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內蒙古工業大學機電裝備制造研究創新團隊
2017-10-31 16:10  

一、基本情況

機電裝備制造技術研究創新團隊經申請于2010年經學校批準成立。團隊立足自治區裝備制造、航天工業、可再生能源、重型車輛等領域,緊密結合自治區新型工業化戰略,機械系統動力學及數字化設計性、復雜機電裝備制造與控制關鍵技術等研究方向密切追蹤本學科領域的最新發展趨勢和動態,以建立高素質的人才隊伍,促進機械工程學科的建設和發展、為自治區裝備制造企業提供科技服務為目標,卓有成效地開展工作,逐步形成了一支年齡、學歷結構合理、朝氣蓬勃、團結向上、具備承擔重大科技攻關能力的科技創新團隊。2013年建設期滿經學校組織驗收獲得通過。

二、隊伍建設

創新團隊實驗室重視科研團隊隊伍建設,結合自身的科研開發工作需要,不斷凝練研究方向,促進青年人才培養提高,努力建立國內有一定知名度和影響力的科研學術高地,逐步形成有凝聚力、有合作精神的學術團隊,能夠承擔重大科研項目,培育重大科研成果,為地區經濟發展做重大貢獻。2013年以來,在團隊的積極培育下,依據研究方向新申請獲批學??蒲袆撔聢F隊3個:固體火箭發動機裝備技術創新團隊、介入醫療器械研發創新團隊、農牧業裝備技術創新團隊。團隊在隊伍建設方面主要從以下幾個方面開展隊伍建設:

1)積極引進國內知名專家和優秀中青年人才

實驗室圍繞自治區和學校人才政策,面向海內外公開招聘具有創新性構想和戰略性思維、能帶領本學科跟蹤國際科學前沿并趕超國際先進水平的學科帶頭人,開展原創性、重大理論與實踐問題研究和關鍵領域攻關,柔性引進國防科技大學黃洪鐘教授、浙江大學張樹有教授,開展可靠性技術研究和智能制造相關理論技術研究。2015年以來實驗室依托學院招聘博士畢業生6人,其中有國外留學經歷2人,公開招聘碩士畢業生10人。

2)優秀中青年人才培養措施

實驗室制定青年骨干教師專門培養計劃,鼓勵和支持青年骨干教師進入國內外高水平大學和重點科研基地研修學習、開展經常性的學術交流活動,在職攻讀碩士、博士學位,不斷進行知識更新,提高教師教育教學的基本素質和科研能力。同時,實驗室積極組織力量,積極支持青年教師申請承擔國家、自治區科研項目,開展校企合作,為其成為學科帶頭人或優秀學科帶頭人后備人選創造條件。2016年以來晉升教授4人,副教授4人,有2名青年教師被學校批準為青年學術骨干。
3)青年教師實踐能力鍛煉

實驗室重視青年教師的工程實踐能力鍛煉,邀請專業水平高、實踐經驗豐富的退休和在職教師講授,利用周六時間進行了8個專題20學時的教師專業知識培訓。培訓培訓質量和效果顯著,鞏固、提高了教師的專業知識和專業水平,掌握最新的國家標準和先進的加工設備、部件、元器件、工藝和材料知識,對進一步提高教學質量和畢業設計水平大有益處。

在實踐能力提升培訓方面,組織青年教師赴洛陽、包頭等地進行傳統加工技術及現代設備實踐操作培訓。安排教師分別赴陜西西安黃河機器制造廠工模具分公司、西安深博數控機械設備有限公司、昆山凱捷源精密工業有限公司等進行了企業實踐和項目聯系。

三、主要研究成果

1)圍繞特殊行業生產中的關鍵設計問題,開展多物理場機械系統動態特性應用基礎研究。對固體火箭發動機推力向量控制系統接頭部件進行了多體動力學計算和研究,通過了發動機冷態擺動和地面熱試車全程試驗,其成果為新一代某型固體火箭發動機推力向量控制系統研制提供了有益的理論和技術依據,研究工作發展了復雜工況條件下等效柔體動力學的理論和方法,多篇論文發表在中國機械工程領域的權威性學術期刊《機械工程學報》。

2)開展復雜機電裝備制造與控制關鍵技術開展研究,重點包括固體火箭發動機插芯脫模遠程控制裝備、固體火箭發動機藥柱整形裝備、小型無人飛行器控制系統等,2013年以來承擔科工集團航天六院等國家大型企業合作項目20多項,取得了多項工程應用成果,并在生產中發揮了重要作用。

3)圍繞復雜機電系統振動與噪聲分析、車輛故障診斷等,開展先進信號分析理論和應用研究。針對自參考干涉波前傳感器的探測原理、探測精度、所涉及的關鍵器件的結構尺寸以及該波前傳感器在自適應光學系統中的應用以及一系列關鍵技術問題開展研究,提出了基于非相干成分信息的盲信號解析分離方法,有效解決了信號處理中頻譜混疊信號不可分離問題。發表高水平研究論文10余篇,其中SCI收錄6篇。

4)開展人體管腔內支架及其裝備的研究與開發,尤以超精密加工制造技術、高分子材料應用研究、金屬表面功能化處理、心腦血管支架及外周支架設計理論研究等方面成績突出,居于學術領先地位。目前深入系統地掌握了心血管支架、腦動脈瘤血管支架、頸動脈支架的設計方法,開發了結構優化設計軟件,提出的評價測試技術等方面的研究成果已引起國內外學術界的廣泛關注,先后主持或參與10多項科研工作,申請了國內外發明專利6項,并研制成功了具有國內外先進水平的CoCr合金類金剛石碳膜DLC(Diamond-Like-Carbon Coating)心血管支架,目前該發明已經產品化,取得CE認證,在歐洲上市。

四、國內外學術交流與合作情況

實驗室積極開展學術交流,開展國內、國際間學術交流與合作,與聘請專家、學者講學及開展合作研究,拓寬實驗室的學術視野,密切與國內外高水平院校、研究機構的聯系,2013年以來,學院通過合作交流、訪問等形式,邀請工程院院士、高校知名教授、國外教授、企業專家等舉辦學術報告18次(工程院院士報告1次,國外院士報告1,國外教授2次,區外教授5次,企業專家5次,校內教授4次)。其中譚建榮院士針對工業4.0所作的“創新設計與智能制造─關鍵技術與典型應用”學術報告從制造業發展與社會變遷的時間脈絡,闡述了工業1.0到工業4.0的特征,總結歸納了全球制造業的發展歷程,并從國家戰略需求層面,精確分析我國機械工業現狀及國際前沿核心技術發展動態。他結合數字化設計、智能設計的國內外研究熱點與發展趨勢,綜述了智能制造的三大內涵,并提出機械化→自動化→智慧化→腦控化的制造科學發展必由之路。譚建榮院士深入淺出、生動精彩的報告深深吸引了廣大師生,受到與會者熱烈歡迎。承辦國內機械工程領域學術會議2次。組織成員赴浙江大學、北京理工大學、北方交通大學等國內院校7次。學院積極開展中外合作辦學模式的嘗試,先后與英國斯旺西城市大學、英國斯特拉斯克萊德大學等國外大學建立了合作培養協議,有4人次赴國外進行考察學習。合作辦學對培養能熟練運用英語、知曉國外專業知識、具有國際化服務意識和創新意識的專門人才,對引進國外優秀教學資源,拓寬教師的國際視野等均具有積極意義。

.科技服務典型案例

1、服務地區企業 效力國家航天和國防事業

利用機械工程學科的人力和內蒙古自治區液壓傳動與控制工程技術研究中心、內蒙古自治區機電控制重點實驗室以及內蒙古液壓技術研究所等平臺資源,服務于中國航天科工集團第六研究院固體火箭發動機設計和生產需求。

基礎理論、計算方法研究以及試驗研究,為新產品設計提供技術支持。針對某型號固體火箭發動機推力向量控制系統接頭部件的多體動力學問題,研究復雜工況條件下等效柔體動力學的理論和方法,開展多物理場機械系統動態特性應用基礎研究,研究多擾動下充液柔性航天器動力學響應及其顫動抑制策略等。研究成果發表在《機械工程學報》、《固體火箭技術》等中國機械工程領域的權威性學術期刊。其成果通過了發動機冷態擺動和地面熱試車全程試驗,為新一代某型固體火箭發動機推力向量控制系統研制提供了有益的理論和技術支持。

研制多種類、多系列生產裝備,提高企業生產效率,改善生產環境。按照企業特殊生產技術要求,自主研發了的系列遠程控制自動化裝備,用于多種型號和規格的大小型固體火箭發動機的插芯、脫模、多發澆注、多發硫化、殼體加工、刮涂、工藝試驗、檢測校準、推進劑模擬整形、藥柱裝配與退出等生產工序、固體發動機包覆層自動成型、封頭與燃燒室自動裝配裝、靶線藥條自動打孔、噴管堵片打開試驗等。所有項目屬于國防科工或研究院技改類生產項目,通過該研究院專家組的驗收后,應用于相應單位的生產實際。這些裝備的應用,解決了固體火箭發動機人工生產操作的落后作業模式,使生產作業更加安全、科學及合理,提高了生產作業的安全性和科學性。裝備的使用實現了遠程防爆監測和控制,也為新型號的發動機試制作業提供了理論依據和設備條件。遠程控制降低了事故發生幾率,同時避免了人員傷亡。

成果技術水平國內領先,多項項目填補了行業空白,已作為國防科工技術秘密進行了保護。所研制設備投產應用后使用效果良好,具有相當大的經濟效益和社會效益;為國家安全和國防事業做出了貢獻。

2、開發新型醫療器械,助推園區成果轉化

跟蹤學科發展前沿,開展超精密加工制造技術、微小機械性能評價測試技術的前沿性探索研究。針對生物醫療器械領域的研究熱點,開展介入醫療器械領域前沿性課題,在心腦血管支架的設計理論及方法、在心腦血管支架開發、介入醫療器械的研制、先進加工制造技術等方面研究成績突出,居于學術領先地位;提出的關于心血管支架的設計方法及評價技術等方面的研究成果已引起國內外學術界的廣泛關注。以“介入醫療器械設計理論與研發”創新團隊建設為基礎,形成具有一定規模和實力的科研團隊,不斷完善介入醫療器械領域的研究方向,使其成為內蒙古工業大學具有鮮明特色的學科領域。

研究和開發了新型心腦血管支架,臨床應用前景廣闊,在今后相當長的時期內將是支架相關學科的重要研究方向。所屬團隊凝煉出介入醫療器械設計理論、醫療器械制備技術與評價方法、高值耗材科研成果轉化應用三個研究方向。在心腦血管支架開發、介入醫療器械的研制、先進加工制造技術等方面形成特色和優勢,科研實力和水平達到國內先進水平,開創了自治區新型介入醫療器械研制的新局面。

團隊研發的一系列新型微創介入產品中,重點產品椎動脈血管支架、髂靜脈支架、可降解鎂合金冠脈支架和可轉換型腔靜脈濾器等,這些產品是以血管病變為適應癥,專門用于恢復血管血流狀態和增加血流量,同時具有預防斑塊脫落的作用,可預防和治療血管內再狹窄疾病。這些發明都具有自主知識產權,申請了實用新型、發明專利和國際發明PCT專利,都屬于全球首創,是市面上針對特有的血管病變為適應癥而設計的支架系統。這些產品的研發與國內外的6家企業和15家醫院聯合研發,融資5000多萬元,有些項目被評為蘇州市姑蘇創新創業領軍人才計化、吳中區創業領軍人才計劃、吳中區工業科技計劃。目前,這些產品完成了材質選擇定型、型式設計、型式檢驗和動物試驗等工作,并在全國多家醫院同時開展臨床試驗,目前治療療效良好,產生了良好的社會效益。

3、開發百米軌焊軌生產線  服務國家高速鐵路建設

國際上對高速鐵路的定義是商業運行速度200公里/小時以上,高速鐵路必須鋪設長軌。長軌要求彎道,焊縫五痕跡,因此鐵軌焊接技術難度大,要求高。百米軌焊軌生產線項目是由呼和浩特鐵路局焊軌段承擔的鐵道部重大技改基礎建設項目之一,是為了完成鋼鐵公司出廠鋼軌從25米到100米的重大技術提升之后的百米軌焊軌生產任務。實現鐵道線路的超長軌鋪設,以適應國家經濟發展對鐵路重載、高速和電氣化等要求。

為呼和浩特鐵路局焊軌段開發的百米軌焊軌生產線主輔送軌機液壓集成控制系統、鋼軌調直機液壓集成控制系統、靜彎機計算機控制系統、多軌吊液壓控制系統、鋼軌軌底焊縫全自動磨削機床計算機數字控制系統、鋼軌焊接轍叉計算機檢測控制系統等機電液自動控制裝備,是按照呼和浩特鐵路局焊軌段的鐵道部百米軌焊軌生產線項目的總體要求和相應的生產線的整體設計和作業功能要求,進行研究開發相配套的,實現16臺送軌機的液壓集成控制及生產線生產裝備的成套化,是集液壓、電氣、自動檢測與控制于一體的自動化生產線系統。本項目正式投入使用以來,各系統運行可靠,工藝參數的調整靈活方便,無故障運行時間符合要求,系統功能設置合理,便于進行設備的調整、維護和生產管理,達到了設計技術要求,完全適應企業的連續生產模式。該生產線投入生產后,企業的生產技術和產能有較大提升,生產技術水平全國領先,充分檢驗了設備的可靠性和生產能力。

4、改革傳統機械技術,提升能源裝備技術

2010年以來,郭志平教授為首的科研團隊積極開展科技服務企業工作,與泰安巨菱鉆探裝備有限責任公司開展產學研合作,在氣動馬達研究領域完成了多項技術開發工作,為傳統機械的技術提升做出了新貢獻。開展的研究工作有,氣動絞車關鍵技術研究及性能優化軟件開發、載人氣動絞車、“5*135型活塞式氣動馬達設計項目等。十二五末,為企業進行了5×135氣動馬達性能改進優化設計,提升了該產品的技術性能,工作性能達到了英格索蘭氣動馬達水平。為企業成功開發了氣動馬達集成控制系統,該系統集成度高,控制技術先進,整體性能良好,為今后氣動馬達控制系統的系列化打下了堅實基礎。在“氣動絞車關鍵技術研究及性能優化軟件開發”項目中,研發了載人氣動絞車上升、下降、急停等各種工況的安全控制關鍵技術和排繩裝置,提升了氣動絞車在特殊工作環境下的安全性。開發出了氣動馬達設計專用軟件,提升了企業新產品的研發速度。近幾年,企業產品技術含量不斷提升,大部分產品已經達到了國內先進水平,利潤上升了1000多萬。由于郭志平教授多年從事氣動馬達領域的研究,已被該公司聘為了泰安市氣動機械工程技術研究中心專家。為企業作出的相關研究成果,載人氣動絞車研究獲2014年山東省科技情報科學技術獎三等獎;絞車自動排、出繩裝置獲2015年度泰安市專利獎二等獎,礦用型氣動絞車獲2015年度泰安市科學技術三等獎。

在良好合作基礎上,現與企業已制定了“十三五”工作計劃?!笆濉逼陂g,郭志平教授團隊將為企業研發極端低溫環境工作條件下的氣動絞車,為國內該項研發填補空白,已滿足市場的急迫需求。另外,該團隊已開發成功小功率微渦輪式氣動馬達,該馬達未來可應用于石油鉆探領域特殊場合應用。根據企業未來發展需求,進一步開展實驗中心建設工作,為新型絞車產品進行出廠性能檢測和實現新產品中試。應用“5×135氣動馬達升級取得的成功經驗,全面改進在線生產的各類活塞式馬達。

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