●成果名稱(chēng)：塑料精密成型技術(shù)與裝備的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化
●獲獎(jiǎng)級(jí)別：2011年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)
●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(guó)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(guó)技術(shù)后來(lái)居上的畫(huà)卷。其生產(chǎn)的精密擠出成型裝備制品性能與國(guó)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(guó)際領(lǐng)先水平提高近一倍，產(chǎn)品暢銷(xiāo)瑞士、德國(guó)和日本等全球數(shù)十個(gè)國(guó)家和地區(qū)，讓海天塑機(jī)集團(tuán)2010年銷(xiāo)售收入躍居世界第一，為此，美國(guó)《塑料新聞》發(fā)表主編評(píng)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(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
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(lái)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(guò)“加工、測(cè)量、再加工”的“尺寸逐步逼近”來(lái)滿(mǎn)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(mǎn)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(lèi)技術(shù)和裝備完全被國(guó)外公司所壟斷，特別是在2004年，德國(guó)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(dòng)，并快速占領(lǐng)了高端國(guó)際市場(chǎng)。而當(dāng)時(shí)國(guó)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(wú)法滿(mǎn)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(guó)產(chǎn)裝備精度低，我國(guó)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(guó)進(jìn)口精密注塑機(jī)的數(shù)量從2001年的近1.4萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)至2004年的近2萬(wàn)臺(tái)。這種依賴(lài)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(duì)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(guò)程中都存在一種規(guī)律，那就是壓力（P）和溫度（T）會(huì)對(duì)比容積（V）產(chǎn)生一定影響，而比容積（V）的變化則會(huì)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(guò)程中的這種特性，并研制精密成型裝備對(duì)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(cè)試的核心技術(shù)在我國(guó)長(zhǎng)期處于空白，全球也僅有德國(guó)、日本和美國(guó)的三家公司掌握。針對(duì)這個(gè)問(wèn)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(cè)試方法及裝置，拿下了精密成型技術(shù)與裝備國(guó)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(guó)外技術(shù)只能進(jìn)行離線測(cè)試的缺點(diǎn)，率先實(shí)現(xiàn)了在線測(cè)試。利用這個(gè)技術(shù)，項(xiàng)目完成單位建立了我國(guó)第一個(gè)工程塑料PVT特性關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，包含五大系列60多個(gè)品種近2000個(gè)牌號(hào)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(duì)精密成型的主要影響因素，項(xiàng)目完成單位經(jīng)過(guò)八年攻關(guān)，通過(guò)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(dòng)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(guò)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(guó)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(kāi)發(fā)大都是從零開(kāi)始，但多數(shù)成果卻填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，有些成果甚至領(lǐng)先國(guó)際。譬如，注射成型可視系統(tǒng)就屬于國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，比肩國(guó)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(cè)，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(guó)外同類(lèi)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(guó)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(wàn)余臺(tái)，暢銷(xiāo)瑞士、德國(guó)和日本等全球數(shù)十個(gè)國(guó)家和地區(qū)。2008～2010年累計(jì)銷(xiāo)售收入107.3億元，利潤(rùn)16.15億元，稅收8.13億元，創(chuàng)匯2.17億美元。