母院背景

母院背景

中心介紹

Introduction

 集成所-精密工程研究中心

 

中國科學院深圳先進技術研究院精密工程研究中心是香港中文大學精密工程研究所的同源機構,2006年成立。本中心致力于精密工程技術與應用的研究和開發,主要研究方向包括精密制造與自動化技術、精密檢測技術與精密運動控制技術,中心努力開拓精密工程在機械、電子、能源、交通運輸裝備等各領域的應用,不斷提升精密工程行業創新水平,力爭成為國內一流的精密工程研究機構。
中心2011年獲批籌建深圳市精密工程重點實驗室,2012與2013年分別與深圳市百泰珠寶首飾有限公司成立“貴金屬首飾精密加工聯合實驗室”、廈門市意杰文化傳媒有限公司成立“智能機器人聯合實驗室”、與中航航空電子有限公司揭牌成立聯合實驗室、與香港中文大學成立“精密工程聯合實驗室”。另外,還與深圳市百泰珠寶首飾有限公司成立“深圳市中科百泰科技有限公司”,共同推動珠寶加工產業的裝備升級和技術創新。

精密工程研究中心的主要研究方向:

 

何凱 博導

博士、副研究員、中心執行主任
分別于1995年和1998年獲得合肥工業大學學士、碩士學位,專業為機械制造及其自動化;隨后在合肥工業大學機械與汽車工程學院任講師、助理研究員;2003年9月起在香港中文大學自動化與計算機輔助工程學系任訪問學者、研究助理,2004年4月至2008年1月在該系攻讀博士學位,2008年4月起在香港中文大學精密工程研究所做博士后,2008年9月加入深圳先進技術研究院擔任精密工程中心副主任。已參加完成了多項國家和安徽省重點科技攻關項目以及香港創新科技基金和香港研究基金項目。目前主持多項中科院、廣東省及深圳市科技項目、企業合作項目,主要研究方向:精密制造及自動化技術、工業機器人、金屬成形技術及裝備等。

 

主要研究項目有:

(1)金屬板材沖壓式無模漸進成形技術

為滿足小批量生產和樣品制造,我們提出一種金屬板材無模漸進成形技術,其工作原理:首先導入設計好的最終零件的三維CAD模型,然后按給定的層間距將CAD模型分層切片,將三維CAD模型離散成一系列的二維曲線,最后壓力機上的球形小沖頭沿每個片層的外輪廓線連續沖擊金屬板材,通過一系列的局部小變形來完成整個零件的加工,整個成形過程都由壓力機的數控系統自動完成。該技術實現了鈑金零件的無模成形,與傳統的整體成形模具相比,節省巨額制造模具的費用,將快速原型制造技術與塑性成形技術有機結合,產品制作周期短,易于修改,非常適合小批量、多樣化、復雜板件的生產和試制,特別是對一些新產品的開發具有巨大的經濟價值,具有實用性。

無模單點沖壓式漸進成形樣機及成形樣件

 

(2)金屬板材高壓水射流柔性漸進成形技術

針對小批量生產和樣品制造,我們還提出一種高壓水射流板材無模漸進成形技術,它是在板材漸進成形技術基礎上結合高壓水射流技術而發展起來的一種新技術,它的核心思想是用具有一定壓力的水射流替代漸進成形的金屬工具頭,用水通過高壓泵,經噴嘴將高壓水噴射到板材上,水的動能轉化為作用于板材的壓力能,使板材產生局部塑性變形。在計算機控制下高壓水噴嘴沿規劃路徑運動,完成層層加工,直至最終成形。高壓水射流漸進成形技術為加工金屬板材提供了一種新的方法,無需模具,非常適合小批量零件加工和新產品樣機研制。同時,其加工時接觸的界面是液體—固體,摩擦小無須潤滑,接觸面上壓力分布更加均勻,零件表面質量好,高柔性,高效率,綠色環保。

五軸高壓水射流漸進成形樣機

加工的不銹鋼樣件及波紋管樣件

(3)高強度高性能金屬蜂窩成形工藝及裝備

高速列車鋁蜂窩吸能器是高速列車被動安全防護技術的核心,是保證乘客免受重大災害的終極安全衛士,然而我國目前還沒有掌握高速列車用高強度、高性能鋁蜂窩吸能器的制造工藝,因此開展高速列車鋁蜂窩吸能器的研究具有重要的科學意義,重大的現實意義和工程實用價值。本項目基于成型法加工金屬蜂窩芯的工藝,研制一套自動化加工成套裝備,所研制的高強度鋁蜂窩吸能器裝備主要由四大模塊組成,鋁箔表面處理模塊、鋁箔成型模塊、鋁箔涂膠模塊、鋁箔疊加模塊,通過對各個模塊的分析與設計,最終實現金屬蜂窩芯研制。

高強度鋁蜂窩成套裝備工程樣機



研制的高強度鋁蜂窩

(4)數控珠寶首飾車花機

黃金飾鏈是最普遍的珠寶首飾,幾乎每一個珠寶首飾加工企業都將它作為主要的產品之一。針對黃金飾鏈的自動化裝備具有龐大的市場需求,它將帶來黃金飾鏈甚至是珠寶首飾行業的產業升級,使所生產的黃金飾鏈及其他黃金飾品的附加值更高,市場競爭力更強。針對珠寶首飾行業的自身屬性,利用現代先進制造技術,我們研制出了一套高端珠寶首飾五軸聯動數控裝備,推動整個黃金飾鏈加工行業向機械化、自動化和高精度作業轉型,為批量生產高端珠寶首飾及提高生產效率奠定基礎,同時,通過高端珠寶首飾自動化加工裝備的應用,促進珠寶首飾行業設計水平的發展。


數控珠寶首飾車花機與加工的黃金飾鏈

(5)規則多孔金屬材料制備工藝

規則多孔金屬材料的制備工藝及其相關力學性能是本項目的主要研究內容。目前多孔金屬材料主要通過發泡法或金屬粉末燒結法制造,但這兩種方法只適用于泡沫金屬(非規則多孔材料)。而對于規則多孔金屬材料,主要通過選擇性激光燒結和脫模鑄造的方法制造。這些方法工藝復雜、成本高。本項目提出一種新的規則多孔金屬的制備方法,即:先采用傳統金屬板材沖壓成形加工(沖裁和折彎等)的方式制成單個單元胞體,然后再將單個單元胞體拼接成規則多孔金屬材料的整體結構。項目還將通過數值模擬和實驗測試探討結構的力學性能。

利用金屬板材成形技術制作單元體


單元體的樣件及組裝好的規則多孔金屬結構組件

(6) 基于嵌入式運動控制系統的關節式機器人

基于嵌入式運動控制系統,研制四軸SCARA機器人和六軸關節式機器人。四軸SCARA機器人要求重復定位精度優于0.05mm,運動速度大于1.5米/秒,六軸關節式機器人重復定位精度優于0.08mm,運動速度大于2米/秒。
已經研制出四軸和六軸機器人如圖所示。樣機運行穩定,定位精確,用戶可自定義IO,實現多種運動軌跡的實時切換。對機器人機構學、運動學和動力學建模、運動插補算法、機器人運動控制系統等領域進行深入研究,完成了四軸和六軸機器人樣機的研制,并在深圳高交會上進行展示,取得了良好的效果。

四軸SCARA機器人 六軸關節式機器人

傳統的人工打磨拋光方式:效率低、產品質量一致性差,而且打磨車間粉塵多,環境惡劣,存在較大的安全隱患對人體也十分有害。近年來隨著企業招工難,人力成本不斷增加,企業生產模式轉型升級等,迫切需要自動化的拋光打磨設備,以降低企業成本、提高企業市場競爭力。為此我們設計并研制了一套拋光打磨機器人系統,該系統由工業機器人、力檢測補償裝置、砂帶機、布輪機等組成,通過設計合適的夾具夾持工件可以實現水龍頭、門把手等復雜曲面的打磨拋光。該套打磨系統已經應用于相關企業,下一步我們還將設計實現針對運動器械、眼鏡架等復雜物體的打磨拋光系統,推動傳統拋光打磨企業向自動化、智能化的模式轉變。

打磨拋光機器人系統與打磨工件

(7)手機光譜儀

光譜檢測技術在食品藥品檢測、環境監測、生化分析、照明檢測等領域具有廣泛用途。傳統的光譜儀體積龐大、價格昂貴,只適合于實驗室使用。具有手掌大小的光纖光譜儀具有良好的便攜性,價格適中,近二十年來得到迅速發展,然而其市場定位仍未突破專用檢測儀器的范疇。隨著移動互聯網時代的到來,第三代基于智能手機的微型光譜儀具有極致便攜、價格低廉的優點,將成為真正意義上“口袋里的實驗室”,具有廣闊的市場空間。

手機光譜儀樣機、拍攝光譜圖


 

精密工程研究中心

中心聯系方式

CONTACT

聯系人:曹曉燕

地址:天津市西青區海泰發展六道興企一號園區

電話:022-60965987

郵箱:caoxiaoyan@tiat.ac.cn

Powered by CmsEasy