制造业中的“深耕”者——上海交大机械制造及其自动化学科
强大的综合优势
上海交通大学机械制造及其自动化学科(以下简称“制造学科”)于1981年首批获得博士学位授予权,1989年建立博士后流动站,1998年获得一级学科博士学位授予权,2001年被评为国家重点学科。1999年被教育部选拔为4个代表学科之一,通过了中英重点学科示范性评估。1988年参加全国普通高校机械制造专业办学水平评估,获国家级教学成果特等奖;1993获得国家级教学成果一等奖。2000年作为上海交通大学的主要学科参加了教育部本科教学评估,专家们一致评价为优秀。
学科目前教师队伍有教授25名,副教授26名。其中教育部长江学者奖励计划教授3名,国家杰出青年科学基金获得者3名,国务院学位评定组成员1人、教育部跨世纪/新世纪优秀人才3人,上海市青年科技启明星1名,上海市教委曙光学者2名,上海市优秀学科带头人1名。教师中获博士学位比例达92%,形成了在国内外有影响、具有特色的研究方向和队伍。
2001 年以来,制造学科在基础研究,承接国家重大、重点和国防项目,在国家科技进步奖、高水平论文发表、专利申请和科技成果转化等方面都取得了较大的成绩。承担的重要科研项目主要包括国家973项目课题4项(2006年度课题为973首席单位负责课题),国家“十一五”科技支撑计划项目3项,自然科学基金重点项目2项,国家863项目二十余项。“十五”期间到校总科研经费达15348多万元,大大提升了科研工作的实力和学术竞争力。共获得国家级科学进步二等奖4 项;省部级科技进步奖16项;获得发明专利授权49项。
一流科研环境和队伍
制造学科主要研究方向包括先进的制造工艺、数控装备与生产自动化、车身制造质量控制、数字化制造与企业信息化、IC制造与智能控制。注重与控制、信息、材料、车辆等学科的交叉与结合,形成包括激光加工技术、企业信息化、智能 机器人、IC制造技术等在内的学科新生长点。
在重点实验 平台建设方面,拥有“机械系统与振动”国家重点实验室,拥有国家科技部“863” 计划先进制造技术领域的“计算机集成制造技术”与“机器人技术”两个网点实验室,拥有“上海市网络化制造与企业信息化重点实验室”;并与上海电气集团等大型企业建立了多个产学研联合实验室。
制造学科在 数控 机床研究方面的力量主要集中在制造技术与装备自动化研究所。研究所始建于1952 年,是我国机械制造学科首批硕士点、博士点和博士后流动站在上海交通大学的主要建设单位。依托“机械制造及其自动化”国家重点学科,重点开展先进制造工艺和装备自动化技术方面的科研与教学工作,拥有丰富的研究积累和厚实的研究基础。现任所长为机械制造及自动化学科责任教授姚振强博士。
研究所拥有一支教学经验丰富、业务水平高、年龄结构合理的师资队伍。现有教师和工程技术人员35名:其中教授和博士生导师6名、副教授15名、国内外兼职教授5名。涌现了贝季瑶、薛秉源、蔡建国、林益耀等老一辈知名学者,培养了胡德金、倪军等一批学术骨干。
研究所拥有MH600C铣削 加工中心、DMU70V数控万能 镗 铣床、INDXG-200数控车削中心、CO2连续激光器、Nd:YAG脉冲激光器等实验设备 F035数控 电火花加工机床、AMPG24三维测量仪与HM-001 数控 车床等先进实验设备,将进一步服务于数控机床与先进制造工艺的研究工作。
争创制造领域的实践高度
制造学科在数控机床与重大装备领域研究方面,注重与上海电气集团等大型装备制造企业的合作。分别与上海机床电气集团、上海开通数控有限公司、上海外高桥造船有限公司、上海振华港机集团建立了产学研联盟,共同联合承担了国家科技支撑计划、863项目、上海市重大产学研合作项目和重点科技攻关项目四十余项。
- 数控装备设计与制造技术
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制造学科在 数控系统和装备理论与开发领域进行了多年的研究工作,有扎实的理论和实践基础,尤其是在数控成套装备开发方面开展了大量的工作,取得了一些有特色的成果,有力地服务了国家与地方的经济建设。
- 船用板材高频感应热应力成形数控装备
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与上海外高桥船厂和上海船舶工艺研究所共同研制了船舶板材高频感应数控热应力成形装备,开发了船用板材高频感应热应力变形规律数据库和曲面成形计算机辅助系统软件,最大加工板材可达长12000mm,宽4000mm,厚25mm,填补了国内空白。制定出船用板材高频感应数控热应力成形工艺标准,并在上海外高桥造船有限公司建立了船用板材热应力数控高效成形加工应用示范基地。研究成果显著提高了船用板材曲面成形加工的精度和效率,正致力于在国内骨干船厂的推广应用。
- 精密数控磨床
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与上海机床厂有限公司共同开展精密磨削工艺与高精度数控磨床研究,开发了世界上最大的重载轧辊数控磨床,可加工轧辊最大重量达250t。采用共轭砂带磨削原理,研究开发具有自主知识产权的高效高精度凸轮轴磨床,填补国内空白。自主研制了球面、光学曲线、珩磨等精密数控磨床,均已实现产业化。
- 鞋楦高速加工数控成套装备
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制造学科自主研制了鞋楦数字化测量机与高速数控加工机床,填补了国内空白,并已产业化。该成套装备集成了数字化测量、数据建模、刀轨计算与高速 运动控制等关键技术,并针对鞋楦高速小线段切削 (20000 mm/min)的需要,采用了先进的分段三次样条拟合技术以及插补前看技术(Look-ahead),保证了鞋楦加工质量和效率。
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- 嵌入式数控技术
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在嵌入式高性能数控技术理论研究与应用开发方面,制造学科与上海电气集团开通数控有限公司、广州数控设备有限公司开展产学研合作,系统开展了嵌入式数控、总线数控与伺服理论研究,促进了我国数控系统竞争力的提高。“开放式数控软件平台与应用产品开发”,获得2005年度上海市科技进步二等奖。
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制造学科所开发的嵌入式数控系统、五轴联动数控系统均已产业化。其中首次成功应用TCP/IP总线协议与基于ARM的高性能运动控制技术的网络化数控系统,销往美国、加拿大、日本、韩国、欧洲等几十个国家, 2008年出口量将达千余套,受到国外用户的广泛欢迎。
- 生产自动化与柔性系统
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在生产自动化与柔性系统研究方面,制造学科出版了《敏捷制造》专著,系统地阐述了敏捷制造理论。在自动化生产线规划、仿真与设计方面,联合上海国际港务集团先后共同承担了国家“十一五”科技支撑计划“现代物流服务示范工程”、上海市产学研重大攻关项目“现代集装箱物流与装备集成技术研究与应用示范”和“现代港口散货装备集成技术开发与研制”项目,与上海港务集团和振华港机合作,在上海外高桥二期码头,建成了国际领先的智能化全自动集装箱堆场。
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制造学科承担了上海汽车基金的“汽车密封件多工位全自动加工生产线关键技术与装备”研究项目,实现了与国外汽车集团的产品同步开发。所研制的汽车密封件生产线满足了上汽大众POLO轿车密封条制造要求,已在上海申雅密封件有限公司投入产业化生产应用,取得了良好的经济效益。
- 数控机床误差补偿技术
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误差补偿是一种既有效又经济的提高机床精度的手段,研究所在该方向的研究致力于创建精密和高效测试新方法和误差建模、补偿理论,将研究结果应用于企业生产。2001年研究所杨建国博士的《数控机床误差综合补偿技术及应用》论文,获得全国优秀博士论文。
- 压力加工技术与装备
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本学科车身制造技术研究所,在长江学者林忠钦教授带领下,近年来在压力加工技术与装备方面开展了深入的理论与工程应用研究,开拓了装备制造技术研究的新领域。作为首席科学家单位,共同研究所主持了“重载操作装备的基础科学问题”973项目,与“一重”研制开发400t.m的锻压操作机。成功研发了变压边力重压机床,用于汽车车门等薄板件的可控冲压成形。
上海交通大学机械制造及自动化学科,充分利用国家对重点学科建设的支持,结合上海优先发展先进制造业和现代服务业的环境优势,充分发挥国际合作与交流的多渠道作用,围绕主要研究方向,组织团队科研攻关,承担并完成了一大批重大科技和产业化项目。在数控机床设计与制造、数控机床误差补偿、嵌入式数控技术、自动化生产系统、压力加工技术等方面形成了研发合力和学科优势。通过产学研合作,科研能力与产业化应用得到良性互动,产生了显著的经济效益和社会效益,锻炼提高了装备制造科研队伍,培养造就了装备制造技术人才。推进了上海交通大学机械制造与自动化学科的进一步发展。