- 050 -
设计说明
铜 奖
通过微型城市的方式对沈阳几处知名建筑进行设计，
以 八音盒为载体，作为盛京礼物美观且实用。
载体是礼物中常见的八音盒，功能也与普通八音盒并
无两样，但是在外观上是以沈阳的四处建筑作为参考，形成
微型沈阳。这四处建筑包含了现代丰富夜生活的彩电塔夜市，
历史遗迹大政殿，三线建设时期贡献付出的奉天工厂，以及
沈阳站。其中的开关也采用的相关元素进行设计。
设计：沈阳航空航天大学
沈阳 - 微型城市八音盒
- 051 -
设计说明
铜 奖
将故宫屋檐元素进行抽象提取，作为视觉形象与科技元素相融合，打造一座独具沈阳特色的
公交候车亭。在设计中主要体现以下三个方面特点：以皇城文化为形，以候车体验为本，以新兴
科技为魂，三者有机融合。整个车站在外形设计上有机流畅。夜晚时通过 LED 灯带的勾勒，醒目
的同时给人以独特的视觉感受。座椅、显示屏、自行车停放架等站点功能性设施结合造型及人群
使用特征进行整体设计，使得候车亭在视觉呈现上巧妙简约。与此同时，LED 玻璃、WIFI 热点、
无线充电、智能售货等一系列高科技技术的加持，将此站升级打造成智能化、人性化且独具沈阳
特色的智慧型公交候车亭。
设计：鲁迅美术学院
沈阳文化智慧云亭（公交车站）
职工发明设计赛
五小活动组
沈阳工业设计大赛
2022
- 053 -
设计说明
金 奖
近年来，随着国家军民整合的大力推进，国内商业发射市场蓬
勃发展，先后涌现了以北京蓝箭、北京星际荣耀、北京宇航推进、大
连神州五行等为代表的大量民营航天企业，这些企业为了适应未来民
用卫星发射市场，重点发展液氧甲烷火箭发动机。为提高火箭发动机
整体效率，大幅度提高液氧甲烷火箭发动机可靠性和稳定性，对火箭
发动机的动力效率、制备成本、质量可靠性提出了苛刻的要求，其中，
发动机涡轮泵系统大量采用微复杂腔道钛合金整体铸件产品，铸件尺
寸达到 500mm 以上，腔道最薄壁厚仅 2.5mm。为提高其结构的可
靠性和稳定性，要求铸件一体化成形，不允许采用分体铸造后焊接组
合，钛合金铸件质量关键部位均需达到 GJB2896A-2007 规定的 Ι 类
B 级要求，其它部位达到 Ι 类 C 级要求，尺寸精度要求达到 CT6 级以上，
制程难度极大。此类铸件由于其型腔极其复杂，具有窄腔道、多层叶
片、多盲区等特征，常规钛合金成形技术已无法实现其精密制造。采
用熔模铸造工艺，无法实现复杂窄型腔的型壳涂挂，且复杂腔道内型
壳、型芯极难清理。采用传统石墨铸型工艺、无法实现复杂窄型腔的
石墨型芯清理，并县城在石墨型加工精整和尺寸测量方面存在诸多困
难。采用传统锻造和机械加工组合方法，受限于零件流道复杂结构，
无法实现机械加工，且加工周期长、成本高、效率低。
基本于上述问题，本项目突破传统的单质铸型定式思维，以结
合石墨型和金属型两者优点为目标，成功开发出外型为石墨、型芯为
低碳钢的高适应性复合铸造技术，实现了复杂腔道铸件的完整成形；
开发了复杂流道高尺寸精度装配工装及工艺方法，实现了分布式流道
型芯的高尺寸精度装配；开发了圆弧刨刀修型工具，实现了突破传统
刨刀直线行驶轨迹，用于石墨材料内外圆修整；通过上述技术创新开
发，最终实现了泵壳体钛合金铸件的高质量、高精度成形，满足了民
用液氧甲烷发动机的配套急需，有力支持了我国航天技术的发展。
设计：沈阳铸造研究所有限公司
高尺寸精度刨刀工具设计
- 054 -
设计说明
银 奖
在吊具的检查和维护中，无法精准找到故
障点，需要很长时间进行整体检查，使员工的
维修工作量较大，建设一个机械自动检测站，
对吊具实现，自动机械位置检查，全自动参数
监控，自动将故障吊具送进维修站点并提示指
定的故障点进行维护，降低人员的工作负荷和
降低吊具的故障率。
设计：华晨宝马汽车有限公司
车身吊具自动检测站
- 055 -
设计说明
银 奖
本项目属于术士基础施工技术领域，具体为一种长螺旋压
灌桩后插钢筋笼后注浆结构。
长螺旋钻孔灌注桩系用长螺旋钻机钻孔，至设计深度后压
灌混凝土成桩。其特点是成孔不用泥浆或套管护壁，施工无噪
声、无振动，对环境无泥浆污染；机具设备简单，装卸移动快
速，施工准备工作少，工效高，降低施工成本等；对大陆承载
力扰动小。但长螺旋灌注桩的水平刚度、抗拔承载力及基础承
载力不能满足设计要求。为此提出一种长螺旋压灌桩后插钢筋
笼后注浆结构。
本项目创新目的在于提供一种螺旋压灌桩后插钢筋笼后
注浆结构，解决现有长螺旋桩的水平刚度、拉拨承载力及基础
承载力不足的问题。
具体为：使用长螺旋钻机成孔，成孔后自空心钻杆向孔内
泵压桩料，边压入桩料边边提钻直至成桩；将后注浆管、单向
注浆阀与钢筋笼加劲箍焊接成整体，高效震动器、钢筋笼震动
杆顶紧钢筋笼下部加强环，随钢筋笼一同插入桩身混凝土中；
长螺旋压灌桩施工完毕后采用高压注浆设备，通过预先在桩体
内预埋的注浆管路向桩底注入一定量的水泥浆液，通过浆液的
压力劈裂管路的包裹层，水泥浆液对桩底松软部分有填充、压
密、固结等作用，能大大提高桩基承载力。
通过本创新成果的实例，顺利完成了项目桩基础的施工，
施工过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态，无生产安
全事故，未产生废水、废气、废物等污染物；此工法具有施工
速度快，桩基质量得以保证，同时有效节省施工成本，得到设
计、监理和业主的认可和好评。
设计：中建一局集团（辽宁）建设有限公司
一种长螺旋压灌桩后插钢筋后注浆结构
- 056 -
设计说明
铜 奖
双轴划片机在硅片切割、晶圆切割以及特殊切割等加工过程中，
主要以伺服电机驱动滚珠丝杠的方式带动 Y 轴（包括第一 Y 轴和第
二 Y 轴）进行运动，由于伺服电机传动、滚珠丝杠和设备加工件本
身均存在一定的误差，因此需要使用光栅尺位移传感咕咕对双轴划
片机的 Y 轴进行误差补偿，从而实现精度校准。目前，现有双轴划
片机订采用两个第一 Y 轴和第二 Y 轴各自精度校准的方式，即先将
标定尺放置在工作台上，线纹尺固定后，分别用第一 Y 轴和第二 Y
轴上显微镜查看标定尺的刻度线，将线纹尺刻度与显微镜基准线对
准后，Y 轴伺服电机进行分度步进运动，每次步进运动中如存在误差，
通过显微镜成像效果对误差进行补偿与调整，从而实现 Y 轴精度对
准。但是，现有双轴划片机采用第一 Y 轴和第二 Y 轴各自精度对准
的方式，对准后第一 Y 轴和第二 Y 轴的偏差较大，从而影响设备切
割精度；同时由于采用双轴各自对准的方式，在 Y 轴精度调整试前
需准备两组显微镜，调试成本较高，而且安装两组显微镜耗时较长，
因此设计了一种双轴划片机的 Y 轴精度对准组件及对准方法，以解
决现有双轴划片机的两个 Y 轴对准精度存在偏差县城对准成本高的
问题。
本方法包括；补光栅工装、图像采集单元和控制单元；在第一
Y 轴与固定在工作台上的标定尺对准后，在第二 Y 轴上安装双轴联
动补光栅工装，通过第一 Y 轴上的图像采集单元寻找安装在第二 Y
轴上的双轴联动补光栅工装上的高精密玻璃尺为基准点，以双轴联
动步进运动方式，采用高精密玻璃尺为基准点，通过控制单元对第
一第二 Y 轴存在的差值进行补偿，将 Y 轴精度进行对准，对准精度
可达 ±1μm，减小了现有技术中双轴各自补偿方式产生的误差，有
效的提升了双轴划片机的切割精度。通过实验验证，补光栅工装可
调节机构，更便于调试着对 Y2 轴进行精度对准，与 Y2 轴安装显微
镜方式对比，更加节省时间，节约调试成本。
设计：沈阳和研科技有限公司
双轴划片机的Y轴精度对准组件及对准方法
- 057 -
设计说明
铜 奖
结合沈阳市东陵路高架桥支座更换实际
情况，设计创新发明出一套针对大型连续梁
更换支座的施工方法和梁体同步顶升设备。
成功解决了国内大型连续桥梁顶升五厘
米挑战，为后续国内外桥梁顶升支座更换提
供第一手宝贵资料。
东陵路高架桥维修工程，单联长度为
一百零五米，宽度为二十四米，相当于六个
标准篮球场大小，梁体结构 重量约达 6 千吨，
查阅国内外资料，对如此超大梁体进行支座
更换无相关任何参考文献和工程应用。通过
创新发明一套新的施工方法得以解决。
通过顶升后维修更换各类型支座，使桥
体的使用寿命大大延长，从而降低各类型桥
体的位移风险，能够更好的保证通行要求。
设计：沈阳市政集团有限公司
大型连续梁顶升更换支座施工工艺
- 058 -
设计说明
铜 奖
公司致力于打造卓越竞争力示范中心，
各装配车间精益单元建设活动意义重大，
39 厂应以 787 工区为单元构建精益单元，
应用各类管理工具努力打造一条优质、高
效、低成本运营的精益单元。787 工区目前
负责装配的产品主要包括 B777-300 翼尖、
B777-9 翼尖、B787 翼尖项目。
提升产品质量，降低各项目内检 PI 数、
客户反馈、内部审计、外部审计、质量报废、
拒收数等；目标参数在承接公司下达的指
标后应相应再降低 10%，提高产品交付质
量。
提高劳动生产率，通过物料配送、工
具配送等方式保证员工能够在 2M 的半径内
进行操作；开展高效的人员培训和标准作
业生产，通过技术创新，应用高效的装配
技术提高劳动生产率，最终目标实现人均
工时率提升 6% 以上。
通过改进创新，主要包括精益改进、
布局优化、物料定额优化、TPM 活动以及
AIW 活动等实现降本增效，各类改进创新
累计节约成本应在 6 万元以上；
班组建设管理，通过建设人员技能矩
阵、三级例会制度应用、可视化改进、绩
效管理以及文化建设，提高员工凝聚力，
实现员工满意度和职称晋升合格率均在
90% 以上。
设计：中航沈飞民用飞机有限责任公司
B787工区精益化装配单元建设
职工发明设计赛
创新工作室组
沈阳工业设计大赛
2022
- 060 -
设计说明
金 奖
华晨宝马的模具自动化比较高，模具运行上使用了大量的传感器，气缸等，控制
模具的运行逻辑，减小模具的磨损，提高模具的寿命和稳定性，但是在生产过程中容
易产生一些电气路问题，极大的影响生产效率。
为了提高生产效率，尽少占用生产时间，郭迎亮创新工作室研制出新型能够模拟
仿真压机连线检查模具电气及气缸的逻辑控制，它所华晨宝马 3 条生产线上的所有模
具参数导入在内，根据模具号很方便把该模具所有参数调出来，不用看图纸，模具气
缸按预置数据连续进行逻辑动作，如果有问题会报警提示，并有报警和运行记录（供
日后查档用）。多方面的在线下模拟生产线的实际情况，使模具的运动逻辑电气的检
查必须在生产线上可以放到生产线下，降低了生产线高度的使用频率，节约了生产线
的产能，从而节约电能减少了碳排放，同时还节省了人员工时，最大的优势是使生产
线上的问题解决放到了生产线下，释放了生产的产能，而且降低了对检查人员的技能
的要求，检查问题时不看图纸，直接使用此检测箱检测，所有的运行逻辑在检测箱中，
降低了生产成本，提高了问题解决效率。
此次创新项目主要成果是针对于模具检测箱智能型优化，能够在线下实现只有在
生产中模具进行逻辑控制方式，这种控制方式是全球首创，已经申请国家专利，它不
仅能够模拟压机连线控制，还具移动方便，内部有充电电池，模具智能检测箱具有以
下功能：
模具手动检测（保持原有功能）
模具逻辑检测（模拟压机连线生产气动连续动作）
模具识别（对模具识别码检测，对新模具具有指导接线功能）
24 芯电缆检测（三种智能检测，能快速检测出哪根出现问题）
18 芯电缆检测（三种智能检测，能快速检测出哪根出现问题）
控制界面和压机上界面相似，操作简单
和压机相同的单次和连续生产模式
报警也和压机相同
快速调取模具参数（三种调取方式即：ID，识别码和模具号）
报警和运行记录（供日后查档用）
如果和编程器相联能记录每个传感器、继电器和电磁阀曲线
对于新项目模具，只需要再现有检测箱中导入新模具的数据参数，就可以实现新
模具的功能检验。
设计：华晨宝马汽车有限公司
模具电气动态检测箱
- 061 -
设计说明
银 奖
设计：中铁九局集团有限公司
2019 年以来，国内高速铁路先张法轨道板生
产流水线模式基本已固定，上线工序数量及布置
模式也都大致相同，轨道板脱模后的翻板、封锚、
成品检测工序均未实现流水线上作业。线下工位
一般根据生产车间空间大小，分散布置，作业大
多通过人工配合机械完成，自动化、智能化程度
相对较低。
为实现先张轨道板全部十四个生产工序的线
上自动化作业，形成轨道板全工序智能制造技术
的科研目标，中铁九局集团有限公司贾有权工作
室在企业 2018 年科研成果 -CRTS Ⅲ型先张法预应
力轨道板智能化生产线关键技术的基础上，对既
有流水线成果实施进一步优化设计。在轨道板生
产主环线的脱模工位设置支线端口，应用智能化
和自动化技术，设计翻板、封锚智能化工位，集
成原有的检测工位设计，形成轨道板封检自动化
作业流水线，最终实现轨道板翻板 - 顶正 - 封锚 -
成品检测工序的线上自动化传输与智能化作业。
项目设计研究期间，共申请专利 9 项，授权
专利 5 项（其中发明专利 3 项，含国际发明专利 1
项），并被列为中铁九局 2021 年科研成果 -CRTS
Ⅲ型板式无砟轨道板智能建造技术及成套装备深
化研究的重要创新点之一。该成果经中国中铁股
份有限公司专家组鉴定，技术水平国际领先，被
评为 2021 年中国铁路工程集团有限公司科学技术
特等奖、中国中铁首届实用技术创新大赛特等奖。
轨道板封检自动化作业流水线集成设计
- 062 -
设计说明
银 奖
我国首套用于铁路敞车检修，侧板截换
作业等离子自动切割设备，在中车沈阳公司
完成各项试验，使用该设备作业的车辆顺利
通过生产验收。在我国铁路敞车检修，钢结
构最复杂的侧板截换部位，使用等离子自动
切割工艺获得重大突破，标志着铁路敞车检
修向着自动化、精细化方向发展成为可能。
此款等离子自动切割设备的成功应用，
将有效提高铁路敞车的检修质量。将自动化、
精细化的生产方式融入到生产任务最繁重的
敞车钢结构检修生产中。有效提高关联岗位
的生产效率，降低能源消耗和工时浪费，使
生产方式更加精益。该生产方式将产生相关
联动，拉动所有相关工艺和质量提升。行业
推广后将产生国贸大厦的经济和社会效益。
设计：中车沈阳机车车辆有限公司
铁路敞车侧板截换等离子自动切割项目
- 063 -
设计说明
铜 奖
提出了飞机数字化在线装调检测技术研究
的总体思路与方案，提出了采用成像的方式对
飞机各项操纵机构进行数字化测量，摒弃原有
人工角度尺度数的方式，提高了测量效率与精
度。同时，针对各数据进行分析，找出问题多
发点，可以反馈上一工序进行前期控制，提高
产品质量。
国内首次实现了飞机拦阻系统装置对合姿
态调整技术和飞机拦阻系统装置收上余量检测
调试技术，实现了高精度、高效率的飞机数字
化装调检测。
通过飞机数字化在线装调检测技术研究
与 应 用， 以 多 种 型 号 飞 机 为 对 象 开 展 应 用，
能够满足飞机装调检测的需求，实现相对原
装调检测效率提高 85%~90%，减少操作人员
65%~70%，创造显著经济效益，打破了飞机数
字化装调检测技术限制封锁与设备垄断，为实
现新一代军机的多品种、高质量、低成本快速
研制提供技术和装备保障。
设计：沈阳飞机工业（集团）有限公司
飞机数字化在线装调检测技术研究与应用
- 064 -
设计说明
铜 奖
加工车间主轴箱类及滑枕类零件精加工主要
设备使用年限已达 29 年，虽经多次维修，但精度
始终不能恢复，赞扬刨台系列产品主轴箱及龙门系
列滑枕类零件主轴孔同轴度超差、端面与主轴孔垂
直度超差，主轴孔同轴度成为了加工瓶颈问题，严
重影响了整机质量。通过本项目的实施，可整体提
升车间加工效率 50% 左右，加工零件精度 的提升
可直接提升整机装配精度及稳定性，进而降低零件
反修率，提升产品主要技术参数，增强市场竞争力。
项目以提升零件加工品质为目的，以现有产品为基
础，开发专机机床产品，确定产品升级目标和参数，
研发全新整机产品，经过测试和优化，最终达到目
标。
通过本项目的实施，将有效促进国产数控卧式
铣镗床的改进升级。实现产品的加工精度和加工效
率等用户关心的核心问题将被有效改善，为用户更
急了的接受和使用国产数控机床增强信心。有利于
扭转进口数控系统在重大领域中的垄断地位，提高
国产机床的市场占有率，为掌握相关核心关键技术，
摆脱进口依赖，服务国家战略，解决卡脖子问题具
有积极的促进作用。该项目生产后可解决军工、电
力、工程机械、船舶等重点行业和部门对此类机床
的迫切需求，为国家重点建设项目和国防工业提供
强有力的技术支持。在促进装备制造业发展，替代
数控装备进口方面可做出较大的贡献。
设计：沈阳机床（集团）有限责任公司中捷友谊厂
数控卧式铣镗床换代研发
- 065 -
设计说明
铜 奖
目前颗粒物是我国北方最重要的一种空
气污染因子，提高颗粒物的监测预警能力是
十四五规划中的重点内容之一，是碳达峰、碳
中和实现的关键环节之一。这种固体颗粒物构
成的大气气溶胶，不仅集中在近地面，同时也
存在于高空气流中，传统的近地面观测和遥感
影像分析均不能监测不同高度气溶胶的分布和
传播状况，本项目设计了一种基于激光雷达技
术的智能走航观测系统，包括激光雷达本体，
激光雷达本体上设有工作结构，工作结构上设
有防护结构。安装于激光雷达本体上工作结构
使激光雷达的高度可以调节，扩大了激光雷达
的使用范围。整个装置可自由移动，既适用于
固定站点气溶胶垂直方向的监测，又适用于野
外临时站点及污染区域走航监刹。防护结构可
根据雷达的使用状况而打开或关闭，避免激光
雷达通常直接裸露在外，避免灰尘大量堆积在
激光雷达上，并且减小了激光雷达受外力冲击
的概率，提高了观测设备的安全系数，延长了
气溶胶观测设备的使用寿命。
设计：辽宁省沈阳生态环境监测中心
智能气溶胶走航观测系统
职工发明设计赛
科技型企业组
沈阳工业设计大赛
2022
- 067 -
设计说明
金 奖
喷水罩作为砂轮划片机最重要的部件之一，其
性能直接影响产品的切割品质，限制划片机的应用
领域。本款新型喷水罩通过各种切割测试和数十家
客户生产验证，以其刀片保持锐度高寿命长、刀片
冷却效果好、产品崩边小拉伸变形小等特点成功大
量应用于板材类产品加工，不断推动多领域划片机
国产化。
本款新型气缸喷水罩通过各种切割测试和数十
家客户生产验证，以其刀片悦度高寿命长、刀片冷
却效果好、产品崩边小拉伸变形小等特点成功大量
应用于 QFN、DFN、BGA 等封装板材类产品加工，
不断推动多领域划片机国产化。
换刀／剥高时气缸自动弹出，避免刮跨损坏刀
片，不需要人工拆卸喷水结构的操作；
经过镶嵌稳流结构处理的侧喷高效清洁刀刃，
使刀片始终保持锋利，延长刀片寿命，减少产品 崩
边尺寸．大幅提升产品切割品质：
小角度前后喷在刀片两侧喷淋，更集口高效冷
却刀片；
喷水罩增加辅助侧喷结构，水流由 10 个小孔
高速喷出，冲击工件后沿出水方向形成均匀的长方
形水面，能够保持切割位置附近工件表面湿润，而
且可以及时冲刷砂轮刀片切割工件产生的碎屑，防
止碎屑沉积附着到工件表面形成后期无法清洁的脏
污污染。
在微调结构上增加了更加人性化设计：前后喷
上下调节和侧喷前后调节均增加了蝶杆结构，调 节
精准且避免了由于螺钉松动导致的变形和结构脱落
风险。
设计：沈阳和研科技有限公司
一种大幅提升划片机切割品质的气缸喷水罩
- 068 -
设计说明
银 奖
刀柄柔性自动化生产线，涵盖了析架机器
人、FMS 柔性制造管理系统、智能数控机床、
四轴联动夹具、储料库，浮动抓手等高端设备
或机构。
生产线整体设计从刀柄的工艺入手，分析
工件的加工工艺、节拍、工件外观特征等，设
计一种中载型双竖轴单悬臂析架自动线与一种
轻载型单竖轴单悬臂析架自动线完成工件的流
转、设计双通道重力式上料仓／积放式中转料
仓／长距离定节距料仓完成工件的存储、设计
专用夹具完成工件的自动夹持、升级智能机床
自动化配置与监测手段、集成 FMS 柔性制造管
理系统实现信息化及智能化， 完成“刀柄“工
件的全自动化加工。
综合技术指标达到了国际同类产品先进水
平，企业生产设备、工艺装备及检测手段齐全，
质量保障体系完善。
设计：沈阳机床（集团）有限责任公司
国产刀柄首条柔性自动化生产线
- 069 -
设计说明
铜 奖
叠层材料所具有的优良性能使其在航空制造领域获得
了良好的应用，目前在国产 ARJ21 飞机、C919 飞机等有大
量应用，但由于各层异性，怎么保证每层的孔径和质量都满
足要求是装配领域的一项重要课题，通常现场使用是国外采
购的进口刃具，制孔流程长、成本高、消耗大、难以刃磨，
且受制于国外采购情况。本项目通过分析现有制孔工艺流
程和刃具，对比国内外相关刃具在叠层材料中制孔的优缺
点，分析出影响制孔质量的关键因素，运用重构思路设计新
刃具，并依据新刃具制定新制孔流程，做到了国产化刃具解
决航空部件高精度叠层材料制孔问题，并做到了流程的标准
化利于推广，目前已经实现了复合材料叠层的应用，在国产
ARJ21、C919 等航空部件生产中得到大量应用，节省了国外
采购成本，取得了较高的经济效益，并逐步扩大应用至难加
工的钢钛金属叠层材料制孔中，实现研究及推广目的。
设计：中航沈飞民用飞机有限责任公司
航空叠层材料精密制孔研究及其推广
