多轴超精密车削/磨削加工装备的研发是实现上述零件的高效率、确定性超精密加工的基本途径。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 超精密加工技术作为现代高科技发展而兴起的新技术，它所能达到的精度、表面粗糙度、加工尺寸范围和几何形状已经成为一个国家制造技术水平的重要标志之一。例如，光学透镜、模芯、反射镜和精密机械件等典型零件的超精密加工面型精度 PV 值小于0.2μm，表面粗糙度小于5nm。多轴超精密车削/磨削加工装备的研发是实现上述零件的高效率、确定性超精密加工的基本途径。

数控立车切削加工作为制造技术的主要基础工艺，随着制造技术的发展，在 20 世纪末也取得了很大的进步，进入了以发展高速切削、开发新的切削工艺和加工方法、提供成套技术为特征的发展新阶段。是制造业中重要工业领域，如汽车工业、航空航天工业、能源工业、军事工业和新兴的模具工业、电子工业等行业的主要加工技术，也是这些工业领域迅速发展的重要因素。为了满足市场和科学技术发展的需要，达到现代制造技术对数控技术提出的更高的要求,为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，最重要的发展趋势是体系结构的开放性,数控技术、制造过程技术在快速成型、并联机构机床、机器人化机床、多功能机床等整机方面和高速电主轴、直线电机、软件补偿精度等单元技术方面先后有所突破。 黑灯工厂”是 Dark Factory 的直译，即智慧工厂，因为从原材料到最终成品，所有的加工、运输、检测过程均在空无一人的“黑灯工厂”内完成，无需人工操作，所以可以关灯运行，故而得名。智能化才是支撑企业的核心，智慧工厂中员工对智能化设备的掌控能力的要求大大提高，由原来的纯粹单一“操作为主，设备为辅”的角色演变为“设备为主，操作为辅”，需要员工变身为具备全面技术能力的工程师。技术工程师不仅要保证智能化生产线的正常运行，还要保证快速处理生产过程中产生的异常等，而且成为了智慧工厂的“隐形人”，由其在综合考虑效率、成本等因素的基础上决定哪些工作由机器完成，哪些由人完成，实际的生产仍是一个人机协作的过程。基于数字孪生建模、分析、调试、决策和运维等远程管控来实现和保障的。 本项成果的核心是黑灯模式下的动柱式数控机床智能装备及基于云控远程运维平台的加工产线的开发及其产业化，主要是开发中小型数控动柱立式机床智造装备、基于数字孪生驱动的云管控系统及 APP，研制低时延智能控制器并实现产业化。其关键技术是数字孪生驱动的一体化设计、智能控制AI 算法及其控制器和基于物联网的云控远程运维技术。数控机床与智能数字化+物联网+云平台相结合，因此形成的本成果是特有的数字化智能装备（数智装备）。 技术先进性和独占性在于： （1）基于数字孪生的动柱式数控车床的设计制造方法及精密加工自动化流程智能改进技术； （2）基于数字孪生驱动的自感知、自决策、可预测性运维等于一体的黑灯模式智慧工厂的云管控平台及制造服务 APP； （3）全新的基于区域选择性耦合控制的低时延智能控制技术的开发。创新点在于： （1）基于数字孪生模型的动柱式数控机床及其配套生产线的设计制造方法创新； （2）“倒立式五轴车铣中心”实现 5 面车铣复合加工；“动柱式数控立车”技术，X 轴主导轨、X 轴滚动丝杆、X 轴副导轨三者来定位动立柱技术；8-12 工位伺服液压刀塔，加工时换刀快、精度高、故障少； （3）通过内置 K210 智能芯片、SIM8200/8300 和智能传感等核心模块，实现了智能装备间 NB-ioT 和 mMTC 等 5G 物联通讯和人机交互； （4）将多源数控机床运行数据高效融合以及边缘计算与云端一体化，开发制造服务 APP 模块，构建面向制造服务生命周期的云网端管控平台； （5）基于区域选择性控制的低时延智能控制器实现了智能装备之间的网格化耦合控制，结合云网端管控系统及深度学习，构成智能产线。

本软件为系列化叶轮专用CAM软件，可完成整体离心叶轮和轴流叶轮的四坐标以及五坐标数控加工编程工作，叶轮几何形状可以是直纹面叶轮或自由曲面叶轮；也可以完成叶片的三坐标数控加工编程。用户只需输入叶轮数据和加工工艺参数，软件即可自动生成特定机床的数控加工代码。    主要功能： 1）曲面造型功能：根据叶轮设计数据，计算机自动生成叶片以及叶轮的几何形状，并显示在计算机屏幕上，可通过鼠标进行平移、旋转和缩放操作。 2）刀具轨迹的生成：在叶轮粗加工中，主要针对立铣刀，采用高效的刀位轨迹排布算法，缩短刀具走刀长度，提高加工效率；精加工阶段，针对常用的球头刀或者切削刃为二次回转曲面的非标准刀具，规划出刀具加工轨迹，非标准刀具尺寸可根据叶轮数据由软件给出。粗加工和精加工的刀具轨迹以图形方式输出。 3）刀具干涉检查与修正：对生成的每一个加工刀位，自动进行干涉检查，并自动修正干涉刀位。对于最终无法修正的刀位，给出刀具与叶片的干涉量，并通过计算机屏幕显示干涉刀位位置，供设计人员重新选择合适的刀具。 4）后置处理：可根据用户不同的数控机床结构，调用相应的后置处理程序，生成符合用户机床要求的数控加工代码。    技术特点： 1）本系列软件既能完成离心叶轮的整体加工编程，又能完成轴流叶轮的加工编程；两种叶轮的叶片可为直纹面也可为自由曲面。 2）粗加工采用高效的刀具轨迹，无走刀浪费。 3）对于自由曲面叶轮，精加工可采用二次回转面刀具，加工效率可大幅度提高； 4）对于直纹面叶轮，采用侧铣法加工，对每一步刀位都采用独特的算法进行了优化，使得加工过切量为最小，提高了加工精度。 5）对于干涉到位，给出了干涉量和干涉位置，便于设计人员选择刀具或修改叶轮的设计数据。 6）对叶片前缘和尾缘进行了修圆，提高了加工质量。    应用范围： 1）鼓风机、压缩机内的离心叶轮； 2）飞机发动机叶轮、军事装备推进器中使用的叶轮； 3）微型叶轮式人工心脏中的叶轮。

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。

一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 磁悬浮轴承是利用电磁力实现转子无接触支撑的新型支撑设备，对于高转速和高精度的场合，磁悬浮轴承在旋转机械中得到了广泛应用。在磁悬浮轴承系统中，电力电子控制器用于控制磁轴承线圈电流，从而产生用于悬浮的电磁力，是重要组成部分之一。 现有技术的痛点问题：目前在此领域广泛使用的电力电子变换器存在使用器件较多的不足之处，从而带来体积大、成本高等缺点，不利于系统的集成化。对于多轴磁悬浮轴承，存在较大的优化空间。另外，磁悬浮轴承中电力电子器件是最易失效的部件之一，威胁磁悬浮轴承的运行可靠性。如果在高速旋转过程中出现器件失效，将造成严重后果。

本发明公开了一种基于触发式测头五轴联动机床回转轴线几何 参数测量方法，属于数控系统、机床结构参数测量领域，包括仪器安 装、参数设置、碰撞采集和 RTCP 参数计算步骤。通过数控系统，驱 动测头探针与标准球进行碰撞并锁存碰撞点机床坐标，根据坐标计算 各个示教点相对应的标准球球心坐标，使用最小二乘数据处理方法， 对各个标准球球心坐标拟合主动旋转轴与从动旋转轴轴线方向与空间 位置，得到 RTCP 参数。本发明方法可完成五轴联动机床回转轴线几 何参数(即 R

本发明公开了一种对采用球头刀具的五轴联动机床平滑加工路径的方法，包括：(1)根据加工零件的几何形状和工艺参数，生成刀位轨迹源文件；(2)对源文件依次进行逐行读取、解析并提取其刀位点位置和刀轴矢量，以及判断刀位行有无干涉锥角以确定其锥角值的操作，由此获得锥角刀路文件；(3)对锥角刀路文件依次进行逐行读取，解析并提取其刀位位置、刀轴矢量和锥角，以及确定所有刀位行最优刀轴矢量的操作；以及(4)根据最优刀轴矢量计算刀位点坐标并执行后置处理以生成机床加工路径，从而实现对机床加工路径的平滑处理。通过本发明，能够使刀轴平滑过渡局部变成三轴加工，以消除局部非线性误差，并消除了奇异位置机床旋转轴大幅旋转问题，提高加工效率。

传统的双组份点胶系统的点胶部分自成一体，在点胶头加减速运动过程（特别是不规则图形点胶）中，点胶速度并不能自动跟随加减速，造成点胶头低速（曲线启始或曲线拐弯）时点胶过多，而在高速时点胶又不够的不均匀问题。本发明是在三轴运动控制平台基础上添加A和B两轴由步进电机或伺服电机带动的点胶泵构成五轴联动的插补数控系统，充分考虑机床的运动、A、B料的点胶泵的运动及外界温度的相互影响，满足从任意当前速度和加速度过渡到可随时调节的任意目标速度的S型的加减速，能使点胶运动具有较高平稳性，实现AB胶点机的

本发明公开了一种用于五轴数控加工的刀具轨迹防过切的方法， 包括以下步骤:(1)将刀具沿刀轴方向向曲面投影，并得出新刀位点、 新刀触点;(2)检测所述新刀触点在所述刀具上的位置;(3)调整所述刀 轴方向，转而执行所述步骤(1);(4)输出所述刀轴方向 T 作为所述刀具 的刀轴方向，使该刀具的轨迹防过切。本发明通过对关键的过切种类 判定方式、刀具刀轴的调整方式等进行改进，能够有效根据预先判定 的过切的具体位置，采用相应的调整手段防止五轴数控加工的刀具轨 迹发生过切。

本发明公开了一种用于评估数控加工三轴刀具轨迹质量的工艺 方法，其特征在于，包括：(a)获取由 n 个离散点依序共同组成的三轴 刀具轨迹，记录各个离散点在加工坐标系中的坐标值，将每个离散点 视为从坐标原点指向其所处位置的向量；(b)利用所获得的向量矩阵计 算三轴刀具轨迹的整体平滑度，并将其作为加工零件时的表面质量评 估指；(c)计算上述三轴刀具轨迹所对应的理想加工时间，并将其作为 加工效率的评估指标；(d)完成对三轴刀具轨迹质量的整体评估过程。 通过本发明，表明能够准确、高效和经济地评测三轴刀具轨迹加