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 汽车模具智能制造技术国家地方联合工程实验室 
汽车模具智能制造技术国家地方联合工程实验室
简介

汽车模具智能制造技术国家地方联合工程实验室

汽车模具智能制造技术国家地方联合工程实验室(以下简称工程实验室)于2016年10月由国家发展和改革委员会批准建设, 是以天津市高速切削与精密加工重点实验室、天津市模具数字化制造技术工程中心、天津市汽车模具技术企业重点实验室、天津市汽车轻量化注塑模具企业重点实验室4个省部级科研平台为基础,联合天津汽车模具股份有限公司、天津市天锻压力机有限公司、国家超级计算天津中心和天津银宝山新科技有限公司等企业,共同打造的产学研深度融合的科研创新平台。

工程实验室以天津汽车模具股份有限公司董事长、教授级高工常世平为名誉主任,以天津职业技术师范大学党委常委、副校长蔡玉俊教授为主任。工程实验室现有固定人员71人,其中正高级17人,副高级30人,中级职称22人,初级职称2人;博士51人,硕士18人,本科2人。工程实验室以中青年学者为核心,年龄小于50岁的中青年学者占固定人员的91%,是工程实验室的主要科研力量,组成了一支专业技术完备、年龄结构合理、富有创新精神、高素质的研发队伍。近五年,参与制定国家标准2项,行业标准8项,获国家、天津市奖励13项,其中天津市科技进步一等奖3项,天津市专利金奖1项,二等奖5项,三等奖4项。承担国家、天津市课题39项,其中国家自然科学基金项目14项,天津市军民融合项目2项,天津市自然科学基金项目7项。承担企业技术委托项目100余项,累计到账经费过亿元。发表论文100篇,其中SCI收录50余篇,EI收录40余篇。授权专利100余项,其中发明专利63项。

研究方向

1.汽车轻量化模具技术

针对汽车轻量化发展需求,重点开展铝合金覆盖件成形、以塑代钢、超高强钢板热冲压关键技术的研发及产业化。

2.材料智能成形装备

针对航空、航天、核电等国家重大战略需求领域,重点开展轻合金、难变形金属等大型复杂锻件控形控性一体化成形技术与智能成套装备的研发及产业化。

3.智能制造技术

针对模具智能制造技术,重点开展高速切削加工机理与工艺、加工在线检测技术、智能车间构建、数字孪生、云制造等技术研发和产业化。

4.材料表面工程与再制造

针对航空航天、汽车、模具等行业中核心零部件的尺寸修复、表面强化和功能改性, 重点开展模具快速激光熔覆、激光3d打印、模具表面工程等再制造技术的研发及产业。

5.模具产品质量检测

重点开展精密模具、检具及模具产品几何尺寸检测、复杂曲面产品全尺寸精度分析、3D数据采集建模等方面的研究及社会服务。团队拥有高精度三坐标测量机、ATOS蓝光扫描仪、手持式激光扫描仪等先进的检测及扫描设备。目前服务过的企业包括天津空客、古德里奇、天汽模、一汽丰田、津兆机电等国内外知名企业。

近年代表性研究成果

1.铝合金汽车轻量化模具数字化制造技术

在汽车轻量化材料成形、大型智能冲压成套装备研制等形成特色。提出大型铝合金汽车覆盖件模具多因素耦合精细模面补偿理论、基于超级计算机的“计算+数据”双向校核调试理论;铝合金汽车覆盖件模具制造周期缩短30%,替代进口,获天津市科技进步一等奖1项,协助企业获得工信部颁发制造业单项冠军。

2.超高强钢板热冲压控形控性关键工艺及装备

针对汽车超高强钢结构件的市场需求,开展了超高强钢结构零件热冲压成形成性关键工艺的系统研究,开发了快速加热装置及随形冷却系统。相关成果在天津重型装备工程研究有限公司和天津百事泰汽车科技有限公司取得应用,三年实现销售收入4900万,利税441万,获2019年天津市科技进步二等奖。

3.汽车轻量化尾门模具数字化设计与制造关键技术

依托天津市科技小巨人领军企业培育重大项目课题,针对全塑尾门所涉及的预变形分析、金属嵌件模具结构优化设计及深腔加工技术、模具成型过程中尾门压力和温度监测等关键技术进行研发,完成了多项发明专利,并开发了多款车型的全塑尾门模具,形成了具有自主知识产权的系列化核心技术。

4.液压胀形技术

针对凯迪拉克某车型底盘类零件,采用了液压成形的方法,以整体成形工艺替代原有分体成形加组合焊接,研发了关键底盘结构件整体成形新工艺。实现整车副车架减重34%,焊缝减少80%,强度提高60%,整体人工机时成本降低40%,零件质量和经济效益均得到大大提升,该技术在航空航天领域也取得了良好的应用效果。

5.网格应变测量技术

目前,美国通用、福特等汽车主机厂均将是否通过网格应变测试作为汽车覆盖件模具能否交付的必备程序及技术文件之一。团队经过和天津汽车模具股份有限公司合作,完全掌握相关测试标准和出具标准报告的流程,相关技术及报告已经得到美国通用、福特公司的认可,先后为十余家汽车模具企业的百余套大型汽车覆盖件模具出具相应的测试报告和分析结果。

6.国产高端超宽超厚模具钢智能制造系统开发及验证

针对超大尺寸钢锻件均质性差的问题,与中信重工合作基于自主开发“智能制造系统”,攻克了“工艺—组织—性能”协同调控难题,制备出均质高强高韧超大模块,成功解决国产超宽超厚模具钢“均质性差”卡脖子问题,成本较进口产品降低70%以上,年产值超1.5亿元,科技成果鉴定为国际领先。

7.基于光纤检测的安全预警技术

与国家管网集团公司下属企业合作研发,针对超长距离油气管道的第三方施工安全威胁,自主开发管道光纤安全预警技术。利用分布式光纤振动传感器,可对管道沿线的人工挖掘、机械挖掘等安全威胁行为进行准确识别和精确定位。此外,还可提供长距离通信光缆故障快速定位和管道清管器实时运行定位功能。获得国家专利20余项,服务国家管网集团下属多条油气管道。拟在天开科技园建立公司。

8.基于机器视觉的精密检测技术

以自主研发的通用机器视觉检测平台为基础,结合各类机器视觉算法,实现OCR检测、缺陷检测、形状检测等多类型多用途工业品表面质量检测。通过选择不同种类的相机和镜头,也可以实现对于工件的高精度尺寸测量。测量范围:200mm*200mm。测量精度:0.005mm。产品服务于航天二院、中国管网集团多家下属企业。

9.三维扫描装备开发及技术应用

针对无人机、火箭、导弹、超高速飞行器等都重心测量精度低、设备通用性差的技术难题,结合扫描技术开发了基于扫描的产品重心高精度测量系统。该方法具有测量精度高、无须定位、设备通用性好、重心调配智能化等突出优点。该技术申请专利4项,授权专利2项,并成功应用于航天科技集团某型无人机重心精准测量以及某测试设备头骨模型重心测量及智能化调整。

10.骨科医疗四轴增材制造系统

面向骨科矫形、骨科外固定和足科矫形行业需求,采用Delta+B轴结构研发成功四轴大流量FDM 3D打印机,以STM32F446ZET6控制芯片作为中央处理系统开发控制系统,实现四轴联动打印。基于OpenCascade内核,开发自主知识产权的四轴专用切片软件。目前该项目已进入市场化推广阶段。

11.机器人激光加工集成工作站

实现集激光切割、激光淬火、激光熔覆等机器人激光加工工作站的集成,满足各种复杂零件激光切割、表面强化、堆焊或再制造等需求。开发有专用机器人离线编程软件,能够实现不同工作环境、各种复杂动作、功能的快速程序化,可根据加工条件对其进行优化并直接输出不同类型机器人的控制程序。在机器代人、小批量个性化定制、特殊工况等方面有很大应用前景。

12.智能制造系统可适应规划与数字孪生系统

提出了面向产品个性化定制需求的智能制造系统可适应规划仿真设计方法,可用于提高数控装备及制造系统的运行精度、效率和实时调控能力,实现了智能制造系统与装备数据集成管理、制造过程实时调控到生产过程动态运维的信息管理与执行功能。该成果填补了天津市自主知识产权的智能制造工业软件空白,促进制造业数字化升级与智能制造强有力地支撑天津市制造业立市,加速制造业高端化、智能化、绿色化发展。

13.数字化管理系统

自主开发数字化管理系统,系统包含生产准备、生产作业、生产财务三个模块,具备清晰通用的优点,已成功在天津和光精密机械有限、保定开拓精密仪器有限公司等20余家单位应用推广,解决了企业的实际问题。

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