步建立龙门移动式镗铣床系列产品关键技术应用验证平台,提高相关技术的研发水平及其试验验证能力。
初步建立高速高精落地铣镗床高性能关键功能部件试验验证平台,预计在2014年底设计3种以上典型功能部件并完成试验验证,能正式投产。
(3)联盟进一步与相关高校和科研院所合作,利用其科研能力和人才队伍,致力于前瞻技术、共性技术和基础技术的研究。走自主创新与技术引进相结合、高素质人才引进与联合开发并举、以企业为主体,产学研用相结合的技术发展路线。
关键功能部件研究开发:拟进行Φ200高速静压镗杆开发;高转速、高精度数控多功能万能分度镗铣头单元研究开发;高精度数控摆角铣头开发;高速车铣复合刀架开发;大承重高精度回转工作台开发;数控滚齿刀架部件开发。
关键功能部件性能试验与验证:拟建立关键功能部件试验平台,对研发的部件样品进行试验验证。计划2013年建立Φ200高速静压镗杆试验台、镗铣头功能可靠性试验台;2014年建立深孔多轴钻试验台、高速静压回转工作台试验台;2015年建立刀架试验台、智能测量及补偿技术试验台。
联合高校科研,切实结合用户需求研发一种应用以上关键功能部件的具有市场竞争力的数控重型主机。