項目申請成功標書-數字化制造基礎研究

1、工程名稱： 數字化制造根底爭辯2022-12-1教育部 湖北省科技廳一、爭辯內容21 繞以下三個重要科學問題開放爭辯：科學問題之一：數字制造裝備的動態(tài)行為與性能演化規(guī)律8 100 要求七軸五聯動10 3 2100 噸，行程 1830 0.13 毫米。在高速、高加速度、大載荷、大位移等格外規(guī)工況下，摩擦、振動、沖擊、變形、構造間隙等非線性因素內容包括：高速數控機床動態(tài)行為演化及其高精度把握摩擦特性、振動、噪聲、非線性時變載荷等、熱學特性如熱變形、熱穩(wěn)定性等、以及力、熱耦合特性對機床的加工質量和效率產生顯著影響。為自主開發(fā)加工條件下的智能把握和加工精度強化。主要爭辯內容包括：數控機床多軸力、熱耦合

2、特性分析及數字建模；數控機床動態(tài)性能對加工質量和效率的影響及其敏感性分析；數控機床的智能把握與加工精度強化；多軸高性能數控機床的示范應用。巨型成形裝備的力流傳遞特征及高精度制造界面形成：巨型成形裝備的力流傳遞規(guī)律與偏載奇異效應；大慣量大行程運動的動態(tài)精度形成原理；巨型成形裝備制造界面的位置、形態(tài)與界面力場模型；巨型成形裝備高效、高牢靠、高精度運行的數字化實現?？茖W問題之二：制造過程的物理場影響機理及其數字化描述在制造過程中，伴隨著零件材料組織的演化和外形的生成，力、熱、流體等耦合、多尺度效應、強時空變化等特點，其作用機理格外簡單。需要爭辯的核心科學問題是制造過程的物理場作用機理及其數字化描述、

3、零件性能的定量推測。本工程爭辯加工制造過程和成形制造過程中的物理場復合作用機理以及簡單曲 面周密加工的原理和工藝。主要爭辯內容包括：數字制造過程物理行為建模與精度創(chuàng)成原理內容包括：加工制造中物理場復合作用機理及其數字仿真；物理約束、幾何約束與零件性能約束相容性分析；加工制造過程的工藝優(yōu)化與精度保證；高精度零件制造的數字化仿真平臺。高性能簡單曲面數字化周密加工的原理和方法基于零件物理性能與幾何特征映射關系的簡單曲面生成方法；簡單曲面多源離散信息的構造化方法與誤差消減；面形隨機簡單曲面零件的逐點準確可控去除加工方法；高性能高精度局部共軛曲面生成與制造過程準確把握。先進成形制造過程的多尺度數字仿真與

4、優(yōu)化能和使用壽命的推測方法。主要爭辯內容如下：準確鑄造成形過程多尺度物理/數學建模與仿真；準確成形鑄件的組織、性能與疲乏壽命推測；周密模鍛流變成形本構規(guī)律及模鍛載荷推測建模；高性能簡單構件塑性成形組織性能推測建模與仿真?？茖W問題之三：數字制造系統(tǒng)的信息作用規(guī)律與決策機制息.提高制造系統(tǒng)的信息獵取、處理與融合力量，尤其是通過簡單制造信息的融牢靠、高精度產品制造的關鍵。爭辯加工質量與過程信息的獵取、表達、傳遞、融合、演化和利用，提醒制造信息的根本性質如定量、度量、價值、分類和評要意義。主要爭辯內容包括：數字化加工多源多工序質量的綜合評估與優(yōu)化把握數字化加工的多源多工序質量信息的定性分析和度量指標；

5、加工過程的工況監(jiān)測、預示及服役性能評價；工序驅動的零件加工質量優(yōu)化把握；簡單周密零件數字化加工質量的綜合評估與把握平臺。數字制造系統(tǒng)的簡單信息處理及執(zhí)行過程決策關聯分析和格外規(guī)信息處理等手段，通過優(yōu)化配置實現數字制造系統(tǒng)的可適應 確決策提高系統(tǒng)的運行效率。主要爭辯內容包括：數字制造系統(tǒng)的信息關聯分析及優(yōu)化配置；多工件簡單制造過程效能評價與參數優(yōu)化；格外規(guī)信息條件下制造執(zhí)行過程決策；高效制造執(zhí)行技術及數字仿真平臺。二、預期目標總體目標：運載、國防等領域的簡單裝備及其關鍵零部件制造面臨的難題，提醒制造裝備、的根底理論, 實現基于科學的制造。通過本工程爭辯，提升我國高端數字裝備及其關鍵零件的獨立制造

6、力量，供給國家急需的大型簡單零部件制造的核心技術，并培育一批從事數字化制造科學爭辯的青年學術帶頭人和爭辯骨干。五年預期目標：在理論爭辯方面：域的前沿。分布式、非線性、時變載荷作用下的精度創(chuàng)成理論；化和對零件制造質量、微觀組織、性能、使用壽命的定量推測；牢靠性高效運行機制。在技術應用方面：裝備及關鍵零部件的制造水平。8米大型艦船用螺旋槳的加工到達特S 級；0.5；工的技術關鍵, 12微米；把握與執(zhí)行過程決策平臺，實現零部件的高效制造與性能定量推測。本工程爭辯過程中，擬發(fā)表 SCI 收錄的論文 200 篇以上，其中國際有名刊物論文 100 篇以上，獲得專利 2030 項；形成具有重要國際影響的數字

7、化制造爭辯隊伍，爭取1 個國家創(chuàng)團隊；涌現出一批優(yōu)秀中青年人才，包括站在國際前沿的學術帶頭人12 人，國家出色23 150 人。三、爭辯方案學術思路1 上取得突破，為重大裝備關鍵零部件數字化制造供給理論根底和技術平臺。制造技術需求制造技術需求關鍵科學問題主要爭辯內容源頭創(chuàng)成果重大關鍵基礎制造裝備高精度、高牢靠把握數字制造裝備的動態(tài)行規(guī)律高性能數控機床強化精度運動把握物理場復合作用高性能數控機床應用示范巨型成型裝備數字化實現圖1工程整體學術思路技術途徑數控機床和巨型模鍛裝備等和高性能機械構件制造的關鍵技術中提煉出共性科術開發(fā)和應用示范相結合，建立數字化制造理論根底和關鍵技術平臺。在制造裝備爭辯方

8、面，爭辯物理場復合作用/應變場、因素對加工精度和效率的影響；在制造過程爭辯方面，通過數字化建模、仿真、執(zhí)行過程決策理論，實現高效數字化制造。特色與創(chuàng)基于科學的制造：數字化制造將依靠閱歷的制造轉變?yōu)榛诳茖W的制造。本工程將在多學科綜合與穿插的根底上，建立數字化制造的理論根底，促進制造科學的進展。(2)供給高周密數控機床和大(3)2級精度周密螺旋錐齒輪批提高制造系統(tǒng)多源信息處理和多參數高效把握的力量。爭辯方法的創(chuàng)點：解，建立高速、高精度多軸運動把握的原理和方法；-變形耦合建模和大型超靜定構造中的力流傳遞分析，周密運行把握；操作、加工的一體化；基于物理性能和幾何量關聯約束的簡單曲面逐點準確去除加工方

9、法；?？尚行苑治龉こ痰膶嵤┕┙o了格外難得的機遇。在這些關鍵問題上取得理論或方法上的突破。前期爭辯的大型構件模鍛水壓機、華中I型開放式數控系統(tǒng)、大型功能曲面特種加工機床等軟硬件系統(tǒng)，為本工程的爭辯供給了很好的技術平臺。六個申請單位在制造領域和相關學科都有很強的爭辯力氣和很好的爭辯基 863 打算和國家自然科學基金重人才保障。組織方式；將與國際同行加強溝通、保持親熱的學術聯系，保證爭辯工作的前沿性。課題設置統(tǒng)三類七個課題，如圖2 所示。針對第一個科學問題，設置課題一和課題二，分等領域高精度簡單零部件的數字化制造供給原理和方法?？茖W問題能演化規(guī)律理與決策機制課題一高速數控機床動態(tài)行為演化及其高精度把

10、握技術難點高精度高效率多尺度技術難點高精度高效率多尺度大載荷高牢靠性課題三數字制造過程物理行為建模與精度創(chuàng)成原理課題四高性能簡單曲面數字化周密加工的原理和方法課題五先進成形制造過程的多尺度數字仿真與優(yōu)化課題六數字化加工多源多工序質量的綜合評估與優(yōu)化把握課題七數字制造系統(tǒng)簡單信息處理及執(zhí)行過程決策數字化制造理論根底數字化制造方法與原理 關鍵技術平臺數字化制造理論根底數字化制造方法與原理關鍵技術平臺2 課題設置思路課題1：高速數控機床動態(tài)行為演化及其高精度把握段。爭辯內容：數控機床多軸力、熱耦合特性分析及數字建模)，并建立其數字模型；爭辯簡單工況鼓勵的行為響應規(guī)律。數控機床動態(tài)性能對加工質量和效率

11、的影響及其敏感性分析態(tài)評價方法。數控機床的智能把握與加工精度強化高加速度多軸加工的誤差傳遞模型，提出數控加工精度強化策略和方法。多軸高性能數控機床的示范應用檢測、特征提取、狀態(tài)/工況檢測、性能參數辯識、智能把握、主動維護等功能環(huán)節(jié)，實現簡單工況下的加工精度強化。經費比例：16.15華中科技大學、上海交通大學課題負責人：李斌教授、孟光教授琦、葉伯生、師漢民、楊叔子、李鴻光2：巨型成形裝備的力流傳遞特征及高精度制造界面形成針對巨型成形裝備構造特點和高性能大構件塑性加工的均勻連續(xù)能場術支持。爭辯內容：巨型成形裝備的力流傳遞規(guī)律與偏載奇異效應效應影響。大慣量大行程運動的動態(tài)精度形成原理形成原理。巨型成

12、形裝備制造界面的位置、形態(tài)與界面力場模型變形在構造中的復合及其對制造界面空間位置的集聚效應和對制造界面外力分 布的影響，建立巨型成形裝備制造界面的位置、形態(tài)與界面力場模型。巨型成形裝備高效、高牢靠、高精度運行的數字化實現策略，實現巨型成形裝備的奇異力學行為數字化推測與高精度運行把握。經費比例：9.5中南大學黃明輝教授學術骨干：劉少軍、李涵雄、王艾倫、蔣炳炎、夏建芳、周德福、帥詞俊課題3：數字制造過程物理行為建模與精度創(chuàng)成原理提醒數字制造過程中的物理場復合作用機理及其對零件質量與性能的字化平臺。爭辯內容：加工制造中物理場復合作用機理及其數字仿真爭辯切削力、應力-應變及溫度場的復合作用機理及其與零

13、件質量之間的映射規(guī)外表構造缺陷。物理約束、幾何約束與零件性能約束相容性分析定量分析理論。加工制造過程的工藝優(yōu)化與精度保證誤差與工藝參數之間的反演模型，制定制造誤差補償與把握策略。高精度零件制造的數字化仿真平臺析、應力場分析、零件質量推測以及針對不同加工工況的模型校準等。經費比例：21.15華中科技大學、上海交通大學課題負責人：丁漢教授、朱向陽教授熊蔡華、朱利民、朱文凱、權建洲、盛鑫軍、舒正榮課題4：高性能簡單曲面數字化周密加工的原理和方法天線罩、大型運載火箭共底構件、火箭發(fā)動機噴管、整體葉輪、高速周密螺旋錐齒輪等周密加工與裝備制造供給理論方法和技術支撐。爭辯內容：基于零件物理性能與幾何特征映射

14、關系的簡單曲面生成方法性耦合隱式模型；爭辯加工過程力/熱耦合變形及其對面形生成的影響規(guī)律；提醒面生成的數學模型。簡單曲面多源離散信息的構造化方法與誤差消減速構造化數學模型，提出測量誤差消減方法。面形隨機簡單曲面零件的逐點準確可控去除加工方法曲面零件的準確創(chuàng)成。高性能高精度局部共軛曲面生成與制造過程準確把握爭辯受控于多尺度幾何誤差、切削區(qū)熱/力約束的局部共軛螺旋錐齒輪嚙合曲面法；爭辯切削區(qū)最優(yōu)熱/力/工藝參數匹配理論與方法，建立基于幾何與物理量約束的局部共軛曲面數字化嚙合原理和螺旋錐齒輪數控精親熱齒方法。經費比例：17.1擔當單位：大連理工大學、中南大學 ：郭東明教授、唐進元教授：趙福令、嚴宏志

15、、王曉明、曾韜、王永青、曹利、孫玉文、楊睿5：先進成形制造過程的多尺度數字仿真與優(yōu)化形，提醒零件成形制造過程物理場作用下材料組織與力學性能演化規(guī)律，爭辯真和零件性能推測系統(tǒng)，促進我國的成形制造技術進步。：準確鑄造成形過程多尺度物理/數學建模與仿真度、多學科的數理模型與仿真。準確成形鑄件的組織、性能與疲乏壽命推測真平臺，實現零件的組織、性能與使用壽命的推測。周密模鍛流變成形本構規(guī)律及模鍛載荷推測建模成形載荷推測模型，為模鍛裝備運行供給數字化把握依據。高性能簡單構件塑性成形組織性能推測建模與仿真化推測。經費比例：15.2課題負責人：柳百成院士：熊守美、易幼平、許慶彥、李建平、康進武、鄧圭玲課題6：

16、數字化加工多源多工序質量的綜合評估與優(yōu)化把握爭辯目標表征、傳遞、監(jiān)測與解耦方法，提醒多工序加工工況、服役性能與質量特征間的的高精度、高牢靠數字化加工供給技術保證。爭辯內容：數字化加工的多源多工序質量信息的定性分析和度量指標加工過程的工況監(jiān)測、預示及服役性能評價牢靠性評估模型；提醒裝備群的服役性能退化機理和失效規(guī)律。工序驅動的零件加工質量優(yōu)化把握工序驅動的質量優(yōu)化把握以及零件綜合質量缺陷消減方法。簡單周密零件數字化加工質量的綜合評估與把握平臺預示與服役性能評價與質量信息跟蹤的可視化技術等。經費比例：11.4：江平宇教授學術骨干：屈梁生、何正嘉、趙 宏、陶濤、張西寧、周光輝、訾艷陽、孫挪剛、蔣克儉

17、、陳雪峰課題7：數字制造系統(tǒng)簡單信息處理及執(zhí)行過程決策配置原理與方法。建立多工件簡單制造過程的綜合效能評價模型與參數優(yōu)化策決策機制與優(yōu)化方法，為實現高效穩(wěn)定的數字制造供給理論與技術支持。爭辯內容：數字制造系統(tǒng)的信息關聯分析及優(yōu)化配置合度和耦合度分析建立關聯模型。爭辯制造需求信息和制造力量信息的匹配關法。多工件簡單制造過程效能評價與參數優(yōu)化立簡單制造過程中關鍵參數的優(yōu)化策略。格外規(guī)信息條件下制造執(zhí)行過程決策制造信息的識別與分析方法，執(zhí)行過程決策。高效制造執(zhí)行技術及數字仿真平臺優(yōu)化的數字仿真平臺，對理論成果與關鍵技術進展驗證。經費比例：9.5課題負責人：李培根院士：張國軍、黃剛、朱海平、高航、鄧超

18、、喻道遠、李小平、饒運清四、年度打算爭辯內容預期目標數控機床力、熱動態(tài)特性及穩(wěn)定 (1)提出數控機床根底構件、運動單性分析；特性熱特性及穩(wěn)定性的分析(2)數控機床單元部件動力學建模； 方法；數控機床力、熱動態(tài)特性試驗平 (2)建立數控機床單元部件動力學特第臺構建；數控機床的故障特征表達；性的數字模型；(3)建立用于數控機床動態(tài)特性分析(5)各種常規(guī)與極端鍛造工況下試驗的試驗爭辯平臺；與實測分析；(4)確定數控機床的典型故障特征表年(6)機械構造與驅動系統(tǒng)分析理論模達，建立典型故障的數字化描述。型建立；(5)全面獲得巨型周密模鍛水壓實際(7)仿真計算分析與重要部件的物理 運行過程中載荷的真實傳遞

19、規(guī)律；模擬與超載試驗；(6)提醒特別損傷的構造載荷緣由與(8)運行、操縱與把握各環(huán)節(jié)對鍛件 影響制造精度的把握要素；爭辯內容預期目標(7)建立具有多維多元靜不定、強應(9)物理場作用下“機床、夾具、刀 力下的非線性接觸特征的構造強度具、工件”分布式變形的數字建模； 與剛度分析的多體非線性動態(tài)接觸(10)有限元分析方法；中的混合幾何推理方法；(8)提出支持制造過程中物理場復合制造過程的數字建模及物理場 作用機理爭辯的計算方法與計算模的復合作用建模；物理場作用對零件制造精度分析簡單曲面物理性能與幾何 的影響規(guī)律；特征的映射關系建立多源約束與曲(9)建立簡單機械零件幾何可制造分面參量的非線性耦合高性能簡單曲析理論，供給相應的計算模型； 面生成的隱式模型；開發(fā)零件幾何可制造性的計算機輔(13)加工過程力/熱耦合變形及其對助分析系統(tǒng)；面形生成的影響規(guī)律；(10)初步