●成果名稱：塑料精密成型技術(shù)與裝備的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化
●獲獎級別：2011年度國家科技進(jìn)步二等獎
●完成單位：北京化工大學(xué)等
北京化工大學(xué)、海天塑機(jī)集團(tuán)、浙江大學(xué)三家單位聯(lián)手，在我國一紙空白的精密成型技術(shù)與裝備領(lǐng)域，用八年時(shí)間描繪了一幅中國技術(shù)后來居上的畫卷。其生產(chǎn)的精密擠出成型裝備制品性能與國際領(lǐng)先公司水平相當(dāng)；精密注射成型裝備制品質(zhì)量重復(fù)精度比國際領(lǐng)先水平提高近一倍，產(chǎn)品暢銷瑞士、德國和日本等全球數(shù)十個國家和地區(qū)，讓海天塑機(jī)集團(tuán)2010年銷售收入躍居世界第一，為此，美國《塑料新聞》發(fā)表主編評論文章《海天超越全球列強(qiáng)》。項(xiàng)目成果也由此獲得了2011年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎。
該項(xiàng)目第一完成人、北京化工大學(xué)教授楊衛(wèi)民告訴記者，精密塑料制品是指具有嚴(yán)格尺寸與形位公差和表面質(zhì)量精度要求的高端塑料制品，如手機(jī)零部件、液晶屏導(dǎo)光板、光學(xué)塑料透鏡、精密醫(yī)用導(dǎo)管等，必須采用精密成型技術(shù)與裝備來加工制造。精密塑料制品主要采用高效率的模塑成型方法，不同于金屬切削成型中，通過“加工、測量、再加工”的“尺寸逐步逼近”來滿足精度要求，而是一步到位直接成型制品，在20米/分鐘以上的連續(xù)高速擠出和不足1秒的瞬間注射成型中，要滿足高精度的尺寸偏差和重復(fù)精度要求, 難度極大。
在本項(xiàng)目實(shí)施前，這類技術(shù)和裝備完全被國外公司所壟斷，特別是在2004年，德國Arburg公司制造出了重復(fù)精度達(dá)0.07%的精密注塑機(jī)，在業(yè)內(nèi)引起轟動，并快速占領(lǐng)了高端國際市場。而當(dāng)時(shí)國產(chǎn)塑料注射成型裝備制品重復(fù)精度在1%左右，只能用于普通塑料制品生產(chǎn)，無法滿足精密成型最低標(biāo)準(zhǔn)0.1%的精度要求，更遑論與Arburg公司的差距了。由于國產(chǎn)裝備精度低，我國現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展所急需的塑料精密成型裝備不得不大量進(jìn)口。海關(guān)數(shù)據(jù)顯示：我國進(jìn)口精密注塑機(jī)的數(shù)量從2001年的近1.4萬臺增長至2004年的近2萬臺。這種依賴進(jìn)口的不利局面，直到2006年前后，本項(xiàng)目取得突破并大規(guī)模應(yīng)用時(shí)才被徹底扭轉(zhuǎn)。
塑料精密成型核心是對制品比容積（V）穩(wěn)定性(擠出成型)或重復(fù)性(注射成型)的精確控制。楊衛(wèi)民指出，在所有塑料成型過程中都存在一種規(guī)律，那就是壓力（P）和溫度（T）會對比容積（V）產(chǎn)生一定影響，而比容積（V）的變化則會引起成型制品質(zhì)量和形狀尺寸變化，這就是塑料的PVT特性。只有掌握了塑料加工過程中的這種特性，并研制精密成型裝備對工藝參數(shù)進(jìn)行有效控制，才能獲得精密制品。
但在當(dāng)時(shí)，塑料PVT特性關(guān)系測試的核心技術(shù)在我國長期處于空白，全球也僅有德國、日本和美國的三家公司掌握。針對這個問題，項(xiàng)目完成單位潛心攻關(guān)，終于發(fā)明了塑料PVT特性的在線測試方法及裝置，拿下了精密成型技術(shù)與裝備國產(chǎn)化路上的第一只攔路虎。更難能可貴的是，新技術(shù)一改國外技術(shù)只能進(jìn)行離線測試的缺點(diǎn)，率先實(shí)現(xiàn)了在線測試。利用這個技術(shù)，項(xiàng)目完成單位建立了我國第一個工程塑料PVT特性關(guān)系數(shù)據(jù)庫，包含五大系列60多個品種近2000個牌號的工程塑料，為塑料精密成型裝備PVT在線控制奠定了基礎(chǔ)。
在此基礎(chǔ)上，針對精密成型的主要影響因素，項(xiàng)目完成單位經(jīng)過八年攻關(guān)，通過工藝裝備創(chuàng)新和系統(tǒng)集成，突破了塑料均勻塑化與穩(wěn)定輸送、伺服驅(qū)動與液壓控制優(yōu)化、模板結(jié)構(gòu)及精密成型工藝優(yōu)化、塑料注射充模成型過程可視化方法和裝置等關(guān)鍵技術(shù)，成功研制出了具有國際領(lǐng)先水平的精密注射成型和精密擠出成型裝備，并實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。
記者發(fā)現(xiàn)，這些技術(shù)的開發(fā)大都是從零開始，但多數(shù)成果卻填補(bǔ)了國內(nèi)空白，有些成果甚至領(lǐng)先國際。譬如，注射成型可視系統(tǒng)就屬于國內(nèi)首創(chuàng)，比肩國際。該技術(shù)研究了注射成型中20余種典型缺陷的產(chǎn)生機(jī)理及解決措施，并編制了《注射成型工藝指南》，為精密塑料制品生產(chǎn)制訂合理的成型工藝提供了保障。
經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測，本項(xiàng)目研發(fā)的精密注射成型裝備主要性能指標(biāo)優(yōu)于國外同類先進(jìn)技術(shù)，精密擠出成型裝備主要性能指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。目前已建成精密擠出成型生產(chǎn)線達(dá)34條，28種機(jī)型的精密注塑機(jī)已大規(guī)模生產(chǎn)并已售出6萬余臺，暢銷瑞士、德國和日本等全球數(shù)十個國家和地區(qū)。2008～2010年累計(jì)銷售收入107.3億元，利潤16.15億元，稅收8.13億元，創(chuàng)匯2.17億美元。