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关于2018年度国家科学技术奖提名项目的公示

       根据《国家科技奖励工作办公室关于2018年度国家科学技术奖提名工作的通知》(国科奖字〔2017〕44号)中有关项目主要完成人所在单位进行公示的要求。现将我校作为主要完成单位拟由中国机械工业联合会提名参加2018年国家科学技术奖技术发明奖评审的项目“1级精度基准标准齿轮加工工艺与测试技术予以公示,公示内容见附件。
自即日起7日内,任何单位或个人对公示项目的创新性、先进性、实用性及推荐材料的真实性和项目主要完成人、主要完成单位及排序持有异议的,可以书面形式向我单位提出,并提供必要的证明材料。为便于核实查证,确保实事求是、客观公正地处理异议,提出异议的单位或者个人应当表明真实身份,并提供联系方式。凡匿名异议和超出期限的异议,不予受理。
特此公示。
       联系单位:秦川机床工具集团股份公司
       通讯地址:陕西省宝鸡市姜谭路22号
       联系电话:0917-3670984
       电子邮箱:qcxxh@qinchuan.com
       联 系 人:雷锦华
 
2018年推荐国家奖项目--公示内容
项目名称 1级精度基准标准齿轮加工工艺与测试技术
推荐单位意见
1级精度是齿轮国际标准中的最高精度,目前国内外尚未有制造或出售1级精度标准齿轮的报道。该项目针对1级精度基准标准齿轮制造所涉及的机床精化、磨齿工艺、测试技术与仪器等方面展开了数十年的研究工作,创立了具有全部自主知识产权的1级精度基准标准齿轮加工工艺与测试技术。发明了端齿自动分度装置以及径向可调式分度盘与“正弦消减”误差补偿方法,提出双滚轮—双导轨式机械展成机构来精化渐开线凸轮的新技术;创新实施了“易位、错位、实验选位、渐开线凸轮选段”磨齿法,实现了最优磨齿工艺;基于纯滚动生成渐开线的原理,创新设计并研制了无测量阿贝误差的基准渐开线测量仪和一套作为角度基准的端齿自动分度装置。在国际上率先研制成功系列化1级精度标准齿轮。该齿轮先后向中国计量科学研究院、中国测试技术研究院等国家级计量机构提供了标准齿轮实体标准器,用于齿轮量仪的校准与量值传递。项目成果经同行专家鉴定认为,“研制的精化齿轮磨床母机、超精密磨齿工艺,以及研制的1级精度基准级标准齿轮,精度指标国际领先;该项研究在基准级标准齿轮齿廓偏差测量技术居国际领先水平”。获2017年中国机械工业科学技术奖一等奖。项目成果促进了齿轮刀具、分度装置、减速器等行业的技术进步。推动我国机械基础件向制造强国推进。
项目提名材料有效,符合填写要求,已进行公示,符合国家科学技术发明奖授奖条件,建议提名2018年度国家技术发明二等奖。
 
项目简介
齿轮是量大面广的关键机械基础件。基准标准齿轮作为齿轮量仪精度传递的实体标准器,其制造精度是一个国家超精密齿轮工艺与测试技术实力的重要标志。国内商品标准齿轮的最高制造精度仅为3级,国外为2级。1级精度是齿轮国际标准ISO 1328-1:2013(E)中的最高等级,目前国内外未见1级精度标准齿轮产品加工工艺及测试技术方面的报道。本项目基于解决我国高端装备制造关键机械基础件的超精制造需求,在“863”重点课题和国家自然科学基金等项目的支持下,对1级精度标准齿轮制造所涉及的机床精化、磨齿工艺、测试技术与仪器等方面展开了数十年的研究工作,创立了具有全部自主知识产权的1级精度基准标准齿轮加工工艺与精测技术,主要技术创新点包括:
1. 在齿轮磨床机构创新和精化方面:发明了端齿自动分度装置以及径向可调式分度盘与“正弦消减”误差补偿方法,大幅度提高了机床分度精度;创造性提出双滚轮—双导轨式机械展成机构来精化渐开线凸轮的新技术,显著减小渐开线加工原理性误差。
2. 在科学的磨齿工艺方面:创新提出“易位法”、“错位法”、“实验选位法”、“渐开线凸轮选段法”等磨齿工艺方法,实现了最优磨齿,保证了被加工齿轮的齿距、齿廓和齿圈径跳的高精度。
3. 1级精度标准齿轮齿廓测量方面:基于纯滚动生成渐开线的原理,创新设计研制了无测量阿贝误差的基准渐开线测量仪,采用精制机械元件及误差相位补偿方法,最终测量系统的综合测量不确定度满足了1级精度标准齿轮的齿廓测量要求。
4. 1级精度标准齿轮齿距测量方面:研制一套端齿自动分度台作为角度基准,并发明密珠径向可调芯轴和高精度测量头往复自动定位装置,满足1级精度标准齿轮的齿距测量要求。
采用上述相关理论与技术,研制出了5种规格(m2~m6)中模数1级精度基准标准齿轮,发表论文50余篇,获授权发明专利7项,推广应用单位10余家。相关研究成果由中国机械工业联合会与中国机械工程学会以及中国计量测试学会组织两项科技成果鉴定,认为“研制精化齿轮磨齿母机、超精密磨齿工艺,以及研制的1级精度基准级标准齿轮,其综合技术具有国际前列水平,精度指标国际领先”,“该项研究在基准级标准齿轮齿廓偏差测量技术居国际领先水平,齿距偏差测量技术达到国际先进水平,填补了国内1级精度齿轮测量方法与技术的空白”。其中1项成果获得2017年度中国机械工业科学技术奖一等奖。
本项成果,先后向中国计量科学研究院、中国测试技术研究院等国家级计量机构提供了超越世界发达国家水平的基准标准齿轮实体标准器,用于我国齿轮量仪的校准与面向齿轮全行业的量值传递。技术上带动我国高端关键机械基础件步入国际前列,并促进批量齿轮制造、齿轮刀具、分度装置、减速器等相关行业的技术进步。
 
客观评价
 

  (一) 检测报告
德国联邦物理技术研究院(PTB)、中国计量科学研究院的测试报告及鉴定会现场由测试专家组抽测的部分m2~m6中模数1级精度基准标准齿轮的测试数据整理如下表所示:

其中,1级指标为齿轮国际标准ISO 1328-1: 2013(E)中的最高等级的公差要求。
测试结论:所检测的m2~m6中模数基准标准齿轮的必检项目全部满足齿轮国际标准1级精度的公差要求
(二) 验收意见
验收意见:课题组完成了合同规定的任务,实现了课题目标。同意课题通过技术验收
(三)部分用户评价
1. 中国计量科学研究院:1级精度标准齿轮是齿轮国际标准中的最高等级的实体标准器。该批标准齿轮具有准确度高、尺寸稳定性好的特点,已作为我国圆柱齿轮校准的实物标准器,通过对国内齿轮量仪的校准统一齿轮量值
2. 中国测试技术研究院:1级精度是齿轮国际标准中的最高等级,目前国内外尚未见1级精度的标准齿轮产品问世。该批标准齿轮主要精度指标参数均优于齿轮国家标准和齿轮国际标准中的1级精度公差要求,具有齿轮精确度高,齿轮稳定性好的优点,已作为齿轮渐开线齿廓、齿距等精度传递的实体基准
3. 国防科工委第一计量测试研究中心:我所使用大连理工大学机械工程学院高精度齿轮研究室提供的标准齿轮对本单位的齿轮测量中心进行了校准及稳定性试验,校准用标准器、被较设备及校准结果表明,该标准齿轮准确度高,稳定性好,可用于齿轮测量中心的校准,建议推广使用
4. 辽宁省计量科学研究院:该批标准齿轮主要指标的实际测量结果优于齿轮国家标准和齿轮国际标准中1级精度公差要求,具有精确度高,稳定性好的优点,可作为标准级标准齿轮使用
5. 西安秦川思源测量仪器有限公司:所研制的L4006基准标准齿轮的单个齿距偏差、齿距累积总偏差、齿廓总偏差、螺旋线总偏差、径跳五项精度指标均优于现行齿轮国家标准GB/T 10095-2008、德国标准DIN 3962:1978和齿轮国际标准ISO 1328-1:2013(E)中的1级精度公差要求,具有尺寸精确度高,稳定性好的优点,满足高精密齿轮量仪的校准需求
(四) 科技查新
课题组委托教育部(大连理工大学)科技查新工作站L05针对“1级精度标准齿轮加工与测试技术”进行了科技查新。查新结论为:
1. 经对所查密切相关文献的分析与对比,除该课题组成员公开发表的文献外,未见全面达到齿轮国际标准中1级精度的标准齿轮元器件及其加工技术方面的公开文献报道。
2. 经对所查密切相关文献的分析与对比,在1级精度标准齿轮测试技术方面,未见测量精度高于本课题组自行研制的1级精度标准齿轮测试装置的公开文献报道。
(五) 科技成果鉴定
1. 2016年11月26日,成果“1级精度基准标准齿轮测量技术与仪器”经中国计量测试学会组织,由叶声华院士、蒋庄德院士及行业内专家组成的专家组进行了科技成果鉴定。鉴定结论为:该项研究在基准标准齿轮齿廓偏差测量技术居国际领先水平,齿距偏差测量技术达到国际先进水平,填补了国内1级精度齿轮测量方法与技术的空白
2. 2016年11月27日,成果“1级精度基准标准加工设备精化与工艺技术”经中国机械工业联合会和中国机械工程学会联合组织,由熊有伦、谭建荣、任露泉、雒建斌和朱荻五位院士及行业内专家组成的专家组经行了科技成果鉴定。鉴定结论为:项目组精化齿轮磨齿母机、超精密磨齿工艺,以及研制的1级精度基准标准齿轮,其综合技术具有国际前列水平,精度指标国际领先
(六) 科技奖励
成果“1级精度基准标准加工设备精化与工艺技术”获得2017年中国机械工业科学技术奖一等奖。完成人:王立鼎、王晓东、凌四营、娄志峰、马勇、李克洪、王洪建、苏伟、王岩、柳强。
   
  推广应用情况
  通过本项目的实施,大连理工大学高精度齿轮研究室接受中国计量科学研究院、中国测试技术研究院、国防科工委第一计量测试研究中心等国家级和部分省部级计量部门的委托,采用本项目的研究成果特殊研制了一批1级精度基准标准齿轮,用于齿轮量仪量值传递的实体基准,按层级传递到全国齿轮行业。目前,大连理工大学高精度齿轮研究室研制1级精度基准标准齿轮及磨齿工艺技术已应用30余项,涉及应用单位十余家。部分应用情况如下表所示。
序号 应用单位 应用技术 应用起止
时间
联系人/电话 应用情况
1 中国计量科学研究院 委托研制1级精度标准齿轮 2016.06.10-今 薛梓13651198343 委托研制4件
2 中国测试技术研究院 委托研制1级精度标准齿轮 2014.06.20-今 薛靓13881881452 委托研制1件
3 辽宁省计量科学研究院 委托研制1级精度标准齿轮 2014.11.26-今 于佃清13897912411 委托研制5件
4 北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心 委托研制1级精度标准齿轮 2016.05.17-今 石照耀
13911906648
委托研制5件
5 西安秦川思源测量仪器有限公司 委托研制1级精度标准齿轮 2017.07.24-今 王建华13609205325 委托研制1件
6 国防科工委第一计量测试研究中心 委托研制1级精度标准齿轮 2010.09.21-今 马骊群18600229582 委托研制1件
7 西安工业大学 采用1级精度标准齿轮校准齿轮测量仪器 2017.11.27 尹培丽
15902968451
校准仪器
8 长春奥普光电技术股份有限公司 采用1级精度标准齿轮校准齿轮测量仪器 2016.05.17 张艳辉13069011768 校准仪器
9 陕西秦川机床工具集团公司 采用1级精度标准齿轮校准齿轮测量仪器 2014.11.26 王洪建13649171643 校准仪器
10 江阴塞特精密工具有限公司 采用1级精度标准齿轮校准齿轮测量仪器 2013.05.24 朱源15052157908 校准仪器
11 哈尔滨工具厂 AA级中模数插齿刀磨齿工艺技术 2010.10.01-2011.03.31 朱景臣
045186702277
技术应用
12 中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 合作研究与技术咨询 2012.03.27-今 王文虎
13606146649
合作研究
 
   
  主要知识产权证明目录
 
知识产权类别 知识产权具体名称 国家
(地区)
授权号 授权日期 证书编号 权利人 发明人 发明专利有效状态
发明专利 一种高精度径向可调式齿轮渐开线样板及其调整方法 中国 ZL201510091994.7 2017-05-17 2490490 大连理工大学 凌四营,王立鼎,娄志峰,李克洪,王雪飞. 有效专利
发明专利 一种高精度自动研抛装置 中国 ZL201410445961.3 2016-05-11 2069549 大连理工大学 凌四营,王立鼎,娄志峰,马  勇,李克洪. 有效专利
发明专利 高精度多球分度定位装置的加工装配方法 中国 ZL201310629970.3 2015-10-28. 1828329 大连理工大学 凌四营,
王立鼎,娄志峰,马  勇,王晓东.
有效专利
发明专利 一种渐开线圆柱齿轮轮齿表面超声强化装置 中国 ZL201110355311.6 2014-04-16 1385702 大连理工大学 娄志峰, 马  勇,陈文蕊,
王晓东,
王立鼎.
有效专利
发明专利 一种用于大型直齿轮成型磨齿的自定位与分度方法 中国 ZL201610953363.6 2017-11-28 证书制作中 大连理工大学 凌四营,王  坤,李  军,于宝地,王晓东,王立鼎 授权已通知的专利
发明专利 磨齿机用高精度端齿自动分度装置 中国 ZL200910309243.2 2011-01-05 725680 大连理工大学 王立鼎,凌四营,王晓东,马  勇,娄志峰. 未交费终止的专利
发明专利 一种用于齿轮齿距偏差测量的测头自动重复定位装置 中国 ZL201110046798.X 2012-05-23 954899 大连理工大学 娄志峰,王立鼎,贺海钊,马  勇,王晓东. 未交费终止的专利
 
   
  主要完成人情况
  姓名 王立鼎 排名 1 行政职务 大连理工大学学术委员会副主任 技术职称 教授/院士
  工作单位 大连理工大学
  完成单位 大连理工大学
  对本项目技术创造性贡献
  项目的总体方案规划和创新设计负责人,对本项目创新方面1、创新方面2、创新方面3和创新发面4作出了创造性贡献。承担1级精度基准标准齿轮加工设备精化、磨齿工艺技术、齿轮齿距、齿廓精测技术与仪器研制的总技术指导。国家发明专利“磨齿机用端齿自动分度装置”(附件28)的第一完成人,发表“精密、超精密圆柱渐开线齿轮的加工方法” (附件34)、“Effects of Comprehensive Eccentricity of Involute Cam on Gear Profile Deviations”(附件42)等论文27篇。为本项目投入的工作量占本人同期工作量的60%。
  姓名 王晓东 排名 2 行政职务 技术职称 教授
  工作单位 大连理工大学
  完成单位 大连理工大学
  对本项目技术创造性贡献:
  项目的执行负责人,承担项目的执行与管理、磨齿设备精化中砂轮修整方案设计等工作。对本项目创新方面1、创新方面3和创新方面4作出了重要贡献。授权国家发明专利5项(附件25-29),发表SCI检索论文3篇(附件39,41,42),EI检索论文15篇。为本项目投入的工作量占本人同期总工作量的60%。
姓名 凌四营 排名 3 行政职务 技术职称 副教授
工作单位 大连理工大学
完成单位 大连理工大学
对本项目技术创造性贡献
承担磨齿机床的精化原理、创新机构研制、超精密磨齿工艺研究及1级精度标准齿轮的推广应用。对本项目创新方面1和2作出了突出贡献。发明专利“一种高精度径向可调式齿轮渐开线样板及其调整方法“(附件23)、“一种高精度自动研抛装置”(附件24)、“高精度多球分度定位装置的加工装配方法”(附件25)的第一完成人,为本项目发表“Two gear-grinding techniques to improve pitch deviations of ultra-precision gears”(附件37)等第一作者论文17篇。投入本项目的工作量占本人同期总工作量的100%。
姓名 娄志峰 排名 4 行政职务 技术职称 副教授
工作单位 大连理工大学
完成单位 大连理工大学
对本项目技术创造性贡献:
主要承担1级精度标准齿轮和齿廓测试原理与技术研究,基准级渐开线检查仪的精化及超精密齿距测量仪器的研制等工作。对本项目创新方面3和创新方面4作出了突出贡献。中国发明专利“一种渐开线圆柱齿轮表面超声强化装置”(附件26)和“一种用于齿轮齿距偏差测量的测头自动重复定位装置”(附件29)的第一完成人,为本项目发表“Measurement errors caused by radius deviation of base disc in double-disc instrument for measuring an involute”(附件41)等第一作者论文10篇,投入本项目的工作量占本人同期总工作量的90%。
  姓名 王洪建 排名 5 行政职务 副院长 技术职称 高级工程师
  工作单位 秦川机床工具集团股份公司
  完成单位 秦川机床工具集团股份公司
  对本项目技术创造性贡献
  承担了基准标准齿轮精磨齿前齿坯加工与热处理工艺,磨齿机床的部分精化工作(包括砂轮主轴及工件主轴的精加工,砂轮修整器的精化,工件芯轴等精密零件的精加工),对本项目创新方面1作出了较大贡献。投入本项目的工作量占本人同期总工作量的40%。
  姓名 马勇 排名 6 行政职务 技术职称 副教授
  工作单位 大连理工大学
  完成单位 大连理工大学
  对本项目技术创造性贡献:
  承担1级精度磨齿设备Y7125的精化及调试,精密磨齿加工工艺的各种参数微调,精密渐开线凸轮的最终精磨成形,1级精度标准齿轮齿距偏差检测装置和经向跳动偏差检测装置的改进等具体工作。对本项目创新方面2作出了重要贡献。授权国家发明专利5项(附件24-26,28,29),发表“Abrasive technology of single-crystal diamond abrasive wheel”(附件44)等论文15篇。投入本项目的工作量占本人同期总工作量的80%。
  完成人合作关系说明
  完成人王立鼎、王晓东、凌四营、娄志峰、马勇(2015年退休)同属于大连理工大学的高精度齿轮研究室的团队成员,在一起合作共事十余年,共同承担国家863计划、国家自然科学基金、各类省部级基金及校企合作项目近20项。王立鼎是大连理工大学高精度齿轮研究室的创始人和团队的技术核心;王晓东担任高精度齿轮研究室的主任,负责团队的业务管理;娄志峰担任高精度齿轮研究室的副主任,协助研究室主任管理团队,负责标准齿轮相关测试技术与仪器的研究工作;凌四营担任高精度齿轮实验室主任,负责实验设备的精化研究与日常维护以及超精密磨齿工艺理论与技术等研究工作。王立鼎是娄志峰和凌四营的博士研究生导师,指导凌四营的博士论文“超精密磨齿中的机床精化及磨齿工艺研究”首次获得“上银优秀机械博士论文奖”金奖。本项目提交的全部知识产权和论文成果均由大连理工大学高精度齿轮研究室团队成员王立鼎、王晓东、凌四营、娄志峰、马勇及所带研究生之间合作完成。
王立鼎、王晓东、凌四营、娄志峰、马勇作为主要完成人共同完成了由中国机械工业联合会与中国机械工程学会以及中国计量测试学会组织的两项科技成果鉴定,分别为“1级精度基准标准齿轮加工设备精化与工艺技术”和“1级精度基准标准齿轮测试技术与仪器”;亦作为主要完成人获得了2017年度中国机械工业科学技术奖1等奖(D 1707040-01)。
项目完成人之一王洪建担任秦川机床工具集团股份公司研究院的副院长,与大连理工大学高精度齿轮研究室密切合作十余年。王洪建与大连理工大学团队成员共同完成国家863计划课题“高精度标准齿轮与齿轮刀具制造技术”的研究工作,共同完成由中国机械工业联合会和中国机械工程学会联合组织的“1级精度基准标准齿轮加工设备精化与工艺技术”科技成果鉴定,亦作为主要完成人共同获得了2017年度中国机械工业科学技术奖1等奖(D 1707040-02)。
 
 
 
 

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