所属分类：先进装备制造产业

所属单位：山东理工大学

成果简介：一种阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸装置及方法。属于电铸加工领域。通过在悬挂齿轮架与阳极筐之间添加柔性连接装置，使悬架和芯模的移动与阳极筐分开，完成陶瓷球与芯模的相对运动，实现阴极平动及转动卧式电铸机床与摩擦辅助电铸技术的结合使用。解决卧式电铸机床的旋转密封密封问题，以及当阴极芯模自身绕轴线旋转和在平面内二维平动时怎样防止陶瓷球泄漏的问题。本发明适用于工件芯轴横放的回转体零件的电铸成形，阴极芯模平面二维运动及自身转动，以较高的速度一次性电铸成形表面平整光亮和各种壁厚的回转体零件。 传统电铸加工中通常采用槽式电铸，将电铸阴极和阳极通过挂具置于槽内进行加工，但是这种方式电铸液量大，不易维护，而且电极没有位置精度也没有相对运动。为了提高电极运动精度和加工精度，需要有针对性的设计新型卧式电铸机床，使阴极能够完成一定运动。而且游离微珠摩擦辅助电铸技术的发明，对电铸设备提出新的更高的要求。如何使电铸机床能够进行游离微珠摩擦辅助电铸加工时，实现微珠对电铸阴极均匀摩擦，成为新的难题。 本发明的目的是针对现有的电铸加工过程中阴极母模无法运动导致加工精度难以提请，母模运动又易导致陶瓷微珠流失的问题，设计一种卧式阴极随动的阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸装置，同时提供相应的电铸方法。 本发明实现了阴极平动及转动卧式电铸机床与摩擦辅助电铸技术的结合，解决了卧式电铸机床的旋转密封问题，以及当阴极芯模自身绕轴线旋转和在平面内二维平动时怎样防止陶瓷球泄漏的问题。 本发明通过在悬挂齿轮架与阳极筐之间添加柔性连接装置，使悬架和芯模的移动与阳极筐分开，完成陶瓷球与芯模的相对运动，解决卧式电铸机床的旋转密封问题，以及当阴极芯模自身绕轴线旋转和在平面内二维平动时怎样防止陶瓷球泄漏的问题。本发明适用于工件芯轴卧式放置的回转体零件的电铸成形，阴极芯模平面二维运动及自身转动，以较高的速度一次性电铸成形表面平整光亮和各种壁厚的回转体零件。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：山东理工大学

成果简介：电铸加工技术领域金属结构件加工装置。 关键核心技术：金属结构件加工装置设置了容纳金属结构件(阴极芯模)的多孔弹性支撑结构件，大量硬质微珠将挤压多孔弹性支撑结构件，硬质微珠与阴极芯模表面的压力将释放在多孔弹性支撑结构件上，克服了硬质微珠与阴极芯模表面的压力不断地升高，硬质微珠对阴极芯模摩擦强度无法控制，从而使电铸层性能变差的问题，满足了制造厚度更大的大壁厚金属结构件的要求。 游离微珠摩擦辅助电铸技术，由于能够彻底去除传统电铸技术中电铸层出现的针孔、麻点和结瘤等缺陷，被广泛应用于金属结构件制造技术领域，其作为一种重要成形零件的特种加工方法，在大壁厚金属结构件的制造中有着重要应用。随着大壁厚金属结构件需求和制造要求越来越高，游离微珠摩擦辅助电铸技术无法满足其制造需求。本金属结构件加工装置，通过在电铸加工中引入微珠和多孔弹性支撑结构件，解决了传统电铸技术在生产大壁厚金属结构件时遇到的针孔、麻点和结瘤等缺陷问题，同时满足了厚度更大的金属结构件制造要求。但在生产实践中的稳定性和可靠性需要进一步验证，再进行产业化推广。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：山东理工大学

成果简介：大功率多聚焦点水导激光加工技术是一种以微细水射流导引激光束对工件进行加工的先进激光加工技术。激光经过多聚焦点透镜后通过石英玻璃窗体进入到耦合水腔，并进入稳定的水射流中，激光聚焦到每个光斑后再发散，并以全反射的形式沿水射流传输，实现水光耦合。激光能量在形成的多个焦点中均匀分布，每个聚焦点的能量密度较低，有效地避免了水射流中沸腾和气泡爆炸现象的发生。这就使激光能量始终被限制在水射流中且激光沿着水射流的方向进行传播，最后激光束由水射流引导传输到被加工工件表面对被加工工件进行加工。在加工过程中水射流可以在激光脉冲间隙冷却材料以及带走熔融物，极大地降低材料的热变形和热损伤。因此该技术特别适用于合金及复合材料等难加工材料薄壁件的高精度加工。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：山东理工大学

成果简介：难加工材料高效低损伤切削伺服装备及关键技术，主要依托自研的多自由度伺服机电系统，通过主动调制切削刀具的位姿和轨迹，实现难加工材料的高效低损伤创成。（1）对于硬脆单晶材料，利用该装备与技术可以实现切削过程中对微裂纹扩展方向的主动调控，打破传统切削微裂纹从中间位置形成向两侧扩展的特点，突破了延性去除依赖于传统脆塑转变临界切深的限制，为硬脆单晶材料表面平坦化和表面微结构化的高效低损伤创成提供了新的途径；（2）对于难加工金属材料，利用该装备与技术在切削过程中可以极大减小平均切削力和切削温度，有效提高刀具的使用寿命，可以实现表面复杂微结构的直接创成，进而实现表面某些特殊的功能，如润湿性、减摩、结构色等。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：山东理工大学

成果简介：弯曲型材制备常采用“挤压+弯曲”两步生产工艺，传统的弯曲加工方式有拉弯、绕弯和滚弯等，加工方式简单、工艺成熟。但型材制品存在明显成形缺陷：如拉弯工艺易导致底部起皱、贴模差等缺陷；绕弯工艺引起弯曲曲率不均匀，成形精度低等问题；滚弯工艺成形回弹半径大，需多次校正。传统弯曲工艺依靠经验和反复试错来修正，且易出现成形缺陷，无法满足高精度、高强度要求。为简化“挤压+弯曲”两步生产工艺，采用金属从模具出口挤出成形后直接导入弯曲模具的方法，实现型材弯曲最终成形。通过在铝型材挤压机出口增设自动化型材弯曲机构、装置，使型材挤出后来实现平直型材在线自动热弯曲变形的目的，从而获得具有弯曲精度高、产品质量好的的弯弧铝型材。简化了工艺，减少了制造、维修成本。本项目提供了系统全面的技术方案，填补了国内在该工艺上的技术空缺 关键核心技术：针对于采用传统弯曲工艺无法避免的成形缺陷，本项“变通道转角自弯曲挤压模具及其设计、制造和挤压方法”发明专利通过改变传统挤压模具的型腔构造，使金属在塑性变形过程中发生不均匀流动，在模具出口工作带截面产生线性的金属流速分布，实现了金属流出模孔的均匀流速差，从而使“一次成形”弯弧型材。采用正弦函数设计对称流线型挤压模具，利用三角函数型和类高斯函数型扭曲模具的中轴线并建立变通道转角自弯曲挤压模具的型腔结构曲面方程，再通过模具出口工作带结构，最终设计为完整的变通道转角自弯曲挤压模具。 解决的问题：从根本上解决了传统弯曲工艺引起的回弹、起皱、截面变形等关键性、共性的技术难题。在无需增加后续弯曲成型装置的情况下，使型材挤出即弯曲，大幅度提升弯曲型材生产效率，简化生产工艺流程。型材自弯曲挤出一次成形可减少后续弯曲装置的研发、运营投入和降低相关生产能源消耗，从而降低弯曲铝型材产业的总投入，节能减排效果显著。 应用场景：本项专利技术可在汽车、航空航天领域迫切需求的高性能轻量化铝合金弯曲型材的精确成形制造领域具有重要应用价值。并且已经在多个企业的生产中投入使用，实际效果显著。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：山东理工大学

成果简介：我国还有30多亿平方米的新建建筑和超过480亿平方米的既有建筑需要用到门窗和幕墙，效率低、精度低是造成我国门窗和幕墙成本高、美观性差、密封性差的重要原因。 2015年以来，该项目通过借鉴国外先进技术、分析国内设备特点、了解国内需求的前提下，开展针对铝门窗锯削加工设备整体方案、锯削刀具的研究，并不断进行方案优化，并根据设计方案设计控制系统，建成了国内首台高效、精密的铝门窗锯削加工装备，取得了锯削加工装备、锯削刀具、智能锯削控制系统关键技术的重大突破。创新点如下： 1.创新提出了铝门窗高效智能精密锯削加工装备创成式精准设计方法，解决了高精密铝门窗锯削加工装备的创新设计、精度分析与分配、数值建模与优化等问题。通过误差建模，对关键部件进行了精度分配，给定铝合金门窗锯削精度为100μm，定位精度为50μm。通过整机动态性能评价，优选方案，研制了LJRJ-CNC-500x7000铝门窗高效智能精密锯削加工装备实体样机。 2.率先研发了锯削刀具设计与制造关键技术及其冷却润滑系统，基于锯削刀具与铝门窗锯削的作用机理，设计并建立了新型锯削刀具的三维模型。使下料精度可达100μm，减少切屑40%以上降低了企业生产成本；并优化消音槽结构与位置分布，降低锯削噪音，可达到60分贝以下。通过高速、微量、雾化的锯削刀具冷却、润滑，实现全天候无间断连续锯削，无须切削液过滤回收，不会产生废气、废液，实现绿色锯削。 3. 基于开放式数控系统，构建智能锯削控制系统，实现人机的远程通讯和控制。采用齿轮齿条传动方式，加上磁栅尺全程实时误差补偿，实现送料进给速度为60m/min的情况下，保持进给定位精度小于50μm，刀具垂直运行速度可达20m/min。设备自动完成上料、定位、夹紧、切割、出料；能根据不同门窗尺寸和型材尺寸实现优化排料，效率提高3-5倍。 该成果申报发明专利16项，其中授权11项。本项目成果附加值高，已在多家企业推广应用，近3年，新增产值51135.2万元，新增利税8693.0万元，经济效益重大。大幅提高了铝门窗生产效率、减少了铝材的浪费、提高了铝门窗加工质量，大大提高了企业的经济效益、提高了企业知名度，社会效益显著。 本项目大幅度提升了铝门窗高效智能精密锯削加工装备研发的技术水平，降低成本的同时提高了铝门窗的密封性，从而提高人们的使用舒适度。显著地促进了铝门窗锯削加工行业的科技进步，对于具有极大市场需求的相关高新技术产业化，推动产业结构调整和优化升级，提高我国企业的竞争力，有着重要的意义。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：山东理工大学

成果简介：近年来，随着航空航天、医疗、电子、汽车和能源等高端制造领域对高精度和高质量表面需求的不断增长，零件表面抛光技术面临着前所未有的挑战。零件在制造过程中，无论采用铸造、锻压、焊接还是切削等工艺，总会在表面留下一些不可避免的缺陷，如划痕、毛刺、氧化和腐蚀。这些表面缺陷不仅会影响零件的性能，还可能缩短其使用寿命，因此对零件表面进行精密抛光加工显得尤为重要。针对这一难题，我们提出了一种创新的“多场耦合流变致动超精密抛光技术与装备”，该技术结合了化学场、应力场和磁场之间的相互作用，通过多场耦合实现了对抛光过程的精确控制。其核心在于利用一种智能材料——可调控性能的磁性剪切增稠抛光液。当外加磁场作用于该抛光液时，磁性颗粒会聚集并排列，进而改变其流变性能；通过添加不同成分的化学添加剂，对难加工材料的材料性质进行针对性调整，进而改变其抛光性能。这种技术的独特性使其能够在不同的抛光阶段，面对不同的加工材料，展现出不同的特性，从而实现对表面质量和抛光效率的双重优化。该技术通过研究了化学效应、剪切效应和磁化效应的多重调控，揭示了多场耦合条件下的流变机制，为实现压力和速度的定量识别提供了理论支持。基于此，我们还开发了多场耦合流变致动的超精密抛光装备，能够在复杂的零件结构中，如自由曲面、阶梯管和弯管内表面，实现高效且精确的抛光处理。本技术的独特之处在于它解决了传统抛光工艺中存在的诸多瓶颈问题。通过多场耦合实现了对抛光精度的精确控制，确保了抛光后表面粗糙度的一致性和稳定性。该技术不仅有效提升了表面质量，还降低了操作复杂性和成本。“多场耦合流变致动超精密抛光技术与装备”在多个领域展现出了广阔的应用前景。在航空航天领域，该技术可用于提升发动机和卫星部件的表面质量，延长其使用寿命；在医疗器械制造中，它能够满足对高精度表面的严格要求，如微创手术器械和植入物的制造；在电子和光学元件领域，该技术可以实现光学镜片和电子元件的高质量表面处理，提升产品性能；此外，在汽车和能源行业，该技术能够满足高端发动机部件和燃料管道内表面的光洁度需求。综上所述，“多场耦合流变致动超精密抛光技术与装备”通过创新的多场调控技术，不仅在理论上拓展了表面抛光的研究领域，还在实际应用中展现出了显著的工程价值。它为高端制造领域提供了一种高效、低成本且高精度的表面处理方案，具有重要的科学研究意义和广泛的工业应用潜力。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：西北工业大学

成果简介：本项目探明了大型薄壁复杂曲面件用大型非匀质难变形材料的变形与损伤行为及其与组织与应力状态的敏感性，建立了适应旋压复杂应力状态的变形与损伤耦合型宏细观本构。据此发展了难变形材料大型薄壁复杂曲面件旋压-回弹全过程有限元仿真模型，揭示了旋压变形机理与成形状态动态演化规律，建立了成形状态判据。基于数值模拟和理论分析，建立了难变形材料大型薄壁复杂曲面件旋压破裂与起皱缺陷的预测与控制方法，获得了难变形材料大型薄壁复杂曲面件旋压成形规律。提出了基于正交试验设计与响应面法和遗传算法的旋压多目标离线优化方法，建立了曲面件旋压瞬时成形工况与成形状态关联模型，发明了旋压加载路径动态优化设计方法，应用于典型的大型薄壁复杂曲面件的旋压成形制造。研究成果在机械制造领域权威期刊International Journal of Machine Tools and Manufacture、材料加工领域权威期刊Journal of Materials Processing Technology 等重要学术期刊共发表学术论文46 篇，其中SCI 收录35 篇，EI 收录3 篇。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：北京理工大学

成果简介：本发明公开了一种基于侧铣加工的工件表面形貌的预测方法，属于机械制造仿真技术领域;将测得的实时加工过程中工件的表面形貌数据与工件模型的表面形貌数据进行比对，并获取两者差值数据作为实验随机表面形貌数据;根据概率统计方法、皮尔逊分布簇及随机数对实验随机表面形貌数据进行处理，得到表面形貌预测随机模型;据工件模型的表面形貌预测随机模型，通过改变仿真模型中的加工参数，能够获得该加工参数对应的实际侧铣加工中工件的表面形貌数据，即对工件表面形貌进行预测;该方法结合了实验和统计学方法的优点，摆脱了实验的限制的同时简化了运算，相较于已有预测方法，提高了效率并提升了预测精度。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：天津科技大学

成果简介：根据企业委托和市场需求开发了一种新型离电式电容储能点焊机，该产品已经小批量投入市场，电池充满后可以连续焊接3000多点，获得用户积极评价。传统的电容储能螺柱焊机采用交流电源供电，在没有交流电源的野外场合焊机使用受到限制。本项目提出了一种采用动力电池组代替传统交流电源的新型电容储能螺柱焊机。利用现代电力电子技术的最新发展成果，采用动力电池组供电，闭环控制实现了电容充电、大电流放电储能螺柱焊过程。扩大了螺柱焊机的使用范围，实现了焊机单旋钮操作，方便可靠。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：天津科技大学

成果简介：超声振动辅助激光制备金属表面疏水性装置研制，可以实现加工后表面的疏水状态，适用于广泛的自清洁应用。研究团队与航天科技集团等多个企业进行了十多个项目合作研究，总研究经费超400万元，为企业解决了大量生产技术问题，并在社会上获得了广泛好评。

所属分类：先进装备制造产业

所属单位：天津科技大学

成果简介：超声聚焦大功率清洗机系统研制，主要针对汽车、模具等加工领域中加工零件出现的毛刺进行去除。附件化精密超声加工工作台的研制，在普通机床上实现超声复合加工功能。