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设备环境

 
      为确保实验中心设备的正常使用,实验中心制定了相关的设备使用条例,同时,各重大设备由专人管理,定期开放,为推进学院乃至学校的科研教学工作起到了一定的支撑作用。
重点仪器设备建设情况

1)“工业4.0-智能工厂实验室”

      “工业4.0-智能工厂实验室”在实验室物理系统的基础上,建立了虚拟仿真系统。其中,利用3D MAX等工具软件对实验室现场硬件及环境建模,通过Unity、C#等开发虚拟环境的“工业4.0—智能工厂实验室”动态仿真系统。仿真系统的模型位姿全部通过现场变量来驱动,从而保证物理世界与虚拟世界的一致性,为后续的数据挖掘提供基础。

      在物理系统中,建立了制造执行系统。通过引入一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统WIS,为“工业4.0—智能工厂实验室”提供包括制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、库存管理、设备管理、工具工装管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块,为实验室后续推进的PLM系统平台提供工厂级的数据互联与集成基础。完成投资1100万元。

2)五轴联动高速加工中心

      装备制造业是一国工业之基石,它为新技术、新产品的开发和现代工业生产提供重要的手段,是不可或缺的战略性产业。即使是发达工业化国家,也无不高度重视。近年来,随着我国国民经济迅速发展和国防建设的需要,对高档的数控机床提出了急迫的大量需求。机床是一个国家制造业水平的象征。而代表机床制造业最高境界的是五轴联动数控机床系统,从某种意义上说,反映了一个国家的工业发展水平状况五轴联动数控机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业,有着举足轻重的影响力。同济大学购买德国哈默机床公司的高速五轴联动镗铣加工中心一台,主轴转速24000转/分,加工工件范围800mm x 800mm x 500mm;高速五轴联动机床可加工超硬的模具钢、难加工的钛合金及形状复杂的叶轮零件等。加工中心服务于同济大学教学、科研和我国的国防事业该项目共投资450万元。

3)液压伺服双向拉伸试验机

      材料拉伸试验机是研究材料性能的一种重要实验设备,传统的材料拉伸试验机单方向施加拉力,广泛应用于冶金钢铁、机械制造、电子电器、汽车生产、纺织化纤等行业。拉伸试验机普遍应用于各类五金、金属、橡塑胶、鞋类、皮革、服装、纺织、绝缘体、电线、电缆、端子等各类资料,测试其拉伸、撕裂、剥离、抗压、弯曲等性能,用处普遍。随着复合材料、梯度性能材料等各向异性材料的应用越来越广泛,单向拉伸试验机已经不能很好的测试材料的性能,采用双向拉伸试验机测得的材料性能更接近于材料使用工况,同济大学联合美国美特斯公司共同开发试制了一台双向液压伺服拉伸试验机,用于材料性能的测试和研究。液压伺服双向拉伸试验机服务于同济大学教学、科研和汽车行业、航空航天领域等。项目总投资194万元。

4)快速原型机

      利用快速原型技术、快速制模和制造技术,能够加快产品研发速度和缩短产品上市周期,对提高公司市场竞争力具有重要意义。我们购买了恒通智能机器公司的SLA快速原型机一台,该设备利用分层制造技术将光敏树脂加工成快速原型零件,可广泛应用于新产品的试制,借助于真空注型机可以完成小批量试制。该设备价值90万元。

5)柔性制造系统(FMS)

      柔性制造系统是以数控机床或加工中心为基础,配以物料传送装置组成的生产系统。该系统由电子计算机实现自动控制,能在不停机的情况下,满足多品种的加工。柔性制造系统适合加工形状复杂,加工工序多,批量大的零件。机械实验教学中心的柔性制造系统主要由德国德马吉公司的铣削加工中心、德国Index公司的车削加工中心、德国FIX公司的桁架机器人及控制系统组成。柔性制造系统(FMS)能够通过编程实现零件的加工、输送、装缷等工作,能够培养学生操作、应用和研究柔性制造系统的能力。本系统共投资320万元。

6)表面侦测仪

      随着用户对机械产品性能要求的日益提高,产品设计和制造的精度要求也日益苛刻,这使得制造工业必须能够迅速做出调整以面对不断提高的制造精度要求。机械实验教学中心购买的ShaPix表面侦测仪,能快速提供直观可视的图像以便对生产过程进行实时有效的评估,其利用可调激光全息干涉仪技术对精加工平面进行三维高清晰、高速、高精度测量,使对物理样件或实际加工件精密机加工工艺进行更加深入细致的研究并使得快速改进工艺并确认成为可能,同时可对机加工及装配中出现的功能性故障进行可视化分析,快速确定故障源成为可能,并可以通过对物理样件或实际加工件的高清晰测量对产品性能进行仿真,以确定关键性工艺参数,并优化工艺资源,为后续相关研究奠定基础。本仪器价值99万元。

7) 工程机械电控硬件在环仿真

      为了能够掌握先进的工程机械仿真的技术, 为工程机械企业培养掌握数字设计和分析的新型复合工程设计人员, 机械实验教学中心购买了比利时LMS公司开发的LMS Imagine.Lab AMESim产品。比利时LMS公司的LMS Imagine.Lab AMESim是多领域系统仿真集成平台,能对多领域智能系统进行建模和分析并预言其多学科专业的耦合性能。LMS Imagine.Lab提供了大量的工程机械系统仿真的模块, 包括机械模块,传动模块,液压模块、电动模块,热模块。可以非常方便地通过这些经过工程应用验证模块中预先定义好的约4500个元件模型组装起来创建基于物理学的工程机械系统模型, 分析工程机械系统的各种性能。LMS Imagine.Lab AMESim可以用于:工程机械发动机性能及其控制系统仿真、发动机与工程机械匹配仿真、多工况作业循环燃油消耗率与经济性分析(作业工况和行驶工况)、整车能量管理(包括动力舱热管理系统)、传动系统仿真(包括电力驱动、液压传动和机械传动)、工程机械液压系统和元件分析、混合动力系统分析、硬件在环仿真模型建立等。该仿真系统共投资120万元。

8)工程机械多路阀件性能测试平台

      液压元器件动态性能测试是为了应运当今科学技术发展和市场竞争日益激烈的需要,为了加速新产品开发,提升科研能力和生产发展的实际需要而提出的。多路阀作为工程机械液压系统核心元件之一,其性能的好坏,直接决定着整机的技术水平。机械实验教学中心联合研制了工程机械多路阀性能测试平台,试验台将为提高国内多路阀整体性能、缩短国内外设计差距起到重要作用。试验台用于开设多路阀性能测试综合实验,试验台可用于高精度液压元器件性能改进或再设计研究,试验台可满足一般液压元器件产品、常规化实验需要,试验台可满足液压元器件可靠性研究需要。试验台总投入310万元。

9)高温大流量液压伺服系统性能测试平台


      高温大流量液压伺服系统性能试验台,能够满足工程机械类液压元器件性能测试,能够满足军工及航空航天领域高温大流量液压元器件性能的测试。该项目共投资430万元。

10)工程机械电液比例控制综合试验台

      工程机械电液比例控制综合实验台主要用于工程机械液压比例系统的关键部件和具有典型比例液压回路的研发。关键比例部件包括比例泵、比例阀和比例马达的性能测试系统;典型比例回路包括比例阀控缸位置控制系统、比例泵控马达转速控制系统、负载敏感回路等的性能测试系统。结合已经建设的工程机械数字仿真试验系统,通过这些关键液压部件和典型液压回路的静、动态特性的仿真研究和试验研究的有机结合,可以从根本上掌握液压比例技术的设计原理、方法和流程,为设计复杂、新型的工程机械比例回路奠定基础。该试验台投资160万元。

11)动力换档变速器电液操纵阀试验台

      针对大型工程机械的新一代高性能动力传动系统在实际应用时的瓶颈,开展其变速操纵阀及其控制系统的关键技术研究,是提高我国工程机械行业在关键零部件研发、提升我国大型工程机械的传动控制水平的首要任务。机械教学实验中心定制的动力换档变速器电液操纵阀试验台,用于研究变速操纵阀的控制机理和变速箱的平稳结合特性,验证档位切换的动力学模型,分析升降档过程中油压控制需求,结合学院已有的AMESim仿真平台,完善现有的控制技术,开发可用于新一代高性能动力传动系统的关键控制部件,以期提升我国大型工程机械的传动控制水平。试验台投入17.8万元。

12)液力机械传动行驶模拟试验台

      机械教学实验中心定制的液力机械传动行驶模拟试验台,以变频调速电动机、变矩器、变速箱和模拟负载的方式,模拟液力机械动力传递系统的发电机、变矩器、变速箱、车桥、轮系及车身,实现动力总成的试验台模拟,进行动力传递性能、变速操纵品质、整车行驶特性的测试。电液变速操纵阀试验台与液力机械传动行驶模拟试验台两者相辅相成,形成一套较完善的机能测试到实车模拟的试验系统,为新一代高性能动力传动系统的关键控制部件研究奠定了坚实的基础,为提升我国大型工程机械的传动控制水平的研究提供保障。试验台投入19.8万元。

13)典型工程机械机电液控制系统试验台

      为解决工程机械中的超重机机电液系统匹配问题,研制了工程机械机电液控制系统试验台,试验台可实现对工程机械机电液运行参数进行采集、传输、管理,应用先进的信息化管理技术进一步指导工程机械的施工,使之成为机电液集成控制为一体的产品,对于提高其自动化、智能化水平,改进施工质量,减轻工人劳动强度,减少危险事故的发生具有重要意义。该试验台可提供完整的工程机械智能控制开发平台,用于:新型液压传动系统性能研究与技术开发的试验与测试、新型工程机械电控系统性能研究与技术开发的试验与测试、新型工程机械控制器研究与技术开发的试验与测试、各种模拟量和数字量测试传感器研究与技术开发的试验与测试和新型信息传输网络研究与技术开发的试验与测试。该试验台投资120万元。

14)工程机械电力驱动与储能实验平台

      本平台为开发环保节能型工程机械、电力驱动工程机械等提供测试平台,可进行可再生能源在工程机械中的应用研究,本系统将实现电机测试、能量驱动、回馈和贮藏等功能,以实现各种工况的实验、评价与测试解决工程机械运行中的能量回馈、驱动优化及高效节能等问题。本平台紧跟国外在该工程机械先进技术领域的发展步伐,立足于国家在重大工程建设中对特殊工艺装备的需求,针对新型工程机械的开发、测试和评价过程,在快速集成柔性工程机械、环保节能型工程机械等方面形成特色。该项目共投资370万元。

15)工程机械电控单元EMC测试平台

      为测试工程机械电控单元的电磁场干扰(EMI)和抗干扰能力(EMS)的综合评定,建设了工程机械电控单元EMC测试平台,提供了工程机械电控单元的电磁兼容(EMC)测试全套解决方案。该项目共投资50万元。

16)工程机械工作装置疲劳加载试验台

      改试验台用于对工程机械的工作装置进行疲劳寿命试验,可提供真实工况的工作负载,并在此负载下进行疲劳实验,对实验数据进行存储分析,以方便实验人员对被试件做出疲劳寿命分析。实验加载系统在满足一定加载精度的基础上能提供较大范围的加载力,被试件的安装装置具备可扩展性。该项目共投资150万元。

17)超景深三维显微系统

      为解决工程机械材料和基础元件性能测试,购买了超景深显微系统,可广泛应用于(1)工程机械基础元件:加工表面观察,裂纹、材料表征、金相、金属断口分析,焊接材料、焊接情况观察,拉伸材料的显微分析,失效分析等,刀具观察,刀口表面缺陷分析;(2)工程机械材料学方面:金属材料、金属多状态研究,微结构,光纤材料、光纤断面,木材、植物纤维、纤维方面观察、绝缘材料观,多孔材料观察测,陶瓷等无机材料,冶金观察。该项目共投资40万元。