[編者按]北京市高效綠色數(shù)控加工工藝及裝備工程技術(shù)研究中心（以下簡稱中心）于2014年獲批，依托單位為北京航空航天大學(xué)，共建單位為北京機(jī)電院機(jī)床有限公司、北京星航機(jī)電裝備有限公司。中心重點(diǎn)面向航空航天制造和高端數(shù)控裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)，開展數(shù)控加工裝備和制造過程中的高效化、綠色化、數(shù)字化、智能化等共性關(guān)鍵技術(shù)研究、工程化應(yīng)用示范、技術(shù)支持服務(wù)和人才培養(yǎng)培訓(xùn)等工作，聚焦高性能加工，推進(jìn)制造裝備與工藝技術(shù)融合，帶動(dòng)制造企業(yè)高效綠色數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展，為高端制造裝備設(shè)計(jì)制造技術(shù)及工程化應(yīng)用提供支撐。

中心概況

中心現(xiàn)有固定科研人員 29 人，其中高級(jí)職稱 10 人。中心主任為袁松梅教授，中心技術(shù)委員會(huì)主任為丁漢院士，副主任為李冬茹研究員。在技術(shù)委員會(huì)指導(dǎo)下，中心注重人才梯隊(duì)建設(shè)和科研方向聚焦，目前形成了以劉強(qiáng)教授、趙罡教授、袁松梅教授為學(xué)術(shù)帶頭人，以青年教師、博士后、博士生、碩士生為主力的科研攻關(guān)隊(duì)伍。中心主要研究方向包括：高端裝備制造中的CAX技術(shù)；高效數(shù)控加工工藝及裝備技術(shù)；綠色切削加工及機(jī)床輕量化技術(shù)；制造質(zhì)量及可靠性技術(shù)。

在基地建設(shè)方面，以本中心為技術(shù)依托單位，聯(lián)合北京數(shù)碼大方科技股份有限公司，共同申報(bào)并獲批了國家級(jí)工程實(shí)驗(yàn)室“智能化協(xié)同制造技術(shù)及應(yīng)用國家工程實(shí)驗(yàn)室”。2016年8月，成立了北航（天津武清）智能制造研究院有限公司，致力于發(fā)展智能制造核心技術(shù)的產(chǎn)學(xué)研基地。研究院占地1000多平方米，建筑面積7000余平方米。

圍繞國家重大科技需求，中心近幾年在高端裝備制造和制造業(yè)共性技術(shù)方面，承擔(dān)了一批重大重點(diǎn)國家級(jí)科研項(xiàng)目，成功解決了行業(yè)和企業(yè)的多項(xiàng)難題。趙罡教授榮獲“全國科技優(yōu)秀工作者”，并帶領(lǐng)本團(tuán)隊(duì)榮獲“機(jī)械工業(yè)優(yōu)秀創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”。劉強(qiáng)教授榮獲“機(jī)械工業(yè)科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才”。本中心已成為我國高性能加工領(lǐng)域重要的研發(fā)基地之一。

科研成果

在高端裝備制造中的CAX技術(shù)方面，聚焦于面向MBD的數(shù)字化設(shè)計(jì)制造、高精度幾何仿真分析、智能數(shù)控核心技術(shù)和基于機(jī)器視覺的在線測量等研究方向，打通了復(fù)雜零件多源加工工藝信息之間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)互異性壁壘；攻克了T樣條正向建模、水密模型自動(dòng)生成、自動(dòng)拓?fù)鋬?yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)；突破了STEP-NC解析與建模、切削仿真和基于STEPNC的CAM算法內(nèi)核；開展基于機(jī)器視覺的產(chǎn)品裝配關(guān)鍵特征在線測量方法的研究，實(shí)現(xiàn)了基于實(shí)測數(shù)據(jù)的大部件虛擬裝配、質(zhì)量評(píng)估與控制，定義了面向數(shù)字孿生的智能制造新模式。部分代碼向?qū)W術(shù)社區(qū)開源，并獲得中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)專業(yè)委員會(huì)2020年度開源圖形軟件提名獎(jiǎng)。相關(guān)研究成果為中國工業(yè)軟件技術(shù)躋身一流行列、服務(wù)國家重大需求提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在高效數(shù)控加工工藝及裝備技術(shù)方向，面向航空航天和裝備制造領(lǐng)域，聚焦智能數(shù)控系統(tǒng)和智能機(jī)床、加工過程智能控制、復(fù)雜曲面激光加工等方向。突破數(shù)控加工過程動(dòng)力學(xué)建模關(guān)鍵技術(shù)，研究開發(fā)了銑削加工動(dòng)力學(xué)仿真優(yōu)化軟硬件系統(tǒng)，作為技術(shù)依托單位支撐了國防科技工業(yè)“千臺(tái)數(shù)控機(jī)床增效”工程。研制系列大長徑比減振刀具以及真空吸附耗能減振裝置，明顯改善深孔、深腔與薄壁特征的加工質(zhì)量與效率。出版《數(shù)控銑削加工過程仿真與優(yōu)化——建模、算法與工程應(yīng)用》等多本著作，榮獲機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。

中心在國內(nèi)率先開展了綠色切削技術(shù)研究，是國內(nèi)最早從事微量潤滑相關(guān)研究的單位之一，發(fā)明了系列化微量潤滑系統(tǒng)和低溫冷風(fēng)裝置，在航空航天領(lǐng)域率先開展了微量潤滑高效加工應(yīng)用技術(shù)研究，是我國綠色切削領(lǐng)域具有代表性的學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)。獲得第十九屆全國發(fā)明展覽會(huì)金獎(jiǎng)。相關(guān)技術(shù)已成功在航天159廠、航天529廠、航天149廠、航天211廠、航天703所、制造院、電子14所、成飛、沈飛、北一機(jī)床和南通科技等多家航空、航天、電子等行業(yè)企業(yè)推廣。

在多種難加工復(fù)合材料加工技術(shù)方面，提出了基于超聲振動(dòng)沖擊載荷下復(fù)合材料延脆性去除模式轉(zhuǎn)化的切削力控制方法，發(fā)明了系列化超聲振動(dòng)工具及系統(tǒng)，并與激光加工等其他方法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的切削力、切削熱和加工質(zhì)量控制，形成了復(fù)合材料復(fù)雜結(jié)構(gòu)件加工整體解決方案，研究成果在航天159廠、航天306所、航天812所、航天703所等多個(gè)重要型號(hào)研制中發(fā)揮重要作用。

在航空航天關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的殘余應(yīng)力均化與加工變形控制技術(shù)方向，開展了零件制造全工藝過程殘余應(yīng)力仿真與分析。發(fā)明了首臺(tái)熱振復(fù)合殘余應(yīng)力均化裝置，提出了跨尺度的殘余應(yīng)力檢測方法，開發(fā)自主可控的加工變形控制仿真軟件，對(duì)殘余應(yīng)力預(yù)測、檢測以及控制形成了系統(tǒng)化方法、工藝和裝備，研究成果在成飛、航天159廠、航發(fā)410廠、航天529廠等10余軍工單位重點(diǎn)型號(hào)的關(guān)鍵零件上進(jìn)行應(yīng)用和驗(yàn)證，解決了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的加工變形難題，為型號(hào)的成功研制奠定了重要基礎(chǔ)。

中心開發(fā)了系列化工具工裝，其中16種用于鈦合金精加工的整體式立銑刀、3種用于高強(qiáng)鈦合金的內(nèi)冷刀具、20余種用于加工航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣的整體式刀具已產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。使得鎳基合金機(jī)匣粗加工效率提高12倍以上，綜合加工效率提高8.5倍以上。

中心建立了國內(nèi)首個(gè)批量化數(shù)控系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)測試基地，針對(duì)國內(nèi)外主流數(shù)控系統(tǒng)的批量化長時(shí)間運(yùn)行進(jìn)行測試，制定了數(shù)控系統(tǒng)可靠性測試規(guī)范，開發(fā)了具有冗余功能的網(wǎng)絡(luò)化可靠性試驗(yàn)測試系統(tǒng)，分二期對(duì)國內(nèi)外不同品牌近200臺(tái)（套）數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床進(jìn)行了長時(shí)間的可靠性試驗(yàn)測試，獲得了MTBF、故障分類、故障模式等實(shí)際數(shù)據(jù)，為國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)可靠性增長、重大專項(xiàng)評(píng)估和上級(jí)部門決策提供了直接的技術(shù)與數(shù)據(jù)支持。

中心成立以來，固定人員承擔(dān)各類科研項(xiàng)目130余項(xiàng)，其中國家科技重大專項(xiàng)課題、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、國家自然基金等國家級(jí)項(xiàng)目52項(xiàng)，科研經(jīng)費(fèi)總額超過1.8億元；獲得中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)、國防科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)等省部級(jí)以上科技獎(jiǎng)勵(lì)4項(xiàng)；授權(quán)國家發(fā)明專利52項(xiàng)；發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文200余篇。

國內(nèi)外交流合作

國內(nèi)外合作方面，與美國普渡大學(xué)、加拿大UBC大學(xué)、瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)、德國多特蒙德工業(yè)大學(xué)、莫斯科國立鮑曼技術(shù)大學(xué)、法國南特大學(xué)、巴黎薩克雷大學(xué)、新西蘭奧克蘭大學(xué)、瑞典皇家工學(xué)院等世界著名高校和研究院所在人才聯(lián)合培養(yǎng)、技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)等方面建立了長期穩(wěn)定的合作關(guān)系。同時(shí)，中心高度重視國際視野的培養(yǎng)，主辦了中德智能制造數(shù)字化等會(huì)議，參加各類國際學(xué)術(shù)會(huì)議 200 人次。同時(shí)，做大會(huì)邀請(qǐng)報(bào)告10余次。

自主研發(fā)的微量潤滑裝置

自主研發(fā)的BH-LaserCNC320型6軸數(shù)控激光加工機(jī)床