【正文】 第 四 年 (1)數(shù)控機床服役期內(nèi)的可靠性評估； (2)數(shù)控機床主動維護策略； (3)七軸五聯(lián)動數(shù)控機床實驗研究； (4)巨型精密模鍛水壓機多體動力學(xué)模型與機－液動態(tài)控制模型； (5)巨型成形裝備非線性力學(xué)模型及其在高度異構(gòu)特性下的數(shù)字描述； (6)制造界面位置、形態(tài)與力場分布間的映射關(guān)系與逆問題求解方法； (7)基于目標(biāo)功能 反演的結(jié)構(gòu)設(shè)計、運動狀態(tài)參數(shù)與工藝環(huán)境參數(shù)； (8)結(jié)合大型復(fù)雜曲面加工實驗，研究“制造工藝參數(shù) — 物理場分布 — 零件精度和表面質(zhì)量”之間傳遞模型； (9)研究零件精度預(yù)測模型的逆向建模方法； (10)切削區(qū)最優(yōu)熱 /力 /工藝參數(shù)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(shù)控裝備的性能退化與失效規(guī)律，提出數(shù)控機床的可靠性評估方法； (2)建立數(shù)控裝備服役狀態(tài)的智能綜合評價與性能預(yù)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(lián)動高性能數(shù)控機床上進行實驗，實現(xiàn)大型螺旋漿在復(fù)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(shù)字化實現(xiàn)； (5)提出多元驅(qū)動、大慣量、大行程運動的動態(tài)精度形成原理； (6)建立 大慣量構(gòu)件高響應(yīng)高精度運動驅(qū)動與控制 技術(shù)原型； (7)構(gòu)建一個支持大型復(fù)雜曲面數(shù)字化加工的數(shù)據(jù)庫與模型庫； (8)提供制造工藝參數(shù)優(yōu)化的決策支持系統(tǒng)； (9)建立復(fù)合材料表面可加工性預(yù)測模型； (10)構(gòu)建共底構(gòu)件數(shù)字化加工應(yīng)用 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 面數(shù)字化制造方法； (13)局部共軛曲面多軸數(shù)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(xué)性能的關(guān)系，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型；采用有限元 與有隨養(yǎng)分相結(jié)合的方法，模擬鑄件的力學(xué)性能與使用性能；采用典型試件，進行鑄件熱應(yīng)力分析系統(tǒng)的驗證及主要因素對模擬結(jié)果影響規(guī)律的研究； (15)材料組織結(jié)構(gòu)與性能演變理論模型；鍛壓成形過程有限元分析軟件開發(fā)； (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(zhì)量保證機制； (17)研究工序驅(qū)動的質(zhì)量優(yōu)化控制以及零件綜合質(zhì)量缺陷消減方法； (18)研究數(shù)字化加工多源多工序質(zhì)量的評估與優(yōu)化控制的平臺； (19)數(shù)字制造系統(tǒng)高效執(zhí)行的關(guān)鍵實現(xiàn)技術(shù)，包括資源封裝技術(shù)、多智能體技術(shù)等； (20)制造 執(zhí)行系統(tǒng)的框架與體系結(jié)構(gòu)； (21)汽車制造的行業(yè)特點及其對制造執(zhí)行系統(tǒng)的共性需求。結(jié)合具體應(yīng)用對象，開發(fā)支持?jǐn)?shù)字制造系統(tǒng)建模、決策與優(yōu)化的數(shù)字 仿真平臺 ，對理論成果與關(guān)鍵技術(shù)進行驗證。 經(jīng)費比例 ： ％ 承擔(dān)單位 ：清華大學(xué)、中南大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人 ：柳百成院士 學(xué)術(shù)骨干 ：熊守美、易幼平、許慶彥、李建平、康進武、鄧圭玲 課題 6：數(shù)字化加工多源多工序質(zhì)量的綜合 評估與優(yōu)化控制 研究目標(biāo) ：以 精密復(fù)雜零件多工序數(shù)字化加工過程為研究對象，通過研究質(zhì)量特征的綜合分析、度量和評估，提出零件誤差、缺陷等在內(nèi)的質(zhì)量特征信息的產(chǎn)生、表征、傳遞、監(jiān)測與解耦方法，揭示多工序加工工況、服役性能與質(zhì)量特征間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實現(xiàn)多源多工序數(shù)字化加工中工序驅(qū)動的制造質(zhì)量控制，為復(fù)雜零件的高精度、高可靠數(shù)字化加工提供技術(shù)保證。 （ 3）加工制造過程的工藝優(yōu)化與精度保證 分析相容性約束條件下的新工藝可行性，構(gòu)造工藝參數(shù)的可行空間，提出工藝過程優(yōu)化模型及其高效求解方 法。 （ 2）數(shù)控機床動態(tài)性能對加工質(zhì)量和效率的影響及其敏感性分析 研究數(shù)控機床動態(tài)性能參數(shù)的提取方法，分析其時變特性對加工質(zhì)量和效率的綜課題一 高速數(shù)控機床動態(tài)行為演變及其高精度控制 課題二 巨型成形裝備的力流傳遞特征及高精度制造界面形成 課題三 數(shù)字制造過程物理行為建模與精度創(chuàng)成原理 課題四 高性能復(fù)雜曲面數(shù)字化精密加工的新原理和新方法 課題五 先進成形制造過程的多尺度數(shù)字仿真與優(yōu)化 課題六 數(shù)字化加工多源多工序質(zhì)量的綜合評估與優(yōu)化控制 課題七 數(shù)字制造系統(tǒng)復(fù)雜信息處理及執(zhí)行過程決策 科學(xué)問題 動態(tài)行為與性能演變規(guī)律 物理場影響機理 信息作用規(guī)律與決策機制 數(shù)字化制造理論基礎(chǔ) 數(shù)字化制造新方法與新原理 關(guān)鍵技術(shù) 平臺 高精度 高效率 多尺度 大載荷 高可靠性 技術(shù)難點 合影響及敏感性，建立數(shù)控機床加工性 能演變模型，提出數(shù)控機床加工性能的動態(tài)評價方法。 研究方法的創(chuàng)新點： ? 高端 數(shù)控機床的多軸運動方程和力熱耦合方程的正向求解及逆問題求解，建立高速、高精度多軸運動控制的新原理和新方法； ? 通過多體接觸的力 變形耦合建模和大型超靜定結(jié)構(gòu)中的力流傳遞分析，建立制造界面微分變形的力學(xué)和運動學(xué)反演模型，實現(xiàn)重載成形裝備的精密運行控制； ? 建立形位空間和旋量空間中的分析、推理和綜合理論，實現(xiàn)測量、建模、操作、加工的一體化； ? 基于物理性能和幾何量關(guān)聯(lián)約束的復(fù)雜曲面逐點精確去除加工方法； ? 多源多工序工況監(jiān)測、預(yù)示及性能預(yù) 測相結(jié)合的質(zhì)量綜合評估與優(yōu)化控制。主要研究內(nèi)容包括： ? 數(shù)字 制造系統(tǒng)的信息關(guān)聯(lián)分析及優(yōu)化配置； ? 多工件復(fù)雜制造過程效能評價與參數(shù)優(yōu)化； ? 非常規(guī)信息條件下制造執(zhí)行過程決策； 高效制造執(zhí)行技術(shù)及數(shù)字仿真平臺。為實現(xiàn)復(fù)雜曲面的高效精密加工，獲得高物理性能和高幾何精度復(fù)雜曲面零件，需要研究復(fù)雜曲面多源約束與曲面參量的非線性耦合模型和加工過程物理場復(fù)合作用機理，創(chuàng)建性能驅(qū)動的復(fù)雜曲面生成新原理。主要研究內(nèi)容包括： ? 數(shù)控機床多軸力、熱耦合特性分析及數(shù)字建模； ? 數(shù)控機床動態(tài)性能 對加工質(zhì)量和效率的影響及其敏感性分析； ? 數(shù)控機床的智能控制與加工精度強化； ? 多軸高性能數(shù)控機床的示范應(yīng)用。 2) 巨型成形裝備的力流傳遞特征及高精度制造界面形成 在巨大載荷作用下，巨型成形裝備復(fù)雜結(jié)構(gòu)的接觸非線性、超靜定、連接與運動副間隙等因素產(chǎn)生載荷奇異傳遞和巨大的附加內(nèi)力，直接影響大型構(gòu)件制造精度。主要研究內(nèi)容有： ? 基于零件物理性能與幾何特征映射關(guān)系的復(fù)雜曲面生成方法； ? 復(fù)雜曲面多源離散信息的結(jié)構(gòu)化方法與誤差消減； ? 面形隨機復(fù)雜曲面零件的逐點精確可控去除加工新方法； ? 高性能高精度局部共軛曲面生成與制造過程精確控制。 二、預(yù)期目標(biāo) 總體目標(biāo)： 本 項目瞄準(zhǔn)先進制造技術(shù)高精度、高效率、高可靠性的發(fā)展趨勢，針對能源、運載、國防等領(lǐng)域的復(fù)雜裝備及其關(guān)鍵零部件制造面臨的難題，揭示制造裝備、制造過程和制造系統(tǒng)中物理現(xiàn)象的動態(tài)規(guī)律及作用機理；突破數(shù)字裝備的精密運行控制、制造過程的物理場復(fù)合仿真、制造質(zhì)量綜合評估與制造執(zhí)行過程決策等一批關(guān)鍵技術(shù)；創(chuàng)立復(fù)雜零件精密制造的若干新原理與新工藝；建立數(shù)字化制造的基礎(chǔ)理論 , 實現(xiàn)基于科學(xué)的制造。 （ 4）可行性分析 由于國民經(jīng)濟高速發(fā)展及能源、運載和國防工業(yè)的巨大需求，我國政府高度重視制造業(yè)，“國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃”專題三“制造業(yè)發(fā)展科技問題研究”建議將“數(shù)字化、智能化設(shè)計制造及基礎(chǔ)制造裝備”列為重大專項，為本項目的實施提供了十分難得的機遇。 （ 3）數(shù)控機床的智能控制與加工精度強化 研究數(shù)控機床復(fù)雜工況的在線辯識；研究基于行為響應(yīng)規(guī)律和性能演變的智能控制方法；研究數(shù)控機床服役期內(nèi)的可靠性評估方法和主動維護策略；研究高速、高加速度多軸加工的誤差傳遞模型，提出數(shù)控加工精度強化策略和方法。研究有效的測量與誤差建模方法，建立零件加工誤差與工藝參數(shù)之間的反演模型，制定制造誤差補償與控制策略。 研究內(nèi)容： （ 1）數(shù)字化加工的多源多工序質(zhì)量信息的定性分析和度量指標(biāo) 研究多源多工序質(zhì)量特征信息的生成、表達、傳遞與聚類的建模理論；研究多源多工序質(zhì)量特征的檢測傳感網(wǎng)絡(luò)的構(gòu) 形、容錯性與可靠性度量指標(biāo)；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。 經(jīng)費比例 ： ％ 承擔(dān)單位 ：華中科技大學(xué)、大連理工大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人 ：李培根院士 學(xué)術(shù)骨干 ：張國軍、黃剛、朱海平、高航、鄧超、喻道遠、李小平、饒運清 四、年度計劃 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 一 年 (1)數(shù)控機床力、熱動態(tài)特性及穩(wěn)定性分析； (2)數(shù)控機床單元部件動力學(xué)建模； (3)數(shù)控機床力、熱動態(tài)特性實驗平臺構(gòu)建； (4)數(shù)控機床的故障特征表達； (5)各種常規(guī)與極端鍛造工況下試驗與實測 分析； (6)機械 結(jié)構(gòu) 與驅(qū)動系統(tǒng)分析理論模型建立； (7)仿真 計算 分析與重要部件的物理模擬與超載實驗； (8)運行、操縱與控制各環(huán)節(jié)對鍛件加工精度與質(zhì)量的影響規(guī)律； (9)物理場作用下“機床、夾具、刀具、工件” 分布式 變形的數(shù)字建模； (1)提出數(shù)控機床基礎(chǔ)構(gòu)件、運動單元動態(tài)特性、熱特性及穩(wěn)定性的分析方法； (2)建立數(shù)控機床單元部件動力學(xué)特性的數(shù)字模型； (3)建立用于數(shù)控機床動態(tài)特性分析的實驗研究平臺； (4)確定數(shù)控機床的典型故障特征表達，建立典型故障的數(shù)字化描述。 示范平臺； (11)實現(xiàn)鑄件的力學(xué)性能和疲勞壽命預(yù)測；驗證熱應(yīng)力分析系統(tǒng)，并得到主要因素對應(yīng)力應(yīng)變及熱裂影響的規(guī)律；進一步完善系統(tǒng)； (12)鍛壓成形過程材料組織演變與力學(xué)性能仿真軟件； (13)在質(zhì)量保證機制、缺陷消減、平臺建設(shè)等方面取得進展：建立加工過程的質(zhì)量保證機制；提出質(zhì)量優(yōu)化控制以及零件綜合質(zhì)量缺陷消減方法；以復(fù)雜精密零件為具體應(yīng)用對象，初步建立數(shù)字化加工多源多工序質(zhì)量的評估與優(yōu)化控制的平臺； (14)開發(fā)數(shù)字制造系統(tǒng)仿真平臺與制造執(zhí)行系統(tǒng)； (15)建立汽車制造系統(tǒng)的行業(yè)數(shù)據(jù)庫與主要決策流程。 本年度發(fā)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。 （ 4） 高效制造執(zhí)行技術(shù)及數(shù)字仿真平臺 研究高效制造執(zhí)行的關(guān)鍵技術(shù)，包括制造資源封裝技術(shù)、信息處理的多智能體技術(shù)及最優(yōu)生產(chǎn)技術(shù)等。研究流變溫度、流變速率、變形程度在復(fù)雜成形中的變化規(guī)律及其與鍛件組織性能的強關(guān)聯(lián)機制，建立鍛件組織性能評估模型，并實現(xiàn)其數(shù)字化預(yù)測。根據(jù)物理場對零件質(zhì)量的復(fù)合作用機理，建立物理約束、幾何約束及零件性能約束的相容性分析模型，提出可制造性定量分析理論。 研究內(nèi)容： （ 1）數(shù)控機床多軸力、熱耦合特性分