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未知自由曲面复杂零件再设计与直接加工技术
项目简介
针对制约我国机械装备行业发展与提升的复杂关键零部件再设计与快速加工等技术瓶颈，以影响整机性能的机械装备凸轮、汽轮机叶片、螺杆压缩机转子、增压器叶轮等为研究对象，着力构建未知自由曲面复杂零件再设计技术与数据点云直接加工技术的集成创新，使再设计效率和直接加工精度得到极大提高，技术水平和产业化成果达到国内同类研究和应用的领先水平。
技术指标
(1)未知自由曲面复杂零件的高精高效数字化技术。研究了基于蚁群算法和遗传算法的多特征测量路径规划技术、曲率连续自适应测量技术、BP 人工神经网络重定位技术、Delaunay 半径补偿技术等，开发了“复杂未知自由曲面三维智能测量系统”，为高精高效数字化奠定了基础。
(2)基于多分辨分析的曲线曲面控制顶点光顺技术。针对传统光顺算法计算效率极低，细节难于保留等问题，研究了二进小波多分辨快速光顺技术和有理数尺度小波的任意分辨率光顺技术，首创了“曲线曲面多分辨分析光顺系统”，兼顾了光顺的整体性和局部性。
(3)复杂零件的三维再设计质量控制技术。针对多分辨光顺尺度无法确定，光顺效果评判手段有限等难题，研究了基于线性假设和逆问题的多分辨光顺精度控制技术、基于极限反射法的曲面品质分析技术，开发了“极限反射法曲面品质分析系统”，实现了光顺尺度的快速反算，消除了视点和光源对评判结果的影响。
(4)双映射法数据点云直接加工技术。针对 CAD 建模及传统数控加工所引起的累计误差，研究了双映射散乱点云结构拓扑技术、数据点云全干涉检查技术、无干涉刀具加工路径规划技术，开发了“数据点云直接刀具规划与加工系统”，实现了数据点云的直接加工，填补了国内在该领域的空白。
效益分析
项目研究成果使系统的测量精度提高了 1 个数量级，测量效率提高了 3 倍以上，再设计周期缩短了 30%，在机床允许条件下，未知原型零件的直接加工精度可达μm 级。项目成果在无锡透平叶片有限公司、无锡压缩机股份有限公司和无锡沃凯精密机械制造有限公司等得到成功应用，研究成果获发明专利 7 项，软件著作权 7 项，发表论文 64 篇，SCI 收录 9 篇。
应用情况
本成果有助于提升企业研发实力与效率，降低研发成本，提升企业技术水平和核心竞争力。首创的数据点云直接加工技术，缩短了企业的工艺流程，提升了产品的加工效率与制造精度，降低了废品率，对企业的节能减排和绿色制造同样有显著作用。项目在机械装备行业有极好的推广应用价值和社会效益。
江南大学
2021-04-13
一种用于确定叶片加工弯曲度误差的方法
本发明公开了一种用于确定叶片加工过程中的弯曲度误差的方法，包括：为待测量的叶片获取其多个截面的形心，并将位于第一和最后的截面的形心相连以获得直线 L<sub>c</sub>；对叶片设计模型同样获取其多个截面的形心，并将位于第一和最后的截面的形心相连以获得直线 L<sub>s</sub>；对叶片测量模型、叶片设计模型的多个截面分别计算其形心与直线 L<sub>c</sub>、L<sub>s</sub>之间的距离d<sub>ci</sub>、d<sub>si</sub>；相应计算得出待测量叶片的各个截面的弯曲度误差 d<sub>i</sub>＝d<sub>ci</sub>-d<sub>si</sub>。本发明还公开了相应地用于准确获取截面形心的改进方式。按照本发明，可以快速、准确、稳定地测量叶片在加工过程中所产生的弯曲度误差，并能将所测得的型面扭曲度误差结果作为评价叶片加工质量的指标，相应改善叶片加工质量。
华中科技大学
2021-04-11
平面弯曲焊缝跟踪自主移动焊接机器人
项目研究背景： 焊接是机械制造工业中关键的工艺技术之一。焊接自 动化必须借助一定的焊接自动化装备，目前国内外广泛采用机器人。机器 人是一种传统的机构学与近代电子相结合的产物。其综合了计算机科学、 控制论、机构学、信息科学和传感器技术等多个学科。机器人作为一种代 替劳动者完成繁重而危险重复性的工作的自动化设备已被广泛地应用于 汽车、机械、电子、建筑等行业。 技术原理 ：本产品是针对平面弯曲焊缝自动跟踪所开发的一种具有智
南昌大学
2021-04-14
聚苯硫醚复合专用树脂制备及纤维成形关键技术
课题组在国家863计划等资助下，研究聚苯硫醚（PPS）复合专用树脂制备及纤维成形关键技术; 研究开发了具有抗紫外特性的功能PPS纤维;研究确定了纳米SiO2增塑PPS纤维的新配方新工艺;自主设计开发了PPS纤维纺丝新型工艺与装备，成功纺制了具有优良物理机械性能纳米复合PPS纤维。成果已在企业推广应用。
东华大学
2021-02-01
铜包铝复合材料连铸直接成形技术与生产应用
我国是世界第一铜消费大国，但75%的铜资源依赖进口。开发高性能铜铝复合材料，替代广泛应用于信号传输、输变电、仪器仪表等领域的纯铜导体，对于推进以铝节铜、缓解铜资源短缺具有重大意义。本成果发明了高性能铜包铝材料的连铸直接复合及加工成形短流程技术，研制了连铸成形关键装备，突破了双金属连铸直接复合界面控制、双金属复合材料加工协调变形等关键技术，开发出高性能铜包铝电力扁排、铜包铝扁线和圆线等产品。本成果技术具有生产效率高、环境负荷低和成本低，可生产大断面和异型断面铜包铝复合材料等特点。获授权国家发明专利10项，已转让两家企业实施，已建成年产千吨、三千吨、五千吨级铜包铝复合材料生产线3条，可节铜70%以上，取得了显著的经济和社会效益。本成果专家鉴定意见认为：“…具有鲜明的独创性和完全自主知识产权，整体处于国际领先水平，…”。获2010年度教育部技术发明一等奖。
北京科技大学
2021-04-11
铝合金壳体类零件精密锻造成形加工技术
项目概况 军事工业中的弹药部件、微波通讯器材中的壳体、汽车中的安全气囊、压缩机中的涡旋壳体等都属于铝合金壳体类零件。这些铝合金壳体都是具有异型型腔的盲孔类零件，其尺寸精度要求高、内孔型腔复杂和光洁度要求相当高，而且内孔侧壁与底面相交部分的圆角半径极小，内孔侧壁相交部分的圆角较小。 对于形状复杂、型腔深度较浅的盘状类铝合金壳体以及型腔深度较深的筒形类铝合金壳体，采用精密锻造成形工艺及模具等成套加工技术在硬铝合金如2A12、锻铝合金如6063和6061、超硬铝合金如7A04等铝合金壳体的大批量工业生产上获得了应用，达到了高效、经济、精密制造加工的目的。主要特点 采用精密锻造成形加工技术为军事工业、通信器材和汽车等装备上使用的量大、面广的铝合金壳体类零件的精密制造提供坯件，是提高生产效率、降低制造成本的关键技术。它解决了我国国内在汽车、通用机械、微波通信、军事工业等生产企业中普遍采用的数控加工方法加工这类铝合金壳体中存在的材料消耗大、生产效率低、能源消耗大、生产周期长和制造成本高等一系列问题，为铝合金壳体零件的生产提供一种实用、可靠、高效、经济的制造工艺。技术指标 对于铝合金壳体类零件，目前国内普遍采用数控车床、数控加工中心来加工这类壳体，这种加工方法可以得到合格的铝合金壳体；但该加工方法的材料利用率极低、生产效率低（只能采用小直径的铣刀，因此每次机加工量较小，需要很长的加工时间）、能源消耗大、生产周期长以及制造成本很高，因此国内企业的生产规模不大、产量不高，难于同国际相关行业竟争。 国内有些企业曾采用精密压铸技术来生产这类铝合金壳体，但由于压铸的铝合金壳体的内孔型腔光洁度差、壳体内始终存在着气孔和夹杂等铸造缺陷，使铝合金壳体的机械性能大大降低；难以达到铝合金壳体类零件的使用性能要求。 采用精密锻造成形工艺进行铝合金壳体类零件的生产，具有如下技术优势：（1） 壳体组织致密、表面光洁；（2） 材料利用率高，可达到70%～90%；（3） 生产效率高，可班产1000件～1500件。（4） 尺寸一致性好；（5） 设备投资少。市场前景 该项目的推广应用，既可节约贵重的铝合金材料，又能大大提高生产效率、减少加工工序，能显著降低制造成本；因此，具有显著的社会效益和经济效益。
南京工程学院
2021-04-13
高性能大规格复杂截面铝合金型材挤压成形及应用 技术
本项目研制了 20 余种高性能铝合金材料和大规格优质挤压用铸锭的制备技 术；研发了大型精密挤压模具优化设计方法与制造技术，试模次数≤5 次，模具 寿命≥35t/套；研发了挤压工艺控制与优化技术，以及型材后处理专用设备和技 术，使大规格复杂截面铝型材成品率提高到 62%以上。本技术获国家科技支撑 计划项目资助，获山东省科技进步一等奖。 利用本技术，已累计研制生产了生产高性能铝型材 68570 吨。为 300 余列 高速列车、280 列地铁轻轨列车研制提供了车体型材；在半挂载重汽车、船舶 中获得广泛应用，为西门子、阿尔斯通、庞巴迪、韩国 DU 等研制了系列高性 能大规格复杂铝型材。
山东大学
2021-04-13
超高强汽车用钢的热金属气胀成形技术开发
项目背景：随着能源短缺、环境污染等一系列问题的日益突出，汽车轻量化成为汽车制造领域研究的主要方向之一。而超高强钢的开发和利用是汽车轻量化一个有效的解决途径。然而随着钢材强度升高，势必造成室温成形困难，易出现成形应力高、回弹现象严重的现象，且对模具磨损大，使用传统的常温冲压工艺和设备难以生产。热金属气胀成形 HMGF(Hot Metal Gas Forming)技术可以为此矛盾提供较好的解决方案。HMGF 技术是将高强钢加热到一定温度，利用充气的方式将坯料胀成与模具内腔形状相同，具有一定形状和性能的结构件。使用该技术，可以实现复杂外形部件的整体成形，缩短生产周期，大大提高生产效率，从而降低制造过程的总体成本，为汽车结构件的轻量化提供有效途径。关键工艺技术：项目的关键工艺技术为：热金属气胀成型与组织性能调控一体化工艺，即在热金属气胀的过程中兼顾材料的成型和材料成型后的性能。通过分析超高强汽车用钢在成型条件下的热变形行为以及温度场和应力场的变化，保证材料的成型；通过探索成型条件下再结晶、相变等微观组织的变化，调控材料成型后的性能，最终实现超高强汽车用钢成型和成性的一体化。
北京科技大学
2021-04-13
针织成形鞋材生产装备关键技术及产业化
本项目主要研究针织成形鞋材生产装备的关键技术，研制双针床双贾卡立体提花经编机和针织成形鞋面电脑横机，研究成果已在针织成形鞋材生产中全面推广应用。
1. 主要科技内容：
① 针织成形鞋材装备提花技术；
② 针织成形鞋材装备编织技术；
③ 针织成形鞋材装备控制技术；
④ 针织成形鞋材 CAD 技术。
2、授权专利情况：围绕针织成形鞋材生产装备的关键技术研究，共获中国发明专利授权 13 件、软件著作权登记 2 件，发表学术论文 38 篇。
3、技术经济指标：双针床双贾卡立体提花经编机配有高动能大张力的贾卡系统，可编织双色、间隔效应的立体提花成形鞋材，机速 350 横列/min、最大花高 8000 横列以上；电脑横机具有三功位提花、可控沉降片和紧吊目技术，最高速度 1.2m/s；开发的成形鞋材 CAD 系统具有成形鞋材工艺设计、成形编织模拟等和快速 3D 仿真等功能。
4、应用推广及效益：2012 年以来，项目成果已在六安爱戈斯、晋江昱达、泉州炫龙、常州华誉和常州弘毅等 20 余家针织鞋材生产织造厂家进行了技术推广应用；2014-2016 年中累积新增利润 3.25 亿元、新增税收 5480 余万元。项目研究成果为针织成形鞋材生产企业提供了技术保证，提高了我国针织鞋材生产装备技术水平，增强了企业的创新能力，推动了产业升级与技术进步。
江南大学
2021-04-13
复杂壳体、法兰等管件高性能柔性整体成形制造技术
系统研究了换热器衬环、高压组合电器壳体等管件高性能柔性制造工艺原理及工装夹具装置；发展了装夹板式换热器压板后成形无缝金属衬环的工艺方法，以及同时成形装夹板式换热器压板后同时塑性成形两端法兰的柔性整体成形制造方法；构建了高压组合电器壳体支管及法兰一体化塑性成形工艺方法，以及工艺路径及工具头结构的优化确定方法。
西安交通大学
2021-04-11