“高档数控机床与基础制造装备”2009年度第一批课题申报指南

项目十三  共性技术

课题32  可靠性设计与性能试验技术

1、研究目标

开展可靠性设计技术、可靠性试验方法、运行可靠性技术研究，提供在数控机床、重型装备、数控系统及功能部件上能付诸应用的可靠性设计方法、试验分析方法和精度保持措施，在高速/精密数控机床、重型装备、数控系统及主要功能部件上验证应用。

2、考核指标

分别针对高速/精密数控机床、重型装备、数控系统及主要功能部件等产品开展可靠性综合设计方法和试验技术，提出基于运行状态的可靠性建模、设计和评估方法；在高速/精密数控机床、重型装备、数控系统、功能部件等方面实施应用，大幅度提高精度保持性，使本专项支持的一种或多种数控机床主机平均无故障时间（MTBF）达到900小时。

形成2-3项专利技术或专有技术，提出相关技术规范与标准。

3、研究内容

分别针对高速/精密数控机床、重型装备、数控系统及主要功能部件等产品开展以下研究：

（1）可靠性设计技术

数控机床现场运行状态的研究，分析影响整机及零部件可靠性的因素，给出整机及零部件的可靠性模型、评估方法和维护规范，提出可靠性评价方法、分配设计准则及若干可靠性增长技术。

（2）可靠性试验方法研究

系统提出机床及其主要零部件的可靠性测试技术、试验方法及其评价指标，建立机床及主要零部件的可靠性试验规范，开发若干适用的可靠性测试系统。

（3）运行可靠性技术研究

研究机床运行状态的故障发生及精度衰退规律，建立机床运行可靠性模型；提出加工精度评估方法，实现机床精度衰退预报及精度恢复，提出精度保持方法和维护技术。

4、实施年限

2009年3月-2010年12月

5、课题设置及经费要求

拟支持不超过8项课题的研究，中央财政投入经费应主要用于关键技术研究、性能测试与工艺技术研究，自筹与地方配套资金合计数不低于中央财政投入经费的20%。

6、申报条件

课题牵头单位应具有上述领域的技术积累、基础研究和工作业绩，具备较强的专业研发团队和较完善的试验、开发条件；申报单位应针对高速/精密数控机床、重型装备、数控系统及主要功能部件中的一类或多类产品的可靠性设计与性能试验技术进行申报；鼓励“产、学、研、用”合作。

课题33  动态综合补偿技术

1、研究目标

形成机床运行误差的在线检测、预测及软硬件补偿的技术；在高速、重型、精密类数控机床中应用，显著提高其工作精度。

2、考核指标

在国产高档数控机床上实现运行误差预测、测量与数控在线补偿，加工轮廓误差降低30%以上；分别在高速、精密、重型数控机床进行示范应用。

形成2-3项专利技术或专有技术。

3、研究内容

分别针对高速数控机床、精密数控机床或重型数控机床，开展综合误差补偿技术研究。

研究数控机床几何误差、多轴伺服误差和加工状态下的综合误差建模、监测、识别及补偿技术；研究主轴、进给机构及整机热变形建模、识别与预测技术；研究工艺系统误差检测及精度保证技术；开发可嵌入数控系统的综合误差实时补偿的软硬件技术。

4、实施期限

2009年3月-2010年12月

5、课题设置及经费要求

拟支持不超过6项课题的研究；中央财政投入经费应主要用于关键技术研究、性能测试与工艺技术研究，自筹与地方配套资金合计数不低于中央财政投入经费的20%。

6、申报条件

课题牵头单位应具有上述领域的技术积累、基础研究和工作业绩，具备较强的专业研发团队和较完善的试验、开发条件；申报单位应针对高速、精密、重型数控机床中的一类或多类产品的动态综合补偿技术进行申报；鼓励与数控系统生产企业联合申报；鼓励“产、学、研、用”合作。

课题34  数字化设计技术

1、研究目标

以提升机床产品性能和开发效率为研究目标，开展机床整机与关键部件的数字化设计技术研究，开发相关的支撑软件系统与机床多学科仿真分析与优化设计知识库，支持机床向高速、精密及复合化发展，在若干高档数控机床设计开发中进行示范应用。

2、考核指标

课题分为3个研究方向，其具体考核指标如下：

（1）提出支持机床功能设计和方案设计的机/电/液等系统配置和机床功能部件配置的智能设计方法和模型库。

（2）提出通用的机床整机和关键部件静、动、热特性数字化设计方法与软件，初步建立机床静、动、热特性分析与优化设计知识库。

（3）建立结合面特性数据库，建立考虑结合面接触耦合特性的整机设计软件系统与设计知识库。

应在上述研究方向分别建立数控机床数字化设计方法和专用软件，软件与国际相关通用软件兼容，设计精度与效率有较大提升；提出数控机床数字化设计规范；研究成果需经过本专项研发的3种以上高速、精密、复合或重型数控机床的设计实践检验，并在1家以上机床骨干企业示范应用。

形成2-3项专利技术或专有技术，提出相关技术规范与标准。

3、研究内容

（1）机电液等功能建模与分析，模块化构建与优化技术，布局与组合技术，模块化智能配置技术，模块重用与移植技术。

（2）数控机床动静刚度特性分析，整机动态特性分析，结构、热、电等耦合模型与精度保持技术，性能优化知识库。

（3）结合面特性建模与数据库，考虑机床结合面动静热特性的整机建模分析，整机精度设计及装配设计，整机性能仿真与模态实验技术。

4、实施年限

2009年3月-2010年12月

5、课题设置及经费要求

拟支持不超过6项课题的研究；中央财政投入经费应主要用于关键技术研究、性能测试与工艺技术研究，自筹与地方配套资金合计数不低于中央财政投入经费的20%。

6、申报条件

课题牵头单位应具有上述领域的技术积累、基础研究和工作业绩，具备较强的专业研发团队和较完善的试验、开发条件；申报单位应针对三个研究方向中的一个方向进行申报；鼓励与机床生产企业联合申报，鼓励“产、学、研、用”合作。

课题35  高速磨削、切削工艺研究

1、研究目标

开展高速磨削/切削工艺研究，获得更高的制造效率、更低的加工成本和更高的加工质量，为解决高速高效切削刀具及加工机床的设计、使用以及最佳工艺选择问题提供理论依据。

2、考核指标

设立高速/超高速磨削工艺和高速切削工艺2个研究方向。

（1）高速/超高速磨削工艺

磨削速度达150－200m/s，加工效率比现有国内水平提高20%以上，加工成本降低10%以上，提高加工表面质量；并在2－3种难加工材料，5－8种产品生产中推广应用；初步建立高速磨削数据库。

（2）高速切削工艺

加工效率提高30%以上，切削加工成本降低20%以上，显著改善加工表面质量；针对航空航天、汽车和发电装备的5-6种典型零部件产品中推广应用；初步建立高速高效切削加工数据库。

形成2-3项专利技术或专有技术，提出相关技术规范与标准。

3、研究内容

（1）高速/超高速磨削工艺

重点研究难加工材料和典型零件的高速/超高速磨削机理，磨削力、热的产生及变化规律；研究工艺参数的优化；研究高速加工过程的冷却液注入技术；研究高速加工过程的砂轮修整技术；开发高速磨削/切削关键配套技术；研究工件-砂轮-机床的匹配技术与综合性能实验与评价技术；建立高速磨削数据库。

（2）高速切削工艺

研究高速高效切削过程的切削去除机理；研究高速高效加工对典型零件切削加工精度、表面质量和刀具寿命的影响；建立典型零件高速高效切削加工性评价与测试规范，优选刀具材料、优化切削用量，开展高速高效切削稳定性研究，建立高速高效切削加工数据库，指导切削加工工艺制定及高速高效机床与刀具设计制造选用。

4、实施期限：

2009年3月-2010年12月

5、课题的设置及经费要求

高速/超高速磨削工艺研究方向拟支持2项课题，高速切削工艺研究方向拟支持4项课题，共支持不超过6项课题的研究；中央财政投入经费应主要用于关键技术研究、性能测试与工艺技术研究，自筹与地方配套资金合计数不低于中央财政投入经费的20%。

6、申报条件

课题牵头单位应具有上述领域的技术积累、基础研究和工作业绩，具备较强的专业研发团队和较完善的试验、开发条件；申报单位应针对两个个研究方向中的一个方向进行申报；鼓励“产、学、研、用”合作。

课题36  多轴联动加工技术

1、研究目标

针对高性能复杂曲面零件的多轴联动加工技术的迫切需求，解决加工编程、运动轨迹仿真、精度补偿、工艺优化等关键技术，建立加工工艺数据库。

2、考核指标

提供五轴联动加工编程平台及加工编程数据库。通过工艺优化，使加工效率、加工质量和工艺稳定性显著提高，在3－5种典型复杂零件的生产中应用有显著成效。

研究成果应在国产五轴联动数控机床上进行示范应用；形成2-3项专利技术或专有技术，提出相关技术规范与标准。

3、研究内容

基于多轴联动机床的典型复杂零件加工编程技术、数控加工工艺、运动规划与仿真、工艺参数优化及精度控制技术；机床的动力学特性与加工仿真；复杂零件多轴联动加工的轮廓误差分析与精度控制技术。

4、实施年限

2009年3月-2010年12月

5、课题设置及经费要求

拟支持不超过3项课题研究，中央财政投入经费应主要用于关键技术研究、性能测试与工艺技术研究，自筹与地方配套资金合计数不低于中央财政投入经费的20%。

6、申报条件

课题牵头单位应具有上述领域的技术积累、基础研究和工作业绩，具备较强的专业研发团队和较完善的试验、开发条件；申报单位应针对指南提出的全部研究内容和考核指标进行申报；鼓励用户企业牵头，结合主机生产企业，“产、学、研、用”联合申报。

课题37  大型铸、锻、焊件制造工艺

1、研究目标

以重大装备大型零件生产工艺为研究目标，研究大型铸、锻、焊件的制造工艺原理、工艺优化、仿真分析及质量控制等共性技术，指导8万吨模锻压机等重型设备生产工艺，使我国大型铸、锻、焊件的制造技术接近国际先进水平。

2、考核指标

解决超大型典型件铸、锻、焊工艺，支撑其成功制造；形成的研究、仿真与工艺成果具有标志性；形成工艺规程和仿真软件；为本专项研发的重型设备提供工艺解决方案，示范应用案例10项以上。

形成2-3项专利技术或专有技术，提出相关技术规范与标准。

3、研究内容

共分为6个研究方向：

（1）大型高质量铸件的材料冶炼与成型控制技术；

（2）大型锻件的制造工艺与组织性能控制技术；

（3）大口径厚壁长管件挤压工艺与质量控制技术；

（4）大型厚壁焊件焊接技术及质量控制技术；

（5）大型铸锻焊件高效清洁热处理工艺与节能减排技术；

（6）大型铸锻焊件的加工工艺和质量控制技术。

4、实施年限

2009年3月-2010年12月

5、课题设置及经费要求

拟支持不超过6项课题研究；中央财政投入经费应主要用于关键技术研究、性能测试与工艺技术研究，自筹与地方配套资金合计数不低于中央财政投入经费的20%。

6、申报条件

课题牵头单位应具有上述领域的技术积累、基础研究和工作业绩，具备较强的专业研发团队和较完善的试验、开发条件；申报单位应针对六个个研究方向中的一个方向进行申报；鼓励“产、学、研、用”联合申报。

课题38  热加工数值模拟

1.研究目标

研究热加工过程中金属材料的宏微观耦合的本构理论、缺陷机理、参数测试和基础算法，形成具有自主知识产权的锻造和铸造热加工工艺模拟软件。为重型锻压装备、清洁高效铸造设备和大型清洁热处理设备设计开发提供工艺依据，为上述主机的应用提供材料性能、成形数据与最佳工艺技术支持。

2.考核指标

扩大宏微观耦合金属材料本构理论的材料应用范围，为3-4种典型合金建立热变形破裂准则、宏微观成形缺陷判据，实现材料本构参数测试；开发自主知识产权铸锻和热处理加工工艺数值模拟软件并通过软件测试，增加其微观组织预测功能；完成3-5种急需的工程项目应用验证。

3.研究内容

高温合金/高强钢热锻工艺，开展模拟优化、缺陷与微观组织演化预测技术研究；大型铸件及近净铸造成形工艺，开展各类缺陷和组织预测模块的研究，高温合金定向凝固叶片的微观组织预测，镁、铝合金大型压铸件铸造工艺模拟与缺陷控制；铸锻件热处理工艺，开展模拟优化及组织预测技术研究。

4.实施年限

2009年3月-2010年12月

5、课题设置及经费要求

拟支持不超过2项课题的研究；中央财政投入经费应主要用于关键技术研究、性能测试与工艺技术研究，自筹与地方配套资金合计数不低于中央财政投入经费的20%。

6、申报条件

课题牵头单位应具有上述领域的技术积累、基础研究和工作业绩，具备较强的专业研发团队和较完善的试验、开发条件；申报单位可针对指南中规定的部分或全部研究内容进行申报；鼓励“产、学、研、用”联合申报。

课题39  自动检测与无损检测技术

1、研究目标

研究开发大批量生产用高效率、高精度、智能化的自动检测技术、系统平台、设备和生产线，研究开发重大装备配套的大型铸锻焊件超声波与高能射线无损检测、热态在线测量等技术与设备。

2、考核指标

分为2个研究方向：

（1）汽车精密耦件自动化检测技术

针对汽车精密耦件，建成自动检测模块化平台，应具有10种以上的系列化检测模块，适用φ5-500mm尺寸范围零部件的自动检测，选配精度在0.3µ～30µ，测量精度达到国际先进水平和示范产品的国际先进检测标准。开发10种以上涵盖上述范围的自动检测分选与选配设备，检测设备应经过30-50万件无故障生产考核，建成2条以上自动检测装配示范线。

（2）大型铸锻件无损检测与热态测量技术

高能射线无损检测穿透能力≥400mm，缺陷分辨率≤φ3mm，检测时间≤10min，能量≥12MeV，剂量率≥5500cGy/min.m；超声波检测的深度≥500mm，位置误差≤2.5mm，尺寸误差≤3mm；热态测量的工件高度或直径≥7m，长度≥15m，测量精度≤±4mm，降低坯料余量30%，节材5-10%；开发相关的软硬件系统，在大型铸锻件实际生产中应用。

3、研究内容

（1）汽车精密耦件自动化检测技术

研究大批量零部件的高效高精度智能检测与分选技术、装配过程在线智能测量与选配技术和基于CCD/激光原理的非接触综合测量技术，开发相应的柔性模块化智能检测集成平台以及数据处理、生产过程质量控制分析与管理软件系统，建成具有自动上下料、多参数自动测量设备、智能选配及防错功能的应用示范装配生产线。

（2）大型铸锻件无损检测与热态测量技术

针对大型铸锻焊件的成形过程和加工过程，研发大型工件的高能射线和数字化超声波无损检测技术与设备，配套相应的缺陷检测与数据处理软件或彩色图像分析软件；研发大型铸锻件热态在位检测的方法、技术与设备，完成与大型锻压设备配套的自动检测原理、机械结构、测量系统、分析软件等系统研发，满足大型装备实时测量的实际要求。

4、实施年限

2009年3月-2010年12月

5、课题设置及经费要求

拟支持不超过4项课题的研究；中央财政投入经费应主要用于关键技术研究、性能测试与工艺技术研究，自筹与地方配套资金合计数不低于中央财政投入经费的50%。

6、申报条件

课题牵头单位应具有上述领域的技术积累、基础研究和工作业绩，具备较强的专业研发团队和较完善的试验、开发条件；申报单位应针对两个个研究方向中的一个方向进行申报；鼓励“产、学、研、用”联合申报。

课题40  故障预警和诊断技术

1、研究目标

以高档数控机床和重型装备为对象，开展基于设备运行状态监测技术的故障预警与诊断技术的理论与应用技术研究，形成若干具有自主知识产权和高技术附加值的原创性技术成果，实现装备的故障预警和自动诊断功能（包括远程）。

2、考核指标

开发可运行、实现与机床集成一体化的故障预警和诊断软件，实现高档数控机床的状态可显示、故障可诊断、性能可预报。

将故障预警和诊断功能集成在开放式数控系统中，建立故障数据库和专家系统，提供较完整的试验验证报告，在2－3种高档数控机床或重型装备中实施应用。

3、研究内容

（1）故障预警与诊断技术中多传感信息融合与智能诊断技术研究，融合信息传感技术、先进信号处理方法、故障预示理论、性能退化模型与状态评估技术，所开发的嵌入式维护单元可预示机床故障，实现精度补偿，提供维修与维护指导；

（2）智能化故障预警、诊断系统和集成技术研究，研究设备故障、性能衰退的原因分类与故障机理，设备运行信息的获取、多信息融合、信息处理与故障预警和诊断。

（3）开展机床故障特征、故障模型与故障机理分析，研发实时在线监测、异常状态的智能预警与诊断技术、面向生产线环境的现场状态监测和网络化远程监测诊断软件平台技术，实现数控系统工作和精度状态显示、故障预警、故障在线和远程诊断。

4、实施年限

2009年3月-2010年12月

5、课题设置及经费要求

拟支持不超过3项课题的研究；中央财政投入经费应主要用于关键技术研究、性能测试与工艺技术研究，自筹与地方配套资金合计数不低于中央财政投入经费的20%。

6、申报条件

课题牵头单位应具有上述领域的技术积累、基础研究和工作业绩，具备较强的专业研发团队和较完善的试验、开发条件；申报单位可针对指南中提出的部分或全部研究内容进行申报；鼓励“产、学、研、用”联合申报。