解决奥氏体不锈钢、高强度钢和超高强度钢、钛合金及镍基合金的切削加工难题，优化加工工艺方案，包括刀具的结构与参数优选，切削参数的选择与优化，工艺路线的确定，冷却润滑方案的制定等，提高加工效率与经济效益。主要内容包括：（1）刀具的选型及结构优化 根据被加工材料的物理力学特性，选择合理的刀具材料及结构，进行下列工作：①不同涂层材料切削仿真对比；②不同刀具角度的切削仿真对比；③不同刃型的切削仿真对比，主要考察直线刃、圆弧刃、倒棱、修光刃等单一刃型及复合刃型对切削结果的影响规律。

Ø  成果简介：针对高强度钢、淬硬钢等难加工材料构成的曲轴、连杆、凸轮轴等发动机关键零部件切削加工效率低，以及切削液、固体废弃物和噪声等废流排放量大的特点，通过绿色干切削刀具与工艺的研究、开发和应用，在保证加工质量水平的前提下，大幅度提高了加工效率。开发出针对发动机零件“以车代半精磨”、“以铣代半精磨”等实用的绿色干切削工艺技术，在保证发动机零件加工质量和效率的前提下，显著减少了污染物排放，提高了加工经济性，达到了绿色制造的目的。Ø  效益分析：

人参作为传统中药材，早在《神农本草经》中就被列为上品，具有“补中益气，养血安神，强壮体魄”的功效，长期以来在中医药中占据着重要地位，尤其在提升体力、增强免疫力等方面有显著作用。 随着现代技术的发展，冻干技术的应用为人参加工带来了革命性变化。通过低温和真空环境下的升华原理，冻干技术能够去除新鲜人参中的水分，最大限度保留其活性成分、营养物质和药效。这不仅延长了产品的保质期，还改善了产品的便捷性，便于储存和运输，适应了现代消费者的需求。 本项目专注于人参冻干技术的研发，旨在提高人参产品的质量与市场竞争力。冻干后的产品不仅保留了原有的药效和营养成分，还具有更长的保质期，能够广泛应用于人参粉、营养补充品、保健食品等多个领域。同时，项目优化了冻干工艺，提升了有效成分的提取率，确保最终产品在营养和药效上的最大保留。 通过技术创新与产业化应用，本项目将推动人参产业的现代化发展，提升人参附加值，满足国内外市场对高品质人参产品日益增长的需求，为行业带来更多发展机遇。 1. 目标市场与市场规模： 本项目主要面向国内外高端健康食品、保健品和营养补充品市场，重点关注中老年人、亚健康人群及健身爱好者。随着生活水平提高，年轻消费者也逐渐关注天然、绿色健康产品，冻干人参成为理想选择。全球人参市场年增长率约为5%-7%，冻干人参的潜力尤为巨大，特别是在高端健康领域。 2. 市场竞争预测： 目前，国内外已有企业涉足人参冻干技术，但大多数仍处于初步阶段，技术尚不成熟，且现有产品集中于中低端市场，冻干工艺不够精细，导致有效成分损失较大。竞争者包括传统人参生产商和新兴健康品牌。随着消费者对品质要求提升，市场将向高品质、高效能产品倾斜。本项目的冻干技术创新和产品高端化，使其具备强大竞争力，有望迅速占领高端市场份额。 3. 本项目核心竞争优势： 本项目的核心竞争优势在于冻干技术创新。相比传统工艺，项目技术能更好保留人参中的有效成分，提高营养价值和药效。产品形态多样（如粉末、颗粒、薄片等），满足不同消费者需求，提供便捷使用体验。项目在原材料采购、生产环节和质量控制上的优势，确保产品的高品质和稳定性。随着市场对高品质健康产品需求增长，本项目具备较强的技术壁垒和市场竞争力。

成果简介：针对高强度钢、淬硬钢等难加工材料构成的曲轴、连杆、凸轮轴等发动机关键零部件切削加工效率低，以及切削液、固体废弃物和噪声等废流排放量大的特点，通过绿色干切削刀具与工艺的研究、开发和应用，在保证加工质量水平的前提下，大幅度提高了加工效率。开发出针对发动机零件“以车代半精磨”、“以铣代半精磨”等实用的绿色干切削工艺技术，在保证发动机零件加工质量和效率的前提下，显著减少了污染物排放，提高了加工经济性，达到了绿色制造的目的。 效益分析：绿色干切削工艺技术的应用，可使发动机零件用高强度

“X-Cut”是北京航空航天大学高效数控加工技术研究应用中心自主研究开发的系列化数控切削参数优化系统，其核心软硬件系统包括：SimuCut、DynaCut、OptiCut和DataCut。X-Cut”已形成应用实施操作规范和应用指导，建立了技术培训及技术服务体系，并在国防科技工业“千台数控机床增效工程”的100余家企业成功应用，取得显著增效成果。 该系统在考虑机床、刀具的动态特性和工件材料切削特性基础上，通过对数控铣削加工过程的切削力学、动力学等仿真，并根据给定的机床、刀具和工艺约束条件，提供铣削过程“仿真-优化-数据库-数据手册”使能技术解决方案，适用于100多种材料牌号的高速、中低速铣削加工参数的优化。提高材料去除率(MRR)指标20〜50%；提高主轴功率利用率20~50%。已获得多项国家发明专利或软件著作权，获得国防科学技术奖二等奖和全国发明展览会金奖。

基于声发射磨削过程监测技术，开发了可视化的磨削工艺优化技术，主要提供磨削效率以及磨削精度改善技术，已经用于数十家企业磨削工艺优化之中。

成果与项目的背景及主要用途： 本成果可以帮助企业降低生产成本，提高经济效益和市场竞争能力。其技术 途径是通过系统优化，降低企业的用能及原材料消耗，进而降低成本。可以起到 节能、减排、增效、降耗的综合效果。 本成果以化工原理、化工热力学、化工系统工程的原理和方法为基础，以计 算机模拟、过程集成为技术手段，着眼于整个系统的优化，可以显著降低企业的 能量消耗和物料消耗，降低生产成本。其特点是使用成熟设备的优化组合及优化 操作，通过加工过程的合理化及能量发生、利用、回收、输送的合理化达到节能、 降耗、增效、减排的目的，技术成熟可靠。 大多数节能工作着眼于局部。例如，低温热回收只着眼于低温热怎样回收， 本成果则通过系统优化设法将低温热降到最低，然后再考虑其回收；根据能量守 恒定律，低温热的降低，必然带来外部能量供应的降低，因而，可以显著降低外 部能来能量消耗，同时，将低温热回收系统的负荷降到最低。再如，精馏系统的 20天津大学科技成果选编 21 能量优化，单纯考虑精馏塔系统节能是一个局部优化，但是，从整个装置的角度 考虑精馏塔系统的能量优化则是一个整体优化，整体优化的节能效果会更显著。 随着过程系统工程和热力学分析两大理论的发展及其相互结合与渗透，产生 了过程系统节能的理论和方法，把节能工作推上了一个新的高度。 主要包括： 1. 化工装置潜力分析与瓶颈诊断 2. 工艺系统优化 3. 化工能量系统分析与集成优化 4 Total Site 能量系统优化 该技术成果适用于各类过程工业过程，包括石油化工、煤化工、精细化工、 食品化工、制药过程、钢铁、电力等，技术成熟可靠，没有风险，投资回收期可 控制在 1 年以内，也可根据工厂要求控制在 3 年以内。 技术原理与工艺流程简介： （1） 化工装置潜力分析与瓶颈诊断 采用数学及计算机技术对现场采集的数据进行分析，修正模型参数，建立与 现场操作数据基本吻合的机理模型，寻求对工艺及设备的深刻理解，诊断系统及 设备的潜力和瓶颈。 通过计算机模拟与标定计算，诊断装置与设备的潜力及存在的瓶颈因素，通 过少量的改造或操作优化，实现装置扩产或节能。 （2） 工艺系统优化 反应系统：采用夹点技术，有效利用反应热。对于吸热反应，则实现有效供 热。 精馏系统：优化精馏塔序列及回流比、采出量，采用夹点技术实现精馏塔内 部及外部能量系统的集成优化，以及多效精馏、热泵精馏、隔壁精馏等技术的优 化运用。 换热网络优化：通过夹点技术分析节能潜力，优化换热网络。对冷系统和热 系统采用。 设备强化：采用计算机模拟技术优化工艺操作及设备选型，通过选用高效分天津大学科技成果选编 离、换热、蒸汽回收装置实现设备强化。设备强化同时带来最小换热温差的变化， 进而，通过夹点技术，实现设备强化后的反应系统、精馏系统及换热网络的再优 化。部分装置的优化效果可达 40%以上。本技术若用于工艺包效果会更好。 （3） 化工能量系统分析与集成优化 含换热网络优化和蒸汽动力系统优化二项内容。通过夹点分析和换热网络优 化技术，实现对用热及用冷过程的优化，对新过程，一般可节能 2040%，对已 有过程，一般可节能 1030%。蒸汽动力系统优化含锅炉系统，蒸汽储能，热电 联产，燃料系统等的优化，节能效果在 1030%范围。 （4） Total Site 能量系统优化 以夹点技术为核心，从各装置的工艺优化入手，首先实现能量需求侧的优化， 然后对各装置进行夹点分析和换热网络优化，使能量回收达到最优，然后考虑各 装置之间的能量优化，最后是公用工程系统的能量优化。最终，做到全系统的能 量优化。Total Site 能量系统优化是工厂能量优化的最佳解决方案，可显著提高 系统能效。 技术水平及专利与获奖情况： 该技术具有近 30 年的研究历史，数千套装置的工业实践，是美国国家能源 署首推的过程工业节能减排先进技术。 本项目组自 2008 年与英国曼彻斯特大学过程集成中心（CPI）展开合作，在 近 20 年过程模拟优化研究基础上，消化吸收 CPI 的过程集成技术，经过 10 余个 工厂，近 30 套不同工业装置（涉及石油化工、煤化工、精细化工、食品工业、 制药工业、电力等过程）的工业实践，积累了丰富经验。 优化过的典型工业过程有： 20 万吨/年二甲醚装置优化 60 万吨/年煤制甲醇过程优化 10 万吨/年水玻璃生产过程优化 10 万吨/年白炭黑生产过程优化 2 万吨/年大豆制油过程优化 2 万吨/年大豆蛋白生产过程优化 22天津大学科技成果选编 120 万方/天天然气处理过程优化 150 万吨/年常减压装置优化 20 万吨/年催化裂化装置优化 4 万吨/年气分及 MTBE 装置优化 2 万吨/年 HFC125 装置优化 应用前景分析及效益预测： 系统优化的目标是降低能耗和企业的生产成本，同时，带来节能减排的社会 效益。 节能减排势在必行，系统优化是帮助企业提高技术水平，实现节能减排的有 效技术途径。 应用领域：石油化工、煤化工、精细化工、食品、制药、电力等行业 合作方式及条件：面议

本成果可以帮助企业降低生产成本，提高经济效益和市场竞争能力。其技术途径是通过系统优化，降低企业的用能及原材料消耗，进而降低成本。可以起到节能、减排、增效、降耗的综合效果。本成果以化工原理、化工热力学、化工系统工程的原理和方法为基础，以计算机模拟、过程集成为技术手段，着眼于整个系统的优化，可以显著降低企业的能量消耗和物料消耗，降低生产成本。其特点是使用成熟设备的优化组合及优化操作，通过加工过程的合理化及能量发生、利用、回收、输送的合理化达到节能、降耗、增效、减排的目的，技术成熟可靠。大多数节能工作着眼于局部。例如，低温热回收只着眼于低温热怎样回收，本成果则通过系统优化设法将低温热降到最低，然后再考虑其回收；根据能量守恒定律，低温热的降低，必然带来外部能量供应的降低，因而，可以显著降低外部能来能量消耗，同时，将低温热回收系统的负荷降到最低。再如，精馏系统的能量优化，单纯考虑精馏塔系统节能是一个局部优化，但是，从整个装置的角度考虑精馏塔系统的能量优化则是一个整体优化，整体优化的节能效果会更显著。随着过程系统工程和热力学分析两大理论的发展及其相互结合与渗透，产生了过程系统节能的理论和方法，把节能工作推上了一个新的高度。主要包括：1. 化工装置潜力分析与瓶颈诊断2. 工艺系统优化3. 化工能量系统分析与集成优化4 Total Site能量系统优化该技术成果适用于各类过程工业过程，包括石油化工、煤化工、精细化工、食品化工、制药过程、钢铁、电力等，技术成熟可靠，没有风险，投资回收期可控制在1年以内，也可根据工厂要求控制在3年以内

本发明公开了一种机械加工能量效率的切削参数优化方法，包括以下步骤：根据数控机床切削过程建立数控机床的切削参数优化模 型，根据数控机床的性能和加工要求建立切削参数优化模型的约束条 件，利用改进的多目标教与学优化算法分别求解上述步骤建立的切削 参数优化模型和切削参数优化模型的约束条件，得到优化后的切削参 数，其中算法中的科目成绩为数控机床的切削速度 v、进给速度为 f、 切削深度为 ap，学员 X 为拥有这三个科目成绩(v,f,ap)的个体，即 X＝ (v,f,ap)，班级为学员数量为 NP 的群体，其

本发明公开了一种机械加工能量效率的切削参数优化方法，包括以下步骤：根据数控机床切削过程建立数控机床的切削参数优化模型，根据数控机床的性能和加工要求建立切削参数优化模型的约束条件，利用改进的多目标教与学优化算法分别求解上述步骤建立的切削参数优化模型和切削参数优化模型的约束条件，得到优化后的切削参数，其中算法中的科目成绩为数控机床的切削速度 v、进给速度为 f、切 削 深 度 为 a_p ， 学 员 X 为 拥 有 这 三 个 科 目 成 绩(v,f,a<