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        持之以恒提升“中國制造”品質(zhì)
        ——記北京市科技進步獎獲得者北京工業(yè)大學(xué)機電學(xué)院程強教授

        2021-12-29 02:32:58于海芳朱鑫
        科技中國 2021年12期
        關(guān)鍵詞:智能設(shè)計

        ■文/于海芳 朱鑫

        制造業(yè)直接體現(xiàn)一個國家的生產(chǎn)力水平,而我國數(shù)控機床的精度保持性問題一直是阻礙國產(chǎn)數(shù)控機床發(fā)展的瓶頸,也是制約我國裝備制造業(yè)發(fā)展的一個關(guān)鍵因素。隨著全球科技飛速發(fā)展和智能大潮的到來,制造業(yè)也逐漸從傳統(tǒng)制造模式轉(zhuǎn)向智能化發(fā)展。

        在該領(lǐng)域,程強一直致力于高檔數(shù)控機床可靠性設(shè)計與精度保持性設(shè)計、智能制造產(chǎn)線規(guī)劃及工藝分析決策、醫(yī)療機器人設(shè)計與研發(fā)等方面的研究。經(jīng)過多年的科學(xué)研究與技術(shù)攻關(guān),在高檔數(shù)控機床精度保持性及智能制造等方面都取得了不俗的成績。

        科研就是探索未知,更需要持之以恒

        談及當(dāng)年為何會選擇科研之路,程強說,研究生推薦免試后,他就跟碩士生導(dǎo)師開啟了本科畢業(yè)設(shè)計的研究工作。當(dāng)時要設(shè)計一套洗瓶推瓶機構(gòu),并利用VB進行編程實現(xiàn)二維仿真。程強回憶道,導(dǎo)師提供的課題在那時還比較新穎,通過編程利用凸輪機構(gòu)實現(xiàn)洗瓶機推瓶機構(gòu)的間歇運動。他在編寫程序時不管怎么調(diào)試,可就是達不到凸輪轉(zhuǎn)動過程中實現(xiàn)從動件的隨動。為此,他還跟導(dǎo)師爭辯過這個思路根本就行不通。當(dāng)其他同學(xué)休息時,程強就在實驗室里反復(fù)琢磨、測試,經(jīng)過兩周多的努力,終于在一個午后調(diào)試成功。程強說,在那一刻他真切地體會到了什么叫“山窮水盡疑無路,柳暗花明又一村”,從此便愛上了這種感覺。

        多年的科研工作,讓程強感觸頗深。他認(rèn)為科研是持之以恒的事業(yè),只有靜心篤志,肯下“十年磨一劍”的苦功夫,甘于默默付出,才能創(chuàng)造出高水平的科研成果。程強不僅嚴(yán)于律己,在人才培養(yǎng)上,也有一套專屬的育人理念。

        程強坦言,培養(yǎng)研究生就像培養(yǎng)孩子一樣,不要天天耳提面命的嚴(yán)管,而是要適當(dāng)?shù)亟o予學(xué)生主動思考和獨立思考的空間與靈活性,幫助他們提升在大方向上的辨別與把控能力。程強認(rèn)為,一名合格的科研人員,除了要具備堅毅的性格、發(fā)散靈活的思維、健康的體格外,還要具備優(yōu)秀的品德,要做學(xué)問,先學(xué)做人,這樣才能走得更長遠。程強時常會把自己讀博時的心得體會分享給學(xué)生們。他說:“搞科研的過程可不像長跑,不管速度快慢,終點始終在那,曙光就在前方??蒲惺翘剿魑粗?,有可能費了九牛二虎之力,走近才發(fā)現(xiàn)是一條死胡同。很多時候,科研成功的結(jié)果是不可見的或者說是不可預(yù)期的”。

        助推制造業(yè)加速前進,成效顯著

        程強所專注研究的三個方向,正是以國家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)引,也是中國制造2025的重點發(fā)展的十大領(lǐng)域中的重點領(lǐng)域。

        其中,以數(shù)控機床為代表的關(guān)于高端制造裝備的研究,是程強十余年來研究的主要方向。在國家科技重大專項、國家863計劃等項目支持下,圍繞重型超重型機床、精密超精密機床的整機及功能部件的數(shù)字化設(shè)計與分析、健康狀態(tài)監(jiān)控與評估、精度保持性與可靠性等方面,程強取得了諸多研究成果,并榮獲北京市科技進步獎一等獎、二等獎,中國機械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎一等獎、二等獎等多項獎勵。

        此外,隨著智能制造的發(fā)展,他還開展了智能鍛造生產(chǎn)線的研制及管控研究。程強介紹,該項目攻克了復(fù)雜工況下模鍛成形智能感知與動態(tài)監(jiān)控技術(shù)、難變形材料典型鍛件模鍛成形工藝優(yōu)化技術(shù)、鍛件質(zhì)量智能預(yù)測與反向追溯分析技術(shù),以及面向有限空間的模具庫分區(qū)智能存儲及調(diào)度技術(shù)等幾項關(guān)鍵技術(shù),完成了模鍛成形智能制造示范線的總體設(shè)計架構(gòu),進行了數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)樣機的研制,實現(xiàn)了典型樣件鍛造工藝優(yōu)化功能驗證及復(fù)雜工況下工藝過程數(shù)據(jù)的實時采集以及鍛件信息的動態(tài)監(jiān)控功能。此外,還完成開展應(yīng)用于模鍛成形生產(chǎn)線的智能制造軟件、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、數(shù)據(jù)庫和知識庫、機器人自動上下料物流系統(tǒng)的研制,顯著提升了質(zhì)量問題分析決策效率。該項目申請國家發(fā)明專利23件,發(fā)表高水平論文12篇,授權(quán)軟件著作權(quán)4項,形成了模鍛成形標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范2項,搭建了1條智能模鍛生產(chǎn)線,提升了難變形材料鍛造的材料利用率,提高生產(chǎn)效率的同時提升了鍛造產(chǎn)品質(zhì)量。

        如今,圍繞機床的精度保持性及可靠性設(shè)計,程強提出并取得了一些理論與技術(shù)突破。針對多軸機床在多重因素及誤差等綜合影響下,加工精度的正向遞推分析與反研優(yōu)配問題進行研究,辨識出影響加工精度的關(guān)鍵誤差源,實現(xiàn)了機床精度與成本的均衡優(yōu)化,提高了機床加工精度。揭示了磨損因素影響下導(dǎo)軌副-絲杠副幾何精度與運動精度時變性、隨機性衰減特征,建立了面向多軸機床加工精度保持性的穩(wěn)健設(shè)計與優(yōu)配的理論與方法;基于結(jié)合面微宏尺度接觸機理研究,提出了超重型機床結(jié)構(gòu)件組合式模塊化創(chuàng)新設(shè)計方法,通過超跨距結(jié)構(gòu)件的組合式設(shè)計與制造,保證了機床幾何精度與運動精度及其保持性。

        以上技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于合作單位的精密超精密數(shù)控機床及超重型機床的研發(fā)過程中,其中超重型機床結(jié)構(gòu)件組合式模塊化創(chuàng)新設(shè)計方法,助力研究出了世界最大數(shù)控龍門移動式鏜銑復(fù)合機床,推動了國家超重型數(shù)控機床行業(yè)的技術(shù)進步。

        程強坦言,未來還是會以高端制造裝備、高端醫(yī)療裝備以及智能制造這三個方向為工作重點,在“卡脖子”的關(guān)鍵技術(shù)上繼續(xù)尋求自主研發(fā)突破,為我國制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展做出一份貢獻。

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