973項目申請書：數字化制造基礎研究-資料下載頁

【導讀】護性和制造信息的可重用性。結合國家制造業的重大需求和數字化制造的發展趨。密零件，對制造裝備的精度、效率、可靠性等性能指標提出了更高的要求。，行程范圍高達10米，加工精度高。又如我國目前用于航空、航天、國防等行業鍛造大型構件的3萬噸模鍛水壓機，其活動橫梁自重2100噸，行程1830毫米，要求全行程位移誤差小于。在高速、高加速度、大載。法提出了極大的挑戰。分別以高性能數控機床和巨型精密模鍛水壓機兩類典型數。等）、以及力、熱耦合特性對機床的加工質量和效率產生顯著影響。加工條件下的智能控制和加工精度強化。數控機床動態性能對加工質量和效率的影響及其敏感性分析；大慣量大行程快速運動可能引起超調振蕩，在巨大流量的液壓機械系統中。上述兩種現象均會導致裝備工作能力的下降。等物理現象成為高精度創成中必須考慮的關鍵因素。精密模鍛流變成形本構規律及模鍛載荷預測建模；可靠、高精度產品制造的關鍵。研究加工質量與過程信息的獲取、表達、傳遞、

　　

【正文】 振動控制策略和振動控制方法； (5)制造過程偏載產生的機制； (6)有效載荷與無效內耗 (偏載奇異效應 )的作用規律與分布特征； (7)復雜組合結構的內力場產生機理及其對局部應力畸變的影響； (8)時變負載條件下多元復雜應力狀態與變形在結構中的復合及其對制造 界面空間位置的集聚效應； (9)物理量、幾何量測量及測量數據處理方法； (10)基于測量的物理場建模、幾何建模以及誤差分析與預測方法； (11)將理論研究、仿真技術與實驗技術相結合，研究復雜零件制造精度及表面質量關于制造工藝參數的反演模型； (12)海量多源離散信息的快速結構化數學模型，多源誤差流的耦合傳遞機理，誤差消減的方法； (13)面形隨機的復雜曲面零件逐點精確去除量的計算模型與多次去除規劃策略； (14)復合材料可加工性預測及其表面加工質量評價新體系； (15)任意復雜刀具數控側銑加工非可展直紋面和 自由曲面的優化方法； (16)新的切齒控制數學模型； (17)局部共嚙曲面傳動性能預測數字化建模； (18)采用修正的 Cellular Automaton方法等對精確成形鑄造過程的微觀組織形成、枝晶的分枝與復雜形貌的演變過程進行數值模擬；研究鑄件熱裂缺陷的判據； (1)提出面向數控機床的多能域復雜信號處理方法，實現數控機床復雜工況的在線辯識； (2)建立基于工況、行為響應規律和性能反饋的智能控制模型； (3)建立高速、多軸加工的動態響應特性和加工精度的映射關系，建立誤差傳遞模型，實現基于“前饋控制 ＋反饋補償”的數控加工精度強化； (4)確定數控機床響應對振動的影響規律，提出基于性能反饋和智能結構的振動控制方法； (5)建立異常附加載荷極小化的巨型機械主體結構優化設計方法； (6)建立巨型成形裝備制造界面的位置、形態與界面力場模型； (7)建立基于測量的零件制造誤差在線補償及制造過程的多參數協同優化控制理論； (8)構建物理 場復合作用下 測量、建模與加工 (3M)一體 化 的數字化制造實驗平臺 ； (9)建立基于性能驅動的復雜曲面生成理論； (10)構建共底零件數字化加工應用示范平臺； (11)實現高物理性能復 雜曲面零件的精確創成； (12)能準確描述凝固過程中枝晶組織的形成與發展，并考慮各種復雜的凝固現象；預測鑄件的熱裂缺陷； (13)建立模鍛成形過程材料的微觀組織演變與宏觀力學性能的耦合模型 ； (14)在新原理與方法、機理和失規律和質量控制取得進展：提出多源多工序復雜工況監測、信號處理的新原理與方法；獲得裝備群的服役性能退化機理和失效規律；揭示零件誤差、缺陷等質量信息的變化規律；建立零件質量特征信息模型，實現數字化制造產品質量的控制； 研究內容 預期目標 (19)材料宏觀力學行為與微觀變形機理研究；材料組織性能與變形速度、變形溫度、變形程度的耦合機理； (20)進一步研究多源多工序復雜工況監測、信號處理的原理與方法； (21)進一步研究裝備群的服役性能退化機理和失效規律； (22)研究多源多工序質量 信息的跟蹤與控制策略，揭示零件誤差、缺陷等質量信息的變化規律。 (23)建立工況與零件誤差、缺陷等質量特征信息的映射、解耦及預示模型； (24)設備、工藝、工件等制造信息在制造系統中的傳播規律； (25)綜合應用統計學習和數據挖掘等方法研究制造系統效能變化的周期性規律。 (15)構造信息傳播的表示模型與約束模型，建立多工件制造過程的綜合效能評價 體系； (16)揭示參數變化對制造系統的影響模式；提出數字制造系統參數優化策略與性能優化算法。 本年度發表論文 80篇左右，其中 SCI收錄的論文 50 篇左右；申報專利 5－ 6項。 第 四 年 (1)數控機床服役期內的可靠性評估； (2)數控機床主動維護策略； (3)七軸五聯動數控機床實驗研究； (4)巨型精密模鍛水壓機多體動力學模型與機－液動態控制模型； (5)巨型成形裝備非線性力學模型及其在高度異構特性下的數字描述； (6)制造界面位置、形態與力場分布間的映射關系與逆問題求解方法； (7)基于目標功能 反演的結構設計、運動狀態參數與工藝環境參數； (8)結合大型復雜曲面加工實驗，研究“制造工藝參數 — 物理場分布 — 零件精度和表面質量”之間傳遞模型； (9)研究零件精度預測模型的逆向建模方法； (10)切削區最優熱 /力 /工藝參數匹配理論與方法； (11)制定多源約束條件下的工具運動控制策略； (12)新的高精度、高效率局部共軛曲(1)確定數控裝備的性能退化與失效規律，提出數控機床的可靠性評估方法； (2)建立數控裝備服役狀態的智能綜合評價與性能預測方法，建立基于嵌入式智能傳感單元的主動維護方法； (3)在七軸五聯動高性能數控機床上進行實驗，實現大型螺旋漿在復雜工況下的加工精度強化； (4)巨型成形裝備高效、高可靠、高精度運行的數字化實現； (5)提出多元驅動、大慣量、大行程運動的動態精度形成原理； (6)建立 大慣量構件高響應高精度運動驅動與控制 技術原型； (7)構建一個支持大型復雜曲面數字化加工的數據庫與模型庫； (8)提供制造工藝參數優化的決策支持系統； (9)建立復合材料表面可加工性預測模型； (10)構建共底構件數字化加工應用 研究內容 預期目標 面數字化制造方法； (13)局部共軛曲面多軸數字制造誤差 (主要是熱誤差 )抑制方法； (14)基于實驗與模擬方法，定量研究微觀組織、微觀缺陷與力學性能的關系，建立相應的數學模型；采用有限元 與有隨養分相結合的方法，模擬鑄件的力學性能與使用性能；采用典型試件，進行鑄件熱應力分析系統的驗證及主要因素對模擬結果影響規律的研究； (15)材料組織結構與性能演變理論模型；鍛壓成形過程有限元分析軟件開發； (16)建立加工過程中“工件類－工序流－裝備群工況”的特征綜合模型及質量保證機制； (17)研究工序驅動的質量優化控制以及零件綜合質量缺陷消減方法； (18)研究數字化加工多源多工序質量的評估與優化控制的平臺； (19)數字制造系統高效執行的關鍵實現技術，包括資源封裝技術、多智能體技術等； (20)制造 執行系統的框架與體系結構； (21)汽車制造的行業特點及其對制造執行系統的共性需求。 示范平臺； (11)實現鑄件的力學性能和疲勞壽命預測；驗證熱應力分析系統，并得到主要因素對應力應變及熱裂影響的規律；進一步完善系統； (12)鍛壓成形過程材料組織演變與力學性能仿真軟件； (13)在質量保證機制、缺陷消減、平臺建設等方面取得進展：建立加工過程的質量保證機制；提出質量優化控制以及零件綜合質量缺陷消減方法；以復雜精密零件為具體應用對象，初步建立數字化加工多源多工序質量的評估與優化控制的平臺； (14)開發數字制造系統仿真平臺與制造執行系統； (15)建立汽車制造系統的行業數據庫與主要決策流程。 本年度發表論文 90篇左右，其中 SCI收錄的論文 50 篇左右；申報專利 5－ 6項；出版專著 1本。 第 五 年 (1)高精、高速數控機床綜合實驗驗證； (2)同步平衡、大流量超高壓液壓驅動、多功能邏輯操作與高靈敏度載荷與運動參量檢測等單元技術的創新與技術集成； (3)高響應高精度載荷與運動協同控制技術原型建立，中試研 究與工業應用研究； (4)對研究成果進行總結，結合典型零件的加工進行應用示范； (5)基于典型零件示范平臺，進行樣件加工實驗驗證，根據工程實踐驗證(1)在高精、高速數控機床上進行實驗，實現基于工況、行為響應和性能反饋的適應控制； (2)實現對巨型精密模鍛水壓機全行程高精度、高響應運動控制、操作系統快速準確定位與對偏載狀態實時監控； (3)建立巨型成形制造裝備載荷與運動協同控制技術原型 ； (4)建立 “ 數字制造過程物理行為建模與 制造工藝參數優化 理論 ”； (6)建立性能驅動的復雜曲面零件數字化制造新原理新方法； 研究內容 預期目標 完善復雜曲面數字化制造的新原理新方法； (6)局部共軛曲面 (弧齒錐齒輪 )高精度、高效率數控軟件研制； (7)研究鑄件溫度場、溶質場、應力應變場和微觀組織各模塊之間的集成，建立熔模鑄造高溫合金、壓鑄鎂、鋁合金的凝固過程數值模擬平臺；多尺度、多場耦合的數字化成形制造系統的平臺建立與聯調，并將其應用于航天、能源、運載工業中的典型復雜零件的工藝優化，實現數字化鑄造； (8)典型精密模鍛件工藝模擬與優化 ； (9)建立數字化加工多源多工序質量的評估與優化控制的平臺； (10)建立數字化加工多源多工序質量的評估與優化控制的示范環境； (11) 制造執行系統的完善與應用。 總結研究工作，為項目鑒定驗收工作做準備，并開始制訂進一步研究計劃 (7)突破大型運載火箭和導彈天線罩數字化制造中的技術關鍵； (8)螺旋錐齒輪制造數控軟件，螺旋錐齒輪的設計與制造達到世界先進水平，螺旋錐齒輪數控裝備設計制造達到世界先進水平； (9)建立熔模鑄造高溫合金、壓鑄鎂、鋁合金的凝固過程數值模擬平臺，實現鑄件溫度場、溶質場、應力應變場和微觀組織各模塊之間的集成； (10)為精密模鍛件的成形工藝優化提供應用平臺； (11)完成高溫合金燃氣輪機 葉片熔模精密鑄造及鋁合金壓鑄工藝參數優化和對零件微觀組織性能預測，在復雜關鍵零部件中得到應用，提高零件質量，縮短研發周期 2030%； (12)完成數字化加工多源多工序質量的評估與優化控制平臺和示范環境建設，全面總結原理、模型、方法和技術所取得的成果。具體目標為：以復雜精密零件為具體應用對象，建立數字化加工多源多工序質量的評估與優化控制的平臺；在制造企業進行示范，實現產品高精度、高可靠制造；對五年研究成果進行全面總結； (13) 制造執行系統取得應用成果。 本年度發表論文 80篇左右，其中 SCI收錄的論文 70 篇；申請專利 6－ 7項；出版 1本專著； 組織成果驗收與鑒定，爭取達到國際先進水平。 項目通過驗收。