项目申请成功标书-数字化制造基础研究

1、工程名称： 数字化制造根底争辩2022-12-1教育部 湖北省科技厅一、争辩内容21 绕以下三个重要科学问题开放争辩：科学问题之一：数字制造装备的动态行为与性能演化规律8 100 要求七轴五联动10 3 2100 吨，行程 1830 0.13 毫米。在高速、高加速度、大载荷、大位移等格外规工况下，摩擦、振动、冲击、变形、构造间隙等非线性因素内容包括：高速数控机床动态行为演化及其高精度把握摩擦特性、振动、噪声、非线性时变载荷等、热学特性如热变形、热稳定性等、以及力、热耦合特性对机床的加工质量和效率产生显著影响。为自主开发加工条件下的智能把握和加工精度强化。主要争辩内容包括：数控机床多轴力、热耦合

2、特性分析及数字建模；数控机床动态性能对加工质量和效率的影响及其敏感性分析；数控机床的智能把握与加工精度强化；多轴高性能数控机床的示范应用。巨型成形装备的力流传递特征及高精度制造界面形成：巨型成形装备的力流传递规律与偏载奇异效应；大惯量大行程运动的动态精度形成原理；巨型成形装备制造界面的位置、形态与界面力场模型；巨型成形装备高效、高牢靠、高精度运行的数字化实现。科学问题之二：制造过程的物理场影响机理及其数字化描述在制造过程中，伴随着零件材料组织的演化和外形的生成，力、热、流体等耦合、多尺度效应、强时空变化等特点，其作用机理格外简单。需要争辩的核心科学问题是制造过程的物理场作用机理及其数字化描述、

3、零件性能的定量推测。本工程争辩加工制造过程和成形制造过程中的物理场复合作用机理以及简单曲 面周密加工的原理和工艺。主要争辩内容包括：数字制造过程物理行为建模与精度创成原理内容包括：加工制造中物理场复合作用机理及其数字仿真；物理约束、几何约束与零件性能约束相容性分析；加工制造过程的工艺优化与精度保证；高精度零件制造的数字化仿真平台。高性能简单曲面数字化周密加工的原理和方法基于零件物理性能与几何特征映射关系的简单曲面生成方法；简单曲面多源离散信息的构造化方法与误差消减；面形随机简单曲面零件的逐点准确可控去除加工方法；高性能高精度局部共轭曲面生成与制造过程准确把握。先进成形制造过程的多尺度数字仿真与

4、优化能和使用寿命的推测方法。主要争辩内容如下：准确铸造成形过程多尺度物理/数学建模与仿真；准确成形铸件的组织、性能与疲乏寿命推测；周密模锻流变成形本构规律及模锻载荷推测建模；高性能简单构件塑性成形组织性能推测建模与仿真。科学问题之三：数字制造系统的信息作用规律与决策机制息.提高制造系统的信息猎取、处理与融合力量，尤其是通过简单制造信息的融牢靠、高精度产品制造的关键。争辩加工质量与过程信息的猎取、表达、传递、融合、演化和利用，提醒制造信息的根本性质如定量、度量、价值、分类和评要意义。主要争辩内容包括：数字化加工多源多工序质量的综合评估与优化把握数字化加工的多源多工序质量信息的定性分析和度量指标；

5、加工过程的工况监测、预示及服役性能评价；工序驱动的零件加工质量优化把握；简单周密零件数字化加工质量的综合评估与把握平台。数字制造系统的简单信息处理及执行过程决策关联分析和格外规信息处理等手段，通过优化配置实现数字制造系统的可适应 确决策提高系统的运行效率。主要争辩内容包括：数字制造系统的信息关联分析及优化配置；多工件简单制造过程效能评价与参数优化；格外规信息条件下制造执行过程决策；高效制造执行技术及数字仿真平台。二、预期目标总体目标：运载、国防等领域的简单装备及其关键零部件制造面临的难题，提醒制造装备、的根底理论, 实现基于科学的制造。通过本工程争辩，提升我国高端数字装备及其关键零件的独立制造

6、力量，供给国家急需的大型简单零部件制造的核心技术，并培育一批从事数字化制造科学争辩的青年学术带头人和争辩骨干。五年预期目标：在理论争辩方面：域的前沿。分布式、非线性、时变载荷作用下的精度创成理论；化和对零件制造质量、微观组织、性能、使用寿命的定量推测；牢靠性高效运行机制。在技术应用方面：装备及关键零部件的制造水平。8米大型舰船用螺旋桨的加工到达特S 级；0.5；工的技术关键, 12微米；把握与执行过程决策平台，实现零部件的高效制造与性能定量推测。本工程争辩过程中，拟发表 SCI 收录的论文 200 篇以上，其中国际有名刊物论文 100 篇以上，获得专利 2030 项；形成具有重要国际影响的数字

7、化制造争辩队伍，争取1 个国家创团队；涌现出一批优秀中青年人才，包括站在国际前沿的学术带头人12 人，国家出色23 150 人。三、争辩方案学术思路1 上取得突破，为重大装备关键零部件数字化制造供给理论根底和技术平台。制造技术需求制造技术需求关键科学问题主要争辩内容源头创成果重大关键基础制造装备高精度、高牢靠把握数字制造装备的动态行规律高性能数控机床强化精度运动把握物理场复合作用高性能数控机床应用示范巨型成型装备数字化实现图1工程整体学术思路技术途径数控机床和巨型模锻装备等和高性能机械构件制造的关键技术中提炼出共性科术开发和应用示范相结合，建立数字化制造理论根底和关键技术平台。在制造装备争辩方

8、面，争辩物理场复合作用/应变场、因素对加工精度和效率的影响；在制造过程争辩方面，通过数字化建模、仿真、执行过程决策理论，实现高效数字化制造。特色与创基于科学的制造：数字化制造将依靠阅历的制造转变为基于科学的制造。本工程将在多学科综合与穿插的根底上，建立数字化制造的理论根底，促进制造科学的进展。(2)供给高周密数控机床和大(3)2级精度周密螺旋锥齿轮批提高制造系统多源信息处理和多参数高效把握的力量。争辩方法的创点：解，建立高速、高精度多轴运动把握的原理和方法；-变形耦合建模和大型超静定构造中的力流传递分析，周密运行把握；操作、加工的一体化；基于物理性能和几何量关联约束的简单曲面逐点准确去除加工方

9、法；。可行性分析工程的实施供给了格外难得的机遇。在这些关键问题上取得理论或方法上的突破。前期争辩的大型构件模锻水压机、华中I型开放式数控系统、大型功能曲面特种加工机床等软硬件系统，为本工程的争辩供给了很好的技术平台。六个申请单位在制造领域和相关学科都有很强的争辩力气和很好的争辩基 863 打算和国家自然科学基金重人才保障。组织方式；将与国际同行加强沟通、保持亲热的学术联系，保证争辩工作的前沿性。课题设置统三类七个课题，如图2 所示。针对第一个科学问题，设置课题一和课题二，分等领域高精度简单零部件的数字化制造供给原理和方法。科学问题能演化规律理与决策机制课题一高速数控机床动态行为演化及其高精度把

10、握技术难点高精度高效率多尺度技术难点高精度高效率多尺度大载荷高牢靠性课题三数字制造过程物理行为建模与精度创成原理课题四高性能简单曲面数字化周密加工的原理和方法课题五先进成形制造过程的多尺度数字仿真与优化课题六数字化加工多源多工序质量的综合评估与优化把握课题七数字制造系统简单信息处理及执行过程决策数字化制造理论根底数字化制造方法与原理 关键技术平台数字化制造理论根底数字化制造方法与原理关键技术平台2 课题设置思路课题1：高速数控机床动态行为演化及其高精度把握段。争辩内容：数控机床多轴力、热耦合特性分析及数字建模)，并建立其数字模型；争辩简单工况鼓励的行为响应规律。数控机床动态性能对加工质量和效率

11、的影响及其敏感性分析态评价方法。数控机床的智能把握与加工精度强化高加速度多轴加工的误差传递模型，提出数控加工精度强化策略和方法。多轴高性能数控机床的示范应用检测、特征提取、状态/工况检测、性能参数辩识、智能把握、主动维护等功能环节，实现简单工况下的加工精度强化。经费比例：16.15华中科技大学、上海交通大学课题负责人：李斌教授、孟光教授琦、叶伯生、师汉民、杨叔子、李鸿光2：巨型成形装备的力流传递特征及高精度制造界面形成针对巨型成形装备构造特点和高性能大构件塑性加工的均匀连续能场术支持。争辩内容：巨型成形装备的力流传递规律与偏载奇异效应效应影响。大惯量大行程运动的动态精度形成原理形成原理。巨型成

12、形装备制造界面的位置、形态与界面力场模型变形在构造中的复合及其对制造界面空间位置的集聚效应和对制造界面外力分 布的影响，建立巨型成形装备制造界面的位置、形态与界面力场模型。巨型成形装备高效、高牢靠、高精度运行的数字化实现策略，实现巨型成形装备的奇异力学行为数字化推测与高精度运行把握。经费比例：9.5中南大学黄明辉教授学术骨干：刘少军、李涵雄、王艾伦、蒋炳炎、夏建芳、周德福、帅词俊课题3：数字制造过程物理行为建模与精度创成原理提醒数字制造过程中的物理场复合作用机理及其对零件质量与性能的字化平台。争辩内容：加工制造中物理场复合作用机理及其数字仿真争辩切削力、应力-应变及温度场的复合作用机理及其与零

13、件质量之间的映射规外表构造缺陷。物理约束、几何约束与零件性能约束相容性分析定量分析理论。加工制造过程的工艺优化与精度保证误差与工艺参数之间的反演模型，制定制造误差补偿与把握策略。高精度零件制造的数字化仿真平台析、应力场分析、零件质量推测以及针对不同加工工况的模型校准等。经费比例：21.15华中科技大学、上海交通大学课题负责人：丁汉教授、朱向阳教授熊蔡华、朱利民、朱文凯、权建洲、盛鑫军、舒正荣课题4：高性能简单曲面数字化周密加工的原理和方法天线罩、大型运载火箭共底构件、火箭发动机喷管、整体叶轮、高速周密螺旋锥齿轮等周密加工与装备制造供给理论方法和技术支撑。争辩内容：基于零件物理性能与几何特征映射

14、关系的简单曲面生成方法性耦合隐式模型；争辩加工过程力/热耦合变形及其对面形生成的影响规律；提醒面生成的数学模型。简单曲面多源离散信息的构造化方法与误差消减速构造化数学模型，提出测量误差消减方法。面形随机简单曲面零件的逐点准确可控去除加工方法曲面零件的准确创成。高性能高精度局部共轭曲面生成与制造过程准确把握争辩受控于多尺度几何误差、切削区热/力约束的局部共轭螺旋锥齿轮啮合曲面法；争辩切削区最优热/力/工艺参数匹配理论与方法，建立基于几何与物理量约束的局部共轭曲面数字化啮合原理和螺旋锥齿轮数控精亲热齿方法。经费比例：17.1担当单位：大连理工大学、中南大学 ：郭东明教授、唐进元教授：赵福令、严宏志

15、、王晓明、曾韬、王永青、曹利、孙玉文、杨睿5：先进成形制造过程的多尺度数字仿真与优化形，提醒零件成形制造过程物理场作用下材料组织与力学性能演化规律，争辩真和零件性能推测系统，促进我国的成形制造技术进步。：准确铸造成形过程多尺度物理/数学建模与仿真度、多学科的数理模型与仿真。准确成形铸件的组织、性能与疲乏寿命推测真平台，实现零件的组织、性能与使用寿命的推测。周密模锻流变成形本构规律及模锻载荷推测建模成形载荷推测模型，为模锻装备运行供给数字化把握依据。高性能简单构件塑性成形组织性能推测建模与仿真化推测。经费比例：15.2课题负责人：柳百成院士：熊守美、易幼平、许庆彦、李建平、康进武、邓圭玲课题6：

16、数字化加工多源多工序质量的综合评估与优化把握争辩目标表征、传递、监测与解耦方法，提醒多工序加工工况、服役性能与质量特征间的的高精度、高牢靠数字化加工供给技术保证。争辩内容：数字化加工的多源多工序质量信息的定性分析和度量指标加工过程的工况监测、预示及服役性能评价牢靠性评估模型；提醒装备群的服役性能退化机理和失效规律。工序驱动的零件加工质量优化把握工序驱动的质量优化把握以及零件综合质量缺陷消减方法。简单周密零件数字化加工质量的综合评估与把握平台预示与服役性能评价与质量信息跟踪的可视化技术等。经费比例：11.4：江平宇教授学术骨干：屈梁生、何正嘉、赵 宏、陶涛、张西宁、周光辉、訾艳阳、孙挪刚、蒋克俭

17、、陈雪峰课题7：数字制造系统简单信息处理及执行过程决策配置原理与方法。建立多工件简单制造过程的综合效能评价模型与参数优化策决策机制与优化方法，为实现高效稳定的数字制造供给理论与技术支持。争辩内容：数字制造系统的信息关联分析及优化配置合度和耦合度分析建立关联模型。争辩制造需求信息和制造力量信息的匹配关法。多工件简单制造过程效能评价与参数优化立简单制造过程中关键参数的优化策略。格外规信息条件下制造执行过程决策制造信息的识别与分析方法，执行过程决策。高效制造执行技术及数字仿真平台优化的数字仿真平台，对理论成果与关键技术进展验证。经费比例：9.5课题负责人：李培根院士：张国军、黄刚、朱海平、高航、邓超

18、、喻道远、李小平、饶运清四、年度打算争辩内容预期目标数控机床力、热动态特性及稳定 (1)提出数控机床根底构件、运动单性分析；特性热特性及稳定性的分析(2)数控机床单元部件动力学建模； 方法；数控机床力、热动态特性试验平 (2)建立数控机床单元部件动力学特第台构建；数控机床的故障特征表达；性的数字模型；(3)建立用于数控机床动态特性分析(5)各种常规与极端锻造工况下试验的试验争辩平台；与实测分析；(4)确定数控机床的典型故障特征表年(6)机械构造与驱动系统分析理论模达，建立典型故障的数字化描述。型建立；(5)全面获得巨型周密模锻水压实际(7)仿真计算分析与重要部件的物理 运行过程中载荷的真实传递

19、规律；模拟与超载试验；(6)提醒特别损伤的构造载荷缘由与(8)运行、操纵与把握各环节对锻件 影响制造精度的把握要素；争辩内容预期目标(7)建立具有多维多元静不定、强应(9)物理场作用下“机床、夹具、刀 力下的非线性接触特征的构造强度具、工件”分布式变形的数字建模； 与刚度分析的多体非线性动态接触(10)有限元分析方法；中的混合几何推理方法；(8)提出支持制造过程中物理场复合制造过程的数字建模及物理场 作用机理争辩的计算方法与计算模的复合作用建模；物理场作用对零件制造精度分析简单曲面物理性能与几何 的影响规律；特征的映射关系建立多源约束与曲(9)建立简单机械零件几何可制造分面参量的非线性耦合高性能简单曲析理论，供给相应的计算模型； 面生成的隐式模型；开发零件几何可制造性的计算机辅(13)加工过程力/热耦合变形及其对助分析系统；面形生成的影响规律；(10)初步