虚拟设计与仿真、信息技术与机械工程的结合，是 21 世纪工程领域的重要发展方向 与战略制高点。机械工业发展水平的最重要标志是机型的自主开发、设计与制造能力。 实际工程应用对仿真环境提出的挑战，虚拟设计和仿真对计算机性能的要求十分苛刻。 一个典型的机械产品的装配有成千上万个零件装配，一个机械性能的仿真更需要进行几 十个工况每次若干小时的大量计算和接近实时的渲染。通过产品结构动态特性等全方位 的分析仿真，可实现面向实际产品原理、结构和性能的设计、分析、模拟和评测。运用 新技术，配合国家重大工程建设，完成了重大机械设备和施工装备的开发。如节段施工 架桥机；900t 运梁车、提梁机机电液一体化整机开发；大型开闭式屋顶建筑机械及控制 成套技术等。 技术指标 帮助提高创新产品研发的研发能力。提供大型机电液一体化机械装备全套技 术或开发 

酿酒、调味品等食品酿造工艺工程类及精细化工领域装备技术合作

成果的背景及主要用途： 由天津大学设计开发，主要用于混合戊烷中正戊烷、异戊烷和环戊烷的分离， 并兼作混合碳四中正丁烷和异丁烷以及混合己烷中正己烷的分离。产品用途广泛, 可作为可发性聚苯乙烯及聚氨酯泡沫体系的发泡剂，用于无氟冰箱、冰柜、冷库 及管线的保温等领域；可作线性低密度聚乙烯催化剂的载溶剂,脱沥青的工业溶 剂、分子筛脱蜡的萃取剂等；也可作为化工原料,如异戊烷脱氢制异戊烯、异戊 二烯,戊烷混合物经氯化、精馏、催化水解,可生产粗戊醇,经多级分离蒸馏后得到 1-戊醇,同时正戊烷氧化生产苯酐和顺酐的研究也取得一定进展。 技术原理与工艺流程简介： 装置首次采用四塔可拆分流程，还可兼作混合碳四中正丁烷和异丁烷以及混 合己烷中正己烷的分离装置，有利于压缩建设投资。改变传统装置先分离出混合 戊烷中纯品正戊烷、异戊烷和环戊烷，再将前两者按比例混合生产发泡剂的做法， 直接产出发泡剂、正戊烷或者异戊烷以及环戊烷产品。通过消除过度分离和事后 11天津大学科技成果选编 再混合的不合理操作以及对换热网络进行优化创新，不仅较同类装置能降低 30% 左右的能耗，还提高了装置柔性和适应性（适应多种比例发泡剂生产要求和多重 工况）以及企业对市场变化的应对能力。本技术通过自主创新开拓了分离领域新 的精细分离方法。设计采用天津大学新型规整填料及塔内件技术（包括专利技术 和专有技术如导向梯形浮阀、金属折峰式波纹填料 ZUPAC、大直径丝网填料塔 填料盘增强技术、通透式填料支撑结构、端效应减小装置、变孔径流预分布管技 术、新型单级导板式液体分布器、槽盘式集油箱、双列叶片进料分布器等）。产 品质量高于同类产品，满足了混合戊烷同分异构体精细分离的需要，各项技术指 标均达到或超过了设计要求。 技术水平及专利与获奖情况： 本技术为国内领先技术，目前有两项技术专利。 <一种混合戊烷同分异构体精细分离的双效精馏方法及其系统> CN101602641 <一种对分离了双烯烃的碳五抽余原料进行深加工的方法> CN101823931A 应用前景分析及效益预测： 成果已在国内部分地区推广，并将向全国其它部分地区乃至国外进行更广泛 的推广。 应用领域：本成果可应用于精细化工产品生产领域。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模） 本成果已经处在产业化稳定应用阶段，已经转让企业 1 家。 合作方式及条件：与企业合作。 

针对高速重载大能容摩擦片制动过程的多场耦合特性，开发了摩擦层三参数摩滑载荷和边界条件模拟与仿真软件、摩擦机理及摩擦系数预测平台，提高了摩擦层三参数摩滑载荷和边界条件测试的精度，增强了摩擦元件工作过程的可靠性。研制了适用于多种工况的摩擦磨损测试设备，首创了摩擦特性的变速测试及压力边界动态测试方法，具有国际领先水平。 与某兵工院所合作单位开发的摩擦元件测试及边界条件精确获取方法己成功应用于某履带车辆的生产研制过程中，填补了国内外边界条件动态测试实践应用的空白。 该成果主要针对履带及重在车辆的军用和民用巿场。未来几年，国内重型机械和武器装备的需求将呈现持续明显上升趋势，该成果有助于推动重型机械中摩擦离合器和制动器的发展，具有广阔的发展空间和应用前景。 采用嵌入测量技术突破了压力及温度边界动态测试的瓶颈，测量精度相对原始六分力测量方法提高了25%。目前己获得包括实验技术、模型理论专用设备等方面的国家发明专利4项、软件著作权2项，发表国内外高水平论文10余篇。

主要技术内容： （1）破传统喷雾泵生产设备机械结构设计，采用凸轨、凸轮机构，创新性 研制了高精度、高效率的喷雾泵电化铝壳抓口机、喷头打喷咀机等系列装配设备， 提高了设备的装配精度和效率。提出集成基于等价输入干扰估计器与参数智能辨 识的智能驱动控制技术，成功解决了微型喷雾泵现场设备层不确定干扰、电机参 数的时变性对装备电机控制性能影响问题，提高了生产装备控制的精度及可靠性。 （2）集成 RFID 与 WSN，构建微型喷雾泵生产过程信息采集网络，创新性地 引入混沌粒子群优化算法，优化采集网络节点部署；动态选择通信节点数目，在 获得最大网络覆盖范围的同时，避免节点间的冲突，降低网络能耗，保证了生产 过程数据采集与传输的实时性和可靠性。 （3）创新性提出并实现了微型喷雾泵制造过程多目标资源优化调度技术。 建立生产车间多目标资源优化调度模型，提出基于种群年龄模型的动态粒子数微 粒群优化算法来求解优化问题，并采用层次分析法进行决策，成功实现了微型喷 雾泵生产全流程的精益管控，全面提高了生产质量与资源效率。 （4）创新性研发了一种面向制造全过程的信息集成平台。将生产过程信息、 管理信息等数据高度融合，实现底层物联网到互联网的无缝连接；解决了常规 DCS、MES、ERP 三层架构存在的数据交换困难、系统庞大、功能定制性差、难以354 适用于中小型制造业等缺点，为微型喷雾泵制造装备的自动化和信息化融合提供 了解决方案。 行业意义： 项目通过攻克微型喷雾泵生产装备的自动化与信息化技术融合的关键技 术，突破国外先进技术的壁垒，形成了自主知识产权与技术体系，项目成果提 升了微型喷雾泵加工装备的自动化、信息化水平，符合国家可持续发展战略的 绿色制造技术，可带动和促进化妆品、保健品等领域向高档化的高层次技术方 向发展。 获奖情况：2015 年获中国轻工业联合会科学技术进步奖一等奖。 成果的技术指标、创新性与先进性： （1）引入凸轮、凸轨等机构，并结合等价输入干扰估计器、智能辨识等方 法设计控制策略，从机械和控制两方面进行突破，自动化程度和生产效率高。 （2）集成 RFID 与 WSN，采用混沌粒子群优化算法优化网络节点，动态选 择通信节点数目，降低网络能耗，生产过程数据采集与传输的实时性和可靠性 高。 （3）建立以缩短生产周期、减少机器空转时间、降低产品次品率为等为目 标，采用种群年龄模型的动态粒子数微粒群优化算法求解生产过程优化调度问 题，采用层次分析法进行决策，实现微型喷雾泵生产全流程精益管控。 （4）采用完全不同于传统 DCS、MES、ERP 三层架构的模式，直接面向生 产、管理全过程，开发信息集成平台，自动化和信息化融合度高、适用于中小 型制造业。 技术的成熟度： 相关技术已经形成产品，在无锡圣马科技有限公司及其下游企业进行了产业 化。 应用情况： 针对微型喷雾泵加工装备产业当前普遍存在材料消耗大、能耗高、可靠性差、 加工效率低、品种适应性差等问题，本项目以提高生产装备的自动化与信息化水 平为目的，在装备高性能自动化控制、信息的采集与传输、优化调度、精益管控、 平台建设等方面已经取得了创新性研究成果，并对成果进行了提炼、集成，从 2012 年开始，针对本项目整体技术展开全面推广，应用于江苏、广东等地区的 10 多家轻工装备制造及使用企业。355 应用实践证明了，本项目成果总体技术创新程度高、成熟度高、附加效益显 著，显著提升了我国塑料装备在国际市场具有较强的竞争力，有利于提高我国塑 料装备的设计制造智能化水平，推动了我国塑料制造业的国际化发展。 

由天津大学设计开发，主要用于混合戊烷中正戊烷、异戊烷和环戊烷的分离，并兼作混合碳四中正丁烷和异丁烷以及混合己烷中正己烷的分离。产品用途广泛,可作为可发性聚苯乙烯及聚氨酯泡沫体系的发泡剂，用于无氟冰箱、冰柜、冷库及管线的保温等领域；可作线性低密度聚乙烯催化剂的载溶剂,脱沥青的工业溶剂、分子筛脱蜡的萃取剂等；也可作为化工原料,如异戊烷脱氢制异戊烯、异戊二烯,戊烷混合物经氯化、精馏、催化水解,可生产粗戊醇,经多级分离蒸馏后得到1-戊醇,同时正戊烷氧化生产苯酐和顺酐的研究也取得一定进展。装置首次采用四塔可拆分流程，还可兼作混合碳四中正丁烷和异丁烷以及混合己烷中正己烷的分离装置，有利于压缩建设投资。改变传统装置先分离出混合戊烷中纯品正戊烷、异戊烷和环戊烷，再将前两者按比例混合生产发泡剂的做法，直接产出发泡剂、正戊烷或者异戊烷以及环戊烷产品。通过消除过度分离和事后再混合的不合理操作以及对换热网络进行优化创新，不仅较同类装置能降低30%左右的能耗，还提高了装置柔性和适应性（适应多种比例发泡剂生产要求和多重工况）以及企业对市场变化的应对能力。本技术通过自主创新开拓了分离领域新的精细分离方法。设计采用天津大学新型规整填料及塔内件技术（包括专利技术和专有技术如导向梯形浮阀、金属折峰式波纹填料ZUPAC、大直径丝网填料塔填料盘增强技术、通透式填料支撑结构、端效应减小装置、变孔径流预分布管技术、新型单级导板式液体分布器、槽盘式集油箱、双列叶片进料分布器等）。产品质量高于同类产品，满足了混合戊烷同分异构体精细分离的需要，各项技术指标均达到或超过了设计要求。

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为满足光电通讯、光学、信息等产业中小口径非球面光学玻璃透镜模具产业化的需求，研制了小口径非球面光学玻璃透镜模具超精密数控复合机床,具备纳米级精度斜轴镜面纳米磨削、斜轴磁流变研抛、在线测量补偿加工等功能，为小口径非球面光学透镜模具的产业化制造提供可靠的装备支撑。分辨率10nm，主轴回转精度50nm；加工对象为微小非球面透镜及模具；加工口径10mm以下；加工面形状精度：PV小于300nm ，工件表面粗糙度小于Ra10nm。应用领域包括集成电路（IC）、发光二极管（LED）、光学光电、MEMS、NTC、塑封件（QFN、BGA）、电子陶瓷、通讯、医疗器械等，能切割硅晶圆、砷化镓、陶瓷、石英、PCB板、LED芯片、玻璃、铌酸锂、氧化铝、蓝宝石等。GUI交互界面。具备接触式测高及非接触式测高，刀痕检测，具有切割深度自动补偿，刀片破损补偿功能，能保证切割质量。

微纳米结构成形是光电子制造中的核心工艺之一。压印光刻克服了传统光学光刻中光学衍射效应的限制，是一种经济、高效、高分辨的结构成形方法。 正在探索的压印工艺方法包括：UV-NIL、模板电诱导自组装纳米成形、电润湿驱动纳米压印等。   正在探讨压印光刻的应用领域包括：集成电路(IC)、微机电系统(MEMS)、生物微流控、光波导、光或磁存储、有机光电子、平板显示等器件的制造。

本研究针对回转支承（属轴承类基础件）制造中存在的薄形齿圈及滚道的强力切削易颤、通用设备加工效率低、滚道精度不稳定，产品检测技术落后、综合性能实验设备空白等技术难点，开展理论研究，并突破技术难点，发明了用于回转支承制造的4种新型装备，并实现工业应用。项目主要成果包括以下3个方面： ①研制用于回转支承成形齿加工的极坐标数控成形铣齿、磨齿机。研究强力成形铣齿断续切削机理，提出了切削转矩计算模型和极坐标系下机床拓朴结构精度模型并应用，突破了回转支承强力成形齿加工效率低、易颤振的难题，取代了滚