| 单位名称 | 清华大学 | 大赛年份 | 2025年 | ||||
| 大赛届次 | 第20届 | 奖项 | 特等奖 | ||||
| 发明人姓名 | 王冬 李学崑 王立平 张云 王煜天 | ||||||
| 应用行业 | 数控机床 | ||||||
| 项目类别 | 专利,计算机软件著作权 | ||||||
| 专利类型 | 发明 | ||||||
| 专利情况 | 申请号 | 申请日期 | |||||
| 专利号 | 授权日期 | ||||||
| 计算机软件著作权证书登记号 | |||||||
| 项目简介 | 1. 发明目的、基本思路、与现有技术对比有什么改进与创新 数控机床是制造业工作母机，是国家“十五五”规划建议中的重点发展领域。精度是机床最重要的性能指标，直接决定零件加工精度。机床的精度控制多维多态，受结构、温度、载荷、扰动等因素共同作用，面临“空间精度控不准、动态精度控不稳、工艺精度控不优”三大挑战，难度极大。高端数控机床的精度控制必须实现智能，具有自主能力，但国产机床的精度控制智能化水平不足，与国际先进水平差距明显。根据瓦森纳协议，高端数控机床对国内敏感单位禁运，民用单位管控，受制于人，是发展的突出瓶颈。项目构筑了高端数控机床精度智能控制技术体系：① 针对“空间精度控不准”的挑战，发明空间精度智能校准技术，自主定位关键误差项，实现误差的智能预测与补偿，提升空间精度；② 针对“动态精度控不稳”的挑战，发明动态精度智能稳定技术，提出系统参量自主在线观测方法，建立动态扰动下的自适应稳定机制，提升动态精度；③ 针对“工艺精度控不优”的挑战，发明工艺精度智能寻优技术，提出工艺精度智能预测方法，揭示时变机理，构建多序多约束下的工艺寻优策略，提升工艺精度。研究成果在三类国产高端数控机床上应用，提升了精度水平，满足重点领域需求，促进数控机床行业的发展。 |
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| 2. 已取得的社会及经济效益,如:产值、利润、节约能源及改善环境等方面 主要创新点如下：1. 发明空间精度智能校准技术：针对多误差全局耦合作用导致空间精度控不准的挑战，提出全局误差灵敏度分析方法，自主定位关键误差项，发明角度误差和热误差的精准测量及智能预测技术，使空间精度提升超40%，有效保障机床的空间定位能力。2. 发明动态精度智能稳定技术：针对系统抗扰能力不足导致动态精度控不稳的挑战，提出双扩展滑模观测方法，实现系统参量自主在线观测，建立动态扰动下的自适应稳定机制，使动态精度提升超30%，有效保障机床的稳定服役能力。3. 发明工艺精度智能寻优技术：针对工艺过程时变导致工艺精度控不优的挑战，提出物理和数据驱动的工艺精度预测方法，揭示时变机理，构建多序多约束下的工艺智能寻优策略，使工艺精度提升超30%，有效保障机床的工艺实现能力。授权发明专利35项，获得软著3项，发表论文52篇，出版专著1部；面向高速重载轧辊磨床、精密五轴加工中心、超精密单点金刚石车床三类国产机床开展应用，有效提升了机床的精度水平，形成了完善的高端数控机床精度控制理论方法和技术应用体系。 |
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| 项目进展阶段 | 批量生产和应用 | ||||||
| 备注 | 精度智能控制技术在高速重载轧辊磨床、精密五轴加工中心、超精密单点金刚石车床三类国产机床上应用，有效提升了精度水平；经鉴定整体达到国际先进，部分达到国际领先。机床产品累计销售超400台，据中国机床工具工业协会统计，高速重载轧辊磨床和超精密单点金刚石车床国内市场销量排名第一，被评价为：“保证精度最优、国产装备高质量服役的重要示范、第一台国产设备，完全满足需求”，经济和社会效益突出。 | ||||||