产品详细介绍 机械设计原理STEAM主题课程 项目背景 在现代生产和日常生活中，机器已成为代替或减轻人类劳动、提高劳动生产率的主要手段。机器的主体部分是由若干机构组成，机构是我们研究机器的核心。机械设计原理的学习可帮助学生提高运用理论解决实际问题的能力，培养机械方案设计能力和应用编程解决工程实际问题能力。 在本项目中，学生可借助机械设计原理套件与人工智能与编程教学系统，了解凸轮机构、双摇杆机构、曲柄摇杆机构等常见机构的原理及特点，搭建相应模型并通过编程实现智能控制。 课程性质 这是一门以项目式教学开展的跨学科课程，以基于建构主义理论的 5E 教学模式作为指导，结合了中小学信息技术课程标准与编程教学特色。 课程目标 1.知识与技能 ⚫  了解机械机构的类型及其在现实生活中的应用。 ⚫  掌握机械机构的结构特点，设计并制作相应模型。 ⚫  学习图形化编程或 C++代码编程的基础知识，使模型完成实际任务。 ⚫  掌握机械模型算法的设计、编写及调试。 2.过程与方法 ⚫  通过对机械模型的搭建和编程，逐步发展编程思维和工程思维能力。 ⚫  在模型实现功能的过程中，经历从不同的角度寻求分析问题和解决问题的方法。 ⚫  通过观察、查阅相关资料等活动，培养对信息的有效性、客观性做出判断的意识，发展分析概括能力。 3.情感态度与价值观 ⚫  了解机械设计在日常生活和生产中的应用，初步认识科学和技术的社会功能。 ⚫  具备探究和创新的初步意识，敢于依据客观事实提出和坚持自己的见解，能听取不同的意见。 ⚫  乐于尝试运用多种材料、多种思路、多样方法完成创意搭建，体会创新乐趣。

产品详细介绍 资深结构设计工程师；专做3D打印模型设计、模型评估；逆向工程 成功案例：

机械设计综合实训台

塑性精密成形是坯料在外力作用下，使金属在模具中发生塑性变形而成为所需形状、尺寸和性能的产品加工过程。该工艺能够解决材料切屑加工困难、加工量大、材料利用率低等问题，既减少了人力物力的浪费，又提高了产品的尺寸精度和使用性能。 1、铝合金、钛合金等温精密模锻工艺应用 某型号飞机铝合金法兰盘无斜度、无余量等温精锻件，图1所示，该锻件通过一次性成形达到零件外形设计尺寸，内孔和外形无须机械加工。 图1 铝合金法兰盘精密成型件 某型号飞机Ti-1023钛合金护板接头等温精锻件，图2所示，该等温精锻件外形无余量，为简单毛坯一次成形。   图2 钢板焊接件及钛合金精锻件 某型号Ti-1023钛合金摇臂等温精锻件，图3所示，已通过装机试飞测试，属于无斜度无余量精锻件。                                                                          图3(a) 钢摇臂机加件     图3(b) 钛合金摇臂等温精锻件 图4所示为某型号发动机TC6钛合金等温精锻件摇臂和指针。研制的钛合金等温精锻件的复杂程度处于国内领先水平。 图4 钛合金等温精锻件 2、液态模锻（挤压铸造）工艺应用 该工艺可解决铝合金小型复杂结构件的精密、高效的成型问题。针对气泵上盖零件，图5所示，实现了一模成形（多）两件、带侧孔抽芯、钢镶嵌件等工艺特点，简化了原加工工艺，降低了制造成本。 图5 气泵上盖液态模锻件 与某军工厂合作完成了多功能炮弹壳体液态模锻工艺研究，图6所示，炮弹毛坯内孔不加工，材料利用率大幅提高，加工工时大幅度下降，炮弹试验件经靶场试验测试满足设计要求。 图6 气泵上盖液态模锻件 某航空仪表电器厂传感器法兰盘，图7所示，材料为Ly12，采用液态模锻技术制取通用毛坯，替代原工艺采用的挤压棒料直接加工，可加工出8种尺寸规格的零件，降低了材料消耗，缩短了加工周期，节省了加工费用，已实现批量生产。 图7 气泵上盖液态模锻件 电器安装基板，如图8所示，材料为6063铝合金，采用液态模锻技术，实现了一模成形两件，将原数控加工的槽沟一次成形，尺寸达到设计要求，简化了该零件的加工工艺，缩短了加工周期，提高了生产效率。 图8 电器安装基板液态模锻件 3、铝合金精密冷挤压工艺应用 变形铝合金薄壁深筒“液压锁缸体”零件，图9所示，原工艺采用棒料直接加工而成，加工难度大、材料利用率低；利用冷挤压技术直接成形，挤压件要求外形及内孔不加工，表面质量要求高，通过工艺及模具设计优化，零件尺寸精度均达到设计要求，内外表面均不需要加工。 图9 液压锁缸体挤压件 手机电池用铝壳毛坯，图10所示，一次冷挤压成形工艺，铝壳壁厚0.3mm，外形尺寸可按要求设计，同时解决了挤压件的表面质量问题，所开发的工艺可用于成型矩形的各种尺寸规格手机电池铝壳。 图10 手机电池壳挤压件 铝合金电器屏蔽罩，图11所示，截面尺寸29×43mm，长度160mm，壁厚1.2mm，采用简单毛坯一次性挤压成形，表面质量好，尺寸精度高。 图11 铝合金电器屏蔽罩挤压件

本工艺采用染整废水集中处理，把棉、毛、丝、麻、毛巾、床单、丝织等各种各样的染整废水集中在一起进行处理。①稳定了水质，有利于生产管理；②对处理系统中一群混合的微生物来说，多种多样的营养可以培养多种多样的细菌，提高了系统的处理效率；③大规模集中处理具有规模效应，克服了各厂单独处理废水时，由于水质波动而引起的冲击以及污泥膨胀、处理效果不佳、处理成本高等弊病。特别是染整废水生物处理后排出的剩余污泥，一般采用化学处理，将含水率99％的剩余污泥浓缩至含水率为98~97％，然后投加大量无机化学凝聚剂、高分子混凝剂、石灰进行机械脱水成含水率70~80％的泥浆、泥饼，外运填埋或是焚烧。一般很难找到出路，且易造成二次污染。 本成果在集中处理的基础上，提高单元处理设备的能力，把一个曝分成三段，通过改变污泥负荷来控制污泥指数，减少剩余污泥产生该成果获中国纺织总会科技进步三等奖。

优质的豆浆基料是大豆食品加工的基础。豆奶及植物蛋白饮料的风味和色 泽决定了产品的品质。 采用独特的大豆磨浆专利技术为高品质大豆食品的生产提供了解决方案。10 采用该专利技术，敏感性成分无损失，豆浆营养价值更高；无需添加消泡剂， 豆浆更加天然；豆浆基料风味清新自然，色泽亮黄不灰暗，口感爽滑无颗粒 感；采用该专利技术的磨浆系统，可获得质量恒定的豆浆基料。通过与饮料及 酸奶技术结合，生产高品质豆奶和大豆酸奶。 大豆酸奶生产线包括：大豆浸泡系统，无氧制浆系统，配料、杀菌系统， 发酵系统，制冷系统和冷库，RO 脱氧水制备系统，CIP 系统；锅炉、灌装系统

极端环境制造技术是指在外场辅助作用下的材料制造技术。利用外场提供的极强能量与物质的超常交互作用，实现强能场与被加工材料之间的能量传递与转化，从而获得常规条件下难以实现的高性能材料。中科院理化所采用超重力燃烧合成极端制造技术，为高性能难熔金属材料提供制造技术和工艺。

原子经济性反应可从源头上减少和消除化工生产对环境的污染，反应物的原子全部转化为期望的最终产物，是绿色化学与化工发展的重要方向。本项目针对系列原子经济反应工艺，开发了系列固体酸催化剂和反应精馏集成技术，提高转化率和选择性，实现合成工艺无“废水”排放。

一、项目简介碳酸钙作为一种优质填料和白色颜料，广泛应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、医药等行业。虽然我国石灰石资源丰富, 分布广泛, 但质量良莠不齐，直接影响了轻质碳酸钙产品的质量。如果石灰石的镁、铁含量过高，会导致碳酸钙产品的碱度高、白度低、镁含量高，将其添加在塑钢中会导致粘度增大、拉伸电流升高，最终造成塑钢制品发黄等后果。本技术以低品位（特别是镁、铁含量高）的石灰石为原料，采用降镁增钙的新工艺生产轻质碳酸钙、活性微细碳酸钙及纳米碳酸钙。该工艺产品除满足橡胶、塑料、造纸、涂料等行业外，更适合于诸如塑钢等对白度、镁含量有特殊要求的行业。二、项目技术成熟程度  该技术成熟，已有工业应用，就该技术已申请发明专利： 一种降镁增钙的沉淀碳酸钙生产工艺。申请公布号：CN103880058A，申请号：2014101150133。三、技术指标采用该技术生产的产品满足甚至高于相应产品的国家标准。四、市场前景我国石灰石资源丰富，碳酸钙产品用途极为广泛：塑料工业是目前碳酸钙用量最大、使用最广、技术最成熟的行业。塑料工业中碳酸钙主要用作填充剂，填充量一般在5%-30%，填入塑料中可增加塑料体积、降低产品成本，提高塑料的尺寸稳定性、硬度和刚性，改善塑料的加工性能、耐热性和散光性能。 造纸行业是碳酸钙最具开发潜力的市场。世界上在纸张中碳酸钙的填充量约为纸张重量的20%-40%。碳酸钙加入纸张涂覆料中可以提高涂覆层的光泽、白度、不透明度、油吸收性、平滑度、抗老化性、耐菌性等。由于纳米碳酸钙添加到纸中具有良好的透气性，是高档制品的理想填料，如女性用卫生巾、婴儿用尿不湿、卷烟用纸等。碳酸钙是橡胶工业中使用最早、用量最大的填充剂，填充量一般在5%-75%。碳酸钙大量填充在橡胶制品中，可以增加制品的体积，节约昂贵的天然橡胶和降低成本。碳酸钙在涂料中的应用研究表明，用纳米碳酸钙填充涂料可以提高涂料的柔韧性、硬度、流变性和光学性能。将其添加到胶乳中，能对涂料形成屏蔽作用，达到抗紫外线和防热老化的作用，增加涂料的隔热性。碳酸钙在油墨中的填充量一般在5-40%。由于纳米碳酸钙在油墨产品中能体现出优异的分散性和透明性、极好的光泽和遮盖力及优异的油墨吸收性和高干燥性，因而被广泛用于高档油墨中作为填料。还可以被用作硅酮胶的增强剂，能极大地提高硅酮剂的拉伸强度、模量性能和硬度。此外，碳酸钙还广泛应用于制药、生物发酵、日用化工等行业，随着碳酸钙制备和表面修饰技术的进一步发展，碳酸钙的使用范围将更加广阔，应用前景将更辉煌。五、规模与投资需求  生产规模根据厂家要求而定。年产1万吨产品投资100—150万元人民币，自动化程度越高，投资数额越大，且受市场影响价格会有波动。六、生产设备  主要设备包括：石灰窑、化灰机、碳化塔、压滤机、干燥机、包装机等。七、效益分析 每1万吨产品年利润150—1000万元人民币。受市场影响价格会有波动。九、合作方式技术转让。

针对活性污泥法负荷能力较差，运行不够稳定、易产生污泥膨胀、曝气池中的生物浓度低等问题，我们利用微生物集群效应的EPS（Extracellular polymeric substance）形成移动床生物膜反应器工艺，并发现了优良生物活性泡沫载体填料。利用表面改性的方法实现了载体所特有的反应性功能基和活性基团可与微生物肽链氨基酸残基作用，形成离子键结合或共价键结合，将微生物和酶固定在载体上。移动床生物膜反应器工艺具有污泥浓度高、高环境抗性和耐受性占地面积小、基建投资低、运行成本低、具有多样性等优点。