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本成果提出了基于零件批量加工數(shù)據(jù)分析的加工工藝與流程優(yōu)化，主要包括零件加工過程的工藝數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)算法、基于數(shù)據(jù)和機理模型相結(jié)合的零件加工精度預(yù)測、基于機器學(xué)習(xí)的零件加工工藝優(yōu)化與決策、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的零件批量加工工藝優(yōu)化方法驗證這四方面。以下是各方面具體對應(yīng)內(nèi)容： 1）零件加工過程的工藝數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)算法：在數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)算法方面，搭建了軸類零件全流程加工工況數(shù)據(jù)實時采集硬件平臺，實現(xiàn)對加工力、加工振動、主軸電流等工況數(shù)據(jù)的實時在線獲取。 2）基于數(shù)據(jù)和機理模型相結(jié)合的零件加工精度預(yù)測：在航空薄壁件加工精度預(yù)測方面，對復(fù)雜曲面加工過程混合建模與全流程加工精度預(yù)測等理論開展了深入研究工作；建立了零件單工序/多工序加工精度預(yù)測混合驅(qū)動模型，實現(xiàn)了加工精度的高效高精預(yù)測。 3）基于機器學(xué)習(xí)的零件加工工藝優(yōu)化與決策：在軸類零件全流程加工工藝優(yōu)化與決策方面，圍繞隱馬爾可夫決策過程、遺傳算法等理論開展了理論研究工作，結(jié)合軸類零件加工過程開展了優(yōu)化工作；提出了加工參數(shù)自適應(yīng)調(diào)控聯(lián)合決策方法。 4）基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的零件批量加工工藝優(yōu)化方法驗證：構(gòu)建加工數(shù)據(jù)庫1套，包含機床設(shè)備、加工刀具、加工參數(shù)、檢測數(shù)據(jù)等四種類型數(shù)據(jù)。開發(fā)全流程加工智能推理軟件1套（部署于中航發(fā)南方公司柔軸車間），實現(xiàn)航軸全流程質(zhì)量數(shù)據(jù)感知與工藝優(yōu)化，其中全流程誤差建模與分析模塊實現(xiàn)了端到端的零件加工質(zhì)量智能推理，可以用于工藝設(shè)計與現(xiàn)場預(yù)先感知，加工過程工藝數(shù)據(jù)挖掘模塊實現(xiàn)基于批量數(shù)據(jù)的多工序誤差流分析，實現(xiàn)后續(xù)工序加工誤差推理，加工過程工藝優(yōu)化與智能決策模塊實現(xiàn)了零件多工序加工質(zhì)量數(shù)據(jù)推理與給定期望指標下的加工參數(shù)優(yōu)化。 圖1 本成果對應(yīng)功能結(jié)構(gòu)示意圖 【技術(shù)優(yōu)勢】 圍繞航空領(lǐng)域制造的加工質(zhì)量問題，開展基于制造過程數(shù)據(jù)的工藝全流程智能決策技術(shù)與系統(tǒng)的研發(fā)，初步實現(xiàn)工藝與制造過程的智能控制。在數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)算法、航空薄壁件加工精度預(yù)測、軸類零件全流程加工工藝優(yōu)化與決策、零件全流程加工質(zhì)量智能推理與優(yōu)化、智能加工產(chǎn)線智能決策技術(shù)應(yīng)用與推廣等多個方面實現(xiàn)了突破，具有顯著的理論價值與應(yīng)用價值。 規(guī)范制定方面，研究了薄壁件加工誤差產(chǎn)生的深層機理，構(gòu)建了批量零件加工過程中誤差傳遞的理論模型，探究了機床、夾具、刀具、加工參數(shù)全方位、多層次的因素對于零件加工誤差產(chǎn)生的影響規(guī)律，提出了零件加工工藝與流程優(yōu)化策略，形成制定面向航空發(fā)動機大長徑比軸類零件的決策規(guī)范，規(guī)定軸類零件全流程加工過程中機床、刀具、裝夾、加工參數(shù)四個方面的具體要求。通過中國航發(fā)南方工業(yè)有限公司企業(yè)標準體系管理系統(tǒng)制定、修改、審批，形成《航空發(fā)動機軸類零件加工工藝優(yōu)化與決策技術(shù)規(guī)范Q/2B 1586—2022》。 軟件開發(fā)方面，將上述理論成果進行高度集成，開發(fā)了零件全流程加工智能推理優(yōu)化軟件（MIO軟件）。軟件集成了四大功能模塊，包括加工工藝數(shù)據(jù)庫、全流程誤差建模與分析、加工過程工藝數(shù)據(jù)挖掘、加工工藝優(yōu)化與智能決策。相關(guān)知識與優(yōu)化規(guī)則形成權(quán)。全流程加工智能推理優(yōu)化軟件以及知識庫軟件通過第三方測評，測評機構(gòu)具備MA與CNAS認證資質(zhì)，最終形成《零件全流程加工智能推理優(yōu)化軟件第三方測試報告》、《智能加工產(chǎn)線工藝全流程智能決策工藝知識庫軟件第三方測試報告》。 應(yīng)用驗證方面，結(jié)合航空發(fā)動機制造具體需求，將相關(guān)成果應(yīng)用到某型號航空發(fā)動機軸類零件（動力渦輪傳動軸）加工生產(chǎn)中。將零件全流程加工智能推理優(yōu)化軟件部署在航軸加工車間，在驗證產(chǎn)品的加工設(shè)備上部署了數(shù)據(jù)采集裝置，實時采集加工過程數(shù)據(jù)，集成企業(yè)工藝資源數(shù)據(jù)庫和產(chǎn)品數(shù)字化檢測系統(tǒng)，獲取機床、夾具、刀具、產(chǎn)品質(zhì)量等信息，構(gòu)建了加工工藝數(shù)據(jù)庫，開展了航軸加工工藝分析、現(xiàn)場加工質(zhì)量預(yù)先感知、加工工藝與流程優(yōu)化、現(xiàn)場實際加工驗證等工作。通過南方公司現(xiàn)場應(yīng)用驗證，零件次品率平均降低54.53%。（2019年至2020年優(yōu)化前，次品率為8.38%；2021年6月至2022年5月優(yōu)化后，次品率為3.81%）。相關(guān)應(yīng)用驗證通過了中國航發(fā)南方公司的效果認定，并形成用戶報告。 【技術(shù)指標】 1）采用機理模型/有限元仿真技術(shù)獲取切削力/熱/柔度/加工誤差數(shù)據(jù)集，構(gòu)建代理模型實現(xiàn)了切削過程的毫秒級預(yù)測，切削過程關(guān)鍵物理量的預(yù)測時間優(yōu)于10毫秒。 2）建立了機理模型與小樣本工況數(shù)據(jù)混合驅(qū)動的預(yù)測模型不確定分析與量化模型，提出了貝葉斯框架下的不確定校準方法，實現(xiàn)了加工誤差快速（毫秒級）精準（偏差小于5微米）預(yù)測。 3）提出了航軸加工質(zhì)量狀態(tài)估計方法，建立了現(xiàn)場多源數(shù)據(jù)信息串聯(lián)模型，基于隱馬爾科夫的決策模型，實現(xiàn)工序間感知平均誤差控制在9.21%內(nèi)。 4）建立了加工次品率與加工參數(shù)約束集間雙向映射互通模型，首次提出了基于隱馬爾科夫模型與遺傳算法的聯(lián)合決策方法框架，聯(lián)合決策優(yōu)化框架保證次品率降低優(yōu)于50%。

本軟件為系列化葉輪專用CAM軟件，可完成整體離心葉輪和軸流葉輪的四坐標以及五坐標數(shù)控加工編程工作，葉輪幾何形狀可以是直紋面葉輪或自由曲面葉輪；也可以完成葉片的三坐標數(shù)控加工編程。用戶只需輸入葉輪數(shù)據(jù)和加工工藝參數(shù)，軟件即可自動生成特定機床的數(shù)控加工代碼。    主要功能： 1）曲面造型功能：根據(jù)葉輪設(shè)計數(shù)據(jù)，計算機自動生成葉片以及葉輪的幾何形狀，并顯示在計算機屏幕上，可通過鼠標進行平移、旋轉(zhuǎn)和縮放操作。 2）刀具軌跡的生成：在葉輪粗加工中，主要針對立銑刀，采用高效的刀位軌跡排布算法，縮短刀具走刀長度，提高加工效率；精加工階段，針對常用的球頭刀或者切削刃為二次回轉(zhuǎn)曲面的非標準刀具，規(guī)劃出刀具加工軌跡，非標準刀具尺寸可根據(jù)葉輪數(shù)據(jù)由軟件給出。粗加工和精加工的刀具軌跡以圖形方式輸出。 3）刀具干涉檢查與修正：對生成的每一個加工刀位，自動進行干涉檢查，并自動修正干涉刀位。對于最終無法修正的刀位，給出刀具與葉片的干涉量，并通過計算機屏幕顯示干涉刀位位置，供設(shè)計人員重新選擇合適的刀具。 4）后置處理：可根據(jù)用戶不同的數(shù)控機床結(jié)構(gòu)，調(diào)用相應(yīng)的后置處理程序，生成符合用戶機床要求的數(shù)控加工代碼。    技術(shù)特點： 1）本系列軟件既能完成離心葉輪的整體加工編程，又能完成軸流葉輪的加工編程；兩種葉輪的葉片可為直紋面也可為自由曲面。 2）粗加工采用高效的刀具軌跡，無走刀浪費。 3）對于自由曲面葉輪，精加工可采用二次回轉(zhuǎn)面刀具，加工效率可大幅度提高； 4）對于直紋面葉輪，采用側(cè)銑法加工，對每一步刀位都采用獨特的算法進行了優(yōu)化，使得加工過切量為最小，提高了加工精度。 5）對于干涉到位，給出了干涉量和干涉位置，便于設(shè)計人員選擇刀具或修改葉輪的設(shè)計數(shù)據(jù)。 6）對葉片前緣和尾緣進行了修圓，提高了加工質(zhì)量。    應(yīng)用范圍： 1）鼓風機、壓縮機內(nèi)的離心葉輪； 2）飛機發(fā)動機葉輪、軍事裝備推進器中使用的葉輪； 3）微型葉輪式人工心臟中的葉輪。

項目簡介 地面上運行的水泵工作時要求有一定的安裝高度，即吸程，若泵至水面的距離高于 吸程，水泵就不能正常工作。目前，由于地表水位的日益下降，吸程不斷增加，很多柴 油機噴灌泵不能正常運行。針對這種應(yīng)用需求，開發(fā)出安裝高度達 15 米的射流—離心泵 裝置，裝置流量達到 20m3 /h 以上，能滿足無電地區(qū)噴灌、滴灌的需求。 適用范圍、市場前景 適用范圍：農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉等領(lǐng)域。 市場前景：結(jié)構(gòu)簡單、價廉物美、性能優(yōu)良等特點，市場前景看好。

一、項目簡介本項目針對航空航天中的鈦合金框架類零件，擬通過加工工藝優(yōu)化實現(xiàn)效率最大化和成本最小化雙目標；并以典型零部件，即某型航空發(fā)動機機匣的切削大數(shù)據(jù)為研究對象，采用深度學(xué)習(xí)方法對其進行多層次、多目標優(yōu)化分析，研發(fā)可替代進口航空航天精密刀具 9-12 種。并將應(yīng)用對象擴展到大飛機滑軌零件、渦輪盤零件、航空高溫合金零件等航空航天關(guān)鍵零部件。二、市場前景及應(yīng)用該項目成果已在西飛、西航等大型航空航天企業(yè)的重點型號工程上得以應(yīng)用。預(yù)期在未來五年內(nèi)產(chǎn)生 1 億元的經(jīng)濟效益；相較現(xiàn)有加工方式，預(yù)期可節(jié)省 10%的原料，同時縮短加工周期；項目預(yù)期產(chǎn)生 2 億元左右的間接經(jīng)濟效益；項目成果的整體性價比優(yōu)于同類國外進口刀具產(chǎn)品的 15%。本項目極大推動了校企合作平臺的構(gòu)建、制造大數(shù)據(jù)示范應(yīng)用及工業(yè) 4.0大學(xué)版智能制造平臺的建設(shè)；部分打破國外壟斷，實現(xiàn)行業(yè)引領(lǐng)和國際領(lǐng)先。三、技術(shù)成熟度概念驗證四、合作方式聯(lián)合研發(fā) 技術(shù)入股 轉(zhuǎn)讓附圖：原理樣機 工程樣機 中試產(chǎn)業(yè)化授權(quán)（許可） 面議西安交通大學(xué)國家技術(shù)轉(zhuǎn)移中心2104 工業(yè)機器人

一、項目簡介本項目針對航空航天中的鈦合金框架類零件，擬通過加工工藝優(yōu)化實現(xiàn)效率最大化和成本最小化雙目標；并以典型零部件，即某型航空發(fā)動機機匣的切削大數(shù)據(jù)為研究對象，采用深度學(xué)習(xí)方法對其進行多層次、多目標優(yōu)化分析，研發(fā)可替代進口航空航天精密刀具 9-12 種。并將應(yīng)用對象擴展到大飛機滑軌零件、渦輪盤零件、航空高溫合金零件等航空航天關(guān)鍵零部件。二、市場前景及應(yīng)用該項目成果已在西飛、西航等大型航空航天企業(yè)的重點型號工程上得以應(yīng)用。預(yù)期在未來五年內(nèi)產(chǎn)生 1 億元的經(jīng)濟效益；相較現(xiàn)有加工方式，預(yù)期可節(jié)省 10%的原料，同時縮短加工周期；項目預(yù)期產(chǎn)生 2 億元左右的間接經(jīng)濟效益；項目成果的整體性價比優(yōu)于同類國外進口刀具產(chǎn)品的 15%。本項目極大推動了校企合作平臺的構(gòu)建、制造大數(shù)據(jù)示范應(yīng)用及工業(yè) 4.0大學(xué)版智能制造平臺的建設(shè)；部分打破國外壟斷，實現(xiàn)行業(yè)引領(lǐng)和國際領(lǐng)先。三、技術(shù)成熟度概念驗證四、合作方式聯(lián)合研發(fā) 技術(shù)入股 轉(zhuǎn)讓附圖：原理樣機 工程樣機 中試產(chǎn)業(yè)化授權(quán)（許可） 面議西安交通大學(xué)國家技術(shù)轉(zhuǎn)移中心2104 工業(yè)機器人