【正文】 主要研究內(nèi)容包括： ? 高速動力傳遞功能表面微形貌特征的數(shù)字化建模 ? 面向性能的復(fù)雜曲面表層性態(tài)建模與仿真 ? 性能驅(qū)動的動力傳遞曲面精確創(chuàng)成原理和方法 ? 功能表面微形貌數(shù)字化加工與測試平臺 。據(jù)此以起落架的小批量加工過程為對象，全過程數(shù)字化測量為基礎(chǔ)，研究多工序加工過程影響性能質(zhì)量波動的誤差模式辨識方法與可控參數(shù)調(diào)整機制，提高飛機起落架批量加工質(zhì)量的一致性與加工效率。主要研究內(nèi)容包括： ? 時變強激勵下多軸加工工藝系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)與穩(wěn)定性分析 ? 高溫高強復(fù)雜零件加工過程力 熱耦合建模與 質(zhì)量 預(yù)測 ? 弱剛性曲面零件數(shù)字化加工 測量一體化大閉環(huán)制造原理 ? 高溫高強復(fù)雜曲面零件加工數(shù)字化仿真與工藝規(guī)劃平臺 （ 3） 難加工異形零件復(fù)合加工過程的誤差波動監(jiān)測與工藝能力評估 飛機起落架的難加工性不僅與材料高強超硬高韌引起的難切削特性相關(guān)，而且也體現(xiàn)在工藝－裝備－工件系統(tǒng)交互作用下運行工況的復(fù)雜響應(yīng)特性上，從而導(dǎo)致多工序加工過程的誤差波動與過程能力欠缺。主要研究內(nèi)容包括： ? 裝備動態(tài)特性與工藝作用過程數(shù)字表征與工藝策略優(yōu)化 ? 時變切削力強激勵下加工狀態(tài)的實時辨識與過程閉環(huán)控制 ? 基于多元信息譜的數(shù)控裝備加工性能預(yù)測 ? 基于動態(tài)性能的裝備服役可靠性評估與控制 （ 2） 高溫高強復(fù)雜曲面零件多軸加工物理過程仿真與 高效低損傷加工 航空葉輪等 高溫高強復(fù)雜曲面零件的加工效率很低，主要原因是：材料高溫下的強度高，切削力大，葉片間通道深而窄，常使用大長徑比的刀具，葉片薄、葉展長，易發(fā)生變形和振動；材料熱導(dǎo)率低，切削界面上高能量的積聚造成材料表層性態(tài)的激變，直接影響零件加工質(zhì)量和刀具壽命。同時，在大切削力條件下，刀具與工件接觸界面的溫度急劇增高，產(chǎn)生局部高溫，引起零件表面燒蝕。主要研究內(nèi)容包括： ? 高溫合金晶粒擇優(yōu)生長和選晶過程的建模仿真與晶粒取向控制 ? 定向凝固過程中熱應(yīng)力應(yīng)變演化的建模仿真與殘余變形控制 ? 定向凝固水冷單元設(shè)計、傳熱邊界控制與最佳溫度梯度創(chuàng)成 ? 定向凝固抽拉單元運動規(guī)律及其與葉片內(nèi)熱傳遞的協(xié)同原理 （ 2）超高強鍛件多向成形的流線演變數(shù)字化表征與力 位移協(xié)同控制 目前多向等溫模鍛新工藝在應(yīng) 用實踐中遇到了重大障礙，主要表現(xiàn)在：復(fù)雜鍛件多向等溫成形由于復(fù)雜多變接觸界面與運動阻力、極低速運行帶來的裝備運行不穩(wěn)定問題，給驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動與順應(yīng)性控制帶來新的難題；由于對多向模鍛不同方向的運行協(xié)調(diào)機制缺乏系統(tǒng)研究，無法實現(xiàn)在預(yù)期的超低速下鍛件連續(xù)流變成形，導(dǎo)致鍛件流線不連續(xù)、穿流，鍛件品質(zhì)難于保證。為此需要研究使役性能驅(qū)動的功能表面微形貌和表層性態(tài)的形成機理，建立表面微形貌的表征及與創(chuàng)成參數(shù)間的反演模型， 形成滿足特定表面微形貌和表層性態(tài)要求的高性能零件加工制造的理論與方法。通過工藝優(yōu)化、過程閉環(huán)控制和數(shù)字化監(jiān)測實現(xiàn)對加工過程的控制。 科學(xué)問題二：強激勵下多軸數(shù)控裝備復(fù)雜響應(yīng)與工藝過程的動態(tài)交互機理 飛機起落架、航空整體葉輪采用高溫高強、極端難加工材料制造，要求多軸數(shù)控裝備長時間工作，面臨強力輸入下加工失穩(wěn)、切削界面材料性態(tài)激烈變化、切削效率和質(zhì)量一致性低等難題。因此這類關(guān)鍵零件在特殊制造環(huán)境條件下精確成形的同時必須對內(nèi)部組織進行精確調(diào)控。 一、研究內(nèi)容 本項目以航空發(fā)動機單晶渦輪葉片、整體葉輪、飛機起落架等為研究對象，以極端服役環(huán)境對不同零件的目標(biāo)物理性能與制造品質(zhì)及高效率要求為驅(qū)動，以復(fù)雜零件成形制造目標(biāo)微觀組織定向生成機制、超大慣量多向成形制造系統(tǒng)協(xié)同控制、重載多軸數(shù)控加工過程閉環(huán)控制品質(zhì)優(yōu)化、難加工材料復(fù)雜曲面零件高效加工、制造過程質(zhì)量波動規(guī)律與數(shù)字監(jiān)控、功能表面微形貌數(shù)字建模與創(chuàng)成等為探索和認(rèn)識的突破點，揭示難加工航空關(guān)鍵零件制造 全過程的科學(xué)規(guī)律，建立和發(fā)展物理性能驅(qū)動的數(shù)字化制造新原理與核心技術(shù)體系。 在國內(nèi)外重要刊物上發(fā)表論文 300 篇以上 ， 其中 SCI和 EI收錄 150篇以上，撰寫專著 3～5 本，申請專利 30 余項。 第 五 年 (1)研究精密復(fù)雜鑄件凝固過程中缺陷的形成機理、形成過程，預(yù)測相關(guān)缺陷，研究制造工藝的優(yōu)化方法； (2)建立單晶葉片制造過程中結(jié)構(gòu)完整性建模與仿真和缺陷預(yù)測平臺； (3)提出單晶葉片的質(zhì)量調(diào)控技術(shù)，實現(xiàn)單晶組織的有效控制； (4)實現(xiàn) 多向模鍛三維空間協(xié)同控制策略與技術(shù)； (5)實現(xiàn) 低速下的并行驅(qū)動、面同步或空間同步、多功能邏輯操作與運動參量檢測等單元技術(shù)的創(chuàng)新與技術(shù)集成； (6)建立極低速下高精度的運動協(xié)同控制技術(shù)原型，實施測試研究與工業(yè)應(yīng)用研究 ；完成 起落架外筒鍛件工業(yè)實驗； (7)超強異形零件多軸加工失穩(wěn)機制及控制品質(zhì)優(yōu)化； (8)研制 具有加工過程閉環(huán)控制的高檔數(shù)控系統(tǒng)； (9)實施起落架車銑復(fù)合加工的綜合性實驗； (10)開發(fā) 高溫高強 復(fù)雜曲面零件加工數(shù)字化仿真與工藝規(guī)劃平臺； (11)建立難加工異形零件復(fù)合加工過程的誤差波動監(jiān)測與工藝能力評估平臺；以飛機起落架關(guān)鍵零件 如主(1)揭示凝固缺陷的生成機理，提出工藝優(yōu)化措施 ,建立定向凝固單晶葉片的質(zhì)量控制平臺； (2)實現(xiàn)對大慣量機械系統(tǒng)全行程高精度、高響應(yīng)運動控制 ,操作系統(tǒng)快速準(zhǔn)確定位與偏載狀態(tài)實時監(jiān)控 , 形成大慣量機械系 統(tǒng)的精良驅(qū)動及其控制的集成技術(shù)原型； (3)建立超高強整體鍛件成形制造理論與多尺度鍛壓工藝研究方法； (4)提出適應(yīng)工藝條件與工況變化的裝備控制品質(zhì)優(yōu)化方法 ,全面實現(xiàn)面向起落架車銑復(fù)合加工高檔數(shù)控系統(tǒng)的各項功能和技術(shù)指標(biāo)； (5)綜合 300M 高強鋼工藝參數(shù)的基礎(chǔ)加工實驗結(jié)果和起落架車銑復(fù)合數(shù)控加工實驗結(jié)果，建立 300M 高強鋼飛機起落架多軸車銑復(fù)合加工的軌跡規(guī)劃 策略庫、工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫、以及智能控制策略庫，實現(xiàn)高效低損傷加工； (6)建立典型高溫高強航空材料切削加工數(shù)據(jù)庫、多軸數(shù)控加工動力學(xué)與物理過程集成仿真及 工藝規(guī)劃軟件；應(yīng)用于 航空發(fā)動機整體葉輪加工，效率提高 50%； (7)突破起落架小批量多品種加工過程中“工藝 裝備 刀夾具 工件”系 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 筒等為生產(chǎn)案例，驗證 有關(guān) 機理、模型、方法及關(guān)鍵技術(shù)的正確性，并在某航空企業(yè)建立應(yīng)用示范環(huán)境； (12)構(gòu)建航空葉輪和面齒輪功能表面實驗測試平臺；加工工藝參數(shù)優(yōu)化驗證實驗，依據(jù)零件表面微形貌與表層性態(tài)的檢測數(shù)據(jù)，并與預(yù)估結(jié)果比較，對功能表面數(shù)字化創(chuàng)成模型進行校準(zhǔn)與修正 ； (13)整理研究資料，準(zhǔn)備 項目 驗收。 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 四 年 (1)研究單晶形成和競爭生長過程中熱應(yīng)力的形成機理，建立多元高溫合金的高溫應(yīng)力本構(gòu)模型； (2)研究陶瓷型殼和型芯的雙重約束條件下，單晶葉片的變形過程及其規(guī)律； (3)研究落砂后葉片的殘余應(yīng)力和殘余變形，殘余應(yīng)力釋放對再結(jié)晶的影響，以及熱處理過程中單晶組織和應(yīng)力、變形的變化規(guī)律；揭示單晶葉片制造過程的力、熱、組織的相互影響規(guī)律； (4)研究變載荷以及不確定性下的同步平面補償原理與控制方法及混合同步的智能控制策略； (5)建立多向模鍛的三維空間模型，并研究各個方向的耦合關(guān)系； (6)實現(xiàn) 起落架外筒鍛件預(yù)成形設(shè)計、成形過程仿真與組織模擬； 完成起落架外筒鍛件模具型腔設(shè)計與結(jié)構(gòu)優(yōu)化 ； (7)面向裝備加工性能趨勢分析的集成優(yōu)化； (8)開展 基于動態(tài)性能的裝備服役可靠性評估與控制的綜合實驗； (9)開展 基于裝備動態(tài)特性與工藝作用過程的工藝策略優(yōu)化綜合實驗； 開展 時變切削力強激勵下過程閉環(huán)控制綜合實驗 ； (10)研究 加工過程物理狀態(tài)與工藝參數(shù)間的反 演 關(guān)系；研究適應(yīng)工藝系統(tǒng)動態(tài)特性與加工過程物理約束的多軸加工工藝規(guī)劃方法； (11)研究基于加工 測量一體化的加工質(zhì)量數(shù)字化監(jiān)測與反饋控制原理 ； (12)研究測量系統(tǒng)與加工裝備安裝的高精度標(biāo)定方法和嵌入技術(shù)；研究幾何量在線 /在位測量與加工誤差閉環(huán)控制技術(shù)； (13)進一步研究耦合動態(tài)特性與空間加工誤差關(guān)聯(lián)建模技術(shù)； (14)進一步研究復(fù)合加工裝備運行(1)建立定向凝固過程中熱應(yīng)力應(yīng)變演化的本構(gòu)模型； (2)完成葉片定性凝固過程仿真，預(yù)測熱應(yīng)力與熱變形，提出殘余變形控制方法； (3)實現(xiàn)具有變載荷及不確定性下的平面同步與混合同步； (4)建立多向模鍛的三維空間模型，并揭示其運動耦合規(guī)律； (5)獲得起落架外筒鍛件成形制造最優(yōu)預(yù)制坯工 藝、潤滑條 件以及成形工藝；提出起落架外筒鍛件模具設(shè)計方案與參數(shù) ； (6)實現(xiàn) 面向裝備加工性能趨勢分析的集成優(yōu)化，研發(fā)針對復(fù)雜、突變工況的多軸數(shù)控裝備性能優(yōu)化控制功能模塊； (7)實現(xiàn)基于動態(tài)性能的裝備服役可靠性評估與主動維護，開展驗證性實驗； (8)針對起落架開展基于裝備動態(tài)特性與工藝作用過程的工藝策略優(yōu)化綜合實驗，獲取優(yōu)化后的工藝策略庫；針對具有加工過程閉環(huán)控制的高檔數(shù)控系統(tǒng)，圍繞時變切削力強激勵條