[01045210]机械零部件表面主动设计制造关键技术与装备

近年来表面微加工面临三大共性技术的挑战：一是如何设计优化的表面微观几何形貌；二是如何精确可控地加工出预设的表面微结构；三是相关激光精微加工成套设备研制。项目完成单位围绕上述问题，遵循“理论→设计→加工→性能→装备→工程应用”研究思路，围绕表面形貌设计、精微加工工艺、装备研制与工程应用中涉及的重大理论与关键技术问题，进行了技术攻关，解决了一系列关键理论和技术难题，取得了以下主要创新成果： 表面织构主动设计技术：针对典型机械摩擦副，建立摩擦学数学模型，开发具有自主知识产权的计算软件；通过数值模拟和试验研究结合的方法，建立表面织构摩擦学优化设计准则，为典型机械摩擦副提供优化设计方案，实现典型机械摩擦副表面微织构的主动设计。 激光表面微织构技术：提出“单脉冲同点间隔多次”(SPI)特殊的激光微加工工艺方法，研制实现SPI工艺的电控软、硬件系统，获得高效优质可控的微织构表面。提出激光熔凝造型和激光冲击映射诱导成形，开发出两类可控性好、潜在应用价值巨大的凸体形貌织构工艺。 专用微织构加工设备：研制激光微织构生产专机，满足某大型汽车企业发动机缸体加工产业化需求。面向科研院所研制多功能激光织构设备，具有模块化、智能化、多功能、开放式和示教性等特点。 典型应用技术：对发动机关键运动副表面进行激光微织构处理，实现内燃机燃油耗和机油耗的降低。提出能零泄漏和非接触的跨尺度复合织构机械密封技术，泄漏量为普通机械密封的1/2-1/3，使用寿命提高1-2倍。提出模具表面复合织构主动设计制造技术，材料流动均匀度提高5-20%。在刀具表面关键敏感区域，设置复合织构形貌，实现减摩抗粘。 该项目申请专利40件，其中授权发明专利20件，授权实用新型专利4件，获软件著作权1件，专利实施许可5件，发表学术论文130多篇。通过项目的实施，促进了机械加工技术的进步，推动相关制造产品从粗放低端迈向精细高端。相关工作应邀在《中国表面工程》封面进行了推广介绍。