高档数控机床与基础制造装备-精密立、卧式加工中心

信息来源：发布时间：2021-12-15 09:57:00

高档数控机床与基础制造装备-精密立、卧式加工中心

	成果完成人	殷晓强 / 邓鈺珂
	所属行业	先进制造
成果简介	精密立、卧式加工中心是国家“高档数控机床与基础制造装备”重大专项的重要组成部分。发展自有技术、自主知识产权的高精度机床是增强我国制造业水平和增强国防安全性的必要条件。课题根据“十一五”期间国家科技重大专项重点实施项目的要求，与北京工研精机股份有限公司合作，开展了精密机床结构优化设计、精度设计和可靠性设计，主轴、数控回转工作台等精密功能部件设计等研究，形成了精密机床整机及关键功能部件的数字化设计与优化技术、整机精度设计技术、整机误差补偿技术，协助北京工研精机实现精密立、卧式加工中心的成功研制，并具有高精度和高可靠性，替代了进口产品
应用范围	目前，制造业是国民经济的重要支柱和基础，在加快推进工业化进程中，其发展尤为重要；高档数控机床作为制造业的基础设备，集微电子技术、测量技术、自动控制技术、计算机技术、人工智能技术以及传感器技术等新技术于一体，是新一代具有高科技含量的先进机械制造装备；“中国制造 2025”将高档数控机床作为其十个重点研究领域之一，明确指出以提升可靠性、精度保持性为重点；数控机床不但是制造业的工作母机，为国民经济的各个部门提供装备动力和保障，而且还是军工、国防设施建设的安全屏障，体现了一个国家基础装备实力，具有重大的经济效应和社会效应
技术优势	研发团队根据不同的企业需求，开展了精密立、卧式加工中心的结构设计、精度设计、可靠性设计、中间控制、动力学分析和动态测试、电气控制、误差补偿等方面的深入研究，在精密立卧式加工中心研究方面积累了很好的经验和技术储备；团队研制的精密卧式加工中心已经在安徽天长缸盖有限公司以及浙江省的多家机械加工企业进行了应用，替代了进口产品，为提高重型数控机床国产机床性能和水品具有重大战略意义和工程价值。

现代设施农业智能种植装备产业化

	成果完成人	殷晓强 / 邓鈺珂
	所属行业	先进制造
成果简介	研制了国内首台套“JXPYZ-1 型穴盘苗全自动移栽机”、“APFT-11-17 自动盆花移栽作业线”、“HMCZ-3-1 全自动穴盘花苗成组移栽生产线”等多套花卉、蔬菜自动化种植装备，目前已被北京市花乡花木集团及北京京鹏环球科技股份有限公司投入使用。创新点：APFT-11-17 自动盆花移栽作业线通过自动落盆、一次覆土、二次筑模、自动移栽等主要结构可完成全自动盆花移栽过程，实现了从 11 厘米直径小盆到 20 厘米大盆移盆作业。工作效率 1500 盆/小时，HMCZ-3-1 全自动穴盘花苗成组移栽生产线可实现一次将三株花苗从穴盘提取出来、同时汇聚入一个 11 厘米小盆，填土压实理想，工作效率 1200 盆/小时。JXPYZ-1 型穴盘苗全自动移栽机抱抓能力强，伤苗率低，性能稳定可靠，并且移栽效率增倍，同时可适应不同规格穴盘间的移栽作业，工作效率 1500 株/小时。
应用范围	在叶菜、果蔬、花卉等方面，是国内唯一实现全链条智能装备应用的单位。已有应用情况：已在北京、河北等地开展产业化应用示范工作。
技术优势	在都市、城镇化发展的大背景下，建设集约型的现代设施农业是农业的高效种植方向，而智能化装备的使用，是提升种植效益、降低人工成本的唯一途径。国家在农业方面的支持力度、补贴政策等均力度较大，市场对保证质量的蔬菜需求也在不断加大，因此建设现代化设施蔬菜种

非金属材料激光高精加工技术及设备

	成果完成人	殷晓强 / 邓鈺珂
	所属行业	先进制造
成果简介	技术创新点在于：（1）可实现多种厚度（百微米-厘米级）、复杂构型的构件加工制造；（2）可实现表面粗糙度大亚微米级的非金属难加工材料的表面抛光；（3）可实现大面积难加工材料表面微纳织构制造；（4）可实现曲面件激光精细结构制造；（5）具有提供材料精细加工研发工艺方案和设备系统开发的能力。技术的研发及应用提升了激光制造在难加工材料领域的科技实力，跟踪满足该类材料在航空航天、信息、能源和生物科学等领域作为核心构件材料占比飞速增长的需求。
应用范围	通过激光智能化制造实现具有微纳米尺寸的特征结构的微小机械零部件的加工制造，实现符合设计要求的精细高硬脆难加工材料激光智能化制造对当今高端制造技术的发展具有重要的科学意义和应用价值，对功能 MEMS、生物传感器、微流器件、太阳能电池、航空、军事与国防等诸多潜在领域存在着至关重要的战略意义。
技术优势	相关技术及配套设备已获得多项国家发明专利和实用新型专利授权，部分工艺方案及研究试样已经进入小批量生产实验阶段，已成功为沈阳大陆、瑞合航天、北京振兴测试、清华大学等多家科研院所和企事业单位提供技术服务。

新型汽车缓速器

	成果完成人	殷晓强 / 邓鈺珂
	所属行业	先进制造
成果简介	针对 2005 年之前北京八达岭高速屡屡发生重载卡车因刹车失灵引起的恶性死亡事故，本团队从那时开始十四年来持续开展了新型汽车的研究和产业化，发明的电液缓速器采用独特水冷技术有效避免了电涡流缓速器的缺点，与液力缓速器比较简单可靠价格低，成为行业认可的新品种，获得国内外专利授权三十多项，技术水平处于国际领先水平，并在大客车上获得数百套销售。本研究针对大货车的使用特点，重点研发货车用变速箱后置电液缓速器，进行产业化推广
应用范围	前期开发的客车用电液缓速器已经销售数百套，其中向销售宇通客车销售 100 多台，用于宇通客车山区版，得到了企业和用户的认可。后期瞄着国内重卡和中卡市场，每年新增车辆约 130 多万辆，市场巨大。按照国家 GB7258 要求，9 米以上的客车和 12 吨以上的载重卡车均要求安装缓速器或者其他辅助装置，制动效果要求达到 GB12676 二型测试标准。实施时间为 2021 年 1 月。
技术优势

磁致伸缩导波检测仪

	成果完成人	殷晓强 / 邓鈺珂
	所属行业	先进制造
成果简介	本项目综合运用理论分析、数值仿真和实验研究等方法，研制了基于磁致伸缩效应的超声导波检测仪。该仪器集成度高，耗电少，可便携，方便于现场检测；传感器可根据检测结构和检测需求，该超声导波检测仪可以根据检测需要，更换不同结构的传感器，用于不同结构的超声导波检测。可检结构包括管道、板和杆等。该仪器检测的先进性包括：检测信号可调；超声导波模态可选；传感器可安装在某点，对数米或数十米的结构进行检测；检测全面、效率高。
应用范围	该磁致伸缩超声导波检测仪可广泛应用于石油化工、航空航天、特种设备、核电等工程应用中不同类型结构的无损检测，应用潜力广泛。已有应用情况：开发的设备样机已在北京部分工业管道、大型罐状结构中进行了测试和应用，应用效果良好。
技术优势	常规无损检测设备检测效率低，检测成本高，劳动强度大，该设备可解决常规无损检测设备所存在的问题，一旦大面积推广，可节省大量的人力、物力和财力，产生的社会效益和经济效益将相当可观。

防撞护栏钢立柱超声导波埋深测量仪

	成果完成人	殷晓强 / 邓鈺珂
	所属行业	新材料
成果简介	本项目首次在国内外将超声导波技术应用于钢立柱施工质量的无损检测。综合运用理论分析、数值仿真和实验研究等方法，系统研究了钢立柱超声导波检测技术，研制了国内外首台钢立柱超声导波埋深测量的专用设备并应用于工程检测。该设备具有以下独特而突出的特点：检测性能稳定可靠，重复性好，波形直观；检出率达到 98%以上，适于各类工况下的检测；检测精度高，平均测量误差优于±4%或不大于±8cm；智能便携，操作方便；检测时无需拆除钢立柱附属部件，使得全面质量检测成为可能；检测速度快，数分钟内即可完成检测，大大提高了检测效率和检测成本。成功实现了钢立柱埋深快速有效的检测，检测效率和能力大幅度提升，填补了国内外空白。
应用范围	该防撞护栏钢立柱超声导波埋深测量仪可广泛应用于高速公路护栏立柱的快速检测和工程验收，应用潜力广泛。已有应用情况：开发的设备样机开发的设备样机已在浙江省部分路段进行了测试和应用，应用效果良好，产生了巨大的经济和社会效益。
技术优势	仅浙江省每年因检测需求创造的直接效益就可以达到数百万元。从全国来看，一旦该技术投入使用，其检测的道路从高速公路到城市各等级公路。一旦大面积推广，可节省大量的人力

支架结构安全监控综合管理系统

	成果完成人	殷晓强 / 邓鈺珂
	所属行业	新材料
成果简介	为了减少由于支架结构坍塌而造成的重大人员伤亡和经济损失，本项目基于 ZigBee 和 GPRS 通信技术，开发了支架结构安全监控综合管理系统，研制用于支架结构监控的智能无线传感器，实现应力和倾角测量，对施工工程中临时性搭建的支架结构进行远程监控，填补了支架结构在役实时网络化智能监测的空白。该系统主要具备以下特点和优势：无线传感器节点体积小、质量轻，便携易安装，低功耗设计，产品使用寿命长；可采用多跳网络将通信距离扩展到 100 米以上，在百米内单节点数据传输的丢包率约为 0；支架结构安全监控系统被测参量精度能够达到±5%FS；该无线网络组网灵活，较有线网络测量技术添加传感器节点方便快捷，省去了布线的麻烦，有很强的经济适用性
应用范围	该支架结构安全监控综合管理系统可广泛应用于公路桥梁施工监测，应用潜力广泛。已有应用情况：开发的安全监控系统已在浙江省部分路段进行了测试和应用，应用效果良好
技术优势	随着全国公路桥梁建设投资逐年增加，在全国范围内推广本监控技术，可以大大降低工作成本，减轻劳动强度，预期可以比离线、破坏式常规力学性能测试和专职人员巡查式抽检节约成本至少 80%以上，最重要的是可以实现在役实时、快速全面监测。本系统的应用和推广将会带来巨大的经济效益和社会效益。

高速双面锁紧 BT 刀柄系统

	成果完成人	殷晓强 / 邓鈺珂
	所属行业	先进制造
成果简介	随着数控机床向高速高精方向发展，其主轴转速已经达到每分钟 1 万-2 万转以上。由于主轴高转速带来的巨大离心力等因素的影响，普通的刀柄系统已不能满足高速精密数控机床的要求。项目跟北一圣和精密工具有限公司合作，采用基础实验与理论研究相结合的方式，在引进、消化、吸收国外新型高速刀柄系统的基础上进行创新，形成了高速双面锁紧 BT 刀柄系统实验装置的设计以及测试技术，高速双面锁紧 BT 刀柄系统的辨识、建模与分析技术，高速双面锁紧 BT 刀柄系统对比实验与分析技术，高速双面锁紧 BT 刀柄系统仿真与优化技术，协助北一圣和成功开发出三个双面锁紧刀柄系列产品
应用范围	目前，高速高效高精切削技术的快速发展对数控刀柄提出了更高的要求，传统的采用单锥面约束夹紧、带有 7:24 锥度的工具系统已经不能满足要求，双面锁紧刀柄的设计制造大大提高了接触刚度和传递扭矩，能够大幅提升刀具的夹持精度和切削动力传递精度，该系列刀柄可满足高速、复合切削的要求，适用于国内高速精密数控加工中心，其推广应用及进一步的制造闭环系统完善，将推动并加快我国数控工具系统和数控刀柄开发制造的进程，极大提升我国刀柄产品的国际竞争力
技术优势	课题组所研发的三种双面锁紧刀柄系列产品已经向国内数控机床及功能部件制造企业推广应用，为用户带来现实的经济效益和长远市场发展潜力，同时为我国装备制造业的技术自主创新能力和核心竞争力提供了理论与技术支持

机器人工作空间轨迹规划控制方法

	成果完成人	殷晓强 / 邓鈺珂
	所属行业	先进制造
成果简介	高铁组基础设施中螺栓结构处处可见，大量螺栓松弛检测和拧紧工作依靠人工操作，不仅费事费力且易漏检漏测，为了降低劳动强度、提高工作效率和准确度，需设计一种专用双臂机器人替代作业者进行螺栓校验和紧固工作。项目包括柔顺轨迹规划控制、协同紧固操作控制及环境和对象特征提取等诸多研究难点。项目基于该需求已经在轨迹规划控制方面做了大量研究，其中建立了关节刚度模型，并提出了考虑运动和动力约束下的轨迹优化方法，基于该方法能够对机器人实现快速、平稳、准确的轨迹运动控制，从而达到提高操作效率和操作精度的目的
应用范围	机器人运动控制。已有应用情况：成功应用于六自由度机械臂。
技术优势	该轨迹规划算法须结合视觉系统采集的特征信息实现在非结构环境下的自主轨迹规划，搭建双臂机器人紧固螺栓实验平台预计投资金额 60 万元。采用该控制方法能够减少高铁维护人员投入，同时提高操作效率和准确度，具有重要的社会和经济效益。

高档数控机床与基础制造装备-精密立、卧式加工中心

	成果完成人	殷晓强 / 邓鈺珂
	所属行业	先进制造
成果简介	精密立、卧式加工中心是国家“高档数控机床与基础制造装备”重大专项的重要组成部分。发展自有技术、自主知识产权的高精度机床是增强我国制造业水平和增强国防安全性的必要条件。课题根据“十一五”期间国家科技重大专项重点实施项目的要求，与北京工研精机股份有限公司合作，开展了精密机床结构优化设计、精度设计和可靠性设计，主轴、数控回转工作台等精密功能部件设计等研究，形成了精密机床整机及关键功能部件的数字化设计与优化技术、整机精度设计技术、整机误差补偿技术，协助北京工研精机实现精密立、卧式加工中心的成功研制，并具有高精度和高可靠性，替代了进口产品
应用范围	目前，制造业是国民经济的重要支柱和基础，在加快推进工业化进程中，其发展尤为重要；高档数控机床作为制造业的基础设备，集微电子技术、测量技术、自动控制技术、计算机技术、人工智能技术以及传感器技术等新技术于一体，是新一代具有高科技含量的先进机械制造装备；“中国制造 2025”将高档数控机床作为其十个重点研究领域之一，明确指出以提升可靠性、精度保持性为重点；数控机床不但是制造业的工作母机，为国民经济的各个部门提供装备动力和保障，而且还是军工、国防设施建设的安全屏障，体现了一个国家基础装备实力，具有重大的经济效应和社会效应
技术优势	研发团队根据不同的企业需求，开展了精密立、卧式加工中心的结构设计、精度设计、可靠性设计、中间控制、动力学分析和动态测试、电气控制、误差补偿等方面的深入研究，在精密立卧式加工中心研究方面积累了很好的经验和技术储备；团队研制的精密卧式加工中心已经在安徽天长缸盖有限公司以及浙江省的多家机械加工企业进行了应用，替代了进口产品，为提高重型数控机床国产机床性能和水品具有重大战略意义和工程价值。