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本發(fā)明提供一種基于超精密球頭銑刀加工的工件三維表面形貌建模及仿真方法，首先提取影響仿真三維表面形貌生成的刀位點，根據(jù)提取刀位點并結(jié)合刀具在加工過程中的運動學模型建立刀刃掃掠點云模型，然后設(shè)定仿真區(qū)域范圍內(nèi)三維表面形貌采樣點，最終形成仿真區(qū)域內(nèi)工件三維表面形貌。本發(fā)明建立了刀具參數(shù)、加工策略、加工參數(shù)與工件三維表面形貌的關(guān)系，能夠清晰地表征超精密加工條件下的三維表面形貌，進而可實現(xiàn)基于工件三維表面形貌的工藝參數(shù)優(yōu)化。

我國是世界上最大的植物油料加工和消費國，總量近 1.5 億噸，在國家食品安全體系中舉足輕重。植物油料加工長期以來以壓榨法和浸出法制油、堿溶酸沉制蛋白、化學精煉油脂為技術(shù)主線，普遍存在：1）加工條件劇烈、能耗高、溶劑殘留、環(huán)境污染；2）蛋白功能性差、組分高值化利用率低；3）生物精煉連續(xù)性差、附加值低等共性關(guān)鍵問題。本項目在國家自然科學基金重點項目、國家“863 計劃”、國家科技支撐計劃等重大項目支持下，歷經(jīng) 13 年持續(xù)攻關(guān)，以現(xiàn)代生物技術(shù)為手段，突破植物油料生物解離關(guān)鍵技術(shù)為核心、組合發(fā)明生物解離產(chǎn)物及油脂的高值化利用成套技術(shù)，形成了植物油料全產(chǎn)業(yè)鏈新一代加工技術(shù)體系。 項目已獲授權(quán)發(fā)明專利 45 件，申請國際專利（PCT）3 件，出版著作 10 部，發(fā)表相關(guān)論文 205 篇（SCI/EI106 篇），主持制定或參與國家、行業(yè)標準 10 項。項目已獲中國輕工業(yè)聯(lián)合會技術(shù)發(fā)明一等獎、中國發(fā)明協(xié)會發(fā)明創(chuàng)業(yè)成果一等獎、黑龍江省技術(shù)發(fā)明一等獎、中國食品科學技術(shù)學會技術(shù)發(fā)明一等獎等省部級以上科技獎勵 14 項。 項目技術(shù)主要用于生產(chǎn)有機大豆油脂、大豆蛋白肽以及大豆膳食纖維等產(chǎn)品，項目目前已通過中試實驗。項目計劃投資預(yù)計 2 億元，建設(shè)規(guī)模為加工原料豆 20000 噸/年，項目達產(chǎn)后預(yù)計年銷售額為 3.6 億元人民幣。通過該項目的實施，將打破了國外在高端油脂和蛋白產(chǎn)品生產(chǎn)上的技術(shù)壟斷，增強了企業(yè)的核心競爭力。

研究領(lǐng)域(1)CAD/CAM及RPM相關(guān)技術(shù)：包括功能性梯度材料/生物醫(yī)學材料計算機輔助設(shè)計以及快速原型和制造（RPM）相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用；(2)面向功能構(gòu)件數(shù)字化制造的設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)，功能構(gòu)件的拓撲優(yōu)化設(shè)計理論與方法；(3)功能構(gòu)件的多尺度建模、仿真分析與優(yōu)化；(4)高速精密加工工藝及裝備的動態(tài)精度設(shè)計：包括高速精密加工工藝系統(tǒng)動力學建模與仿真等。科研成果及簡介科研成果：(1)國家自然科學基金項目（59505005），“數(shù)控加工自適應(yīng)刀具軌跡規(guī)劃及動力學行為的研究”．1996年1月～1998年12月。完成人：張大衛(wèi)、黃田、倪雁冰、周立華、馮志勇、徐安平、閻兵。1998年12月結(jié)題，國際先進。(2)河北省科技攻關(guān)計劃項目，“基于網(wǎng)絡(luò)的新產(chǎn)品快速開發(fā)系統(tǒng)”． 完成人：檀潤華、徐安平、段國林、梁艷紅、張瑞紅、劉力松、孫立新、苑彩云、曲云霞。2001年6月鑒定，國際先進。2002年獲河北省科技進步三等獎。(3)河北省自然科學基金項目，基于汽車減振器新型數(shù)學模型的汽車乘座動力學系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計．完成人：檀潤華、呂維瑛、張瑞紅、苑彩云、段國林、徐安平。2001年6月鑒定，國際先進。(4)河北省博士基金項目，汽車非線性乘座動力學專用仿真軟件開發(fā)．完成人：檀潤華、陳鷹、呂維瑛、張瑞紅、苑彩云、段國林、徐安平。2001年6月鑒定，國際先進。(5)天津市自然科學基金項目，汽車非線性乘座動力學關(guān)鍵技術(shù)研究．完成人：檀潤華、陳鷹、呂維瑛、張瑞紅、苑彩云、段國林、徐安平。2001年6月鑒定，國際先進。(6)河北省自然基金項目（500050，5萬），三維布局問題建模及其求解方法的研究．完成人：段國林、張健楠、蔡瑾、王彩紅、何樹田、徐安平、張滿囤。2003年3月通過河北省科技廳鑒定，國際先進。(7)河北省教育廳計劃項目（2000209，2萬），二維不規(guī)則形狀自動布局系統(tǒng)的研究開發(fā)．完成人：段國林、王彩紅、徐安平、張健楠、張滿囤、孟憲春。2003年3月通過河北省教育廳鑒定，國際先進）(8)國家教育部高等學校骨干教師資助項目，快速原型件網(wǎng)上訂貨系統(tǒng)研究．完成人：檀潤華、梁艷紅、段國林、苑彩云、張瑞紅、徐安平、孫立新、劉力松、王永山。2000年1月——2001年12月。已結(jié)題。(9)天津市科委計劃項目，“基于MDT環(huán)境的內(nèi)嵌式RP數(shù)據(jù)處理軟件的研制”．課題組成員：徐安平、檀潤華、劉玉山、曲云霞、劉力松、陳青果、金艷麗。2001.1 ~ 2003.12.（1.5萬），2003年6月18日天津市科委組織專家組對項目進行了總體驗收。(10)天津市科委計劃項目，“RP技術(shù)在新產(chǎn)品開發(fā)過程中的應(yīng)用”．課題組成員：段國林、徐安平、劉力松。2001.1 ~ 2003.12.（5萬），2003年6月18日天津市科委組織專家組對項目進行了總體驗收。(11)河北省自然科學基金項目（500046），“數(shù)控環(huán)境下動態(tài)銑削過程物理仿真系統(tǒng)的研究與開發(fā)”．課題組成員：徐安平、曲云霞、閻兵、段國林、孫明達、李為民、劉玉山、金艷麗、陳青果。2000.3 ~ 2003.3. （3.5萬），2003年7月20日河北省科技廳組織專家對項目進行了技術(shù)鑒定，國際先進水平。(12)河北省教育廳博士基金項目，“數(shù)控環(huán)境下動態(tài)銑削過程仿真系統(tǒng)的研究與開發(fā)”．課題組成員：徐安平、曲云霞、閻兵、段國林、孫明達、李為民、劉玉山、金艷麗、陳青果。2000.1 ~ 2003.3.（3.5萬），2003年7月20日河北省科技廳組織專家對項目進行了技術(shù)鑒定，國際先進水平。(13)國家自然科學基金項目（50175025），“進化過程驅(qū)動的產(chǎn)品概念設(shè)計模型研究”．課題組成員：檀潤華、段國林、徐安平、馬建紅、張瑞紅、苑彩云、王永山、姜屏。2001~2003,（7萬），2003年3月結(jié)題。(14)天津市自然科學基金項目（023603411），“組合夾具CAD中關(guān)鍵技術(shù)的研究”．課題組成員：段國林、丁銀周、蔡瑾、徐安平、張滿囤、李向東、李戰(zhàn)委。2002.6 ~ 2004.6（6萬），2005年7月3日天津市科委組織專家對項目進行了驗收，國際先進。(15)河北省自然科學基金項目（502047），“組合夾具計算機輔助構(gòu)形設(shè)計中基于案例的推理方法的研究”．課題組成員：段國林、丁銀周、蔡瑾、徐安平、張滿囤、李向東、李戰(zhàn)委。2002.1 ~ 2005.1.（6萬），2005年7月16日河北省科技廳組織專家對項目進行了技術(shù)鑒定，國際先進。(16)天津市自然科學基金項目（023605411），“MDT環(huán)境下RP數(shù)據(jù)處理及設(shè)備驅(qū)動程序的研究與開發(fā)”．課題組成員：徐安平、曲云霞、劉玉山、陳青果、侯紅葉。2002.6 ~ 2005.6（6萬），2005年8月6日天津市科委組織專家對項目進行了驗收，國際先進。(17)河北省優(yōu)秀專家留學基金項目，“選擇性金屬粉末直接燒結(jié)快速成形工藝關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備研究”．項目負責人：徐安平。2002.1 ~ 2004.12（8萬），已完成。(18)河北工業(yè)大學“十五211”工程項目，“功能梯度實體快速制作機”．項目負責人：徐安平。2005.1 ~ 2005.12（20萬），已通過驗收。(19)河北省教育廳計劃項目, “基于RP的新產(chǎn)品快速開發(fā)系統(tǒng)”．課題組成員：段國林、徐安平、李翠玉、劉玉山、陳青果、侯紅葉。2001~2003（20萬），已完成。(20)國家863計劃項目（2002AA415300），“自主版權(quán)三維CAD和ERP軟件在離散型中小企業(yè)的應(yīng)用研究”．課題組成員：檀潤華、李向東，徐安平等。（50萬），2005年11月通過科技部驗收。(21)美國國家科學基金（NSF）項目（DMI-0218169），“Dental Restorations via Multi-Material Solid Freeform Fabrication”．課題組成員：Leon L. Shaw, Anping Xu, Jiwen Wang, Xiaoxue Li et al.(22)美國國家科學基金（NSF）項目（CBET-0930365），“Functionally Graded Orthopedic Implants via the Slurry Mixing and Dispensing Process．課題組成員：Leon L. Shaw, Anping Xu, et al.(23)天津市自然科學基金資助項目（043603111），“多坐標高速銑削集成仿真系統(tǒng)研究”．完成人：閻兵，徐安平等。（6萬），2007年11月通過天津市科委驗收。(24)河北省自然科學基金資助項目（E2004000052），“CAD模型直接驅(qū)動的桌面立體打印設(shè)備驅(qū)動原理及實現(xiàn)方法研究”．完成人：徐安平，牛亞松，付建華，曲云霞等。（7萬），2008年1月31日通過河北省科技廳組織的專家鑒定，國際先進水平。(25)河北省自然科學基金資助項目（E2006000039），“場信息驅(qū)動的復(fù)雜功能梯度實體建模理論及數(shù)字化制造關(guān)鍵技術(shù)研究”．完成人：徐安平，朱東彬，曲云霞等。（5萬），2010年5月結(jié)題。獲獎與專利 專利：(1)徐安平，朱東彬，曲云霞，郭艷華．一種非均質(zhì)功能構(gòu)件的制造方法與裝置[P]．國家發(fā)明專利，專利號：ZL 2008 1 0053855.5，授權(quán)公告號：CN 101328067 B， 2010年10月27日（申請日：2008年7月16日）(2)徐安平，朱東彬，曲云霞，郭艷華．打印頭與激光頭構(gòu)成的組合頭[P]．國家實用新型專利，專利號：ZL 200820075355.7，授權(quán)公告號：CN 201211731Y，2009年3月25日（申請日：2008年7月16日）．(3)徐安平，汪建明，朱東彬，曲云霞．一種組織工程用三維多孔支架的制備方法及設(shè)備．國家發(fā)明專利，申請?zhí)枺?01010210618.2，申請日：2010年6月28日．(4)徐安平，朱東彬，郭彬，曲云霞．一種三維條形碼標簽及其制作方法．國家發(fā)明專利，申請?zhí)枺?01010250088.4，申請日：2010年8月11日．(5)徐安平，蔡曉剛，朱東彬，劉志華．一種非均質(zhì)實體的制造方法及設(shè)備．國家發(fā)明專利，申請?zhí)枺?01110269706.4，申請日：2011年9月13日．(6)徐安平，蔡曉剛，朱東彬，劉志華．一種非均質(zhì)實體的制造設(shè)備．國家實用新型專利，申請?zhí)枺?01120341665.0，申請日：2011年9月13日．軟件著作權(quán)：(1)現(xiàn)代集成快速原型系統(tǒng)(CIRPS V1.0)（軟件著作權(quán)登記，登記號：2005SR07148）．著作權(quán)人：徐安平、劉玉山、陳青果、侯紅葉、高艷平、曲云霞．中華人民共和國國家版權(quán)局，2005年7月。(2)現(xiàn)代集成快速原型系統(tǒng)(CIRPS V2.0)（軟件著作權(quán)登記，登記號：2007SR06739）．著作權(quán)人：徐安平、牛亞松、劉玉山、陳青果、侯紅葉、宋麗、曲云霞．中華人民共和國國家版權(quán)局，2007年5月。(3)非均質(zhì)實體造型系統(tǒng)（HO-CAD V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2008SR04932）．著作權(quán)人：徐安平、紀振鵬、曲云霞、趙競雄、劉志華．中華人民共和國國家版權(quán)局，2008年3月。(4)銑削過程物理仿真系統(tǒng)（MPSS V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2008SR07563）．著作權(quán)人：徐安平、曲云霞、孫明達．中華人民共和國國家版權(quán)局，2008年4月。(5)STL模型缺陷檢測與修復(fù)系統(tǒng)（STL Master V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2010SR041794）．著作權(quán)人：徐安平、張蕊、曲云霞、朱東彬．中華人民共和國國家版權(quán)局，2010年8月16日。(6)銑削過程物理仿真系統(tǒng)（MPSS V2.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2010SR061831）．著作權(quán)人：徐安平、張大衛(wèi)、張學中、靳紅偉、韓喜峰、常寧、曲云霞．中華人民共和國國家版權(quán)局，2010年11月18日。(7)基于Web的博碩士學位論文管理系統(tǒng)（DMMIS V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2011SR036294）．著作權(quán)人：張滿囤、徐安平、韓冬冬、張金鐲、王智琦、王麗、邊彬彬．中華人民共和國國家版權(quán)局，2011年6月10日。(8)基于Web的圖書館學科聯(lián)絡(luò)館員信息服務(wù)管理系統(tǒng)（IDISMIS V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2011SR042556）．著作權(quán)人：徐安平、王智琦．中華人民共和國國家版權(quán)局，2011年7月2日。可轉(zhuǎn)讓項目(1)一種非均質(zhì)功能構(gòu)件的制造方法與裝置[P]．國家發(fā)明專利，專利號：ZL 2008 1 0053855.5，授權(quán)公告號：CN 101328067 B， 2010年10月27日（申請日：2008年7月16日）(2)打印頭與激光頭構(gòu)成的組合頭[P]．國家實用新型專利，專利號：ZL 200820075355.7，授權(quán)公告號：CN 201211731Y，2009年3月25日（申請日：2008年7月16日）．(3)一種組織工程用三維多孔支架的制備方法及設(shè)備．國家發(fā)明專利，申請?zhí)枺?01010210618.2，申請日：2010年6月28日．(4)一種三維條形碼標簽及其制作方法．國家發(fā)明專利，申請?zhí)枺?01010250088.4，申請日：2010年8月11日．(5)一種非均質(zhì)實體的制造方法及設(shè)備．國家發(fā)明專利，申請?zhí)枺?01110269706.4，申請日：2011年9月13日．(6)一種非均質(zhì)實體的制造設(shè)備．國家實用新型專利，申請?zhí)枺?01120341665.0，申請日：2011年9月13日．(7)現(xiàn)代集成快速原型系統(tǒng)(CIRPS V1.0)（軟件著作權(quán)登記，登記號：2005SR07148）．中華人民共和國國家版權(quán)局，2005年7月。(8)現(xiàn)代集成快速原型系統(tǒng)(CIRPS V2.0)（軟件著作權(quán)登記，登記號：2007SR06739）．中華人民共和國國家版權(quán)局，2007年5月。(9)非均質(zhì)實體造型系統(tǒng)（HO-CAD V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2008SR04932）．中華人民共和國國家版權(quán)局，2008年3月。(10)銑削過程物理仿真系統(tǒng)（MPSS V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2008SR07563）．中華人民共和國國家版權(quán)局，2008年4月。(11)STL模型缺陷檢測與修復(fù)系統(tǒng)（STL Master V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2010SR041794）．中華人民共和國國家版權(quán)局，2010年8月16日。(12)銑削過程物理仿真系統(tǒng)（MPSS V2.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2010SR061831）．中華人民共和國國家版權(quán)局，2010年11月18日。(13)基于Web的博碩士學位論文管理系統(tǒng)（DMMIS V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2011SR036294）．中華人民共和國國家版權(quán)局，2011年6月10日。(14)基于Web的圖書館學科聯(lián)絡(luò)館員信息服務(wù)管理系統(tǒng)（IDISMIS V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2011SR042556）．中華人民共和國國家版權(quán)局，2011年7月2日。可承擔（合作開發(fā)）科研項目與技術(shù)合作(1)CAD/CAM軟件開發(fā)，RPM相關(guān)技術(shù)開發(fā)：包括功能性梯度材料/生物醫(yī)學材料計算機輔助設(shè)計以及快速原型和制造（RPM）相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用；(2)功能材料或構(gòu)件的數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)開發(fā)，網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)開發(fā)；(3)功能構(gòu)件的多尺度建模、仿真分析與優(yōu)化技術(shù)；(4)高速精密加工工藝及裝備的動態(tài)精度設(shè)計。

本發(fā)明公開了一種數(shù)控加工狀態(tài)自學習的刀具磨損監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)為：刀具磨損規(guī)律學習庫存儲刀具學習磨損規(guī)律；數(shù)據(jù)獲取與判斷模塊將伺服驅(qū)動電流數(shù)字信號提供給數(shù)據(jù)處理模塊，進行格式轉(zhuǎn)換并保存為監(jiān)控電流信號；特征提取與選擇模塊選擇與刀具磨損強相的信號特征；擬合預(yù)測趨勢曲線模塊建立信號特征與刀具加工壽命關(guān)系曲線；刀具磨損規(guī)律模塊從刀具磨損規(guī)律學習庫中獲得刀具學習磨損規(guī)律；將趨勢信號特征帶入刀具學習磨損規(guī)律中得出刀具磨損量；刀具磨損補償及換刀模塊根據(jù)刀具磨損量作出刀具磨損補償及換刀決策，提供給數(shù)控系統(tǒng)接口輸入模塊。

本發(fā)明公開了一種多軸加工系統(tǒng)相對動剛度的獲取方法，包括如下步驟：(1)根據(jù)多軸加工系統(tǒng)的工作范圍建立其刀尖點可達姿態(tài)的工作空間，并將該工作空間離散化，即對每個軸的行程，均用一系列離散點表示；(2)對于任一離散點，建立其對應(yīng)的多軸加工系統(tǒng)的動力學模型；(3)計算該離散點對應(yīng)的相對動剛度矩陣 KD。本發(fā)明還公開了上述獲取方法在加工系統(tǒng)性能評價中的應(yīng)用。本發(fā)明綜合考慮了機床本身結(jié)構(gòu)、刀具和工件的動剛度特性及其相互耦合關(guān)系，能夠準確表征多軸加工系統(tǒng)在工作空間中的相對動剛度分布規(guī)律。

本項目主要為企業(yè)提供機械裝備關(guān)鍵零部件的修復(fù)和加工工藝等關(guān)鍵技術(shù)， 通過激光熔覆、熱噴涂等技術(shù)優(yōu)化了再制造產(chǎn)品修復(fù)的工藝參數(shù)，提高修復(fù)層 的性能，實現(xiàn)修復(fù)層的精密低應(yīng)力平整化加工，提高修復(fù)產(chǎn)品的表面質(zhì)量，形 成薄壁、弱剛性零件輔助加固高效高精度加工技術(shù)，降低加工過程中產(chǎn)生的振 動，避免出現(xiàn)加工變形，為企業(yè)進行機械產(chǎn)品再制造提供技術(shù)支持。

激光核聚變裝置、衛(wèi)星用光學系統(tǒng)、大型天文望遠鏡等國家重大工程及國防尖端技術(shù)對高精度大口徑光學非球面元件（Φ400mm以上）有極大的需求。該類元件屬于硬脆性難加工材料，對非球面表面加工精度的要求也相當高，當前國內(nèi)精密超精密加工技術(shù)及裝備與國外相比仍然存在階段性差距，技術(shù)整體水平落后于發(fā)達工業(yè)國家。 針對國家對高精度大口徑非球面光學元件的重大需求，西安交通大學聯(lián)合國內(nèi)超精密加工領(lǐng)域的優(yōu)勢單位秦川機床、哈爾濱工業(yè)大學、北京空間機電研究所、廈門大學和蘇州大學，首次采用階梯梁結(jié)構(gòu)成功研制出了國內(nèi)首臺1500mm非球面超精密車磨復(fù)合加工機床，實現(xiàn)了典型加工件（Φ400mm以上）的面型精度優(yōu)于5μm（PV），粗糙度小于10nm（RMS），同時研制出了1500mm大尺寸工件等應(yīng)力支撐夾具和高精度工作轉(zhuǎn)臺（軸跳和徑跳均為0.3μm），開發(fā)了測量范圍可達1000mm的大尺寸非球面測量裝置，重復(fù)測量精度1μm。

已有樣品/n傳統(tǒng)蛋制品現(xiàn)代加工技術(shù)與裝備研發(fā)及產(chǎn)業(yè)提升示范。　　成果簡介：研究皮蛋腌制中多種金屬離子作用機理，發(fā)現(xiàn)蛋殼“腐蝕孔現(xiàn)象”與蛋清蛋白質(zhì)堿解聚與凝膠調(diào)控分子機制，揭示蛋清膠體流變學特征，得出腌液對蛋白、蛋黃物性參數(shù)的影響，探明不同銅、鋅、鐵及錳鹽在加工中作用差異；找到銅鋅復(fù)合鹽代鉛及其比例、用量與生產(chǎn)規(guī)律，建立“無鉛低銅工藝”技術(shù)，銅含量降低29.7%，改變長期使用氧化鉛的現(xiàn)狀。研制出多種安全涂膜劑與包裝方式，構(gòu)建離子色譜法檢測殘留量方法，改變包泥裹糠的傳統(tǒng)方法。　　應(yīng)用前景：在全國1000

電解加工利用電化學過程的陽極溶解原理并借助預(yù)先成型的陰極將工件按照一定的形狀和尺寸加工成型的工藝方法，具有工具無損耗、加工效率高、不受金屬材料力學性能限制、成本低等優(yōu)勢特點。由于電解加工過程中材料去除過程是以尺寸極其微小的金屬離子形式進行的，因此電解加工不僅用于常規(guī)尺寸零件的加工，而且在微納制造領(lǐng)域具有很大發(fā)展?jié)摿Α?本成果針對群縫、群孔等結(jié)構(gòu)零件的傳統(tǒng)加工中存在的加工效率低、成本高、表面質(zhì)量不理想等問題，提出了零部件群縫（槽）、群孔（坑）復(fù)雜結(jié)構(gòu)的整體電解加工方法，并研制出相應(yīng)的電