【正文】 然發(fā)展趨勢。 裝備的信息化和智能化是實(shí)現(xiàn)兩化融合的重要著力點(diǎn)：在傳統(tǒng)裝備中引入信息技術(shù)，嵌入傳感器、 CPU、軟件及其它信息元器件，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)制 造技術(shù)與信息技術(shù)的深度融合，可使裝備的功能、性能發(fā)生重大甚至是革命性的變化，發(fā)展智能制造裝備，推進(jìn)裝備的數(shù)字化、智能化以及制造過程的自動化是實(shí)現(xiàn)兩化融合的最重要著力點(diǎn)。 高端制造裝備是實(shí)現(xiàn)制造水平整體提升的有效保障：發(fā)展能制造裝備，推進(jìn)其在制造業(yè)中的應(yīng)用，可大大提高制造過程的自動化和智能化水平，大幅度提高生產(chǎn)效率，降低能源資源的消耗，提高產(chǎn)品技術(shù)水平和質(zhì)量。 二、承建單位基本情況 牽頭高校華中科技大學(xué)在智能制造裝備方向上“智能化與數(shù)字化”特色鮮明，國內(nèi)影響力較大，并善于與企業(yè)合作。早在 1994年，就主持國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“智能制造技術(shù)基礎(chǔ)”，2021年主持 973項(xiàng)目“數(shù)字化制造基礎(chǔ)研究”， 2021年獲滾動支持。 2021 年成為首批機(jī)械工程一級國家重點(diǎn)學(xué)科，擁有機(jī)械制造及其自動化、機(jī)械電子工程、機(jī)械設(shè)計及理論 3 個二級國家重點(diǎn)學(xué)科，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。 已經(jīng)聚集了一批“院士、千人學(xué)者、長江學(xué)者、國家杰青”領(lǐng)銜的 4 優(yōu)秀團(tuán)隊，包括 2名科學(xué)院院士、 3名工程院院士、 3名中組部千人學(xué)者、9名長江學(xué)者、 5名國家杰青、 12名 教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才；擁有基金委“高性能數(shù)字制造裝備的基礎(chǔ)研究”創(chuàng)新群體和教育部“數(shù)字化設(shè)計與制造”創(chuàng)新團(tuán)隊，解決重大需求的能力較強(qiáng)。 三、方案及建設(shè)規(guī)模 高端制造裝備協(xié)同創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園以華中科技大學(xué)、制造裝備數(shù)字化國家工程研究中心和華工制造裝備數(shù)字化國家工程中心有限公司為主體建設(shè)。 圍繞高端裝備的三大關(guān)鍵技術(shù)和裝備：感知、驅(qū)動、控制，布局園區(qū)的產(chǎn)業(yè)和創(chuàng)新。 產(chǎn)品方案 (一 )高速曲軸磨床及其附件 該產(chǎn)品技術(shù)是華中科技大學(xué)與孝感市長期合作的項(xiàng)目，獲得包括國家科技進(jìn)步二等獎在內(nèi)的多項(xiàng)獎勵， 2021年產(chǎn)值已達(dá) 8000萬元。 （二）高速高精電磁無損檢測裝備及其附件 該產(chǎn)品技術(shù)是華中科技大學(xué)長期研究的項(xiàng)目，獲得包括國家發(fā)明獎在內(nèi)的多項(xiàng)獎勵， 2021年產(chǎn)值已達(dá) 6000萬元，生產(chǎn)車間 5000m2。提升產(chǎn)能和產(chǎn)品規(guī)模。 （三）圓錐滾子軸承全自動數(shù)字化裝配線 隨著我國機(jī)械工業(yè)和汽車工業(yè)的發(fā)展，特別是中國成為世界的加工中心，國外供應(yīng)商在中國不斷地加大采購力度，對圓錐滾子軸承的產(chǎn)量和質(zhì)量都提出了更高的要求。 全自動圓錐滾子軸承數(shù)字化裝配線，在 襄陽汽車軸承股份有限公司的開發(fā)成功，成為國內(nèi)第一條全自動、數(shù)字化的圓錐滾子軸承裝配線。該裝配線采用計算機(jī)數(shù)字化檢測技術(shù)，首次同時檢測了圓錐滾子軸承七項(xiàng)參數(shù)：漏滾子、摩擦力矩、裝配高、內(nèi)圈徑向跳動、內(nèi)圈軸向跳動、外圈徑向跳動、外圈軸向跳動。 為了擴(kuò)大全自動圓錐滾子軸承數(shù)字化裝配線的銷售，全自動圓錐滾子 6 軸承數(shù)字化裝配技術(shù)可以轉(zhuǎn)化為多種形式的產(chǎn)品，滿足不同廠家的需要，降 低產(chǎn)品價格，占領(lǐng)更多的市場。 目前每臺全自動圓錐滾子軸承數(shù)字化裝配線市場價在 360 萬元人民幣以上，利潤為 54萬元人民幣，利潤為 15%。 圓錐滾子軸承全自動數(shù)字化裝配技術(shù)已在襄陽汽車軸承股份有限公司應(yīng) 用，一條是中型圓錐滾子軸承全自動裝配線（見附件 1“自動裝配線”合同）；另一條是小型圓錐滾子軸承全自動裝配線（見附件 2“小自動裝配線”合同）。因此該技術(shù)真實(shí)、有效，到達(dá)了批量生產(chǎn)地程度，是一項(xiàng)十分成熟的技術(shù)，也不存在開發(fā)和試制的過程，因此該技術(shù)沒有研制和開發(fā)成本。以每條自動裝配線年裝配 50 萬套計算，約需要 1600 條裝配線。我國圓錐滾子 7 軸承磨加工自動生產(chǎn)線占產(chǎn)量的 20%以上，對圓錐滾子軸承自動裝配線的需求熱來熱迫切，預(yù)計 5年內(nèi)將占產(chǎn)量的 5%以上，需自動裝配線 80條左右，預(yù)計 10年內(nèi)將占產(chǎn)量的 15%以上，需自動裝配線 240條左右。 競爭對手強(qiáng) 在該技術(shù)之前，國內(nèi)全自動圓錐滾子軸承裝配線完全依靠進(jìn)口， 2021 年國內(nèi)有一家半自動手工圓錐滾子軸承裝配線。 表 1 序號 生產(chǎn)廠家 使用單位 特點(diǎn) 價格（萬元） 占有率 1 日本、蘇聯(lián) 洛陽軸承股份有限公司 全自動、單參數(shù)檢測 1200 4條 2 寧波江北菲斯特機(jī)械有限公司 重慶長江軸承工業(yè)公司 半自動手工裝配 75 2條 3 華中科技大學(xué) 襄陽汽車軸承股份有限公司 全自動、全參數(shù)檢測 239（稅前） 2條 該技術(shù)帶來的超額利潤見表 2。也是工程中心儀器系的主攻方向，已有成熟的儀器和技術(shù)。 我國多項(xiàng)重大工程、國家重大專項(xiàng)項(xiàng)目的研究中，離不開高端表面形貌與結(jié)構(gòu)測量儀器。另外有如 MEMS、光伏器件、通訊器件、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究中，也面臨多樣的表面形貌測量分析需要。 系列高端表面形貌測量儀器的開發(fā)，對于滿足諸多領(lǐng)域表面形貌和結(jié)構(gòu)的測量、分析需要，具有重要意義。 技 術(shù)路線如下： 首先研究表面形貌測量系列儀器的共性技術(shù)支撐，包括基于雙正交衍射光柵干涉的共基面二維位移同步計量掃描工作臺，粗精兩級驅(qū)動大范圍垂直掃描及控制技術(shù)，多樣性表面形貌與結(jié)構(gòu)的特征提取、分析技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)大范圍觸針掃描表面形貌綜合測量儀，白光干涉垂直掃描表面形貌綜合測量儀及可溯源原子力探針掃描顯微鏡。且干涉特征周期變化對應(yīng)光柵相對移動。 ② 粗精兩級驅(qū)動大范圍垂直掃描及控制技術(shù) 即通過壓電陶瓷精驅(qū)動，電機(jī)粗驅(qū)動，輔助計量系統(tǒng)和粗精耦合控制，實(shí)現(xiàn)粗精兩級掃描驅(qū)動， 完成大范圍、高精度位移掃描。項(xiàng)目方案中，采用長工作距離顯微物鏡， LED同軸光源作為光源，構(gòu)成邁克爾遜白光干涉顯微鏡。 b. 大范圍觸針掃描 三維表面形貌綜合測量儀 ① 相位光柵干涉觸針掃描位移傳感器 相位光柵干涉觸針掃描位移傳感器是杠桿觸針掃描傳感器，采用相位光柵作為傳感元件。 11 ②基于電磁作用的測力控制 建立觸針掃描傳感器測量過程中的動力學(xué)模型，設(shè)計音圈電機(jī)測力控制機(jī)構(gòu)作用于測桿后端，基于動力學(xué)模型及傳感器角度位置和速度監(jiān)測，采取 PID算法， 控制測針測力。 c. 偏振相移白光干涉表面形貌綜合測量儀 偏振相移白光干涉顯微鏡基于邁克爾遜白光干涉技術(shù)。 可溯源原子力探針掃描顯微鏡利 用白光干涉特征定位原理。 對于大范圍測量，需要驅(qū)動粗精兩級驅(qū)動垂直掃描及計量系統(tǒng)，使零級條紋始終處于測針懸臂上，出現(xiàn)在 CCD 視場范圍內(nèi)。 應(yīng)用開發(fā)分 4 個應(yīng)用任務(wù)執(zhí)行，分別對開發(fā)的系列儀器進(jìn)行示范應(yīng)用和應(yīng)用開發(fā)： 采用項(xiàng)目研發(fā)的表面形貌綜合測量儀，對武漢 光電國家實(shí)驗(yàn)室 (籌 )開展的 MEMS、半導(dǎo)體照明、光通訊、光伏發(fā)電、 IC等領(lǐng)域器件研究或制備中的微結(jié)構(gòu)和微形貌特征進(jìn)行測量，以進(jìn)行相關(guān)樣件特征分析和功能、工藝分析，同時通過應(yīng)用，為開發(fā)儀器的改進(jìn)完善提供建議和方案。同時，通過該顯微鏡的試用，不斷發(fā)現(xiàn)其功能和性能不足，以便于改進(jìn)、完善。同時通過試驗(yàn)應(yīng)用，對儀器功能和性能進(jìn)行測試，提出改進(jìn)、完善措施。不斷改變加工工藝，對得到的毛化表面進(jìn)行測量，予以功能參數(shù)