华南理工大学焊接装备团队经过多年艰苦努力，成功开发出面向复杂水下空间环境的机器人水下焊接制造系统，在水下机器人移动平台、水下机器人焊接电源、潜水送丝装置、微型排水装置、水下视觉检测、工艺过程计算模拟、质量评价等关键核心技术取得了突破。研制的机器人水下焊接系统已在中广核等进行示范应用，可应用于强核辐射环境水下焊接与在役修复，水下焊接制造过程稳定，焊缝成形美观，焊接接头质量优良。通过产学研用合作，部分核心技术已在国内焊接设备上市公司等进行技术转化。 相关研究成果已申请国际PCT 5项、国家专利81件（发明42件），软件著作权登记21件。研究工作被科技日报作为35项卡脖子技术之一（第28项）进行了重点报道，人民网、新华网、中国新闻网等主流媒体都做了相关报道。 党中央、国务院高度重视海洋经济发展，作出了建设海洋强国的重大战略部署。机器人水下焊接制造技术不仅可以满足海洋资源开发装备现场制造、在役修复的需要，还可以提升特种舰船以及海洋维权装备在恶劣环境下的自动化维保能力，也能够应用于核电站强核辐射环境应急事故紧急修复处理。水下机器人焊接制造技术是科技日报重点报道的35项卡脖子技术之一。 总体技术方案 电站现场机器人水下焊接实验

成果描述：针对亚洲人群自然膝关节的解剖结构特点和运动学数据，实现了符合国内人群的人工膝关节的设计，为我国人工膝关节制造提供依据；提出了基于包络原理的人工膝关节匹配关节面的创新设计方法，实现了人工膝关节匹配关节面的参数化设计，在改变参数的基础上可进一步实现系列化设计和个性化设计；同时，可拓展应用于人体其它关节部位的参数化设计。市场前景分析：当前，美国大约每年有30万患者接受人工膝关节置换；在欧洲和亚洲发达地区，每年需做人工膝关节置换手术的患者约占人口的千分之一；而我国现在每年有超过3万患者接受人工膝关节置换。随着人们观念转变和生活要求的提高，以及医疗保险的改善，可以预测不远的将来我国每年至少有30万患者接受人工膝关节置换，再加上部分亚洲市场，每年亚洲国家有潜在50万患者选择人工膝关节置换。如果我们所设计的产品占领亚洲市场的1/4，每套产品按1元万记，估计产值为12亿。此项目研制开发适合于亚洲人群特点的人工膝关节假体，具有更适合亚洲人膝关节解剖特点和高屈曲度功能要求，其市场应用前景非常广阔。 根据人体自然膝关节的特点，开发适合于亚洲人群，尤其应用于中国人群的人工膝关节，符合我国当前骨科医疗领域的实际情况，对于我国外科医疗技术的进步无疑具有重要的现实意义，项目成功实施后可以有效地改善患者的生活水平，创造更大的经济效益。与同类成果相比的优势分析：国内领先。

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、369 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370 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370 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 

依托“索维奇智能新材料诺奖实验室”，解决了柔性印刷电子材料耐高温、阻燃、抗弯折等安全可靠性的问题，突破了新型复合性能印刷墨水的大规模制备技术，实现了功能化柔性印刷电子器件的快速制备，形成了基于材料-工艺-结构-性能的柔性混合电子一体化设计与制造平台。与传统电子制造技术相比，具有大面积制造、柔性化、绿色环保、低成本等技术优势。成果已应用于可穿戴健康监测集成部件、柔性纸基RFID芯片等。

成果简介本项目在国家973计划、863计划等研究成果基础上，跟踪国际趋势，形成9**nm 大功率单发光条半导体激光器，输出功率大于12W，寿命1万小时。主要优势：（1 ）填补国内空白。（2 ）易于光纤耦合。（3 ）多种波长可选。应用简介所处研发阶段：中试阶段适合应用领域：直接光加工、

         NMT和激光共聚焦技术的比较（1）什么是激光共聚焦激光扫描共聚焦荧光显微镜（laser scanning confocal microscopy, LSCM）是一种利用计算机、激光和图像处理技术获得生物样品三维数据、目前最先进的分子细胞生物学的分析仪器。                   主要用于观察活细胞结构及特定分子、离子的生物学变化，定量分析，以及实时定量测定等。其不仅可以得到非常清晰的荧光图像，进行多重荧光标记的定位和定量分析，还具有图像三维重建、荧光共振能量转移谱测定，甚至膜电位测定等功能，成为生命科学研究的重要技术手段。（2）激光共聚焦的局限随着激光共聚焦技术应用范围的扩大，其在研究中的局限性也逐渐突显。激光共聚焦技术主要采集的是生物样品内部的离子分子信息，这些离子分子信息的改变既可能源于样品内部离子/分子源的变化，也可能源于样品内外的离子/分子交换。这两种离子/分子变化过程是由完全不同的生命机制引发的。这要求研究者必须通过其它实验结果，才能得出相对准确的结论。若单纯用激光共聚焦数据作为检测或诊断标准，往往面临较大的假阳性风险。（3）NMT对比激光共聚焦相同点: 实时 动态 数据可视化 测定游离的离子区别:  (1)激光共聚焦技术 使用染料和激光光源  需要标记                 荧光易发生淬灭                 测量时间短                 半活体（有损伤）         检测内部的离子浓度变化         测定种类较少，依赖于染料        测量材料不能太大，以细胞为主    只能同时测定一种离子                (2) 非损伤微测技术        使用电极或者传感器        无需标记        电极或者传感器稳定        测量时间可短，可长        近似活体或者完全活体（测定无损伤）        检测跨膜的离子流速以及外部的离子浓度        测定种类多，可测Na+，K+，NO3-，O2等        测量材料不限，从细胞到整体都可以测量        可以同时测定两种离子结合 共同使用，实现内外兼测

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

在国家“863”计划的支持下，合作研制开发的铝合金半固态成形技术及设备已经成熟，研制的电磁搅拌制备铝合金半固态坯料连铸设备可以制造直径为50~100mm的铝合金非枝晶半固态连铸棒料，研制的感应加热技术可以将铝合金非枝晶坯料快速加热到固液两相区，半固态坯料温度差可控制在1~2℃之内，研制的铝合金半固态成形技术可成形各种铝合金零件毛坯。目前，该项目已经通过国家“863”计划组织的专家委员会的验收。 目前制备铝合金半固态连铸坯料的最佳工艺是电磁搅拌方法，该工艺制备的半固态连铸坯料纯净, 不易卷入气体, 控制方便, 产量大。铝合金半固态连铸坯料的最佳重熔加热工艺是电磁感应加热，该工艺加热速度快、效率高，组织均匀，坯料不易变形。非枝晶铝合金在半固态成形中不会喷溅，凝固收缩小，毛坯致密，能够热处理强化；毛坯不存在宏观偏析, 性能更均匀；可以实现近终成形，大为减少机加工量，降低生产成本；易于实现机械化或自动化操作，生产效率高；减轻了模具的热冲击, 提高了模具的寿命。 目前，铝合金半固态成形应用主要集中在汽车零件和耐压阀体零件毛坯，如汽车制动总泵壳、油道、轮毂等，也可以应用于其他要求较高的零件毛坯，如航空、摩托车用铝合金零件等。