制造裝備數(shù)字化技術(shù)及發(fā)展趨勢課件

1、 制造裝備數(shù)字化技術(shù) 及發(fā)展趨勢華中科技大學(xué)國家數(shù)控系統(tǒng)工程中心 教授武漢華中數(shù)控股份有限公司 副總經(jīng)理鄭小年 、數(shù)字化制造當(dāng)代制造業(yè)標志 、裝備數(shù)字化裝備控制技術(shù)的趨勢目 錄 機床是裝備制造業(yè)工作母機，實現(xiàn)裝備制造業(yè)現(xiàn)代化，取決于我國機床發(fā)展水平。振興裝備制造業(yè)，首先要振興機床工業(yè)，我們要大力發(fā)展國產(chǎn)數(shù)控機床。 中國科學(xué)院院士：熊有倫、數(shù)字化制造 當(dāng)代制造業(yè)標志 1.現(xiàn)代制造：已成為包括社會、經(jīng)濟、人文等多種綜合因素共同作用 的制造行為，現(xiàn)代制造分為狹義與廣義制造 狹義制造：產(chǎn)品的機械工藝過程或機械加工過程中國科學(xué)院院士：熊有倫 廣義制造： （1）在領(lǐng)域方面：將可用資源（包括 物質(zhì)，能源等）

2、轉(zhuǎn)化為 可使用的工業(yè)品和生 活消費品的產(chǎn)業(yè)； （2）在過程方面：從單純的機械加工過程擴展到了 市場分析， 產(chǎn)品設(shè)計，生產(chǎn)計劃，物料采購，物料 加工，裝配檢驗， 質(zhì)量保證，市場銷售和服務(wù)等產(chǎn)品整 個生命周期過程。 一、現(xiàn)代制造數(shù)字制造 機械制造領(lǐng)域食品化工家具軍工服裝產(chǎn)品銷售市場營銷制造過程采購供應(yīng)電子生產(chǎn)計劃輕工產(chǎn)品設(shè)計服務(wù)支持裝配經(jīng)驗加工處理（a）制造領(lǐng)域 b) 制造過程 圖1 制造定義中國科學(xué)院院士：熊有倫 2.數(shù)字制造定義： 以制造為對象，以現(xiàn)代制造科學(xué)和技術(shù)為基礎(chǔ)應(yīng)用數(shù)字技術(shù)對制造所涉及的所有對象和活動進行表達，處理和控制，具有信息化網(wǎng)絡(luò)化智能化集成化自動化和可視化等特征。 數(shù)控機床的

3、誕生和不斷發(fā)展構(gòu)成了制造業(yè)造數(shù)字化的一個十分重要的基礎(chǔ)，數(shù)字制造的概念就是從數(shù)字控制機床衍生而來。中國科學(xué)院院士：熊有倫數(shù)字設(shè)計管理與營銷監(jiān)控與維護數(shù)據(jù)庫仿真元數(shù)據(jù)制造過程全球制造業(yè)制造行業(yè)制造企業(yè)數(shù)字產(chǎn)品實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字制造關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域機 械其 他國 防輕 工化 工電 子基礎(chǔ)理論與科學(xué)問題產(chǎn)品描述建模理論控制科學(xué)制造信息管理科學(xué)信息科學(xué)計算制造制造智能學(xué)圖2 數(shù)字制造的體系結(jié)構(gòu)3.數(shù)字制造體系結(jié)構(gòu) 管理數(shù)字化：實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)外部管理數(shù)字化和最優(yōu)化，提高企業(yè)管理水平。 設(shè)計數(shù)字化：實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計手段與設(shè)計過程的數(shù)字化和智能化，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新能力。二、數(shù)字制造技術(shù)的五個主要方向

4、制造裝備數(shù)字化：實現(xiàn)制造裝備的數(shù)字化、自動化和精密化，提高產(chǎn)品的精度和加工裝配效率。 工業(yè)生產(chǎn)過程數(shù)字化：實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制的數(shù)字化、自動化和智能化，提高生產(chǎn)過程自動化水平。 企業(yè)數(shù)字化：實現(xiàn)全球化環(huán)境下企業(yè)內(nèi)外部資源的集成和最佳利用，促進業(yè)務(wù)過程、組織結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，提高企業(yè)、區(qū)域和行業(yè)的競爭力。 中國科學(xué)院院士：熊有倫 中國科學(xué)院院士：熊有倫、裝備數(shù)字化 裝備控制技術(shù)的趨勢 中國科學(xué)院院士：熊有倫 一、制造裝備的應(yīng)用及需求 第一方面應(yīng)用重點：航空、航天、發(fā)電、船舶、冶金、重型行業(yè)需要的高精尖、大型專用設(shè)備。這些設(shè)備往往單價較高，要求特殊，難度較大。但從全國需求總量來看，具有很大的優(yōu)勢，

5、占機床市場的三分之一以上。特別是數(shù)控龍門銑、數(shù)控落地鏜、大型五面加工設(shè)備需求量較大。 制造軍用機,民用機,直升機，需要重型機床：用于飛機制造數(shù)控重型機床飛機制造：需要多坐標、高速、剛性好、功率大的數(shù)控龍門銑、床身式立銑、用來加工整體構(gòu)件（如大型整體壁板、整體框等）、鈦合金、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件以及其它高強度合金鋼的梁、肋。 需要數(shù)控立式車床和立式車削中心、立式銑削加工中心、立臥轉(zhuǎn)換加工中心、數(shù)控鏜銑床、高效專用葉片加工中心、用于發(fā)動機整體機匣、整體葉輪和葉盤等結(jié)構(gòu)件和各種復(fù)雜型面的葉片的加工。龍門移動式數(shù)控動梁龍門鏜銑床 （橋式龍門銑）數(shù)控動梁龍門鏜銑床制造大型水力發(fā)電機組需要數(shù)控立式車床 （含數(shù)控

6、立式車銑床、柔性制造單元 和柔性制造系統(tǒng)。 ）數(shù)控立式車床是加工業(yè)的重要加工工藝設(shè)備，使用范圍非常廣泛，是重型機械制造，航空、航天、能源、造船、冶金等行業(yè)不可缺少的加工工藝裝備。尤其是大直徑回轉(zhuǎn)體，如水力發(fā)電機組轉(zhuǎn)輪體和機座體的加工，立車具有獨特功能，其他加工設(shè)備所不能替代。數(shù)控雙柱立式車床系列：加工直徑一般在3000 14000mm，其中多數(shù)在10000以下；數(shù)控超重型單柱移動立式車床系列：加工直徑一般在630020000mm之間， 我國武重廠已經(jīng)生產(chǎn)了五臺數(shù)控16米立車，其中有3臺已經(jīng)實現(xiàn)車銑復(fù)合加工，其水平已達到當(dāng)代世界技術(shù)水平。有的已經(jīng)為我國三峽水電站、隔合巖水電站發(fā)電機組加工作出貢獻

7、。數(shù)控雙柱立式車床系列 立車/車削鏜銑中心 (雙工作臺式)加工螺旋漿葉面需要數(shù)控銑鏜床 是當(dāng)代重大型工件，特別是能源、冶金、交通、工程機械、國防重大型工件加工非常重要的工藝裝備，配備多座標銑頭等功能部件，可完成加工空間曲面的5軸聯(lián)動工序，如螺旋漿葉面加工。 數(shù)控臥式鏜床:主軸直徑在90-120mm之間。數(shù)控刨臺式銑鏜床:主軸直徑一般在130160mm之間，是中小型殼體工件加工的重要工藝裝備數(shù)控落地銑鏜床: 鏜軸直徑一般在130260mm之間，最大規(guī)格發(fā)展到320mm，但目前主要是在260mm以下，可根據(jù)不同的工藝要求，向市場提供各種柔性化成套裝備。 加工長軸類零件加工需要數(shù)控重型臥式車床 數(shù)控

8、重型臥式車床：基型產(chǎn)品主參數(shù)加工直徑為1000mm4200mm之間，變型品種如加工帶葉片的汽輪機轉(zhuǎn)子圍帶，直徑可達6000mm以上，能源工業(yè)的火電、核電設(shè)備中汽輪機轉(zhuǎn)子和發(fā)電機轉(zhuǎn)子加工；冶金、化工以及軍工行業(yè)的長軸類零件加工所必須工藝設(shè)備。2000mm以上的數(shù)控重車，頂尖間負重可達160320t。DL系列重型數(shù)控臥車4.2米 DL210型重型數(shù)控臥車數(shù)控導(dǎo)軌磨床重型立式滾齒機 中國科學(xué)院院士：熊有倫第二方面應(yīng)用：多坐標、高精度、復(fù)雜形面的加工設(shè)備。這些設(shè)備主要是四坐標聯(lián)動以上的加工中心、車削中心、仿形銑等。這些設(shè)備的特點是軟件功能特殊，配套技術(shù)復(fù)雜，往往影響整機的水平。臥式鏜/銑加工中心 落地

9、式臥式鏜/銑床 中國科學(xué)院院士：熊有倫第三方面應(yīng)用：汽車行業(yè)：機床消費量50%份額為汽車工業(yè)占有、要求數(shù)控設(shè)備高效，可靠，配套完整，柔性，適應(yīng)多品種加工和產(chǎn)品換型的要求。 中國科學(xué)院院士：熊有倫1，高效、精密、可靠、成套、實用、柔性、環(huán)保的加工中心，齒輪加工機床，2，數(shù)控機床組成的柔性生產(chǎn)線將成為重點。這些生產(chǎn)線的特點：高速，主軸轉(zhuǎn)速為8000-12000r/min，進給速度為 40-60m/min，換刀為2-3秒可靠性高，MTBF為500-600小時成套性好，配備夾具、刀具，工藝軟件和控制軟件；要求精度高，產(chǎn)品加工的一致性好。汽車制造工業(yè)需要大量的數(shù)字化設(shè)備東風(fēng)小霸王1.5T輕型車駕駛室總成

10、焊裝自動線 全長58米，10個工位，6臺焊接機器人 汽車制造工業(yè)需要大量的數(shù)字化設(shè)備 缸蓋柔性加工線發(fā)動機缸蓋精加工自動線 零件的精密、超精密加工需要精密數(shù)控機床。 各種殼體、閥體、液壓偶件、液壓平板閥、光管 等小尺寸、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高的零件的精密、超精密加工要求：精密數(shù)控鏜銑床和加工中心、精密數(shù)控車床和車削中心、精密數(shù)控萬能外圓磨床、數(shù)控電火花機床和線切割機床等。桂林機床廠：XK716-5五坐標數(shù)控銑床THMA6350精密臥式加工中心CHD-20車銑復(fù)合加工中心 第四方面應(yīng)用：迅猛發(fā)展的IT制造業(yè)，需要大量的制造設(shè)備，包括高速、高精的數(shù)控機床，用于： 小型精密塑料、沖壓模具制造 IT產(chǎn)品

11、上的精密機械零件加工 據(jù)預(yù)測，未來幾年IT加工設(shè)備的年增長率在50以上筆記本電腦機殼手機機殼硬盤驅(qū)動器機殼IT行業(yè)適用的機械加工數(shù)控機床的特點：精度高：微米、亞微米級，全閉環(huán)控制規(guī)格小型化:工作臺小于400800毫米多坐標數(shù)字控制：35軸聯(lián)動數(shù)控速度高：主軸速度30000轉(zhuǎn)/分; 進給速度60米/分自動化程度高：換刀機械手、自動上料系統(tǒng)生產(chǎn)效率高：以秒為單位計算生產(chǎn)節(jié)拍 Roku公司：立式銑床主軸轉(zhuǎn)速36000rpm精度1m之內(nèi)定位精度0.4m。 當(dāng)進給速度8米/分、最小刀具半徑0.2mm，加工手提電話的模具電極，不需人工打磨，能直接達到高精度和高光潔度的模具要求。 410 X 330 X 2

12、00 mm 日本大隈:MB-46VA高速加工中心，定位精度為1m, 重復(fù)精度為0.2m，其溫度穩(wěn)定系統(tǒng)能系統(tǒng)的熱誤差實時補償。 該機床用于加工大型液晶顯示器部件，平直度達到6m/800mm 。 560X460X450 Fanuc:為信息產(chǎn)業(yè)開發(fā)FS16I納米加工數(shù)控系統(tǒng)，最小增量1nm。D系列鉆銑加工中心，適合于IT行業(yè)的深孔零件加工，深孔的長度與直徑比可達30以上。 加工的硬盤框架和鋼件 中國科學(xué)院院士：熊有倫結(jié)論： 制造裝備作用顯著、總的發(fā)展趨勢是：高精化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并注重工藝適用性和經(jīng)濟性。 中國科學(xué)院院士：熊有倫 二、制造裝備應(yīng)有的功能1、高效、柔性、高精： 速度

13、和精度是數(shù)控機床的兩個重要指標，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 機床的高速主軸轉(zhuǎn)速已達10萬轉(zhuǎn)分，進給快速運動速度已達80米分、精度0.5微米。 數(shù)控機床機械加工精度將從現(xiàn)在的道級（0.01mm）提升到微米級（0.001mm）。超精密數(shù)控機床的微細切削和磨削加工精度可穩(wěn)定達0.05m左右，形狀精度可達0.01m左右。 中國科學(xué)院院士：熊有倫2、復(fù)合化、多功能化： 復(fù)合化包括工序復(fù)合（可實現(xiàn)回轉(zhuǎn)體零件的車、鉆、鉸、攻螺紋、銑削等多種工序復(fù)合加工的車削中心，并可銑端面凸輪或端面曲線槽等）；不同工藝復(fù)合（集車、銑、滾齒、磨、淬火等不同工藝的復(fù)合加工機床可對大直徑、短長度回轉(zhuǎn)體類零件進行復(fù)合加工）；

14、切削與非切削工序復(fù)合（如銑削與激光淬火裝置的復(fù)合、沖壓與激光切割的復(fù)合、金屬燒結(jié)與鏡面切削的復(fù)合、加工與清洗融于一臺機床上的復(fù)合等）； 多功能化，如數(shù)控車床由單主軸、單刀架,功能擴展為雙主軸、雙刀架結(jié)構(gòu)，形成臥式平行雙主軸、對置雙主軸或立式雙主軸結(jié)構(gòu)等。 中國科學(xué)院院士：熊有倫3、數(shù)字化和智能化： 信息技術(shù)的發(fā)展及其與傳統(tǒng)工作母機的相融合，使工作母機正朝著數(shù)字化和智能化的方向發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控加工要求機床能夠根據(jù)切削條件的變化，自動調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使加工過程中能保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。采用智能技術(shù)來實現(xiàn)多信息融合下的重構(gòu)

15、優(yōu)化的智能決策、過程適應(yīng)控制、誤差補償智能控制、故障自診斷和智能維護等功能，將大大提高成形和加工精度、提高制造效率 中國科學(xué)院院士：熊有倫4、集成化： 隨著制造過程自動化程度的提高，要求數(shù)控機床不僅能完成通常的加工功能，而且還具備自動測量、自動上下料、自動換刀、自動誤差補償、自動診斷、進線和聯(lián)網(wǎng)等功能，形成包括工業(yè)機器人、物流系統(tǒng)組成的數(shù)字化、智能化制造系統(tǒng)。 中國科學(xué)院院士：熊有倫5、可靠性最大化： 數(shù)控機床的可靠性一直是用戶最關(guān)心的主要指標。6、控制系統(tǒng)小型化： 數(shù)控系統(tǒng)小型化便于將機、電裝置結(jié)合為一體。 中國科學(xué)院院士：熊有倫1、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)技術(shù)開放式當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 中國數(shù)控系統(tǒng)

16、產(chǎn)業(yè)的出路 以PC為基礎(chǔ)的計算機技術(shù)的發(fā)展為數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供機遇。 從專用、自封閉的控制體系結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向開放，使得數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)集成化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、個性化。 開放體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)是世界數(shù)控技術(shù)的發(fā)展潮流。三、制造裝備數(shù)字化若干關(guān)鍵技術(shù)2.高速高精控制技術(shù)高速、高精、高效、復(fù)合化 新世紀制造裝備主流主軸/min快移:60120m/min進給:60m/min換刀（刀刀）1.53.5s(0.80.9s)精度從微米到亞微米及至納米主軸回轉(zhuǎn)精度達:0.010.05m加工園度:0.1m加工表面粗度(Ra):0.003m高精高速切削發(fā)展趨勢和未來研究方向 1）新一代高速大功率機床的

17、開發(fā)與研制； 2）高速切削動態(tài)特性及穩(wěn)定性的研究； 3）高速切削機理的深入研究；高速切削機理的研究主要包括高速切削過程中的切屑成形機理、切削力、切削熱變化規(guī)律及刀具磨損機理對加工效率、加工精度和加工表面完整性的影響規(guī)律 4）新一代抗熱振性好、耐磨性好、壽命長的刀具材料的研制及適宜于高速切削的刀具結(jié)構(gòu)的研究； 5）工件的材料特性對加工方法的影響和進一步拓寬高速切削工件材料及其高速切削工藝范圍 6）開發(fā)適用于高速切削加工狀態(tài)的監(jiān)控技術(shù) 7）建立高速切削數(shù)據(jù)庫，開發(fā)適于高速切削加工的編程技術(shù)以進一步推廣高速切削加工技術(shù) 8）基于高速切削工藝，開發(fā)推廣干式（準干式）切削綠色制造技術(shù) 9）基于高速切削，

18、開發(fā)推廣高能加工技術(shù)。3、智能控制技術(shù) 智能化 當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)的標志4)作業(yè)規(guī)劃智能化技術(shù)2)加工過程的智能控制技術(shù)3)智能化誤差補償技術(shù)智能化關(guān)鍵技術(shù)1)加工過程的智能感知技術(shù)9)智能4M數(shù)控系統(tǒng)8)智能數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)6)智能化操作、編程技術(shù)7)智能化自修復(fù)技術(shù)智能化關(guān)鍵技術(shù)5)機器學(xué)習(xí)技術(shù) 4、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)化 當(dāng)代數(shù)字化制造基礎(chǔ)制造裝備的網(wǎng)絡(luò)化(1)開放式網(wǎng)絡(luò)控制平臺與協(xié)議技術(shù)：特別是支持網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下異構(gòu)數(shù)字化制造設(shè)備和單元的遠程交互平臺。網(wǎng)絡(luò)安全問題。(2)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接技術(shù) 內(nèi)部：實時控制的現(xiàn)場總線技術(shù) 外部：非實時控制的網(wǎng)絡(luò)，如企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)、國際互聯(lián)網(wǎng)等(3) 基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化制造

19、裝備遠程控制、診斷、監(jiān)控、自修復(fù)技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字控制技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)資源共享遠程控制遠程故障診斷網(wǎng)絡(luò)制造NT、Internet網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)數(shù)控就是通過網(wǎng)絡(luò)、Internet/Intranet將制造單元和控制部件相連，或?qū)⒅圃爝^程所需資源（如加工程序、機床、刀具、檢測監(jiān)控儀器等）共享。網(wǎng)絡(luò)化包括兩個方面：內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)（現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)）和外部網(wǎng)絡(luò)。 CAD/CAPP/CAM終端訂單計劃、生產(chǎn)物料管理終端防火墻服務(wù)器Internet圖形工作站MRP服務(wù)器Internet服務(wù)器檢測終端CNC車床1CNC車床21CNC車床3CNC車床10CNC臥式加工中心CNC高速高精立式銑床一個開放式CNC構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)常柴總廠

20、CAD中心常柴北廠模具車間 CAD/CAM 服務(wù)器NT網(wǎng)Internet5公里 5、極限控制技術(shù)極端制造的若干技術(shù)特征制造對象極端化：尺寸極大、極小 系統(tǒng)極為復(fù)雜 功能極端強大、精確、豐富 服役條件極端苛刻制造條件極端化：制造能量外場極強 制造功率密度極高 制造時空極小 中國科學(xué)院院士：熊有倫制造過程成形成性：極強關(guān)聯(lián) 材料成性與構(gòu)/零件成形同步 材料制造與器件制造高精度協(xié)同 制造結(jié)構(gòu)制造，性能制造 精度 裝備在宏、微觀尺度上同時保證 中國科學(xué)院院士：熊有倫制造技術(shù)與科學(xué)高密度滲透 制造技術(shù)與裝備精確保證產(chǎn)品形成每一個物理、化學(xué)過程在宏、微觀尺度上物質(zhì)的精確演變。 中國科學(xué)院院士：熊有倫制造技

21、術(shù)表征參數(shù) 國際 中國 競爭影響力 芯片存儲密度 8GB 基本引進 已成為世界主導(dǎo) 產(chǎn)業(yè)，2010年我國微電子產(chǎn)業(yè)將達6萬億元，美國國情咨詢：“美國在電子制造的壟斷力來自于裝備制造能力” 特征線寬 0.1m 0.18m（試生產(chǎn)） 光刻運動定位精度 10nm刻蝕深度 0.5m 50m 封裝起停頻率 20次/秒 5次/秒 封裝加速度 10g 8g 計算機核心頻率 4GHz 500MHz 磁盤表面粗糙度 2 3 磁盤表面波紋度 1.21）牽引世界經(jīng)濟的信息產(chǎn)業(yè)表1 計算機制造參數(shù)的極端特征 中國科學(xué)院院士：熊有倫挑戰(zhàn)極端制造：制造尺寸向更小突破：特征線寬0.022-0.045m、飛行高度：5nm、飛

22、高精度：0.9nm、表面膜厚度：2nm、表面波紋度：1、表面粗糙度：0.5；裝備運動參數(shù)向更高極限突破：運動加速度15g、定位精度10nm。 中國科學(xué)院院士：熊有倫待突破的極端制造技術(shù)：量級粗糙度復(fù)雜表面的超精密研磨技術(shù)；微互連、微去除等過程的特殊外場設(shè)計與工藝裝備；實現(xiàn)化學(xué)鍵長、鍵角調(diào)控的微流變技術(shù)；大行程、納米精度的運動裝置與位置控制技術(shù)；近零摩擦的高加速運動生成與控制。突破極限：搶占21世紀國家主導(dǎo)經(jīng)濟制高點 中國科學(xué)院院士：熊有倫 制造技術(shù)表征參數(shù) 國際 中國 競爭影響力 飛行速度 3-3.5馬赫 2.5馬赫 國防安全的巨大威脅 推重比 15接近20 8 發(fā)動機工作壽命 20000-3

23、0000小時 3000-5000小時 制導(dǎo) 命中精度1m 命中精度40m 航空模鍛件投影面積：5.53m2重量：3000kg模鍛壓力:7.5萬噸 投影面積：1.2m2重量：845kg模鍛壓力:3萬噸 渦輪盤最大直徑:2400-3000mm重量:3910kg 最大直徑:1200mm重量：170萬千瓦的超超臨界發(fā)電機組;特大尺寸、特高性能復(fù)雜零件(700-850、400t、端面和徑向跳動0.005mm） 中國科學(xué)院院士：熊有倫待突破的極端制造技術(shù)：大型流體機械的內(nèi)流控制技術(shù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計高速大型超長軸系轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)設(shè)計與制造技術(shù)自動平衡與狀態(tài)監(jiān)控及評估技術(shù)高溫材料及大型鑄鍛件制造技術(shù)復(fù)雜形狀長葉片精

24、密制造技術(shù)突破極限：搶占經(jīng)濟安全的制高點 中國科學(xué)院院士：熊有倫制造技術(shù)表征參數(shù) 美國 日本 法國 俄國 中國 競爭影響力 大型高速數(shù)控機床 6104r/m(12104r/m) 2.5104r/m 6000r/m 基礎(chǔ)制造裝備能力差距巨大大型精密模鍛水壓機 4.5萬噸6.5萬噸7.5萬噸3萬噸大型厚鋁板軋機（飛機、坦克用） 2.8米寬軋機，板寬厚25008 0mm 4.15米寬軋機 2.8米寬軋機，板寬厚25008 0mm導(dǎo)軌平行度 80mm長0.044m（國際） 1m長2m（中國） 電主軸 功率：0.1-80KW， 轉(zhuǎn)矩：0.02-318Nm，轉(zhuǎn)速：（小型：70000-120000轉(zhuǎn)/分；中

25、型：36000-62000轉(zhuǎn)/分；大型：12000-30000轉(zhuǎn)/分） 功率：6.7-22KW，轉(zhuǎn)矩：9.5-129Nm，轉(zhuǎn)速：8000-30000轉(zhuǎn)/分 中國科學(xué)院院士：熊有倫挑戰(zhàn)極端制造：極強的制造外場環(huán)境和能量傳遞高速、重載、高精度、柔性化、數(shù)字化待突破的極端制造技術(shù)復(fù)雜曲面零件的數(shù)字反演精密檢測與傳感大功率超高速電主軸單元低摩擦、高精度的直線導(dǎo)軌單元高速、高溫軸承技術(shù)突破極限：創(chuàng)造國力與安全的制造能力高平臺6、智能化驅(qū)動控制技術(shù) 驅(qū)動控制是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分.伺服技術(shù)的發(fā)展是建立在控制理論,電機驅(qū)動及電子等技術(shù)的基礎(chǔ)上. 數(shù)控機床主要有兩種驅(qū)動裝置:進給驅(qū)動裝置和主軸驅(qū)動裝置.這兩

26、種驅(qū)動裝置在很大程度上決定了數(shù)控機床的性能優(yōu)劣 中國科學(xué)院院士：熊有倫 （1）全數(shù)字交流伺服驅(qū)動關(guān)鍵技術(shù) 實現(xiàn)高集成度、高可靠性、低成本、低功耗、小體積技術(shù)： 可對系統(tǒng)任意組態(tài)技術(shù)：組成位置控制，速度控制或轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，可廣泛適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)和機器人操作控制； 全數(shù)字通用硬件平臺的設(shè)計技術(shù)：采用DSP+FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）+IPM的硬件方案，采用可靠性高的四層電路板，控制板采用SMT設(shè)計，對硬件所要完成的功能進行了合理的劃分,設(shè)計，提供靈活的接口。使系統(tǒng)的二次開發(fā)和功能擴展更加便捷。 中國科學(xué)院院士：熊有倫 靈活、易維護、模塊化、實時控制軟件體系結(jié)構(gòu)及軟件模塊化設(shè)計技術(shù)：在實時控制核心的調(diào)度下，采用模塊化編程技術(shù)將各個控制軟件模塊合理有序地組織起來，通過對各個控制模塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行封裝，實現(xiàn)了系統(tǒng)實時的控制。 實現(xiàn)多功能操技術(shù)：可編程I/O接口，利用有限的I/O接口，實現(xiàn)多功能操作；與多種類型交流伺服電機的自動適配的功能. 實現(xiàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)：基于CAN總線結(jié)構(gòu)的DeviceNet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口電路和基于RS232/485接口的MODBUS網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通訊軟件. 系統(tǒng)可靠性技術(shù)：電磁兼容性設(shè)計；編碼器維護功能；智能故障診斷、參數(shù)管理、故障歷史記憶.（2）直線電