学士前沿技术讲座报告

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为期八周的学术前沿技术讲座以参观实验室的形式落下了帷幕，在这八周里张树生、张卫红、朱继宏、汪文虎、卜昆、任军学、李原、张定华、何卫平、史耀耀、莫容、杜随更、陈泽忠、张开富十四个教授们分别为我们介绍了各自擅长领域的前沿知识和动态，让我们将视野延伸到了国际前沿，不仅使我们了解了一些从未想到见到的事物，也提高了我们对飞行器制造专业的兴趣，对我今后的学习和工作都会有很大帮助，同时也为大四选择研究生的研究方向提供了一定的选择基础，让我们获益匪浅。

第一次由张树生教授为我们带来名为“面向设计制造重用的三维模型检索技术”的学术前沿技术讲座。张树生教授通过如何实现快速产品设计与制造，且不需要从头设计，能够达到快速，低成本，优质，最大限度的利用现有的数字化设计制造成果的优点的背景入手提出了他为我们带来的主题“基于三维模型的复杂产品设计制造，数字化、可视化、虚拟化”。近年来由于信息检索技术发展，实现三维模型基于内容的检索已经成为可能。现有的技术能够做到以码代形，但是效果不够直观、比较粗放。面向设计制造重用的三维模型检索技术能够实现多粒度产品特征模型检索且具有创新的信息发展手段、面向全生命周期、实现快速设计制造的意义而得到广泛的使用。在未来这种方法有望使检索方法实现从几何检索到几何语义检索、零件级到装配体、单点重用到全生命周期、重用发现到重用实现的转变和提高大数据检索效率等方面。

第二次由张卫红教授为我们带来名为“工程仿真与宇航计算机”的学术前沿技术讲座。“工程仿真与宇航计算机”技术旨在解决结构轻量化、高性能设计、制造共性基础问题。应用与航空航天复杂结构系统优化设计和快速成型、先进多功能轻质材料与结构的多尺度建模与结构的优化设计、航空宇航薄壁件精密切削工艺精密仿真与优化等方面。实现了工程实践与理论知识相结合，体现了从工程实践问题产生理论认知的需要，理论认知又指导工程实践的进步和推动其发展变化。

第三次由朱继宏教授为我们带来名为“复杂结构创新构型设计”的学术前沿技术讲座。这种设计方法被应用于解决传统设计模型尺寸与形状优化理论在结构轻量化设计、提高性能方面已趋于极限的问题，挑战深度挖掘结构承载能力这一工程上的重大问题。这种方法采用拓扑设计，在给定设计载荷与材料用量下，设计最优结构。通过此次讲座，我了解了什么是拓扑迭代设计：拓扑迭代设计就是在抑制灰度上，出现棋盘格现象及材料不连续分布时，采用模糊数学方法近似代替的方法。

第四次由汪文虎教授为我们带来名为“航空发动机涡轮叶片精铸一体化设计”的学术前沿技术讲座。这种设计方法的出现是由于材料、制造业滞后，动力严重不足和新一代军机高速高度高敏捷性大载重量；民机要求安全载重速度高度经济性；需要高性能动力源泉和存在制约发动机研制与装备的瓶颈（合格率低、生产周期长、信息孤岛）的背景下产生的。航空发动机涡轮叶片精铸一体化设计通过提高推重比、提高燃烧时温度、保证叶片的高温强度、热疲劳性能、热腐蚀性能来解决以上的问题。其中，涡轮叶片是核心。这种方法采用空心精密铸造技术，解决了传统铸造技术的表面粗糙，留有加工余量、破坏表面致密层，精密铸造精度高，净近成形的缺点。为提高叶片进口温度，在结构设计上，采用发散

冷却和复杂气冷内腔结构，在晶相组织上，由等轴晶、柱状晶向单晶发展，在材料上，由铁基材料向陶瓷发展。

第五次由卜昆教授为我们带来名为“涡轮叶片精铸变形控制技术研究”的学术前沿技术讲座。卜昆教授的主要研究方向是航空宇航制造工程领域中的制造过程仿真与优化设计、逆向工程等。本次讲座卜昆教授分别从现有涡轮叶片的缺点、目前的困难、和解决困难的办法几个方面为我们讲述了涡轮叶片精铸变形控制技术研究的概况。首先，由于涡轮叶片的工作环境恶劣、承载能力高和应力状况复杂等特点导致了急需找到一种新的涡轮叶片的制造方法。而由于熔模（失蜡）精密铸造的可以改善微观组织、提高机械性能、增强结构整体性、减少机械加工量、减重、降成本等优点使熔模精密铸造成为了涡轮叶片精铸的首选。涡轮叶片精铸方法在以下几个方面上使之与传统的设计方法区别开来：1.在变形控制上，建立了精铸成形位移场理论。2.由于传统的设计方法不符合实际，提出反变形设计方法，放宽变形。3.采用虚拟修模技术，将位移场理论与实际加工结果相联系，提高外形精度。4.提出给予残余应力的变形管理，减小应力集中，从根源上减小变形。但是涡轮叶片的精铸还存在着以下几点的困难，如：1.在模具方面，实现精确控型困难。2.在成形方面，壁厚漂移大，合格率低。3.在对叶片质量的分析方面：缺乏无损精密检测手段。4.在对成形结果的模拟方面由于缺乏基础数据，仿真结果不可靠。以上的缺点在一定的程度上限制了涡轮叶片精铸变形的应用，但是精铸的方法还是涡轮叶片制造方法发展的趋势。

第六次由任军学教授为我们带来名为“航空发动机整体叶盘高效精密数控加工技术”的学术前沿技术讲座。任学军老师指出风扇及压气机采用整体叶盘机构有利于航空发动机的减重，提高可靠性，解决精铸精度低，表面质量差的问题。提到了由于复杂薄壁高精度整体结构件，叶片薄，弯扭大，精度要求高等方面的问题而导致数控加工工艺方面的困难。通道高效粗加工，提高加工效率即采用开式四轴插铣或闭式五轴插铣，有利于降低切削温度，增加刚度，提高加工效率。在航空发动机整体叶盘高效精密数控加工技术中对颤振的抑制一直处于至关重要的作用。通过增加精加工刚性、优化参数、刀具刀轴矢量优化，增加工艺刚度和对刀具轨迹的优化可以起到很好的防止颤振的结果。在加工过程中还需要对薄壁叶片残余应力变形进行控制，通过工序分散，余量优化等方式可以减少减小加工变形、降低残余应力；通过对称加工可以使残余应力平衡，控制残余应力分布。

第七次由李原教授为我们带来名为“航空先进制造技术”的学术前沿技术讲座。近年来飞机制造技术呈现超高速、高可靠性、高效低耗的发展趋势，对应于这些趋势就对航空制造技术提出了新的要求。未来研制特点会呈现出数字化、并行化、智能化、集成化的“四化”的发展趋势；产品开发技术将会呈现数字化、并行化、智能化的发展趋势；未来制造对数字协调、柔性定位、精密制孔、实时控制提出了更高的要求。复杂零件数控加工是针对大尺寸、结构复杂、精度要求高的复杂零件，主要解决方法有高速加工、航空整体结构件优化、整体结构件变形校正、薄壁件数控加工变形预测、大型整体壁板数控喷完成形、航空发动机整体叶盘制造等。

第八次由张定华教授为我们带来名为“穿越”数控加工的昨天、今天、明天”的学术前沿技术讲座。数控加工最开始是由军事竞赛的推动而发展起来的。随着电子计算机的发展，数控加工技术经历了硬件数控（NC）、计算技术控（CNC）、开放式数控（ONC）以及开放式数控系统（DNC）的发展历程。其中，基于人机交互的图像编程技术（GNCP）促进了CAD/CAM的发展。如今，数控加工呈现出高性

能、轻量化、精密化、高效化、高可靠性和经济性的高端产品发展趋势。多轴加工、五轴联动、高速加工、高转速高进给、低切削力和温度、加工表面光洁度高等加工方法和加工优点是这个时代的标志。

第九次由何卫平教授为我们带来名为“信息物理融合的制造技术”的学术前沿技术讲座。在当代，各国都十分重视航空技术的发展，于是出现了航空宇航带动科学技术的发展，航空宇航技术代表着科学技术的最前沿的现象。现在的我们通过综合利用计算机计算能力、人对物理的感知能力和人的创造性有望在数字世界和物理世界中实现无缝联系，实现与人实时交互，最大化发挥人的作用和计算机效率。过去我们经历了从手工作坊的图板、笔、尺子到CAD设计、CP设计的过程，在这个变化过程中突出了对人的创造性、团队协作、效率和质量提高的迫切需求。近年来，工业化与信息化融合，实现了基于物联网的物联制造和云制造、Cyber制造方法。

第十次由史耀耀教授为我们带来名为“机械制造基础”的学术前沿技术讲座。这学期我们刚学过机械制造基础这门课，学这门课的时候我就一直感觉制造的工艺装备和方法太过于陈旧和落后。通过史耀耀的讲座让我改变了这个看法。首先，机械制造就是各种机械、机床、工具、仪器仪表和制造过程的总称，各学科通过交叉吸收先进技术形成先进制造技术，代表了制造技术的最新发展方向。机械制造是社会实现其功能的基础；是国民经济的支柱产业；是高技术产业的基础和载体。机械制造基础包括机械工程材料、加工方法、制造工艺、工艺装备、过程及质量控制等多方面，呈现出高技术化、信息化、绿色制造的发展趋势。教授还为我们介绍了其团队的研究方向，即航空发动机先进制造技术、航空发动机复杂整体结构精密加工、航空发动机涡轮部件精铸一体化、航空发动机新材料新结构工艺与装备。史耀耀教授认为航空发动机制造技术存在核心制造水平低、核心制造能力差、制造基础能力薄弱、信息化制造水平与覆盖范围不足等问题，解决这些问题任重而道远。

第十一次由莫容教授为我们带来名为“数字化智能化设计制造方向关键技术”的学术前沿技术讲座。莫容教授把我们带入了数字化和智能化的世界，让我们加深了对《计算机辅助造型》这门专业课的理解。

第十二次由杜随更教授为我们带来名为“学科前沿技术讲座第十二讲”的学术前沿技术讲座。其生动形象的讲解，将我们带到了学科技术的前沿，让我们对未来研究生的研究生活充满了向往。

第十三次由经过百人计划而引进到西工大的陈泽忠教授为我们带来的名为“ANewCAD/CAE/CAMIntegratedSystemforDevelopingCuttingTools”的学术前沿技术讲座。陈泽中教授让我们领略到了国外不一样的教学风格，开放式的授课，生动的讲解让我记忆犹新。

第十四次由张开富教授为我们带来名为“飞行器制造工程专业”的学术前沿技术讲座。通过张开富教授的讲解加深了我对飞行器制造工程专业的理解，使我更加热爱自己的专业。

在这十四次讲座之中，给我震撼最大的不仅仅是各个教授在其各自的领域所完成的卓著成果，还有他们在平时的生活中对待事物的一份认真和谦逊的心。在这八周十四次的讲座中，没有一个老师迟到早退；没有一个老师上课接过电话或者是手机的铃生在上课的时候响起；没有感觉到任何一个老师因为自己在学术上的卓越成