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科學研究
Scientific Research

特色方向
數控機床數字化設計、分析與實驗技術:結合企業的實際需要,進行數控機床數字化設計分析技術、機床動態性能分析與實驗技術、精密機床熱變形分析及其控制技術、精密機床精度穩定性技術等方面的研究工作。提出了整機結構、高速主軸結構的多目標優化設計分析方法和加工中心精度穩定性方法。開發了數控機床模塊化設計系統,建立了熱變形對機床精度穩定影響的數學模型并提出機床熱誤差補償方法。參與組建了成都精密數控機床產業技術創新聯盟和四川省精密數控機床產業技術創新聯盟,并作為發起單位之一,參與組建了成都增材制造(3D打印)產業技術創新聯盟。2007年12月24日《人民日報》頭版報道了包括本科研團隊在內的四川大學建立以企業為主體、市場為導向、產學研相結合的科技創新體系的情況。相關研究成果獲2012年四川省科技進步一等獎1項,形成學術論文30余篇(其中SCI/EI期刊20篇),專利技術1項,論著6本。
 
工業機器人視覺系統(CCR-VS)CCR-VS工業機器人計算機視覺系統是根據成都廣泰實業有限公司的需要,學院科研團隊與該企業聯合開發的CCR系列工業機器人視覺信息處理系統。該系統可使CCR系列工業機器人具備視覺感知功能,可用于工業機器人辨識工件結構形狀、獲取工件位置姿態,實現工業機器人完成自動精確定位、抓取和裝配工件等復雜任務。本研究成果形成學術論文十余篇(其中SCI/EI期刊6篇)。
 
超聲波無損檢測技術與設備:從數字化超聲檢測系統設計、檢測數據去噪、超聲探頭性能測試和智能化缺陷識別等關鍵技術方面展開相關理論方法、關鍵技術、系統開發及其試驗實踐等研究工作。完成了回轉體超聲波自動探傷系統、小直徑薄壁導管超聲點聚焦自動檢測系統、超聲波探頭測試系統等設備的研制。本研究成果形成學術論文20余篇(其中SCI/EI期刊12篇),獲得發明專利1項、實用新型專利1項。
 
制造業信息化工程原理、實施技術、專業軟件系統開發及其推廣應用:進行了CAD/CAM、數字化設計和虛擬樣機技術原理和實施方法、制造業信息化工程技術及其應用研究工作。在設計知識描述與獲取、知識庫體系結構、并行設計多專家系統協同求解、CAPP、網絡環境下機械產品設計動態過程中的知識發現原理方法、現代集成制造系統(CIMS)技術的體系結構與推廣應用等方面取得了有特色和創新性的成果。開發的《制造業信息化常用技術資料數據與知識庫平臺系統》和《SCU-CAPP工具系統》軟件在多家企業推廣應用。代表性成果包括:“東方電機計算機集成制造系統工程”獲得2000年四川省科技進步一等獎;“基于敏捷制造模式的車間生產作業與資源信息管理系統(SCU-Workshop IMS)”獲得2004年四川省科技進步三等獎;“計算機輔助設計與制造理論及實踐創新教學體系”獲得2004年四川省高等教育教學成果二等獎;“基于知識的數字化工藝設計技術與網絡分布式CAPP工具系統”獲得2007年四川省科技進步三等獎;“高精度易裝卸軸套數字化設計技術及產品開發”獲得2010年四川省科技進步三等獎。同時發表學術論文50余篇(其中SCI/EI期刊20余篇),獲得發明專利1項、軟件著作權3項。
 
超精密加工檢測技術及應用:(1)基于雙縱模熱穩頻激光干涉原理的納米級精微測試技術,在表面微觀形貌測量方面達到納米級分辨率,處于國內外領先地位。曾于1990、1996年兩次(唯一單位)獲得國家發明獎,1997年因解決某型洲際導彈有關在線測量等難題,獲當年國防科工委光華獎。(2)高精度無導軌大尺寸測量系統采用原創性原理并以先進的信號處理技術為基礎,開發了基于激光拍頻節點測量的無導軌大尺寸測量系統,實現了大尺寸零件無導軌測量。該技術處于國內領先水平,獲2005年度四川省科技進步一等獎。(3)用于活塞環外圓輪廓多參數測量的綜合測量專用儀器,測量精度高,重復性和穩定性好(示值誤差:錐面環外圓斜度±2′,桶面環桶面度±1μm,油環刮油邊徑向偏移度±1μm,油環刮油邊高度±20μm)。儀器總體技術水平國際領先,屬國內首創,已成為我國活塞環企業不可缺少的活塞環外圓輪廓多參數專用測量儀器。
 
光電信息技術及應用:本研究方向重點進行光電信息處理、光電控制領域的研究與開發。以光學工程學科為研究背景,在光電工程與技術、光電信息材料和光學儀器等重要科學研究領域從事光電信息工程、電子信息科學與技術、光電精密儀器及測控技術、光學工程和光信息模式識別與智能系統等光學交叉學科和邊緣學科領域等科學研究,融光、機、電、算多學科交叉研究為一體。同時,在新型光電傳感技術研究領域,研制了散射式激光粗糙度測量儀,獲四川省科技進步三等獎。目前開展的光學測量波前修正技術研究及材料亞表面缺陷磁——光顯微成像檢測技術研究已獲得國家及四川省多項基金資助,是激光應用技術研究所一個有理論及實用前景的發展方向。近年來先后獲得國家自然科學基金9項,科研經費300余萬元,發表SCI、EI文章20余篇,獲得一批國內領先的科技成果。
 
玻璃曲面成型及加工技術與裝備:針對玻璃曲面成型及加工中存在的效率低、成品率低等問題,科研團隊開展了玻璃曲面成型過程多場(溫度和力場)有限元建模與仿真,玻璃曲面成型模具設計與制造,玻璃曲面拉伸成型控制與設備研制,玻璃曲面鉆孔工藝及工裝設計制造等關鍵技術研究。經多年的努力已成功開發出玻璃曲面自動成型及鉆孔裝備,包括液力驅動拉伸成型系統、玻璃曲面成型技術、鉆模制造設備,大大提高了玻璃曲面成型及鉆孔的生產效率和成品率,并獲得國家發明專利2項,發表論文3篇。
 
壓力容器及管道安全評估與壽命預測:主要研究在役壓力容器及金屬管道安全評估的相關理論與技術,重點探討動力壓力容器及特種油路金屬管道的缺陷狀態失穩機理及其剩余壽命評價理論?蒲袌F隊先后完成了四川省科技研究基金、國家自然科學基金、中國空氣動力試驗研究中心等資助的科研課題,取得了多項重要理論技術成果。
 
高性能機電液傳動系統與驅動系統:該方向研究的重點內容包括高性能傳動基礎理論,高可靠、高效率傳動與驅動機構創新設計等。代表科研項目有:適用于工程機械的定軸式動力換擋變速箱開發、曲線圓柱齒輪嚙合理論及關鍵技術研究、離散諧波齒輪傳動機理與關鍵技術研究。
 
基于認知機理的產品創新設計理論及相應創新設計方法:融合以人為主體的認知方法和以技術系統為主體的設計理論和信息技術,建立產品創新設計理論及相應的產品創新設計方法,包括基于設計者的創造力認知模型、基于認知機理的概念設計過程模型、多視角概念設計模型、創新設計問題策略化求解模型等,以及覆蓋整個創新設計過程的系列方法。初步構建了支持產品創新設計的理論體系,為開展創新設計方法設計和工具開發提供了理論依據。
 
多知識融合的計算機輔助機電產品創新設計系統:以創建的基于認知機理的創新設計理論為基礎,各種創新設計方法為實施手段,開發支持設計人員開展產品創新設計的計算機輔助創新設計系統。該系統可實現對產品概念設計全過程支持,TRIZ理論僅僅是其中的一個組成部分,系統主要包括以下功能:(1)幫助設計者分析并發現技術系統中存在的問題,進行新產品開發,對產品可能產生的問題進行預測以及產品未知創新機會的尋找;(2)提供多種創新策略和方法,豐富設計者的思維模式,打破慣性思維,輔助其進行產品創新;(3)提供多視圖的概念設計空間,為設計參與者提供一個設計平臺;(4)為設計者提供多學科領域的知識,實現知識的遷移與組合。
 
特種釬料與釬焊工藝研究:我院針對用于高溫合金的釬料開發等技術展開了大量研究。開發了Mn基釬料;氧化鋁陶瓷、藍寶石與金屬的異質連接技術;鋁合金、鈦合金、不銹鋼、高溫合金、鎢合金和鉬合金的同質/異質釬焊技術。已獲國家發明專利:一種含活性元素Ti適合釬焊鉬及其合金的錳基釬料(ZL200710050808.0)。
 
超細硬質合金切削刀具及制造技術:本技術包括針對不同工件的切削刀具結構材料設計(含涂層)、切削刀具結構設計(幾何角度與槽型結構)、切削加工工藝參數優化設計與切削過程數值模擬、切削刀具的制造技術(粉末冶金、精磨加工、涂層等)。其中超細硬質合金材料具有≤0.5μm的超細晶粒度,可制造鋒利的刃口,并保持高強度、高硬度、高耐磨性等優異性能。配合適當的涂層、結構以及切削加工工藝參數,超細硬質合金刀具適用于各行業使用的鋁合金、鈦合金、不銹鋼、高溫合金等難加工材料的加工,具有良好的應用性。
 
粉末冶金微成形:學院在近十幾年從事基于電場制備材料研究的基礎上,在國際上率先開發出多物理場活化燒結微成形技術(Micro-FAST)。本技術來源于國家自然科學基金項目“基于多物理場耦合粉末微成型的成形機理研究”,主要針對316L不銹鋼、純Cu、CuSn、硬質合金WC-Co粉末展開了深入研究,已成功制備出八齒微齒輪,其模數為0.1,分度圓直徑為1.6mm;以及邊長為4.7mm的正三角形硬質合金刀片,其相對密度達到99.9%。該技術可在較低的燒結溫度下(低于物質熔點30%以上)、較短的時間(數分鐘內)獲得較高致密度試樣(相對密度高于90%)的微型零件,是一種高效、快速、節能、環保的創新技術,具有大規模工業化應用潛力。
 
鑄造工藝優化研究與鑄件開發:輕合金金屬型重力鑄造技術通過對鑄造鎂合金基礎性能的研究,針對鎂合金密度小、重力鑄造復雜異型件充型困難的特點,開發出大斷面、開放式澆注工藝;并針對鎂合金結晶溫度范圍寬的特點,采用同時凝固技術,成功解決了鎂合金在凝固過程中容易產生偏析、縮裂、縮孔縮松等問題,可制備出性能優良、滿足用戶特殊使用要求的鎂合金鑄件。經四川省科技廳組織專家鑒定該項工藝技術達到國際先進水平。本技術已在工廠的鎂合金鑄件生產線上實現規;a,獲得四川省科技進步三等獎。
 
鑄鐵凸輪軸加工數值模擬技術:采用數值模擬技術進行虛擬成形過程的研究,可對不同斷面比的澆注系統對充型過程的影響進行數值模擬計算,最后獲得滿足鑄件質量要求的鑄造工藝方案,有效解決了國際上的“黑線”難題。目前該技術已成功應用到輕合金、鑄鐵等零件的重力鑄造、疊型鑄造、離心鑄造等實際生產中,對典型零件工藝參數進行優化,實現了縮短工藝試驗周期、確保鑄件質量、提高工藝出品率和降低生產成本的目的。采用該工藝生產凸輪軸的產量為200萬支/年。鑄鐵凸輪軸鑄造生產技術作為我院所開發和擁有的制備各類發動機和柴油機凸輪軸的專用成套技術,采用精密鑄造的方法生產激冷和可淬硬鑄鐵凸輪軸,產品的鑄造成品率在95%左右,可以生產各種規格系列的鑄鐵凸輪軸,已獲四川省科技進步二等獎,具有極大的應用潛力。
 
阻尼合金:我院阻尼材料的研究涉及Fe-Cr-Mo基阻尼合金、Mn-Cu基阻尼合金、高溫高阻尼Ni基阻尼合金、新型Fe-Mn基阻尼合金和Mg基阻尼合金。研究成果處于國內領先水平,用戶反映減振降噪效果明顯。
 
金屬智能材料及結構:金屬智能材料是指能夠感知環境變化并通過自我判斷得出結論執行相應指令的材料,由其組成的智能材料系統和結構集傳感、控制和驅動(執行)等功能于一體,能適時地感知與響應外界環境的變化,作出判斷,發出指令并執行和完成動作,在高水平上實現自檢測、自診斷、自監控、自修復及自適應等多種功能。其中形狀記憶合金不僅具有優良的力學性能,而且具有特殊的形狀記憶效應和超彈性特性,可實現普通合金不具有的反常的熱縮冷漲,以及百分之幾的超彈性性能。與其它智能材料相比,形狀記憶合金還具有輸出的位移和力最大,能量密度最高的優點。目前該技術運用情況主要有:液壓管道連接的管接頭緊固件(輸出位移和力);振動和噪聲的主動控制系統。

復雜腐蝕環境下具備良好耐磨耐蝕性的Ni-Sn-P三元化學鍍層:本技術是四川省科技支撐計劃項目(正在申請國家發明專利),通過改進Ni-P二元化學鍍工藝,獲得較高Sn含量的涂層。該涂層光亮、致密,與基體結合良好,在硫化物、鹵化物、碳化物共存的環境下具有良好的耐蝕性;同時,涂層硬度可達500HV以上,經適當熱處理后硬度更進一步升高到1000HV以上,具備良好的耐磨性?捎糜诤Q、鹽堿等復雜腐蝕環境下使用的各種裝備的表面防護,以及在腐蝕環境下使用的儀表、工具的表面防護。
 
采用真空電弧鍍技術制備多元合金MCrAlY系列耐熱涂層:該技術具有涂層成分容易控制和調整,組織致密,涂層均勻性好、附著力好、無環境污染,適于大規模生產。通過設計不同成分的涂層,可在1000℃左右具備良好的耐熱和熱疲勞性能,并耐氯化物和硫酸鹽腐蝕。采用真空電弧鍍技術沉積的MCrAlY系列涂層(M=Ni、Co或Fe等,視基材而定),既可作為包覆型涂層用于提高發動機某些零件的抗氧化、抗腐蝕性能,也可用于熱障涂層的粘接底層。
 
含高體積分數非導電物質的鋁(鈦、鎂)系合金的陽極氧化技術:鑄造(壓鑄)鋁合金、鋁(鈦,鎂)+陶瓷系復合材料,一般需要通過陽極氧化處理來提高其耐磨耐蝕性。由于大量非導電物質的存在,陽極氧化處理后的膜層疏松多孔,易粉化。本技術針對含高體積分數非導電物質的鋁(鈦,鎂)系合金,開發了特殊的陽極氧化工藝,可在上述材料的表面獲得均勻完整、致密、與基體結合良好,具有良好耐磨耐蝕性的陽極氧化膜層。
 
不銹鋼低溫表面強化技術:本技術針對不銹鋼,特別是奧氏體不銹鋼耐磨性能不足的情況,在國內率先使用環保型無污染滲劑,對奧氏體不銹鋼進行低溫綠色環保型鹽浴表面處理,在奧氏體不銹鋼上獲得了滲層單相擴展奧氏體,使改性后奧氏體不銹鋼表面硬度提高了三倍,極大的提高了材料耐磨性,同時不銹鋼耐苛刻條件腐蝕性能及沖蝕性能也獲得極大提高。該技術可作為涂層用于提高發動機某些零件的抗腐蝕性能和抗沖蝕性能,受到業內人士認可。目前已授權核心專利2項,相關技術在成都市幾個民營企業使用,獲得一致好評,產生了一定經濟效益。
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