【正文】 總結(jié)研究工作，為項(xiàng)目鑒定驗(yàn)收工作做準(zhǔn)備，并開(kāi)始制訂進(jìn)一步研究計(jì)劃 (7)突破大型運(yùn)載火箭和導(dǎo)彈天線(xiàn)罩?jǐn)?shù)字化制造中的技術(shù)關(guān)鍵； (8)螺旋錐齒輪制造數(shù)控軟件，螺旋錐齒輪的設(shè)計(jì)與制造達(dá)到世界先進(jìn)水平，螺旋錐齒輪數(shù)控裝備設(shè)計(jì)制造達(dá)到世界先進(jìn)水平； (9)建立熔模鑄造高溫合金、壓鑄鎂、鋁合金的凝固過(guò)程數(shù)值模擬平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)鑄件溫度場(chǎng)、溶質(zhì)場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)和微觀(guān)組織各模塊之間的集成； (10)為精密模鍛件的成形工藝優(yōu)化提供應(yīng)用平臺(tái)； (11)完成高溫合金燃?xì)廨啓C(jī) 葉片熔模精密鑄造及鋁合金壓鑄工藝參數(shù)優(yōu)化和對(duì)零件微觀(guān)組織性能預(yù)測(cè)，在復(fù)雜關(guān)鍵零部件中得到應(yīng)用，提高零件質(zhì)量，縮短研發(fā)周期 2030%； (12)完成數(shù)字化加工多源多工序質(zhì)量的評(píng)估與優(yōu)化控制平臺(tái)和示范環(huán)境建設(shè)，全面總結(jié)原理、模型、方法和技術(shù)所取得的成果。 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 三 年 (1)數(shù)控機(jī)床復(fù)雜工況的在線(xiàn)辯識(shí)； (2)基于行為響應(yīng)規(guī)律和性能反饋的智能控制方法； (3)高速、高加速度多軸加工的誤差傳遞模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工精度強(qiáng)化； (4)數(shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)特性對(duì)振動(dòng)的影響規(guī)律，數(shù)控機(jī)床的振動(dòng)控制策略和振動(dòng)控制方法； (5)制造過(guò)程偏載產(chǎn)生的機(jī)制； (6)有效載荷與無(wú)效內(nèi)耗 (偏載奇異效應(yīng) )的作用規(guī)律與分布特征； (7)復(fù)雜組合結(jié)構(gòu)的內(nèi)力場(chǎng)產(chǎn)生機(jī)理及其對(duì)局部應(yīng)力畸變的影響； (8)時(shí)變負(fù)載條件下多元復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)與變形在結(jié)構(gòu)中的復(fù)合及其對(duì)制造 界面空間位置的集聚效應(yīng)； (9)物理量、幾何量測(cè)量及測(cè)量數(shù)據(jù)處理方法； (10)基于測(cè)量的物理場(chǎng)建模、幾何建模以及誤差分析與預(yù)測(cè)方法； (11)將理論研究、仿真技術(shù)與實(shí)驗(yàn)技術(shù)相結(jié)合，研究復(fù)雜零件制造精度及表面質(zhì)量關(guān)于制造工藝參數(shù)的反演模型； (12)海量多源離散信息的快速結(jié)構(gòu)化數(shù)學(xué)模型，多源誤差流的耦合傳遞機(jī)理，誤差消減的方法； (13)面形隨機(jī)的復(fù)雜曲面零件逐點(diǎn)精確去除量的計(jì)算模型與多次去除規(guī)劃策略； (14)復(fù)合材料可加工性預(yù)測(cè)及其表面加工質(zhì)量評(píng)價(jià)新體系； (15)任意復(fù)雜刀具數(shù)控側(cè)銑加工非可展直紋面和 自由曲面的優(yōu)化方法； (16)新的切齒控制數(shù)學(xué)模型； (17)局部共嚙曲面?zhèn)鲃?dòng)性能預(yù)測(cè)數(shù)字化建模； (18)采用修正的 Cellular Automaton方法等對(duì)精確成形鑄造過(guò)程的微觀(guān)組織形成、枝晶的分枝與復(fù)雜形貌的演變過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬；研究鑄件熱裂缺陷的判據(jù)； (1)提出面向數(shù)控機(jī)床的多能域復(fù)雜信號(hào)處理方法，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床復(fù)雜工況的在線(xiàn)辯識(shí)； (2)建立基于工況、行為響應(yīng)規(guī)律和性能反饋的智能控制模型； (3)建立高速、多軸加工的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和加工精度的映射關(guān)系，建立誤差傳遞模型，實(shí)現(xiàn)基于“前饋控制 ＋反饋補(bǔ)償”的數(shù)控加工精度強(qiáng)化； (4)確定數(shù)控機(jī)床響應(yīng)對(duì)振動(dòng)的影響規(guī)律，提出基于性能反饋和智能結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制方法； (5)建立異常附加載荷極小化的巨型機(jī)械主體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法； (6)建立巨型成形裝備制造界面的位置、形態(tài)與界面力場(chǎng)模型； (7)建立基于測(cè)量的零件制造誤差在線(xiàn)補(bǔ)償及制造過(guò)程的多參數(shù)協(xié)同優(yōu)化控制理論； (8)構(gòu)建物理 場(chǎng)復(fù)合作用下 測(cè)量、建模與加工 (3M)一體 化 的數(shù)字化制造實(shí)驗(yàn)平臺(tái) ； (9)建立基于性能驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜曲面生成理論； (10)構(gòu)建共底零件數(shù)字化加工應(yīng)用示范平臺(tái)； (11)實(shí)現(xiàn)高物理性能復(fù) 雜曲面零件的精確創(chuàng)成； (12)能準(zhǔn)確描述凝固過(guò)程中枝晶組織的形成與發(fā)展，并考慮各種復(fù)雜的凝固現(xiàn)象；預(yù)測(cè)鑄件的熱裂缺陷； (13)建立模鍛成形過(guò)程材料的微觀(guān)組織演變與宏觀(guān)力學(xué)性能的耦合模型 ； (14)在新原理與方法、機(jī)理和失規(guī)律和質(zhì)量控制取得進(jìn)展：提出多源多工序復(fù)雜工況監(jiān)測(cè)、信號(hào)處理的新原理與方法；獲得裝備群的服役性能退化機(jī)理和失效規(guī)律；揭示零件誤差、缺陷等質(zhì)量信息的變化規(guī)律；建立零件質(zhì)量特征信息模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造產(chǎn)品質(zhì)量的控制； 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) (19)材料宏觀(guān)力學(xué)行為與微觀(guān)變形機(jī)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(jī)理； (20)進(jìn)一步研究多源多工序復(fù)雜工況監(jiān)測(cè)、信號(hào)處理的原理與方法； (21)進(jìn)一步研究裝備群的服役性能退化機(jī)理和失效規(guī)律； (22)研究多源多工序質(zhì)量 信息的跟蹤與控制策略，揭示零件誤差、缺陷等質(zhì)量信息的變化規(guī)律。 本年度擬發(fā)表論文 20篇左右，其中 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 合、關(guān)聯(lián)關(guān)系及 相互作用機(jī)理； (25)制造需求信息和制造能力信息的匹配關(guān)系，制造系統(tǒng)構(gòu)造對(duì)需求變更的敏感關(guān)系。 （ 3）非常規(guī)信息條件下制造執(zhí)行過(guò)程決策 研究非常規(guī)（不確定、冗余、病態(tài)、殘缺、矛盾等）制造信息的識(shí)別與分析方法，利用信息增值計(jì)算實(shí)現(xiàn)決策規(guī)則提取。 （ 4）復(fù)雜精密零件數(shù)字化加工質(zhì)量的綜合評(píng)估與控制平臺(tái) 以復(fù)雜精密零件為具體應(yīng)用對(duì)象，建立數(shù)字化加工多源多工序質(zhì)量的綜合評(píng)估與優(yōu)化控制的平臺(tái)，包括質(zhì)量信息獲取、處理與交互的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，以及工況監(jiān)測(cè)、預(yù)示與服役性能評(píng)價(jià)與質(zhì)量信息跟蹤的可視化技術(shù)等。研究精確成形鑄造過(guò)程中鑄件的微觀(guān)組織形成與演變、微觀(guān)缺陷產(chǎn)生，及其對(duì) 力學(xué)性能的 影響規(guī)律 ， 建立工藝參數(shù)優(yōu)化及質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn) 零件 的 組織 、性能與 使用壽命的預(yù)測(cè) 。 經(jīng)費(fèi)比例： ％ 承擔(dān)單位： 華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人： 丁 漢教授、朱向陽(yáng)教授 學(xué)術(shù)骨干： 熊蔡華、朱利民、朱文凱、權(quán)建洲、盛鑫軍、舒正榮 課 題 4：高性能復(fù)雜曲面數(shù)字化精密加工的新原理和新方法 研究目標(biāo)： 揭示復(fù)雜曲面物理性能生成機(jī)理，創(chuàng)立性能驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜曲面逐點(diǎn)精確去除加工新方法，創(chuàng)立數(shù)字化 局部 共軛曲面新原理，突破高物理性能和高幾何精度復(fù)雜曲面精確創(chuàng)成的關(guān)鍵技術(shù)，為我國(guó)重大工程中的關(guān)鍵零部件（導(dǎo)彈天線(xiàn)罩、大型運(yùn)載火箭共底構(gòu)件、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管、整體葉輪、高速精密螺旋錐齒輪等）精密加工與裝備制造提供理論方法和技術(shù)支撐。結(jié)合復(fù)雜零件的銑削加工，對(duì)物理場(chǎng)復(fù)合作用下的加工過(guò)程進(jìn)行仿真，預(yù)測(cè)加工過(guò)程中零件誤差、表面結(jié)構(gòu)缺陷。 研究?jī)?nèi)容： （ 1）巨型成形裝備的力流傳遞規(guī)律與偏載奇異效應(yīng) 分析巨型成形裝備中復(fù)雜大型超靜定結(jié)構(gòu)的幾何非線(xiàn)性、接觸非線(xiàn)性、工件大變形等特點(diǎn)，揭示多元驅(qū)動(dòng)、多體并聯(lián)結(jié)構(gòu)中的非線(xiàn)性分載規(guī)律、力流在疊層結(jié)構(gòu)中的擴(kuò)散傳遞規(guī)律；研究偏載產(chǎn)生的機(jī)制，揭示有效載荷與無(wú)效內(nèi)耗（偏載奇異效應(yīng)）的作用規(guī)律；研究復(fù)雜組合結(jié)構(gòu)的內(nèi)力場(chǎng)產(chǎn)生機(jī)理及其對(duì)局部應(yīng)力畸變的影響。 通過(guò)上述七個(gè)課題的研究，在關(guān)鍵技術(shù)方面取得源頭創(chuàng)新成果，形成數(shù)字化制造理論體系，并創(chuàng)建關(guān)鍵技術(shù)平臺(tái)，為能源、運(yùn)載、國(guó)防等領(lǐng)域高精度復(fù)雜零部件的數(shù)字化制造提供新原理和新方法。 六個(gè)申請(qǐng)單位在制造領(lǐng)域和相關(guān)學(xué)科都有很強(qiáng)的研究力量和很好的研究基礎(chǔ)，擁有國(guó)家數(shù)控系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，塑性成形模擬及模具國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，振動(dòng)、沖擊、噪聲國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和機(jī)械制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等研究基地，為本項(xiàng)目的順利開(kāi)展提供了支撐。 （ 3）特色與創(chuàng)新 建立數(shù)字制造的基礎(chǔ)理論體系，使制造從部分定量、部分經(jīng)驗(yàn)、定性化逐步轉(zhuǎn)向全面數(shù)字定量化，實(shí)現(xiàn)基于科學(xué)的制造，并在關(guān)鍵技術(shù)上取得源頭創(chuàng)新成果。 ? 揭示高性能數(shù)字制造裝備的動(dòng)態(tài)特性、性能演化和行為響應(yīng)規(guī)律，建立分布式、非線(xiàn)性、時(shí)變載荷作用下的 精度創(chuàng)成理論； ? 揭示物理場(chǎng)復(fù)合作用下零件材料組織與力學(xué)性能演變規(guī)律，提出零件制造過(guò)程多尺度、多學(xué)科數(shù)字化建模仿真理論與方法，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的優(yōu)化和對(duì)零件制造質(zhì)量、微觀(guān)組織、性能、使用壽命的定量預(yù)測(cè) ； ? 揭示數(shù)字制造系統(tǒng)的信息關(guān)聯(lián)關(guān)系與演化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)多源多工序加工質(zhì)量綜合評(píng)估及復(fù)雜信息環(huán)境下的制造執(zhí)行過(guò)程決策，建立制造系統(tǒng)的高可靠性高效運(yùn)行機(jī)制。 2) 數(shù)字制造系統(tǒng)的復(fù)雜信息處理及執(zhí)行過(guò)程決策 實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定制造必須在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上對(duì)制造執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行正確決策。能源、運(yùn)載、國(guó)防及裝備制造業(yè)的一些關(guān)鍵零部件需要采用先進(jìn)的成形制造工藝，其成形質(zhì)量與使用性能取決于制造過(guò)程的溫度場(chǎng)、流場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)和微觀(guān)組織場(chǎng)的共同作用。揭示制造過(guò)程中物理場(chǎng)的復(fù)合作用，預(yù)測(cè)其行為的時(shí)空效應(yīng)，并通過(guò)對(duì)工藝參數(shù)的優(yōu)化，把對(duì)物理場(chǎng)作用 的定性認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)化為對(duì)其行為的定量控制，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件高精度加工制造。為了提高裝備實(shí)際工作能力，實(shí)現(xiàn)高精度巨型塑性成形的制造。又如我國(guó)目前用于航空、航天、國(guó)防等行業(yè)鍛造大型構(gòu)件的 3萬(wàn)噸模鍛水壓機(jī)，其活動(dòng)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、大載荷、大位移等非常規(guī)工況下，摩擦、振動(dòng)、沖擊、變形、結(jié)構(gòu)間隙等非線(xiàn)性因素將直接影響裝備的動(dòng)力學(xué)行為，使裝備的性能發(fā)生變化，對(duì)現(xiàn)有的控制理論和方法提出了極大的挑戰(zhàn)。需要開(kāi)展如下研究： ? 巨型成形裝備的力流傳遞規(guī)律與偏載奇異效應(yīng)； ? 大慣量大行程運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)精度形成原理； ? 巨型成形裝備制造界面的位置、形態(tài)與界面力場(chǎng)模型； ? 巨型成形裝備高效、高可靠、高精度運(yùn)行的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。主要研究?jī)?nèi)容包括： ? 加工制造中物理場(chǎng)復(fù)合作用機(jī)理及其數(shù)字仿真； ? 物理約束、幾何約束與零件性能約束相容性分析； ? 加工制造過(guò)程的工藝優(yōu)化與精度保證； ? 高精度零件制造的數(shù)字化仿真平臺(tái)。針對(duì)典型的先進(jìn)成形制造方法，研究零件成形制造過(guò)程中多尺度多學(xué)科的數(shù)字化建模仿真理論與方法，揭示物理場(chǎng)耦合作用下材料的組織演變規(guī)律及其與性能的關(guān)系，提出零件成形制造質(zhì)量、組織、性能和使用壽命的預(yù)測(cè)方法。隨著制造裝備與工藝過(guò)程的數(shù)字化，綜合利用制造信息進(jìn)行系統(tǒng)分析 與決策成為可能。 在技術(shù)應(yīng)用方面： 通過(guò)本項(xiàng)目研究，在若干關(guān)鍵技術(shù)上取得源頭創(chuàng)新成果，提升我國(guó)數(shù)字制造裝備及關(guān)鍵零部件的制造水平。 a) 基于科學(xué)的制造 ：數(shù)字化制造將依靠經(jīng)驗(yàn)的制造轉(zhuǎn)變?yōu)榛诳茖W(xué)的制造。在科技部 863計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金重大、重點(diǎn)和面上項(xiàng)目的資助下，已開(kāi)展了有關(guān)先進(jìn)制造技術(shù)的先期研究，為本項(xiàng)目提 供了較好的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。 圖 2 課題設(shè)置思路 課題 1：高速數(shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)行為演變及其高精度控制 研究目標(biāo)： 揭示高性能數(shù)控機(jī)床在高速、高加速度情況下的力、熱耦合特性及其行為響應(yīng)規(guī)律；探索高性能數(shù)控機(jī)床非線(xiàn)性時(shí)變動(dòng)態(tài)特性對(duì)加工質(zhì)量和效率的影響機(jī)理與敏感性，建立加工性能的演變模型 ；提出基于行為響應(yīng)規(guī)律的智能控制方法，實(shí)現(xiàn)加工精度強(qiáng)化。 （ 2）大慣量大行程運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)精度形成原