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高精密微小幾何特征零件在航空航天、國防、醫(yī)療等領(lǐng)域的產(chǎn)值已超過千億美元。目前，我國主要用傳統(tǒng)設(shè)備對這些零件進(jìn)行微細(xì)銑削，存在著精度低、耗能高、占地空間大等突出問題。另外，超精密微細(xì)銑削設(shè)備依賴進(jìn)口，價(jià)格昂貴，且高端超精密微細(xì)銑削設(shè)備還對我國禁運(yùn)，嚴(yán)重阻礙了我國高精密微小幾何特征零件的精密加工與相關(guān)應(yīng)用行業(yè)的發(fā)展。通過本項(xiàng)目高精密微細(xì)銑削加工關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，解決了以上突出問題，取得了高精密微細(xì)銑削加工關(guān)鍵技術(shù)與裝備的重大突破，打破了國外技術(shù)封鎖。創(chuàng)新研究成果如下： 1.發(fā)明了系列超精密微細(xì)銑削機(jī)床，提出了小型超精密微細(xì)銑削機(jī)床創(chuàng)成式精準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法，解決了超精密微細(xì)銑削機(jī)床的創(chuàng)新研發(fā)問題。與國內(nèi)目前用于微細(xì)銑削的主要加工機(jī)床相比，精度提高了一個(gè)數(shù)量級、節(jié)約了70%的能源和75%以上的占地空間。 2.發(fā)明了系列微細(xì)球頭銑刀，切削部旋轉(zhuǎn)包絡(luò)球面直徑為50μm～1000μm，前刀面與后刀面均為直紋面，從原理上保證了切削刃輪廓制備誤差≤±2μm。提出了微細(xì)銑刀的直紋面組合設(shè)計(jì)方法，研發(fā)出了其制造關(guān)鍵技術(shù)，解決了超硬微細(xì)銑刀的創(chuàng)新研發(fā)問題。 3.發(fā)明了微細(xì)銑削用工件姿態(tài)微調(diào)整裝置，工件上表面調(diào)整精度達(dá)1.7μm，減少了超精密微細(xì)銑削時(shí)40%的工件調(diào)整時(shí)間。提出了微細(xì)銑削工件姿態(tài)微調(diào)整夾具設(shè)計(jì)方法與技術(shù)，解決了工件姿態(tài)微調(diào)整夾具裝置的剛度與阻尼優(yōu)化匹配的問題。 4.提出了微細(xì)銑削的微觀關(guān)系模型與微細(xì)銑削臨界工藝參數(shù)分析優(yōu)化方法，解決了塑性材料微細(xì)銑削尺度效應(yīng)所對應(yīng)臨界條件的判定、硬脆性材料塑性切削判定準(zhǔn)則不統(tǒng)一的問題，為超精密微細(xì)銑削裝備研發(fā)與應(yīng)用提供了關(guān)鍵支撐理論與技術(shù)。 本項(xiàng)目研究成果通過了山東省教育廳組織的鑒定，鑒定委員會(huì)認(rèn)為，該研究整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，所研發(fā)的微細(xì)球頭銑刀達(dá)到國際領(lǐng)先水平。 取得自主知識產(chǎn)權(quán)國家發(fā)明專利23項(xiàng)，實(shí)用新型專利5項(xiàng)，發(fā)表論文67篇，其中被SCI/EI收錄47篇。所自主研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，市場需求度高，不但能夠替代進(jìn)口產(chǎn)品，而且具有國際市場競爭的優(yōu)勢，社會(huì)效益顯著。 本項(xiàng)目成果附加值高，已在多家企業(yè)推廣應(yīng)用，近3年，新增產(chǎn)值149590.2萬元，新增利潤21520.6萬元，經(jīng)濟(jì)效益重大。

?  成果簡介：具有車、銑、車銑、鉆、鏜、絞、螺紋等多種加工功能，適合加工各種材料如鋼件、鋁及銅質(zhì)零部件和各種復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)件。帶有自主開發(fā)的國際市場上最高轉(zhuǎn)速、最小刀具適配器的自動(dòng)換刀電主軸，可配備32把刀具的國際上最小的刀庫；可實(shí)現(xiàn)精密微小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件一次裝夾完成全部或大部分工序的完整性加工。機(jī)床行程：X向320mm；Y向60mm；Z向270mm；車削主軸轉(zhuǎn)速：0-8000rpm，銑削主軸轉(zhuǎn)速：0-60000rpm，加工精度IT6級；車銑最低粗糙度Ra為0.3mm；重復(fù)定位精度

1.剛?cè)狁詈线\(yùn)動(dòng)平臺：將平臺設(shè)計(jì)成剛性框架和工作平臺兩部分，兩者之間由柔性鉸鏈連接，巧妙地結(jié)合了機(jī)械導(dǎo)軌直驅(qū)平臺的大行程、高速度和柔性鉸鏈無摩擦的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)低成本，更高速，高精度的運(yùn)動(dòng)。 2.自抗擾控制算法：目前，大部分工業(yè)產(chǎn)品依舊使用傳統(tǒng)的PID控制，由于剛?cè)狁詈掀脚_引入了柔性鉸鏈，降低了系統(tǒng)的固有頻率，這就限制了PID的控制帶寬。因此，采用

?  成果簡介：精密內(nèi)孔加工特別是硬淬材料和高粘性材料的內(nèi)孔加工，砂輪的損耗十分嚴(yán)重，而內(nèi)孔加工精度和表面質(zhì)量對砂輪幾何形貌及磨削性能的變化十分敏感，因此，需要采用高耐磨的具有良好保持性的超硬砂輪及其磨削技術(shù)，本項(xiàng)目可針對不同材料的內(nèi)孔磨削要求，提供高效的砂輪設(shè)計(jì)與制造及其應(yīng)用技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)用于強(qiáng)化鑄鐵、軸承鋼、不銹鋼、陶瓷等材料的精密內(nèi)孔加工。比普通砂輪提高耐用度10倍以上，磨削粗糙度Ra≤0.4。?  項(xiàng)目來源：自行開發(fā)?&

精密內(nèi)孔加工特別是硬淬材料和高粘性材料的內(nèi)孔加工，砂輪的損耗十分嚴(yán)重，而內(nèi)孔加工精度和表面質(zhì)量對砂輪幾何形貌及磨削性能的變化十分敏感，因此，需要采用高耐磨的具有良好保持性的超硬砂輪及其磨削技術(shù)，本項(xiàng)目可針對不同材料的內(nèi)孔磨削要求，提供高效的砂輪設(shè)計(jì)與制造及其應(yīng)用技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)用于強(qiáng)化鑄鐵、軸承鋼、不銹鋼、陶瓷等材料的精密內(nèi)孔加工。比普通砂輪提高耐用度10倍以上，磨削粗糙度Ra≤0.4。

本實(shí)用新型公開了一種薄型電動(dòng)二維精密平臺，包括上平臺、下平臺以及聯(lián)接安裝在兩者之間且整體呈平板結(jié)構(gòu)的中間連接件，其中中間連接件的上表面與上平臺底座表面相互平行，并在兩者之間保持間隙用于儲存潤滑介質(zhì)；該上表面的兩側(cè)還分別設(shè)置有沿著 X 軸方向分布的導(dǎo)軌副，同時(shí)通過設(shè)置在外側(cè)凹陷區(qū)域的 X 向電機(jī)和第一精密螺紋絲桿傳動(dòng)單元，使上平臺沿著導(dǎo)軌副在 X 軸方向上移動(dòng)。該中間連接件的下表面結(jié)構(gòu)與上表面相類似。通過本實(shí)用新型，能夠在顯著減少平臺整體厚度的情況下，在 X 軸和 Y 軸兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向上實(shí)現(xiàn)高精度和較大

多軸超精密車削/磨削加工裝備的研發(fā)是實(shí)現(xiàn)上述零件的高效率、確定性超精密加工的基本途徑。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 超精密加工技術(shù)作為現(xiàn)代高科技發(fā)展而興起的新技術(shù)，它所能達(dá)到的精度、表面粗糙度、加工尺寸范圍和幾何形狀已經(jīng)成為一個(gè)國家制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。例如，光學(xué)透鏡、模芯、反射鏡和精密機(jī)械件等典型零件的超精密加工面型精度 PV 值小于0.2μm，表面粗糙度小于5nm。多軸超精密車削/磨削加工裝備的研發(fā)是實(shí)現(xiàn)上述零件的高效率、確定性超精密加工的基本途徑。

本發(fā)明公開了一種月球探測器精密定軌方法，將觀測模型和動(dòng)力學(xué)模型兩種模型有機(jī)結(jié)合，從而將 動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)引入到結(jié)合模型中。其次通過對結(jié)合模型中所涉及的不同參考系進(jìn)行統(tǒng)一，將參考系的 連接參數(shù)引入到結(jié)合模型中。從而建立一種同時(shí)改進(jìn)結(jié)合模型中所涉及的參考系連接參數(shù)、探測器初始 狀態(tài)參數(shù)、探測器飛行段動(dòng)力學(xué)定軌的攝動(dòng)模型參數(shù)的新模型，用此模型和觀測數(shù)據(jù)可以改進(jìn)這些參數(shù) 的先驗(yàn)精度，提高月球探測器的定軌精度。 

本研究針對復(fù)雜鑄件整體制造難、制模周期長、資源消耗大等難題，構(gòu)建無模鑄造復(fù)合成形原理及機(jī)制，發(fā)明復(fù)雜砂型/芯數(shù)字化柔性擠壓近成形、切削凈成形方法，研發(fā)出砂型擠壓/切削復(fù)合成形工藝，省去木模、金屬模制造過程。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 鑄造是我國裝備制造的基礎(chǔ)工藝，無論是農(nóng)業(yè)機(jī)械、機(jī)床、汽車、船舶，還是航空航天以及國防軍工等領(lǐng)域的發(fā)展都離不開鑄件。我國現(xiàn)已成為世界鑄件生產(chǎn)大國，2020年我國各類鑄件總產(chǎn)量達(dá)到5195萬噸，較2019年同比增長6.6%，約占世界總產(chǎn)量45%，位居世界第一位。 鑄造主要有砂型鑄造、金屬型鑄造和特種鑄造等，砂型鑄造由于其原材料來源廣泛、成本低、鑄型制造簡便以及應(yīng)用合金種類多等優(yōu)點(diǎn)，世界上80%的鑄件都是采用砂型鑄造。對于砂型鑄造工藝來說，模樣、芯盒等模具的設(shè)計(jì)制造是非常復(fù)雜并且耗時(shí)的過程，該過程首先需要根據(jù)鑄造方案進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)，然后通過翻模制作砂型和砂芯，之后再將制作好的砂型和砂芯經(jīng)過組芯、合箱以及澆鑄從而完成金屬毛坯的制造。而高性能復(fù)雜整體金屬結(jié)構(gòu)件又是航空航天、國防軍工、軌道交通等領(lǐng)域高端裝備的核心組成部分。因此構(gòu)件的短流程、高精密、高性能制造是實(shí)現(xiàn)我國高端裝備自主研發(fā)及制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 傳統(tǒng)的金屬成形如模具鑄造、模壓鍛造等需要木模、金屬模的成形工藝，存在工序多、流程長、形性精確控制難等世界性難題，無法滿足多品種、小批量、短流程、高精度的迫切要求，亟需研發(fā)新型精密成形基礎(chǔ)前沿機(jī)制與方法。本項(xiàng)目將構(gòu)建數(shù)字化精密成形理論體系，涵蓋數(shù)字化無模鑄造復(fù)合成形和數(shù)字化多材質(zhì)復(fù)合鑄型等兩方面，突破了復(fù)雜整體構(gòu)件高效率、高性能、高精度無模成形技術(shù)，變革了采用模具造型的傳統(tǒng)砂型鑄造和模壓鍛造生產(chǎn)模式，推動(dòng)傳統(tǒng)金屬成形模式的創(chuàng)新發(fā)展。 復(fù)雜砂型/芯曲面柔性擠壓近成形、切削凈成形的數(shù)字化無模鑄造復(fù)合成形技術(shù)與裝備 本研究針對復(fù)雜鑄件整體制造難、制模周期長、資源消耗大等難題，構(gòu)建無模鑄造復(fù)合成形原理及機(jī)制，發(fā)明復(fù)雜砂型/芯數(shù)字化柔性擠壓近成形、切削凈成形方法，研發(fā)出砂型擠壓/切削復(fù)合成形工藝，省去木模、金屬模制造過程。揭示了擠壓工藝對砂型透氣性、砂型強(qiáng)度等性能的影響規(guī)律，發(fā)明了梯度緊實(shí)的柔性擠壓成形方法，實(shí)現(xiàn)了砂型/芯梯度緊實(shí)柔性擠壓近成形。 復(fù)雜鑄件形性精確調(diào)控的數(shù)字化多材質(zhì)復(fù)合成形技術(shù)與裝備 本研究針對傳統(tǒng)單一鑄型對結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚差異大、鑄件形性調(diào)控難、尺寸精度差等難題，提出了多材質(zhì)復(fù)合鑄型技術(shù)及與鑄件相匹配的多材質(zhì)復(fù)合鑄型及其坎合組裝方法，通過建立多材質(zhì)復(fù)合鑄型與高性能鑄件一體化精確鑄造成形的計(jì)算分析模型，構(gòu)建了多材質(zhì)復(fù)合鑄型的調(diào)控原理與方法。揭示了多材質(zhì)復(fù)合鑄型對鑄件溫度場、微觀組織及力學(xué)性能的影響規(guī)律，研制出石英砂、寶珠砂、鉻鐵礦砂等構(gòu)成的形性可控鑄型材料配方，實(shí)現(xiàn)了鑄型透氣性、固化強(qiáng)度、切削性能的協(xié)同調(diào)控。研究了傳統(tǒng)鑄型與復(fù)合鑄型的凝固溫度曲線，對比了不同工藝所制鑄件的強(qiáng)度，掌握了各鑄型單元的熱力學(xué)參數(shù)及型砂種類對鑄件性能的影響規(guī)律，揭示了金屬液與不同鑄型間的熱力耦合作用機(jī)理。 三、創(chuàng)新點(diǎn)及主要技術(shù)指標(biāo) 1.復(fù)雜砂型/芯曲面柔性擠壓近成形、切削凈成形的數(shù)字化無模鑄造復(fù)合成形技術(shù)與裝備 本研究揭示了砂粒移位、橋連斷裂、空穴彌合的砂型/芯切削機(jī)理，建立了非均質(zhì)離散體砂型切削模型，發(fā)明了一種切削排砂一體化的無模鑄型數(shù)字化快速制造方法，實(shí)現(xiàn)了高精高效制造，鑄件制造周期縮短50%以上，成本降低30%以上。 2.復(fù)雜鑄件形性精確調(diào)控的數(shù)字化多材質(zhì)復(fù)合成形技術(shù)與裝備 本研究實(shí)現(xiàn)了對鑄件充型凝固過程的精確調(diào)控，提高了復(fù)雜鑄件內(nèi)在質(zhì)量與外在精度，實(shí)現(xiàn)了鑄件性能主動(dòng)精確調(diào)控，使鑄件廢品率從5%～10%降至2%～4%，減重10%～20%。 四、知識產(chǎn)權(quán)及獲獎(jiǎng)（成果基礎(chǔ)） 知識產(chǎn)權(quán)情況： 成果獲授權(quán)發(fā)明專利46件，其中美日等國際發(fā)明專利18件；軟件著作權(quán)12件；起草制定國家、行業(yè)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范14項(xiàng)；出版專著《無模鑄造》（機(jī)械工業(yè)出版社，2017）。成果入選并被列為國家工信部《機(jī)械基礎(chǔ)件、基礎(chǔ)制造工藝、基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)“十二五”規(guī)劃》（工信部規(guī)[2011]509號）中“50項(xiàng)推廣應(yīng)用的先進(jìn)綠色制造工藝”的首項(xiàng)技術(shù)。 獲獎(jiǎng)情況： 2020年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)； 2018年中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)； 2017年國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)； 2016年中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)； 2016年中國專利金獎(jiǎng)； 2014年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)； 2012年北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)； 2011年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。 五、成果圖片

該項(xiàng)目屬于自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。它為863計(jì)劃中的型號研制任務(wù)“精密裝配機(jī)器人（JZR）”提供了一套實(shí)用的視覺系統(tǒng)，應(yīng)用該系統(tǒng)與其他傳感器配合，使機(jī)器人能完成小型機(jī)電產(chǎn)品的裝配作業(yè)，能實(shí)現(xiàn)裝配過程的插入、擰緊等典型動(dòng)作。該成果還可以應(yīng)用在工業(yè)、國防、醫(yī)學(xué)等其它相關(guān)領(lǐng)域。該系統(tǒng)在硬件體系結(jié)構(gòu)、軟件系統(tǒng)、識別方法等研究方面有重要?jiǎng)?chuàng)新，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，其主要技術(shù)指標(biāo)已