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机械工程一级学科硕士学位授权点

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我院机械工程一级学科分为5个研究方向,分别为:增材制造、数字化设计与制造、智能检测与机器视觉、机械系统动力学及故障诊断

研究方向之一名称:增材制造

该方向主要从事增材制造基础理论、成型工艺及设备开发等研究工作,依托该方向建有“新型制造理论与技术”国家国防特色学科。在基础理论方面,以拓扑优化和成分设计为手段,宏观和微观相融合,开展了钛合金、镁合金等轻质合金的控形控性方法研究;在成型工艺方面,开展了选择性激光烧结(SLS)高分子材料熔融成型、立体光固化(SLA)光敏树脂成型、选择性激光熔化(SLM)金属成型、熔融沉积(FDM)成型、纤维自动铺放成型等多种增材制造成型工艺的研究;在设备开发方面,依托企业先后完成了纤维丝束自动铺放成型设备和选择性激光熔化金属成型设备的研发。目前,该方向已形成了一定的特色和技术优势:在国内首次进行了雾化球形镁合金粉SLM成型工艺研究及参数优化,制件性能已达到航天应用水平;较早从理论、工艺、设备等全面研究纤维丝束自动铺放成型技术,实现了通用飞机机身段铺放成型;首次提出多层气流循环、护镜自动清洁、安全防爆措施等多项轻合金增材制造技术,并应用于SLM金属成型设备开发;首次完整提出了光固化3D打印个性化医疗技术体系,并成功应用于隐形矫治、种植与骨科手术导板等近千个病例,河北省全部3个增材制造方面的省部级科技创新平台均依托本研究方向建设。

研究方向之二名称:数字化设计与制造

数字化设计与制造是智能制造过程的基础和关键共性技术,该研究方向面向复杂机械产品研发过程,以典型机械产品及通用飞机、汽车等为主要研究对象,开展产品数字化定义与描述,以及各设计与制造环节的数据传递、协同、共享和虚拟仿真等相关相关应用技术研究,重点研究基于模型的全三维产品数字化定义与制造信息获取、复杂产品装配工艺规划与虚拟仿真、CAD/CAE/CAM/ CAPP/CAIP(计算机辅助检测规划)集成、专用数字化设计制造系统开发与集成等技术应用。该研究方向较早在河北省开展计算机集成制造系统(CIMS)技术应用研究。率先在省属高校中开展基于模型定义的全三维数字化产品设计与制造技术应用基础研究工作,研究了智能三坐标测量中的测量信息生成、获取以及检测规划等关键技术,并为后续基于模型的相关技术应用研究奠定了基础。较早在省内开展基于知识工程的产品设计技术应用研究,同时针对不同行业和产品研发需要,研究开发了多种专用设计制造系统,在服务区域和地方经济发展中发挥了较为重要的作用。该研究方向在全三维环境下的产品数字化定义与制造信息获取、复杂产品装配工艺规划与虚拟仿真技术研究方面具有一定特色和优势,并正在建设虚拟现实和增强现实应用技术实验室。

研究方向之三名称:智能检测与机器视觉

该研究方向主要研究领域为机械加工、装配和检修过程中的智能与视觉测量方法与技术问题,重点研究几何量在线测量方法、大型零部件现场测量技术与测量系统、机器视觉与机器人系统的融合方法等。较早开展了机械零部件几何量测量中测量基准与设计基准不重合误差分离技术、大尺寸激光视觉现场三坐标测量技术的研究;首次提出了光笔式便携三坐标测量“共线三点视觉问题”模型,为便携式现场三坐标测量机的发展打下了一定基础;解决了由CAD设计结果中自动提取测量信息和自动识别被测零件位姿难题;建立了基于在机测量的反求系统,提出了基于CAD的测量路径规划的新方法。建立了圆钢端面贴标机器人系统和袋装物料在线装车机器人系统模型,为其产业化奠定了基础。

研究方向之四名称:机电控制与机器人

该研究方向主要研究领域为机电一体化技术和机器人技术,重点研究机电设备的机电液气光的一体化控制技术和机器人的控制技术。较早开展了计算机控制技术在机电设备中的应用,在工业控制计算机控制的大型生产线、数控系统或PLC控制的中型独立设备、单片机控制的小型智能仪器仪表的控制方面都有很多成果,为一百多个大中小型企业完成数百项非标设备的开发与研制,为企业减员增效、提高市场竞争能力发挥了很多的作用。目前,该方向在机电一体化技术和机器人技术研究方面具有一定特色和优势,完成省部级以上课题3项,发表论文20篇,获得发明专利33项,数百项科研成果在生产一线发挥着作用,使得企业获得巨大的经济效益。4万吨专用面粉生产线计算机控制系统、彩虹屋顶成型技术及设备获得河北省科技进步奖。在机器人控制技术方面,完成的数控双臂掘进钻车属于双臂并联、6自由度串联机械手,通过计算方法的研究,达到了高效、高精度的控制要求。

研究方向之五名称:机械系统动力学及故障诊断

该研究方向主要研究领域涉及高端装备系统的复杂动力学问题,重点开展动力学建模、性能测试、仿真分析等研究,为新型装备发展奠定理论基础。较早开展空气动压轴承转子系统的动力学分析及故障特征研究,针对浮环轴承油膜力进行了仿真分析;在猪笼草叶笼滑移区的反附着机理研究和表面微纳二元结构的超疏水表面材料仿生模型构建上,测试了猪笼草滑移区表面的润湿性信息和结构特征参数,构建数学模型分析揭示了滑移区表面结构对静态接触角的影响机制,具有理论原创性和技术原创性,成果发表在Nature出版刊物《Scientific Reports》上;非光滑系统动力学的非光滑分岔概念国内最早提出,首次列入中国大百科全书力学条目;散料振动处理过程动力学研究方面,重点分析了碰撞摩擦非光滑因素对工艺参数的影响。