.“制造基础技术与关键部件”重点专项2019年度项目

　　本重点专项从基础前沿技术、共性关键技术、应用示范三个层面，围绕关键基础件、基础制造工艺、先进传感器、高端仪器仪表和基础技术保障五个方向部署实施。

　　为落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006— 2020 年)》《国家创新驱动发展战略纲要》和《中国制造 2025》等规划，国家重点研发计划启动实施“制造基础技术与关键部件”重点专项。根据本重点专项实施方案的部署，编制 2019 年度项目指南。

　　本重点专项总体目标是：以高速精密重载智能轴承、高端液压与密封件、高性能齿轮传动及系统、先进传感器、高端仪器仪表以及先进铸造、清洁热处理、表面工程、清洁切削等基础工艺为重点，着力开展基础前沿技术研究，突破一批行业共性关键技术，提升基础保障能力。加强基础数据库、工业性验证平台、核心技术标准研究，为提升关键部件和基础工艺的技术水平奠定坚实基础。通过本专项的实施，进一步夯实制造技术基础，掌握关键基础件、基础制造工艺、先进传感器和高端仪器仪表的核心技术，提高基础制造技术和关键部件行业的自主创新能力;大幅度提高交通、航空航天、数控机床、大型工程机械、农业机械、重型矿山设备、新能源装备等重点领域和重大成套装备自主配套能力，强有力地支撑制造业转型升级。

　　本重点专项按照“围绕产业链，部署创新链”，从基础前沿技术、共性关键技术、应用示范三个层面，围绕关键基础件、基础制造工艺、先进传感器、高端仪器仪表和基础技术保障五个方向部署实施。专项实施周期为 5 年(2018—2022年)。

　　研究内容：研究智能轴承动态运行信息演化与传递机 理;研究智能轴承集成感知机制与数据融合算法;研究智能轴承宽频高效自供电/无线供电原理与设计方法;研究智 能轴承信息的高效、低功耗、高可靠传输原理与处理技术; 研制融合感知智能轴承样机，并在数控机床、风电、轨 道交通等行业开展试验验证。

　　考核指标：开发面向数控机床、风电和轨道交通等领域的智能轴承原理样机 3 类，其中至少 1 类具备自供电/无线供电功能;典型故障检测类型≥3 类，识别率≥90%;温度范围-50℃～300℃，精度优于 1%;振动范围±100g 、±300g 、±500g(各行业选 1 项)，精度优于 1%;载荷范围 0～100kN、0～ 500kN、0～1000kN(各行业选 1 项)，精度分别优于 1%、2%、3%。

　　研究内容：研究滚动轴承渐变劣化(如疲劳和磨损等) 规律和内外部振动行为;研究渐变失效和振动效应交互影响机理，建立动态和渐变可靠性设计模型及相关理论;研究滚动轴承可靠性设计技术及试验测试装置，并开展相关试验。

　　考核指标：开发滚动轴承可靠性设计方法 1 套;构建滚动轴承的故障模式、失效案例、可靠性设计的数据库，覆盖疲劳、磨损、振动失效模式和可靠性设计数据 10 种以上;可靠性试验测试装置 1 套，完成 3 种典型产品的可靠性试验。

　　研究内容：研究电液深度融合的智能液压元件及动力单元，探索液压元件内部流量、压力、温度和位移等信息的集成测量新技术;研究多液阻独立控制的离散型液压元件的强非线性控制与适应调节机制;研究液压元件及动力单元的服役性能与寿命预测、典型应用案例的安全风险评估方法。

　　考核指标：工业用有线或无线可编程电调制液压阀样机2 种以上，具备介质的流量、压力、温度等测量功能，综合测量精度优于 1%;液阻离散独立的智能液压阀、液压阀样机及测量系统，系统控制精度优于 3%;动力单元具有在线状态监测、故障诊断、服役性能与寿命预测等功能， 故障诊断覆盖率不低于 80%。

　　研究内容：研究齿轮传动系统非线性动力学特性、几何与运动误差回溯、振动噪声预估与主动控制理论与方法;研究齿轮性能退化规律和典型损伤机理、监测信号解耦及故障诊断方法，建立监测参数特征与健康状态的映射关系; 开发传动系统健康状态监测系统，并在风电等领域进行试验验证。

　　考核指标：建立齿轮传动系统动力学优化方法，完成不少于 1 种产品动力学优化;开发传动动力学仿线 套， 仿线%;研制传动系统健康监测样机 1 套，故障监测准确度不低于 90%。

　　研究内容：研究零隙精密传动及大速比传动新原理与新构型;研究相应的数字化设计方法、啮合副复杂曲面制造关键技术;开展传动效率、承载能力、温升、寿命等试验，并在航空等领域进行试验验证。

　　考核指标：开发新型精密齿轮传动装置不少于3种;其中，零隙精密传动空载回差小于 5 角秒，传动误差小于 60 角秒;在相同试验条件下，承载能力、寿命等较现有传动提高 20%。

　　研究内容：研究工业振动环境下，振动摩擦、振动压电、振动电磁的高效能量收集转换方法;研究微纳振动能量收集器的先进材料和高效能量收集结构设计技术;研究能量存储及低功耗调理电路设计与系统集成技术;研制高功率密度摩擦能量收集器、压电能量收集器、电磁能量收集器原型器件， 并在工业现场无线传感网节点试验验证。

　　考核指标：振动频率覆盖 1Hz～500Hz，摩擦能量收集器峰值功率密度≥400μW/mm2，压电能量收集器归一化功率密度≥5μW/( mm3·g 2 )，电磁能量收集器归一化功率密度≥0.5μW/(mm3·g 2)。

　　研究内容：研究三维纳米位移和定位的测量理论与技 术;研制高分辨力三维组合纳米测头;研究微纳三坐标测量机量值溯源技术;研究典型微型零件三维准确测量方法及技术;研制微纳米三坐标测量机样机，在精密微型零件加工和微纳制造领域进行试验验证。

　　研究内容：研究工业机器人减速器轴承的高精度及长寿命设计方法;研究薄壁及柔性等特殊轴承套圈批量化磨削、热处理等精密加工技术;研究工业机器人减速器轴承性能和寿命试验验证技术及装备;制定工业机器人减速器轴承试验技术规范;搭建工业机器人减速器轴承系列产品工业性验证平台，开展系列产品的寿命、摩擦力矩、振动、温升等试验， 研究成果在工业机器人上实现应用。

　　考核指标：开发工业机器人减速器轴承设计方法 1 套; RV 减速器轴承精度达到 P4 级、试验寿命≥6000 小时，谐波减速器轴承精度达到 P4 级，试验寿命≥8000 小时;平台具备80mm～260mm 内径轴承的寿命、摩擦力矩、振动、温升等测试能力，试验技术规范数≥1;在 5 家以上企业应用，装机系列数≥6。

　　研究内容：研究大功率风电主轴及增速箱轴承的长寿 命、可靠性设计分析技术;研究抗疲劳制造工艺等轴承控型控性技术;研究轴承性能和耐久性强化试验技术及装备;制定大功率风电主轴及增速箱轴承试验技术规范;建立大功率风电主轴及增速箱轴承系列产品工业性验证平台，开展寿 命、振动、温升等性能试验，研究成果在大功率风电机组上实现应用。

　　考核指标：开发风电主轴及增速箱轴承数字化设计软件≥1 套;4MW 以上风机主轴及增速箱轴承精度等级不低于P5，增速箱高速端轴承温度≤85℃，理论寿命、强化试验寿命≥20 年;应用企业不少于 2 家，装机不少于 10 台套;平台具备200mm～1180mm 内径轴承的寿命、振动、温升等性能测试能力，试验技术规范≥1 套。

　　研究内容：研究高功率密度电-机械转换器、低液动力阀口的设计和制造工艺;研究高功率密度液压泵旋转组件的设计和加工工艺;研究微小型液压阀和液压泵的性能测试方 法;在航空航天、石油装备等领域进行试验验证。

　　考核指标：研制不少于 4 种规格的高压微小型液压泵和液压阀样机，泵排量≤5mL/r，阀流量≤5L/min，响应时间0.5ms～1.5ms;制定微小型液压阀和液压泵性能测试规范2项;开发微小型液压阀和液压泵性能测试装备1套。

　　研究内容：研究海洋环境下活塞杆耐腐蚀涂层技术与工艺;研究海洋环境下长寿命液压缸密封技术;研究液压控制系统的稳定性、工况适应性等关键技术，在大型海上风机、海洋平台升降与波浪补偿装置等海工装备中验证。

　　考核指标：缸径 250mm～650mm，活塞杆涂层弯曲疲劳试验≥500 次(无裂纹)，中性盐雾实验时间≥5000 小时;研制 2 种以上典型海工装备用液压系统。

　　研究内容：研究机械密封关键元件表面精密成形、智能化监控与检测技术;研究高温高压多介质机械密封试验和综合性能评估技术;研究面向油、水和气介质的机械密封元件工业试验平台。

　　考核指标：关键元件表面微槽深度误差不超过 5%，曲面轮廓误差≤1μm，表面粗糙度 Ra≤0.1μm;平台可进行高温高压多介质试验，具备线r/min 的产品试验能力。

　　研究内容：研究高速重载弧齿锥齿轮传动的动态设计理论，系统动力学仿真与结构动力学优化;研究锥齿轮复杂齿面高效切齿和精密磨齿数字化仿真技术及软件;研究锥齿轮疲劳寿命加速试验技术;在航空传动领域开展应用验证。

　　考核指标：开发不少于 2 类高速重载锥齿轮，转速≥8000rpm，单对齿率密度≥450kW/kg;齿轮加工精度高于5级，传动效率≥96%，寿命提高 20%;开发高速重载锥齿轮数字化制造软件 1 套，高速重载锥齿轮疲劳寿命试验装备1套。

　　研究内容：研究高长径比零件热处理应力/变形演变规 律、数值模拟与表面热处理强化机理及基础工艺，热处理表面强化层控制技术;研究高长径比零件高效感应热处理和真空热处理技术;开发高效清洁热处理装备，实现滚动部件等典型高长径比零件在微电子制造、航空航天等领域的应用验证。

　　考核指标：高长径比零件感应热处理装备 1 套，可处理零件直径 50mm～200mm、长度≥5m，可实现零件淬硬层厚度 4mm～12mm、硬度均匀性≤±1HRC、变形量≤1mm/m;线℃，有效加热区炉温均匀性≤±5℃，压升率≤5×10-1Pa/h，可实现零件硬度均匀性≤±2HRC;感应和真空热处理及变形控制后的零件表面硬度均匀性≤±1.5HRC，淬透层深度均匀性优于±0.03mm 。

　　研究内容：研究高速干切工艺使能关键技术，建立基础数据库;研究微量润滑切削与低温冷却切削装置及相关功能部件;研究高稳定性清洁切削工艺技术及高生物降解微量润滑切削液;开展航空航天典型材料的清洁切削试验验证。

　　考核指标：高速干切工艺基础数据库涵盖多种典型材料和工艺，及其相关的百种以上工况基础数据;适用于车、铣加工工艺的低温微量润滑装置及相关功能部件不少于 6 种， 低温冷却切削装置的最低输出温度低于-190℃;清洁切削机床周边悬浮颗粒物浓度≤.5mg/m3;切削液生物降解率≥95%;完成不少于 3 种典型材料清洁切削试验验证。

　　研究内容：研究 MEMS 高深宽比结构三维几何特征快速无损测量原理和方法;研究测量系统设计、光学显微传感、微弱信号采集与处理、校准与误差补偿、量值溯源等关键技术;研制高深宽比三维特征尺寸快速无损测量系统，并在MEMS 工艺线试验验证。

　　考核指标：沟槽深宽比≥20：1，深度测量范围10mm～ 300mm，深度测量不确定度≤0.5%(k=1);线硅基 MEMS 厚金属薄膜关键技术

　　研究内容：研究数据采集、处理、存储、通信等高度集成的工业自动化仪表芯片设计技术;研究针对高度集成仪表芯片的软件可重用开发方法，开发典型功能库;研究仪表高密度集成设计等关键技术;基于上述芯片，开发核心零部件自主可控的温度、压力、流量、电动执行器等小型化仪。