成果简介： 回转体构型运动副在重大装备及精密装备中应用广泛，各类主机的工作精度、性能、寿命、可靠性等指标均与回转体运动副的性能密切相关，然而其空间结构的复杂性及高的功能特性要求对其制造工艺提出了巨大挑战。复杂构型回转体运动副表面要求耐磨、减阻并具有较高的疲劳强度，需要较高的表面面型精度。目前回转体构型零件淬硬表面一般采用固结磨料面接触制造工艺实现，然而固结磨料制造技术易于造成磨削烧伤及表面裂纹，影响零件的性能及使用寿命。此外，某些精密元器件或者特殊环境下工作的元器件在使用过程中表面会附着污染物、粉尘等物质而导致腐蚀或者性能下降，常规的机械作用强度较大，易于导致表面损伤，耦合化学、机械以及超声振动的表面精密修整工艺能够柔顺覆盖材料全表面，确保精准去除表面缺陷、污染物的同时避免附加损伤；此外某些工件空间尺寸较小且内外表面工艺结构复杂，蕴含大量的边、角、棱结构，易于导致制造工艺末端缺陷（毛刺）并对运动副配合表面造成损伤，严重影响使用性能，确保已加工表面的面形精度同时高效去除表面末端缺陷已成为迫切需要解决的生产实际问题。常规刚性工具难以实现表面的精准吻合而无法实现全表面精密修整，而基于自由磨料的液态柔性磨具可以实现容器空间的全部填充，实现工具-工件的全表面精准吻合并避免表面附加损伤，是复杂构型零件表面精密修整与清洗的理想工艺。基于上述分析，课题组开发了复杂构型表面精密修整清洗多功能一体机。表面精密修形是在柔性工具对零件表面廓形进行拟合运动的基础上通过表层材料的塑性流动、小尺度材料剥离实现表面几何特征属性的全面提升，柔性工具与零件表面之间的弱机械作用可以在提高零件表面微观几何精度的同时有效避免附加损伤，然而目前为止获得纳米级表面粗糙度仍然主要依靠熟练操作者的手工研抛为主，生产效率低、劳动强度大、最终表面质量严重依赖于操作者个人的技术水准，难以保证高精度复合曲面制造精度的稳定性。复杂构型表面精密修整清洗多功能一体机将有助于实现表面精密修整、去污的一体化，降低生产成本，提高生产效率，具有广阔的市场前景。 市场分析及前景： 表面精密修整清洗一体化技术在许多行业都具有较好的应用前景：一、机械零部件在电镀前后的清洗或喷涂前的清洗，拆修零部件的清洗，要求高清洗度，如油泵油嘴偶件、轴 承、制动器、燃油过滤器、阀门的清洗。二是印制电路板、硅片、晶片、元器件壳、座、铁路系统用的信号控制继电器、元器件、连接件、显像管以及电真空器件等的清洗。三是眼镜、显微镜、望远镜、瞄准具等光学系统及取样玻璃片的清洗。四是医用器具、食品、制药、生化等试验中所用各种瓶罐的清洗。五是喷丝头、精密 模具、精密橡胶件、珠宝工艺品等的清洗。天津大学科技成果选编我国现有各类超声设备制造企业上百家，分布主要集中在东南沿海地区。据统计资料，沿海地区的厂家占全国总数的 85%，可见经济发达地区对超声波表面修整技术的应用广泛，普及程度高，这也证明超声波清表面修整技术推广普及的前景十分广阔。 主要技术指标： [1] 精密修整后的表面粗糙度小于 1nm，边、角、棱结构处的末端缺陷消失； [2] 表面光滑亮泽，无油污及颗粒物附着。 技术水平及知识产权认定情况情况：本成果属于国际先进水平，成果归独家所有。 应用领域：工程机械、微电子系统、光学精密仪器，医疗器械等 合作方式及条件：技术入股 

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。

本项目核心技术获中国轻工业联合会科学技术进步奖二等奖。 1、项目简介 本项目所指复杂装备主要为复杂动力机械装备及其关键零部件，如汽轮机、压缩机等。 本项目针对复杂装备制造企业技术准备时间长、效率低、制造过程模式自动化程度低、协调能力差、信息共享度和集成度不高、信息孤岛现象等实际情况，研发了集数字化设计、制造和智能化监控管理为一体的设计制造管理系统。项目重点突破了复杂装备智能化制造过程和工艺参数优化、工艺工装设计自动化、数控机床生产的数字监控管理智能化、基于短距离无线通讯(Zigbee)技术的生产信息双向传输、自适应在线排产优化等关键技术，为研发设计制造集成管理系统提供了技术支撑。 2、创新要点 （1）将开放式装配建模技术应用于产品的研发中，创立了模型的 UML 表达方式、装配体特征、装配配合公差分析和系统的装配层次分析等，完成了产品的结构设计、零件与装配的联动设计、装配仿真分析，并建立了产品及其关键部件的数字样机。开放式装配建模方法更有效地指导产品由整体构思到样机设计的整个过程。 （2）提出了面向数字化预装配的分层干涉检测算法，该方法把干涉检测过程分为粗检测、半精检测、精确检测三层，通过逐层检测，大大加快了干涉检测的速度，提高了检测的精确度，有助于预装配中优化装配序列的快速生成。 （3）基于虚拟产品开发管理技术 VPDM，研究并解决了机械装备虚拟数字样机开发中的数据交叉、耦合和冗余问题； （4）基于工程知识和多视觉特征模型，提出了一种装配优化序列规划方法。利用直接装配关系图表达产品几何信息、设计信息、制造信息和装配信息等，通过产品特性和操作环境的评价因素，构建装配先后关系，从可行装配序列中选择最优装配序列，更好地帮助设计师完成装配设计并做出正确决定。缩短了产品研发时间，保证产品准时投放市场。 3、效益分析 目成果广泛应用于多家装备制造企业，其中 4 家企业利用该技术提高生产效率 20%~30%，按时交货率从 63％左右提高到 90％以上。近三年企业总计新增利润 6.1663 亿元，新增税收 3.3804 亿元，新增销售 28.058 亿元。减少了 80%以上的生产管理人员 4、推广情况（已推广企业） 本项目成果已在无锡透平叶片有限公司、无锡压缩机股份有限公司、江苏南方机电股份有限公司、无锡市安迈工程机械有限公司等生产企业得到成功应用。 授权专利： 1.数控机床刀具的在线管理方法 201010129780.1 2.车间加工设备群加工运行优化的方法 200910031198.9 3.数控机床监控方法 201110430626.2

本项目核心技术获中国轻工业联合会科学技术进步奖二等奖。 1、项目简介 本项目所指复杂装备主要为复杂动力机械装备及其关键零部件，如汽轮机、压缩机等。 本项目针对复杂装备制造企业技术准备时间长、效率低、制造过程模式自动化程度低、协调能力差、信息共享度和集成度不高、信息孤岛现象等实际情况，研发了集数字化设计、制造和智能化监控管理为一体的设计制造管理系统。项目重点突破了复杂装备智能化制造过程和工艺参数优化、工艺工装设计自动化、数控机床生产的数字监控管理智能化、基于短距离无线通讯(Zigbee)技术的生产信息双向传输、自适应在线排产优化等关键技术，为研发设计制造集成管理系统提供了技术支撑。 2、创新要点 （1）将开放式装配建模技术应用于产品的研发中，创立了模型的 UML 表达方式、装配体特征、装配配合公差分析和系统的装配层次分析等，完成了产品的结构设计、零件与装配的联动设计、装配仿真分析，并建立了产品及其关键部件的数字样机。开放式装配建模方法更有效地指导产品由整体构思到样机设计的整个过程。 （2）提出了面向数字化预装配的分层干涉检测算法，该方法把干涉检测过程分为粗检测、半精检测、精确检测三层，通过逐层检测，大大加快了干涉检测的速度，提高了检测的精确度，有助于预装配中优化装配序列的快速生成。 （3）基于虚拟产品开发管理技术 VPDM，研究并解决了机械装备虚拟数字样机开发中的数据交叉、耦合和冗余问题； （4）基于工程知识和多视觉特征模型，提出了一种装配优化序列规划方法。利用直接装配关系图表达产品几何信息、设计信息、制造信息和装配信息等，通过产品特性和操作环境的评价因素，构建装配先后关系，从可行装配序列中选择最优装配序列，更好地帮助设计师完成装配设计并做出正确决定。缩短了产品研发时间，保证产品准时投放市场。 3、效益分析 目成果广泛应用于多家装备制造企业，其中 4 家企业利用该技术提高生产效率 20%~30%，按时交货率从 63％左右提高到 90％以上。近三年企业总计新增利润 6.1663 亿元，新增税收 3.3804 亿元，新增销售 28.058 亿元。减少了 80%以上的生产管理人员 4、推广情况（已推广企业） 本项目成果已在无锡透平叶片有限公司、无锡压缩机股份有限公司、江苏南方机电股份有限公司、无锡市安迈工程机械有限公司等生产企业得到成功应用。 授权专利： 1.数控机床刀具的在线管理方法 201010129780.1 2.车间加工设备群加工运行优化的方法 200910031198.9 3.数控机床监控方法 201110430626.2 

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。

成果描述：本实用新型提供一种轴类零件简易装夹工装,包括底板、靠板、螺栓组件、竖横向滑板、三角连板、夹紧臂、夹子头、支撑板、滑轴、弹簧、压板、连接架和竖向滑板,具有加强筋的底板连接在靠板的左端,横向滑板、支撑板和竖向滑板连接在靠板的右端,带有夹子头的夹紧臂连接着横向滑板,三角连板两腰的角端通过螺栓分别和夹紧臂、连接架连接,连接架的上端有压板,压板和支撑板之间有滑轴,弹簧套在滑轴上。本实用新型结构简单,便于制造和使用,且具有很好的互换性,有利于不同直径的轴类零件装夹。市场前景分析：本实用新型结构简单,便于制造和使用,且具有很好的互换性,有利于不同直径的轴类零件装夹。与同类成果相比的优势分析：国内先进

一种考虑机床几何结构误差的多轴数控加工后置处理方法，根据机床结构分别建立不含结构误差的机床运动变换链和含有结构误差的机床运动变换链，采用不含结构误差的机床运动变换链求解刀具运动的各运动轴理想运动坐标，该理想运动坐标中不考虑机床结构误差。之后采用含有结构误差的机床运动变换链计算运动计算上述理想运动坐标的补偿量，通过补偿该理想运动坐标，使得机床的实际运动轨迹与设定运动轨迹之间的偏差在允许范围之内，保证刀具实际轨迹与设定轨迹的一致性。本发明弥补了传统后置处理方法的不足，可以实现包含机床几何结构误差的多轴后置处理，有助于提高机床加工过程中的运动精度，提高零件加工质量。

合成一例可用于空气分离的三维多孔氢键有机框架（Chem. Commun. 2016, 52, 4991），并发现它可以捕获空气中的水形成具有独特三维水网的水合物。不同于各类气体水合物，该水合物中的三维水网是由一维排列的有机分子作为模板而形成的。基于对该水合物的前期表征数据，张伟雄教授课题组初步判断该化合物存在独特的过冷现象以及介电弛豫现象，可作为一例新颖的类冰结构，拓展人们对类冰结构中水分子动力学行为的理解。因此，他们结合原位同步辐射X射线单晶衍射、原位中子粉末衍射、原位红外光谱、差示扫描量热分析、变温介电分析等多种表征技术，确认该三维水网的氢原子在室温下、缓慢冷冻和快速冷冻的条件下分别处于动态有序、静态有序和静态无序（即其室温相在缓慢冷却过程中发生一级铁弹相变，并可在快速冷却中产生过冷现象）。同时，他们发现该三维水网表现出来的复杂介电弛豫行为可以很好地用偶极玻璃模型进行描述，并认为该现象主要来源于“质子传递”和“取向改变”这两种介电弛豫机制的交叉影响。正是这两种机制的相互阻碍，使得水分子在快速降温中难以迅速形成取向有序的稳定结构，而是出现尺寸不一的短程关联的结构单元和偶极单元，因而产生过冷现象以及类偶极玻璃型介电弛豫。这些发现不仅有助于进一步理解冰的过冷现象以及水分子的动力学微观机理，而且为寻找更多的类冰模型化合物提供了重要思路。

五轴和五轴以上联动数控机床是高效率高精度加工空间曲面类零件，如各类模具、水轮机和汽轮机叶片、三元流离心压气机、船用螺旋浆和推进器及螺旋锥齿轮的关键设备，目前我国不能自行生产，几乎全部依赖进口，每年达上百台之多。中型五轴联动数控机床的价格为每台60-80万美元，大型的约200-600万美元，还要附带许多条件，如不准加工军品，每年要检查生产记录等。 

研发阶段/n内容简介：本项目是为轻工业机械配套的计算机控制设备。执行部件为交流侍服驱动系统。经运行证明，该系统性能稳定、可靠，控制精度达到±5?m，钻孔速度达到12孔/秒，属于高速钻床，比香港产同类型产品速度提高了近一倍。本课题解决了两个难题：一是高速数据通信问题；二是工业现场抗干扰问题。目前我们正在准备开发第三代数控系统，已经有了初步成果。技术指标：控制精度可达到±0.5μm。在塑料、木质工件上钻速度最高可达到12孔/秒，五轴同动，单轴速度达到1.2米/秒。应用领域：本控制系统适用于五轴同动的各种