数控机床可靠性设计与可靠性增长.doc

1无模多点数字化成形技术与装备多点数字化成形是一种先进的板类件三维曲面成形技术。该技术利用计算机控制很多可调整高度的基本体，形成所需的成形曲面，代替模具实现板材快速、柔性成形。具有实现无模成形、改善变形条件、无回弹成形、小设备成形大型件、CAD/CAM/CAT一体化等特点。多点数字化成形设备特别适用于尺寸多变、批量不大的大型板材曲面零件的生产，使生产简单化、柔性化，实现零件的快速制造。多点成形设备的加工范围广、零件的成形精度高、成形质量好，可广泛用于飞机蒙皮、船体外板、车辆覆盖件、医学工程、压力容器、建筑装饰、城市雕塑等领域中各种曲面零件的制造。传统的模具成形方式制造成本高，手工加工的质量难以保证。多点成形设备不需模具，功能全、性能好，市场前景非常广阔。用户购置该设备后，可节省大量的模具材料及模具制造费用，并可提高工效数十倍，缩短研制及生产周期，对产品的更新换代做出快速响应，取得显著的经济效益。2多点数字化拉形技术 多点数字化拉形技术是将传统的整体拉形模具离散成规则排列的基本体点阵，形成数字化控制的多点模具，实现不同形状蒙皮件的数字化制造。吉林大学已经开发出尺寸为1200800mm的多点数字化拉形装置，成形出多种合格的蒙皮件，取得了良好的效果。该装置由1536个基本体单元构成，具有八轴伺服控制系统，可同时调整6个基本体单元。这是目前正在运行的欧盟第六框架协议计划“基于多点成形方法的飞机蒙皮制造用数字化调整装置”国际合作项目的重要成果之一。3液态道路沥青软包装成套设备及新型沥青包装袋液态道路沥青软包装技术是“七五”国家重点科技攻关项目，于1991年2月通过国家鉴定验收，并获国家科技攻关成果二等奖。94年获交通部科技进步二等奖，95年获国家科技进步三等奖，该项目92年列入交通部重点推广项目，93年列入国家重点推广项目，它完美地解决了长期困扰我国的道路沥青包装、贮藏和运输的一大难题。液态道路沥青软包装线是将温度在200时的道路沥青，灌装在特种材料经过特殊工艺加工制成的软包装复合袋中的机械设备。目前“液态道路沥青软包装线”可以由单机组成，不同的总体布置形式，具有不同的生产能力，不同的自动化程度，完成不同的包装形式。适应于各种场地条件要求的系列化产品，是道路沥青生产和储藏部门实现道路沥青软包装的理想成套设备。液态道路沥青软包装技术成功地解决了灌装时沥青物性决定产生“拉丝”污染的技术难题和不易控制稳定的灌装精度问题。该软包装线技术指标先进，自动化程度较高，灌装生产过程安全可靠，操作简单，使用维修方便。沥青包装袋是专利产品，达到国际先进水平。能使沥青在高温液态下灌装封口，冷却后易剥离，不粘袋的效果。该袋的特点三位一体复合而成，具有防潮、防粘、耐高温、抗老化、无污染，并可回收再利用的绿色包装系列产品，该包装袋不仅可以包装道路沥青，还可以包装建筑沥青及其它产品。性能指标：1、 型式：无污染灌装和辊道传动输送式；2、 灌装重量：25kg-40kg；3、 灌装精度：0.4kg/袋；4、 生产能力：5吨/8时（25kg/袋），8吨/时（40公斤/袋）；5、 灌装温度：105-1256、 生产拍节：34秒/2袋，40秒/2袋。转让价格：60万元。4数控机床可靠性设计与可靠性增长技术研究本项成果是我国“九五”国家重点科技攻关计划“数控技术与装备工程化的开发研究”项目中共性关键技术的重大突破。在我国数控装备领域对承担产业化工程攻关的10个国有大中型机床企业进行可靠性设计与可靠性增长技术的研究，开发出数控机床全生命周期可靠性增长试验技术，面向并行工程的数控机床可靠性设计和分析技术，可靠性信息（反馈）体系，可靠性数据库和数据分析软件，数控机床故障模式，影响和致命性分析（FMECA）技术，故障树分析（FTA）技术，早期故障试验、分析与排除技术，关键配套件，外购件的优选和可靠性保证技术，关键工序和装配过程可靠性保证技术等。此项成果建立了完全针对数控机床行业特点的面向并行工程和全生命周期的可靠性设计与可靠性增长技术的体系，以及可靠性增长的具体实施方法，其显著特点就是具有很高的行业接受率和很强的国际竞争力。数控机床的可靠性是广大机床用户和社会在机床众多技术指标中特别关注的质量特性。在相当程度上成为用户首选的目标和要求。此项成果应用于10家数控机床企业，使产品的平均故障间隔时间（MTBF）从八五末期的200小时左右，提高到400-450小时。此项成果的应用极大地提高了数控机床在国际市场的竞争力。5 WYXGWGJ-200异型管弯管机数控异型管弯管机由三大部分组成：1、 弯管机主机系统2、 液压站系统3、 计算机控制系统该机无硬靠模，采用计算机控制，制造精细，性能先进，稳定可靠，可实现人工、自动操纵控制，并配有保险开关，运行安全可靠。填补了国内客车生产工艺设备的空白，该机主要用于异型管梁的弯曲成形。对管梁（结构尺寸以X、Y坐标标出或标出曲率半径均可）3030的方管弯曲，最小曲率半径为200mm；对4040以上各种规格的方管及矩型管的弯曲，最小曲率半径为250mm。应用前景及市场预测：使用该机弯制工件时，生产效率高（包括工、辅时间2分钟/件）、质量好、表面光滑平整。当弯制不同管梁时，没有因弯制工件的改变而更多次制造不同靠模的困难，只需改变程序的数据，便可进行弯管工作。另外，工件的回弹量可随地个性和控制，为各客车厂广泛采用弯管机生产各种管梁提供了有利保证。因此该机的研制成功，一定会为我国客车生产带来巨大的经济效益。转让价格：SYXGWJ-200型数控异形弯管机的暂定售价：40万元。6新型液压桩锤新型液压桩锤与国外同类产品相比具有传动效率高、制造工艺性好、总体结构尺寸小，无需在打桩机底盘上设置专门的冷却装置，与各种类型的打桩架配套性好，锤头既可自由下落也可以加速下落，而且下落加速度可调，对施工地质条件适应性强，制造成本与使用成本均可大幅度降低等一系列明显的优点。现已获得两项国家专利权。液压桩锤液压桩锤市场前景：建筑业是我国国民经济的五大支柱产业之一。大力发展建筑业的重要措施之一就在于把现有大中型建筑施工企业发行成为具有机械化施工能力和技术密集型企业。从建筑工程的造价和施工工期来讲，基础工程要占全工程的1/3-1/2左右。在基础工程中，桩基础是现代建筑的主要基础结构形式。我国目前基础工程机械数量不足，性能落后，广大施工部门强烈要求改变这种落后状况。液压桩锤是一种低公害施工机械，由于低公害和性能先进，有可能取代其它冲击作用的打桩锤。目前我国尚未有液压桩锤定型产品，国外产品价格昂贵，难以为国内广大施工部门所接受。随着我国环保意识和环保法规的加强，空气锤、内燃锺、振动锤的使用必将象发达国家那样受到严格限制。新型液压桩锤性能、价格比明显高于国内外同类产品，有在国内推广应用的前景。在国际市场上也有很强的竞争力。据调查近年内市场年销售量可达100台左右，国际市场也将有100台/每年的需求量。总产值可达4.5亿左右。实施条件：新型液压桩锤由机械主体、液压系统和微机监控系统等三部分组成。所用全部原材料和元器件可在国内市场上采购。设想电子元件和液压元件通过外购方式解决，在中等以上一般机械制造厂实施小型液压桩锤（冲击重量10吨以下）全系列产品无需添置专用制造设备，在大型工程机械厂或重型机械厂实施中小型液压桩锤（冲击重量在30吨以下）全系列产品无需添置专用制造设备。主要机加设备有球铁铸造、铸钢、锻压设备、焊接设备、立车、卧式镗床以及大型起吊设备等。在投入批量生产后还应添置必要的出厂检验设备。转让价格：面议。7液压大板拉伸技术装备液压大板拉伸技术装备是国家经贸委首批技术创新项目的子项目，是针对当时客车侧墙板表面凹凸不平,表面质量差,在客车使用中易开裂,影响使用寿命等问题提出的。该装备改变了原来的制造工艺方法，将原来的小板拼接变成了整张大板，将原来的20余条焊缝减为一条焊缝，使侧墙板的内应力基本保持平衡，克服了表面凹凸不平的现象，使焊缝的开裂故障率大幅度下降，同时增加侧墙板的整体刚性，使铁道客车的侧墙板的制造水平上了一个台阶，使侧墙板的平面度和美观性都有了较大的提高，满足了提速客车、出口客车、轻轨客车、地铁客车等铁道客车的生产需要，为我国铁路运输的发展和铁道客车生产质量的提高做出了应有的贡献。 本项目可应用于客车侧墙制造以及大型平板履盖件的制造中，具有一定的市场前景及良好的经济效益和社会效益。本装备系统在长春客车厂应用两台套，在唐山机车车辆厂应用一台套，并于2004年获吉林省科技进步二等奖。8油压夯管设备及其施工工艺夯管技术是非开挖铺设管线的主要技术之一。目前国内外用于夯管技术的设备主要是风动夯管锤，即以压缩空气作为夯管锤的动力介质。而以高压油作为动力介质的油压夯管锤则处于刚刚起步阶段，仅在我国开始使用。油压夯管施工法利用油压夯管锤产生巨大冲击能量直接将管线沿设计路线夯入地层中，实现非开挖铺设管线。施工时，油压夯管锤产生的冲击力直接作用于钢管的后端，通过钢管将冲击力传递到最前端钢管的管靴上，克服管靴的贯入阻力和管壁（内、外）与土之间的摩擦阻力，将钢管夯入地层。随着钢管的夯入，被切削的土芯进入钢管内，待钢管全部夯入后，将钢管内的土用压气或高压气或其他高压水或其他排土方法排出，而钢管则留在孔内。有时为了减少管内壁与土的摩擦阻力，在施工过程中夯入一节钢管后，间断地将管内的土排出。油压夯管施工法的特点与气动夯管锤相比较，油压夯管具有如下特点：（1）设备简单、投资小、投资为进口风动夯管锤的一半；（2）输出功率大，即冲击能量大。油压系统的工作压力可达32MPa，远比气动夯管锤工作压力高得多，因而油压夯管锤容易增大输出功率；（3）能量利用率高。油压夯管锤的能量恢复系数较高，损失小，最高效率可达60-70%，而气动夯管锤的效率为30%左右；（4）使用寿命长。油压夯管锤的所有运动部件都浸在油液中，润滑性好，磨损小，运行可靠，使用寿命长；（5）不需要空气压缩机，可节约设备开支和提高现有设备的利用率；（6）工作性能可调范围大，可适用不同的工作条件的需要；（7）设备装置的尺寸小、重量轻，使用维修方便；（8）减少污染，改善工作条件。油压夯管锤不存在排气噪声和油雾的危害，减少了对环境的污染，改善了施工环境。9高速公路W形护栏板矫形修复技术本项目技术克服了现有生产设备庞大、笨重和需要高额购置资金的缺点，在满足修复精度要求的前提下，优化结构，降低成本，开发出高速公路W形护栏板矫形修复机。本项技术充分吸收轧机和平板机的特点以及反复曲矫形的机理，采用特殊的传动方法和摆线针轮双级减速器，使得该设备体积小、重量轻、安全、工作噪声低、运转平稳、节能低耗、矫形成品率高。利用该技术开发的矫形机主要由驱动电机、减速器、传动链条、成型辊、矫直辊组、调整丝杠、辅助辊和机架等组成。市场预测及应用前景：交通事故造成高速公路护栏板（俗称W板）变形损坏是高速公路安全设施损坏的最常见形式。如，某130多公里高速公路开通仅一年时间，就损坏1200余块护栏板，计60多吨，折合价值人民币33万元。本设备主要适于高速公路建成后高速公路养护和管理部门使用，它可为公路养护节约钢材、资金，减轻工人的劳动强度，为W板修复再利用开创一条新路。对于150KM长的高速公路投资回收期约6个月。可转让的行业范围：可为高速公路养护部门提供成套设备，也可技术转让到公路机械厂或小机械设备厂。实施的基本条件：本项技术开发的矫形机体积小、耗电低（仅4KW），可直接在养护处（站）使用，也可用中型载货汽车运送到不同的施工地点使用。转让的工厂为中小机械设备厂或公路机械厂。成套设备报价15万元，技术转让费为50万元。10 RF1000系列节能型粮食烘干生产线该成果系机械工业部“八五”重点科技攻关项目，样机融汇了引进的美国AP-2500G1的环柱筛网和BeaRico的塔体保温设计思路，采用我国最新研制的居国内外九十年代中期先进水平的RF4、2MW/C1L大型燃煤热风供热系统和配风系统，以及使用可靠的排粮减速机构等。该成果采用低温大风量叉式对流温热交换技术原理。与AP-2500G1和BeRico相比，RF1000系列样机实现了以煤为燃料，以一次性换热技术生产纯净的热风烘干介质，对粮食进行无污染的“绿色”烘干加工的目标。解决了以煤为燃料，在低温环境下，优质高效烘干高水分粮食的关键技术难题。技术指标：湿粮处理量42、17t/h，降水幅度10.5%，成品粮清洁，色泽好，无焦糊粒和爆花粒，干燥不均匀度85%，空穴率3.2%，重播率11.8%，为国内领先水平。应用前景及市场预测：精密播种技术是一种先进的播种方法，它具有省种（30-50%），省间苗工时（4-8工日/公顷），提高产量（一般5-20%），当年可收回机器成本。根据市场情况年销售可达2000台（2800元/台）。实施基本条件：本成果属于农业机械领域，主要部件和零件都可采用普通的机械加工（车、铣、铸、焊）来完成。转让价格：提供技术资料，负责技术咨询，转让费3万元；按产品销售额提成1.5%，提成到1万台为止。12 PHV-1型便携式高频可控震源可控震源是一种非爆炸型震源，广泛应用于地球物理勘探及工程探测中。PHV-1系统采用电磁器和经特殊设计的机械结构、扫描上限频率高，可实现线性、非线性等多种扫描方式。系统主探机采用研华工业控制计算机，抗干扰性能优良。测探系统中采用高速精度数据采集卡，速度快、控制精确、稳定。整体贴体积小、重量轻，适合城市、山区等复杂环境。性能指标：体积：544416cm 显示方式：1/4VGA液晶显示重量：80kg 保护方式：过压、过流工作温度：20+55 过热、欠压保护扫描方式：线性、非线性能 输出力： 500N频率范围：20Hz560Hz 激振器：电磁式激振器控制方式：优化PID控制 输入：220V市电或发电机系统采集速率：100KHz 数据处理：实时相关13 FGC-15大直径湿式反循环闭型气动贯通式潜孔钻具系统PGC-15型大直径湿式反循环闭型气动贯通式潜孔钻具系统，是解决大直径基岩钻进的有效机具，该钻具系统采用潜孔锤碎岩钻进，尕吸反循环排渣，泥浆护壁三者相结合的先进钻进工艺，具有技术创新性，采用压气闭路循环。潜孔锤工作性能稳定，并有效降低了风压，设计新颖，结构合理，从而使当前硬岩大直径钻进难题取得了突破性进展。经专家鉴定认为：属国内首创达到世界先进水平。生产性试验，共完成直径800-1200mm钻孔灌注桩600余根，累计进尺7297.3m，其中硬质基岩进尺2315.14m，最大孔深63m，花岗岩平均效率0.605m/h，沉积岩效率1.13m/h，比大口径牙轮钻进效率提高10倍以上。钻具系统含：气水龙头三通道钻杆、贯通式潜孔锤及钻头等。适用行业：建设岩土工程施工技术成熟程度：可直接投产成果转让所需条件：资金：约100万元 设备：大型立车及内外园磨床经济效益：生产规模：10-20年/套 产值：约500-1000万元转让方式：销售额提成6%。14 压电泵压电泵是在国家自然科学基金、国家“863”计划资助下由吉林大学压电驱动控制技术中心独立研发、具有自主知识产权的高科技产品。它以压电陶瓷为核心器件、以时序控制技术与多腔体系统谐振技术构造小型与微型流体泵，可实现01000ml/min流量与050kPa输出压的流体驱动，并可进行流量精确控制，具有体积小、重量轻、工作稳定、操作性好且易于集成制造的优点，可广泛应用于生物医学、精细化工、航空航天、仪器仪表以及IC芯片冷却等各种民用与工业领域。目前已开发了两个系列十余种压电泵产品，并于2004年进一步获得了科技部创新基金的支持，各项性能指标通过省级产品质量监督检验中心的检验。压电泵目前处于中试与小规模试生产阶段，迫切需要企业家的参与，欢迎来校参观、指导，欢迎各界人士投资合作。15 电磁感应加热装置本项目是国家技术创新项目中的子项目，本装置替代了目前开放式焦碳炉加热铆钉的生产方法，生产中采用本项研究的清洁生产新装置及工艺，彻底解决二氧化硫气体在车间内排放的问题和加热火焰及温度对人体的伤害，具有良好的环境效益，使车辆铆接加热工艺方法方面产生革命性转变，为我国铁路车辆的生产和提速，为新型铁路客车上质量，上水平作出了应用的贡献。与原来的工艺技术相比，本加热装置节省了工序和工时，加热速度是焦碳炉的倍，热效率是焦碳炉的倍；被加热工件产生的氧化皮少，仅是工件重量的0.5%，使生产的废品率大大降低，加热成本比焦碳炉降低30%以上，本装置及工艺不但减少了环境污染，而且减少了工人的劳动强度，降低了工作环境温度，改善了工人的工作条件，真正地实现了绿色制造，取得了明显的经济效益和社会效益。本装置主要应用在条形加热金属件生产，尤其在轨道车辆铆接方面，已经在长春客车厂得到应用。16 电磁/永磁复合振动深孔钻床本项目是针对生产中的深小孔加工断排削难、生产率低、钻头易折断而导致工件废品率高的难题而设计研制了新型的激振装置-永磁激振器。这种激振器结构简单、研制容易、使用方便。通过动态磁路的设计与计算，确定了磁路各部分尺寸，求出了工作气隙中的磁场，并用美国大型通用有限元软件ANSYS对永磁磁路进行分析，建立了整体永磁振动钻削装置的结构实体模型。并推出了永磁激振器所产生的轴向力和力矩的数学模型，分析了各参数对轴向力和扭矩的影响。从钻削过程中切屑在 容屑空间中的受力和运动情况出发，对切屑作动力学分析，认为永磁振动所带来的惯性力，会使切屑能够顺利的排出。通过分析和研究，首次建立了简化形式下切屑在排出过程中运动的距离公式，从而解释了振动钻削排屑效果好的现象。所研制的钻床可在机械加工领域推广应用。本项目鉴定委员会主任，中科院院士王立鼎研究员对本项目研究的评价是：具有生产率高，钻削加工质量好的特点，尤其是在深孔加工中，可显著减少钻头折断，减少废品率。该项技术可降低加工成本，提高经济效益，具有广阔的前景。属国内首创，具有国内领先水平。17 轨道机车车辆称重台及测量系统本项目是国家经贸委首批技术创新项目中的子项目，2000年12月获吉林省科技进步三等奖。轨道机车车辆的称重及重量分布是与车辆本身寿命、旅客的安全性、舒适性、动平衡性、能源消耗及运行速度等方面有密切关系的一个内容，随着列车运行速度的不断提高，对车辆的制造精度和质量的要求也越来越高，所以车辆的轮重、轴重及台架重量的测量就显得更加重要和必须。 本称重台是为了满足铁道客车制造质量而研制的，它可在静止状态下称量提速列车，地铁列车，轻轨列车等多种车型的轮重、轴重和总重，从而可以得出重量分布和重心，为配重和去重提供了依据，为提高制造质量提供了保证。此外，本称重台还具有变轨距、变轴距、轮位定位自动监视等功能，本设备经过生产使用考验，实践证明在测量精度、灵敏度、可靠性、故障率和操作方便性等方面都达到了国内领先水平，取得了预期的效果。本项目鉴定委员会主任、中科院院士王立鼎教授对本项目的评价是，该设备具有结构简单、适用性好、稳定性好等特点，在机车车辆重量检测和合理配重方面，是一种不可替代的设备，将产生很大的经济和社会效益，具有国内领先水平。18 平面式永磁屏蔽泵泵作为一种基础工业产品，在人们的生活和生产中具有广泛的用途，而解决好泵的密封，又是人们经常遇到的一个问题。泵的泄漏主要出现在泵轴与泵体之间的密封处。目前，磁屏蔽是解决泵密封技术的主要发展方向。特别是随着稀土永磁材料性价比的提高，磁力驱动泵获得了越来越广泛的开发研究。平面式永磁屏蔽泵的联轴器采用了面对面布置的平面磁路结构，使得起密封作用的隔离套结构简化为密封隔离盘。这大大简化了屏蔽件的制造与安装。由于隔离盘的结构简单，使得他可以用陶瓷等材料来制造，这为减小永磁联轴器的涡流损失，提高永磁联轴器的工作效率开辟了新途径。平面式永磁屏蔽泵的功率为22KW，扬程大于80米，流量Q大于25(m3/h)。产品成熟度:在长春水泵制造有限公司、大连市大连宝隆泵业有限公司和吉林水泵制造公司等企业转化为产品，并已投入使用。知识产权情况:产品已申请实用新型专利：名 称：平面式永磁磁力驱动泵专利号：ZL 2005 2 0029298.5授权日：2006年11月22日技术优势及创新点:平面式永磁屏蔽泵的联轴器采用了面对面布置的平面磁路结构，使得起密封作用的隔离套结构简化为密封隔离盘。这大大简化了屏蔽件的制造与安装。由于隔离盘的结构简单，使得他可以用陶瓷等材料来制造，这为减小永磁联轴器的涡流损失，提高永磁联轴器的工作效率开辟了新途径。市场预测及预计经济效益:该泵类产品可在我省作为支柱产业的化工、医药、食品和造纸等行业广泛应用，市场需求量巨大，具有广泛的国内外市场，不仅会给泵类生产企业带来经济效益，也会提高使用该产品企业的产品质量，减轻泄漏和对环境的污染， 社会效益明显。该产品开发的技术也将在西气东输工程中具有巨大的应用前景。19 基于线切割机的超硬材料回转表面加工装置 在线切割机上加装一个工件主轴，将工件装夹在主轴上，随主轴旋转，由线电极对工件进行放电加工，则可加工出回转表面。本系统研制了一种能够跟踪线切割电极丝、并与之保持一定距离的电极装置，将其加装在线切割机床上，根据线电极放电磨削原理研制的主轴回转装置使利用普通快速走丝线切割机床加工回转体超硬材料成为可能。它利用电机带动工件做回转运动，同时在线切割机床工作台的带动下自动进给，从而实现了回转体的电火花加工。这种主轴回转装置是面向普通的快速走丝线切割机床进行设计的，具有极强的设备适用性，在线切割机上加工回转表面的成型原理类似于砂带磨削，区别在于将工件材料的去除机理由砂带磨削时的切削去除变成了放电蚀除。本系统能够加工出表面粗糙度为0.750m的碳化硼陶瓷棒。设备图片如下图所示：技术优势及创新点:本项目的研究成果为线切割机加工超硬材料回转表面提供了理论基础和实验条件，提供了一条解决超硬材料回转表面加工难题的途径，同时也拓展了线切割机床的工艺范围。市场预测及预计经济效益:本项目的研究成果将提供一种全新的超硬材料回转表面的加工方法，对促进硬质合金、工程陶瓷等超硬材料在我省汽车工业和化工机械等领域的推广应用，对提高机电产品的性能水平和竞争能力都将起到积极的促进作用，带来极大的经济效益和社会效益。从更广泛的意义来看，在机床上加装本项目研制的导电工件主轴等附件，成本不超过1万元，线切割机床就具备了加工回转表面的能力，机床不但能加工超硬材料回转表面，还因线切割加工宏观上没有作用力的特点，使其能加工其它机床上不适宜、甚至根本无法加工的细长和微细轴类零件，这将显著地扩大线切割机床的工艺范围。目前我国数控线切割机床年产量已逾20000台，我省许多企业、特别是模具制造业均有在用线切割机床。本项目的研究成果即可向机床生产厂家推广，也可以向省内外在用单位推广，具有良好的应用前景。20 串并混联模具自由曲面研抛机床 课题组是由负责人赵继教授率领的吉林大学机械制造及其自动化学科“985”创新团队，课题组在吉林省科技发展计划重点项目精密自动研抛加工模具自由曲面的虚拟轴专用机床的研制的资助下，在研抛过程中的轨迹/压力混合适应控制、多坐标研抛轨迹规划、研抛工具与自由曲面的作用方式、串并混联数控系统开发、串并混联研抛装备优化设计等领域开展了研究工作，开发出基于串并混联结构的模具自由曲面自动化研抛专用设备（如图4所示）。用并联机构控制弹性研抛工具的空间位置，用串联机构控制弹性研抛工具的姿态，此构型保证机床具有较大的研抛工作空间、5个工具自由度和必要的研抛力柔顺控制要求。开发的基于可编程多轴运动控制器（PMAC）的PC硬件平台，为研抛专用机床提供了开放式数控系统。（a）模具研抛专用机床及弹性工具系统 （b）模具研抛专用机床外观图 课题组开发的串并混联模具自由曲面研抛机床知识产权情况:模具研抛专用机床及弹性工具系统已获批发明专利技术优势及创新点:用并联机构控制弹性研抛工具的空间位置，用串联机构控制弹性研抛工具的姿态，此构型保证机床具有较大的研抛工作空间、5个工具自由度和必要的研抛力柔顺控制要求。开发的基于可编程多轴运动控制器（PMAC）的PC硬件平台，为研抛专用机床提供了开放式数控系统。21 叠加式力标准机全自动叠加式力标准机是一种国家级设备，也是一种测力仪器，应用于称重传感器、三级测力计的检定与校验，是传感器生产中必备的检测设备。它是对一般的测力仪进行校核、标定的，故称为力标准机。其工作实质是模拟实际力值，考察测力仪的输出特性。BFSM系列全自动叠加式力标准机是一种运用了专利技术“压电陶瓷力发生装置”，并应用计算机和微电子控制技术的比对法测力装置。它利用逆压电效应原理产生微量变形对传感器施加精细负荷，并由微机实施加载自动制，实现了力值精确控制、长时间保持稳定不变和工作过程控制自动化，以及降低造价的目标，使它具有工作精度高、力值控制稳定可靠、结构简单、使用方便和效率高等特点，其造价低于其它任何形式的力标准机。 技术成熟度:很成熟，正在计量检测部门和传感器生产厂家应用。知识产权情况:专利：200620028770.8叠加式力标准机技术优势及创新点:1).力标准机的加载自动控制技术 本项目利用微机控制技术和自动检测技术实现了叠加式力标准机的精确自动加载控制，具有高精度、高效率、低成本的性能。2).工作过程自动化 本项目运用研制者专门设计制造的控制器配以微型计算机实现了力标准机工作过程的全自动化，并依照国际标准和企业的特殊需要进行数据处理和管理，这是目前最完善的应用软件。3). 工作界面、数据处理 本项目通过研制者研制的应用软件除了实现加载自动控制外，还实现了操作人机对话，屏幕动画显示力机工作状态，并具有故障报警功能。可以自动采集测试数据，并根据不同的测试标准要求完成数据处理和管理，输出标准的试验数据报告单，这是国内其它同类设备无法比拟的。目前技术已应用或提供技术支撑情况:目前该技术已在多家企业应用，中国测试技术研究院机械测试研究所、中国航天工业集团2院210所、上海天沐传感器有限公司、广州省计量院、广州市计量院等多家应用。22 全地面起重机行驶可靠性研究及设计参数化软件开发以全地面起重机产品为主线，形成全地面起重机底盘转向系统模型和分析软件，该软件能够对转向系统进行分析和仿真、验证与优化，能够对全地面起重机三种产品转向系统可靠的开发设计，具有与AMESim、ADMAS等软件的接口，且具有软件扩展能力，为参数化设计奠定基础。知识产权情况:双单向阀连接式油气悬挂系统（ZL200720093908.7）单向阀加阻尼孔连接式油气悬挂系统（ZL200720093907.2）技术优势及创新点:软件能够对转向系统进行分析和仿真、验证与优化，能够对全地面起重机三种产品转向系统可靠的开发设计，具有与AMESim、ADMAS等软件的接口，且具有软件扩展能力，为参数化设计奠定基础。23 高越野性轮式工程机械成果采用独创的2自由度铰接式车体、全时四轮驱动、铰接式动力转向、模块化多功能工作装置。整机的行走及工作装置采用遥控操作。2自由度铰接式车体采用互成角度的两个方向旋转自由度实现前后车体的活动连接，增加了铰接车辆的运动灵活性。遇到非结构地形（低洼或者顶坡随机分布的地形）时，车体与地面能够时时与地面保持良好的接触，很好的适应非结构地形的曲面形状，增强车辆的行驶驱动力，提高了铰接车体的越障能力和行驶稳定性。采用铰接式动力转向可获得较小的转弯半径和较大的转向力矩，具有很强的机动性能。图示为高越野性工程机械车辆的三维实体造型和实体演示。研制样机的基础上，我们深入研究行驶机构的运动学、动力学性能，并对整机运动机构的越障能力、越障稳定性等理论问题深入剖析。在1自由度铰接车体稳定性理论的基础上，首次提出了2自由度车体关联稳定性以及越障状态下牵引力对稳定性影响的概念，对其进行系统深入的研究，以期丰富和完善铰接式车辆行驶稳定性理论。利用电液控制技术实现铰接转向的遥控操作，并实现转向灵敏度可调，大大提高了系统转向效率和高速行驶稳定性。技术成熟度：为了满足特定的能力,我们参阅了大量的国内外相关技术文献和方案，根据产品全生命周期各个阶段的要求，进行功能创造、功能分解以及功能和子功能的结构实现；进行满足功能和结构要求的工作原理求解。借鉴有关的可用技术,在满足各种技术和经济指标的基础上，提出可能存在的各种方案并最终确定综合最优方案。经过详细的设计计算，确定关键功能模块的结构，以确定零部件之间的装配关系。根据产品总体结构对产品的各个零部件进行详细设计，确定零部件的结构、尺寸、公差和加工方法等。完成设计后，经动力学、运动学仿真计算，最终确定元件的材料，实现完整的二维和三维设计图纸，验证理论模型的物理验证。经加工、装配后首先进行部件的性能试验，调整好系统参数，最后进行实车试验，根据试验数据对结构存在的问题进行修改，最终定型设计。知识产权情况：已申请发明专利和实用新型专利，专利申请号：200910066887.3200920093526.3技术优势及创新点：项目组的主要人员多年来一直从事轮式工程车辆的相关研究工作，特别是对铰接式轮式车辆有着深入系统的研究，并取得了许多科研成果，在铰接转向控制系统的研究上，首次实现了铰接转向的电液控制。在轮式车辆的越野性能和越野稳定性的研究上开展了大量的工作，作为本学科的重点发展方向，工作得到了“211”学科建设的支持，开发了“越野车辆电液比例控制试验平台”，并研制了国内第一台具有多轮独立驱动、独立主动控制悬架的越野工程车辆底盘，并对其越野性能和稳定性进行了深入的研究。这些为本项目相关工作的完成本项目奠定了坚实的理论和实践的基础。1提出了一种具有较强越障能力和行驶机动性的新型行驶机构，该机构具有2自由度铰接式车体，机构能自动适应地面复杂情况。同时利用铰接式全液压动力转向的方式，能够获得较大的转向力矩，具有较小的转向半径，提高了机器人的机动灵活性。2理论上首次提出了关联稳定性的以及牵引力对稳定性影响的概念。丰富和完善了铰接式车辆越障稳定性理论。3利用电液比例控制技术，实现了铰接行驶机构转向灵敏度可调，解决了行驶稳定性和转向效率的矛盾，从而极大的提高了行驶机构的机动性。实验室试验证明该控制系统具有良好的转向控制性能。24 游码式力标准机根据杠杆放大的基本原理，改变重力大小和改变力臂比都可以起到力放大作用。以杠杆式力标准机为例，如果把传统机型固定杠杆比、改变重力砝码大小和数量加载的方式变为重力砝码是单一的且质量固定，通过使其沿臂长方向游动时杠杆比改变，达到加载的目的，则一可以省去实际上是一静重式力标准机的重力砝码加卸系统；二游码与杠杆可以不采用柔性连接，减小晃动，游码移动速度可以通过马达驱动控制，提高加荷速度，加快载荷稳定平衡；三游码移动改变了杠杆比，如果杠杆比足够精确，则工作精度不会比传统的杠杆机低。如此，有望使这种机器实现高效率、低成本的目标。即达到传统杠杆机的精度0.01%，叠加机的经济成本，符合试验标准的加荷速度。此外，由于可以改变杠杆比，所以对于有规律的误差因素可以通过精确控制杠杆比来补偿、控制以至消除误差。技术成熟度：很成熟，正在计量检测部门和传感器生产厂家应用。知识产权情况：专利：200810051208.0全自动游码式力校准机技术优势及创新点：通过改变固定质量砝码在杠杆上的位置，实现对施力对象施加所需要的载荷级数和大小的游码式标准力源在理论和技术上是可行的。这种标准力源装置与传统的杠杆式力标准机没有本质上的区别，因此，它具备传统杠杆式标准力源装置的优点。在结构上采用单级杠杆、增大杠杆比、单块固定质量砝码，从而可以实现简化结构、缩小体积、降低成本的目标。采用高性能伺服电机驱动控制，高精度位移传感器检测位移，对设备发挥优良工作性能十分重要。设备的工作效率取决于施加载荷时间和杠杆平衡时间。只要快速移动游码即可以减小加载时间，采用阻尼控制措施可以有效缩短杠杆平衡时间，因而设备能实现很高的工作效率。设备误差有物理上的和结构上的原因。但是在通过改变游码的位置来控制力值的大小和方向实现施加载荷的目标基础上，可以通过控制游码的精密位移达到减小以至消除误差的目的，从而实现对于已知变化规律的误差进行补偿。试验证明系统工作精度有可能高于传统的杠杆式力源装置0.01%的水平。设备的工作过程形象化自动监控是切实有效可行的。由于上述特点，游码式力源装置将是一种高精度、高效率、高可靠性和低成本的工作装置。目前技术已应用或提供技术支撑情况：目前该技术已在多家企业应用，西安瑞佳测量仪器有限公司、郑州驰骋信息技术有限公司、青岛同乐电子等。25 组合内窝孔精密排种器组合内窝孔精密排种器是一种新型机械式精密排种器，已获国家发明专利。该排种器由内窝孔轮、外壳和护种板三个零件组成，它采用内侧充种的工作原理及阴阳二窝孔结构，以实现不同形状和尺寸种子的精确定量。其优点如下：1可在不更换内窝孔轮的情况下，对不同品种的玉米种子实现精密播种，且可精播大豆种子。台架试验表明单粒率大于90%，空穴率小于2%，碎种率小于15。田间试验表明，株距合格率为87%，且苗齐、苗壮、增产，又可节省田间间苗定苗用工；2适合于高速作业。台架试验表明，当播种（玉米）株距为15cm、播种时速为8公里小时，排种性能无显著变化；3结构简单、使用维护方便、价格低、适应性强，可用于现有播种机的技术改造，也可用于新型播种机的开发。知识产权情况：获国家发明专利2项：（1）玉米精密排种器，专利号97122327.0；（2）组合内窝孔精密排种器，专利号200410011100.026 1GFZ-4（2）仿生智能耕整机本机具是田间耕作类农机产品，用以解决收后播前的各项田间作业。其技术原理是通过改变刀辊的转速完成全幅旋耕和垄台碎茬两种基本作业，仿动物（如鼹鼠）爪趾制成仿生旋耕碎茬通用刀片，安装在刀辊上，可降低工作阻力，采用三根横梁的框架结构，将深松、施肥、起垄、镇压等工作部件优化配置、合理组合，在完成碎茬（或旋耕）作业同时还可按当地农艺要求，完成其它多项复式作业，应用液压马达为驱