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高档数控机床与基础制造装备—精密立、卧式加工中心
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北京工业大学
2021-04-14
复杂结构件数控加工精度与稳定性控制
随着航天发动机性能和技术指标的不断提升，涌现出叶轮、机匣、舱段、壁板等大量服役于高温、高应力恶劣工况的高性能复杂结构件，此类零件结构整体成形、型腔封闭狭小、型面精度苛刻、薄壁易于变形、材料难于切削、极低损伤要求，迫切需要解决高速切削机理、刀具设计制造、刀具路径规划、加工颤振抑制等制约高速切削加工效率、精度、稳定性的瓶颈问题。
项目在“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项、国家自然科学基金的支持下，系统掌握了航天特种难加工材料高速切削工艺规律，提出了五轴铣削刀具“结构-参数-动态特性”一体化设计与无瞬心包络刃磨方法，提出了多轴铣削刀具路径高阶切触规划和精度控制方法，提出了多轴铣削加工过程稳定性预测与颤振在线抑制方法，掌握了多轴加工的装备工艺交互行为及其动态演变规律，揭示再生效应和过程阻尼对加工稳定性的影响，通过刀具结构模态耦合调整工艺系统阻尼，实现颤振在线抑制，显著扩大了极限稳定区域。
形成了完整和自主可控的多轴加工稳定性控制技术体系，应用于“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项五轴加工中心、车铣复合加工中心和数控系统换脑工程，显著提升了国产高档装备和精密刀具对于航天复杂结构件精密制造的适用性和可靠性，获北京市科技奖二等奖1项、中国专利奖优秀奖1项。
北京理工大学
2023-05-10
特种加工数控机床系列产品与配套关键技术
随着我国经济的飞速发展，对精密数控机床的需求量越来越大，尤其对特种加工数控机床的需求越来越强烈，因此在国家十一五规划中已将特种加工数控机床列入高档精密数控机床的重大专项。 特种加工数控机床包括：数控电火花线切割加工机床、数控电火花成形加工机床、电化学加工机床、激光加工机床、电子束加工机床以及离子束加工机床等。在航空、航天、船舶、汽车和家电等领域，这些特种加工数控机床是加工精密复杂形状零件和摸具不可缺少的装备。 哈工大特种加工及机电控制研究所经过多年的努力，已研制成功慢速
哈尔滨工业大学
2021-04-14
复杂结构件数控加工精度与稳定性控制
随着航天发动机性能和技术指标的不断提升，涌现出叶轮、机匣、舱段、壁板等大量服役于高温、高应力恶劣工况的高性能复杂结构件，此类零件结构整体成形、型腔封闭狭小、型面精度苛刻、薄壁易于变形、材料难于切削、极低损伤要求，迫切需要解决高速切削机理、刀具设计制造、刀具路径规划、加工颤振抑制等制约高速切削加工效率、精度、稳定性的瓶颈问题。
项目在“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项、国家自然科学基金的支持下，系统掌握了航天特种难加工材料高速切削工艺规律，提出了五轴铣削刀具“结构-参数-动态特性”一体化设计与无瞬心包络刃磨方法，提出了多轴铣削刀具路径高阶切触规划和精度控制方法，提出了多轴铣削加工过程稳定性预测与颤振在线抑制方法，掌握了多轴加工的装备工艺交互行为及其动态演变规律，揭示再生效应和过程阻尼对加工稳定性的影响，通过刀具结构模态耦合调整工艺系统阻尼，实现颤振在线抑制，显著扩大了极限稳定区域。
形成了完整和自主可控的多轴加工稳定性控制技术体系，应用于“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项五轴加工中心、车铣复合加工中心和数控系统换脑工程，显著提升了国产高档装备和精密刀具对于航天复杂结构件精密制造的适用性和可靠性，获北京市科技奖二等奖1项、中国专利奖优秀奖1项。
北京理工大学
2022-05-30
螺旋锥齿轮数控加工关键技术与成套装备
本项目在国家、天津市各项科技计划支持下，重点突破螺旋锥齿轮数控加工模型、机床结构与精度设计、齿轮检测修形三项关键技术，开发了螺旋锥齿轮数控铣齿机、磨齿机、滚动检查机等系列化成套装备，打破了国外技术垄断，满足了重型车辆、大型舰船、万米石油钻机等国家重大需求。产品获中国名牌和中国驰名商标，国内市场占有率90％以上，并获欧盟CE认证，出口21个国家和地区。本项目总体技术达到国际先进水平，极大推进了我国高端制造装备的技术进步。
天津大学
2021-04-14
飞机复杂结构件数控加工动态特征技术及应用
项目组在国家科技重大专项和国家自然科学基金的支持下，提出了以加工动态特征为载体进行加工全过程工艺知识建模的技术思路，攻克了加工动态特征驱动的自动数控编程和加工变形精确控制技术，为复杂结构件从计算机辅助加工到智能数控加工的跨越提供了理论和技术支撑。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
飞机复杂结构件的数控加工能力是衡量一个国家航空制造水平的重要标志。新一代飞机结构件更复杂、精度要求更高、制造周期要求更短，对五轴联动数控加工技术提出了更高的要求。项目组在国家科技重大专项和国家自然科学基金的支持下，提出了以加工动态特征为载体进行加工全过程工艺知识建模的技术思路，攻克了加工动态特征驱动的自动数控编程和加工变形精确控制技术，为复杂结构件从计算机辅助加工到智能数控加工的跨越提供了理论和技术支撑。成果在多家航空航天企业推广应用，完成了多个军机和C919、ARJ21 等民机型号多件复杂结构件的研制生产，被工信部、发改委和国防科工局作为航空领域国产高档数控机床应用示范工程三大关键共性技术之一，向全国军工制造行业推广。
三、创新点
1.揭示了加工过程中间状态几何参数、工艺参数、监测检测量等动态信息的动态迭代规律和传递规律，突破了基于加工动态特征的加工全过程工艺知识建模技术，实现了复杂结构件工艺知识积累由以零件为载体到以加工动态特征为载体的模式转变。
2.提出了基于特征识别的加工特征自动排序、加工驱动几何自动创建、工艺参数自动迭代方法，构建了加工特征切削参数优化模型，实现了复杂结构件的快速编程和高效加工。
3.提出加工过程中自适应释放和消除工件变形的加工模式，研制出能监测工件变形的浮动装夹工艺装备，突破了基于加工动态特征的装夹/加工/监测/检测自适应协同控制技术，实现了加工变形精确控制。
四、主要技术指标
1.特征自动识别率大于95%；
2.刀轨自动生成率大于95%；
3.数控编程效率提高3倍以上；
4.加工效率提高30%以上；
5.大型复杂结构件加工变形控制在0.05mm/m以内。
五、知识产权及获奖
加工动态特征驱动的智能数控编程与加工技术，研究成果2016年获“国家技术发明二等奖”、2015年获“中国机械工业科学技术一等奖”。目前已拥有授权国家发明专利60余项。
六、成果图片
图1 成果总体技术
图2 加工过程零件面型检测
南京航空航天大学
2022-08-12
XK2420 数控龙门镗铣床及五面加工中心
此项目是上海理工大学与上海重型机床厂及太原第一机床厂产学研合作，开发的大型数控机床，由上海理工大学应用技术研究所设计、上海重型机床厂/太原第一机床厂制造。机床为工作台移动、定梁龙门式镗铣类大型机床。工作台长度×宽度：8000×2000mm、立柱间通过宽度 2500mm，机床自重 76500Kg、工作台可承载工件重量 5000Kg。适合于各类板类、箱体类和机架类零件的数控加工，可进行铣、镗、钻、铰、攻丝等各种操作，对复杂型面和空间曲面进行三座标联动数控插补加工。机床还配套有可交换的卧式镗铣头和万能镗铣
上海理工大学
2021-01-12
一种多轴电力推进半实物模拟试验平台
本发明属于船舶电力推进领域，并公开了一种多轴电力推进半实物模拟试验平台。该模拟实验平台包括依此连接的开发主机、实时仿真机、电机驱动器和电机组，开发主机用于开发船-机-桨模型；实时仿真机用于收集系统状态信息，完成对电机组的控制；电机驱动器分为主动电机和负载电机，电机组分为主动电机和负载电机，电机驱动器和电机组是组成电力推进半实物实验平台硬件在回路模拟的主体。通过本发明，实现船舶或海洋平台电力推进的半实物模拟试验，为研究人员对实际大型船舶和海洋平台多轴电力推进系统的设计、论证和验证提供指导，适用范围广，
华中科技大学
2021-04-14
槽式光热发电多模型预测函数控制及其优化
针对太阳能集热系统扰动多、大滞后和大惯性等控制难点，建立了适合控制器设计的简化分段非线性模型，并设计了基于预测函数控制策略的集热系统出口导热油温度控制系统。该预测函数控制策略在调节速度、超调量以及稳定性方面的控制效果均明显优于传统PID控制策略；与未简化的多模型预测控制相比，简化后的多模型预测函数控制的最大动态偏差增大了13%，但计算量大大降低，控制器的实时性也得到增强。
南京工程学院
2021-05-21
槽式光热发电多模型预测函数控制及其优化
针对太阳能集热系统扰动多、大滞后和大惯性等控制难点，建立 了适合控制器设计的简化分段非线性模型，并设计了基于预测函数控 制策略的集热系统出口导热油温度控制系统。该预测函数控制策略在 调节速度、超调量以及稳定性方面的控制效果均明显优于传统PID控 制策略；与未简化的多模型预测控制相比，简化后的多模型预测函数 控制的最大动态偏差增大了 13%,但计算量大大降低，控制器的实时性也得到增强。
南京工程学院
2021-01-12