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    科学基金重点项目“网络环境下的数字制造理论与关健技术”研究取得突出进展

    日期 2007-08-17   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

      本文提要:数字制造是提高产品自主开发和创新能力的重要手段,在国家自然科学基金重点项目的资助下,华中科技大学与武汉理工大学在国内率先系统地开展了网络环境下数字制造理论与关键技术的研究,将数字化原理与制造知识密切结合,在数字建模与自律控制理论,网络化、数字化制造装备等方面取得了创新成果,部分成果得到了实际应用。该项目推动了我国数字化制造的研究,为提高我国制造企业的产品创新能力和装备制造水平做出了贡献,并在国际上产生了一定的影响。

      2007年6月9日,国家自然科学基金委员会工程材料科学部组织专家组对华中科技大学、武汉理工大学联合承担的国家自然科学基金重点项目“网络环境下的数字制造理论与关健技术”进行了结题验收与评议。验收与评议结果显示,该项目组在2004年1月至2006年12月期间对网络环境下的数字制造理论与关键技术开展的基础研究取得了突出进展。

      数字制造是提高产品自主开发和创新能力的重要手段。其中的基础理论问题与关键技术包括制造信息的数字化表示与建模、混合制造约束分析与求解、非确定性制造过程表征与控制、网络环境下制造资源的建模与封装等挑战性问题。

      项目组在国内率先系统地开展了网络环境下数字制造理论与关键技术的研究,将数字化原理与制造知识密切结合,在数字建模与自律控制理论,网络化、数字化制造装备等方面取得了一系列创新成果,推动了我国数字化制造的研究,并在国际上产生了一定的影响,高质量完成了项目的研究目标。

      该项目所取得的突出进展和创新成果主要包括:

      (1)提出新的螺旋边三角网格重构算法,以及基于三角网格的数据拼合算法(Triangle Iterative Closed Point Algorithm, TICP),开发了集成曲面重构和误差评定的数字建模软件模块,应用于汽车发动机和自动变速箱的快速自主开发,建立了汽车发动机和自动变速箱的数字模型,可实现发动机等产品的无图纸制造;

      (2)提出复合形夹持新概念,建立了复合夹具的可接近性、可达性和力封闭分析理论与方法,纠正有关文献上的错误,澄清了以往的模糊概念,建立了复合夹持、力装配和误差评定的统一模型;

      (3)建立了七轴五联动重型数控车铣复合机床的多约束融合非线性动力学模型,揭示了加速度、插补周期、插补精度等参数对插补精度和速度的影响规律,提出了非均匀有理B样条(NURBS)曲线和连续小线段的前瞻控制自律规划算法,在华中数控系统上得到了应用,实现了高速插补运算;

      (4)提出了基于切深-进给速度-负荷映射关系和负荷特征-加工参数关系模型,实现了数控铣床加工过程的恒切削负荷自律适应控制,在东方电机厂大型叶片加工中得到应用,实验表明粗加工提高效率约18%,精加工提高36.7%;

      (5)基于嵌入式技术构建分布式网络数控系统,实现了对数控机床的远程控制和多机床的并发操作管理;

      (6)提出包括用户层、应用层、数据层和Agent(代理)层的网络环境下数字制造资源共享平台体系结构和基于移动Agent的制造资源封装机制,提出了基于协作规划交换的显式协调机制和基于生物习性学原理的隐式协调机制,实现制造设备间的整体协调,具有更强的适应环境变化的能力。基于三元组和层次分析法提出制造资源服务多指标综合量值优选算法,并在数字制造资源共享平台上成功应用。

      部分研究成果已经在江淮汽车股份有限公司、武汉华中数控股份有限公司等企业中得到了实际应用,为提高我国制造企业的产品创新能力和装备制造水平做出了贡献。

      项目组共发表论文115篇,其中SCI收录(包括SCI索源刊物录用论文)11篇,EI收录34篇,出版专著3部,申报发明专利12项,其中3项已获授权;获软件著作权7项。获国家科技进步奖二等奖2项,获教育部自然科学奖一等奖2项,教育部自然科学奖二等奖1项,获湖北省自然科学奖一等奖1项,湖北省科技进步奖一等奖和二等奖各1项,湖北省技术发明奖二等奖1项。




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