北京市重点学科

机械制造及其自动化(Discipline of Mechanical Manufacturing and Automation)


北京工业大学机械制造及其自动化是北京工业大学1960年建校时的第一批专业之一。2007年成为北京工业大学机械工程211重点建设学科,2008年成为北京市重点学科,并成为北京市学术创新团队。学科带头人为蔡力钢教授。

本学科秉着“立足北京、服务北京、辐射全国”的宗旨,紧密围绕北京装备制造业的重大产品开发与制造的急需开展学科建设工作,与北京数控装备创新联盟、北一第一机床厂、北京机床所和北人集团等为代表的装备制造业建立了长期紧密的产、学、研合作关系,为北京装备制造业提升自主创新能力和核心竞争力提供了全面的支持和服务。目前,本学科已经成为北京装备制造业技术创新和人才培养的重要基地之一。在为企业解决技术难题的实际工作中锻炼了人才,形成了数字化设计与制造、先进制造与故障诊断、机床结力学与测试评价和印刷装备数字化技术与系统等4稳定的学科方向和团队。

本学科拥有机械工程一级学科博士点和博士后流动站,拥有“国家精密超精密加工工程研究中心(与北京机床所合建)”,“北京市先进制造技术重点实验室”。为了更好地为北京装备制造业服务,近年来正在积极建设国家高档数控机床与基础制造装备重大专项“精密超精密加工国家创新能力平台(与北京机床所共建)”,“北京数控装备创新联盟数控机床开放式实验室”,“机械工业重型机床数字化设计技术重点实验室(与北京第一机床厂共建)”和“机械工业数字化印刷重点实验室(与北人集团共建)”等校企联合技术创新服务平台与学科平台,以及机械工程北京市实践教学示范中心、机械工程国家级教学团队等。

本学科目前共有教师近40人,其中教授7人,副教授20人,博士生导师3人,硕士生导师20人,博士学位教师20人。


1、学科方向

本学科围绕北京装备制造业的技术创新和提升核心竞争力的急需开展工作,通过多年努力,形成了4个主要研究方向:

(1)数字化设计与制造。以大型及高档精密数控机床和大型模具的数字化设计与制造技术为特色。包括:重型与超重型及高档精密数控机床及功能部件的数字化设计、工程分析计算、仿真与优化,精度与可靠性设计与分析技术,模块化与变形设计技术,机床综合性能综合测试与评价技术,复杂零件数控复合加工工艺,复杂产品工艺系统建模与优化,大型模具CAD/CAM,产品全生命周期管理与企业信息化建设以及数字化整形医疗技术等。

(2)先进制造与故障诊断。以精密先进制造技术和大型重载装备的故障诊断技术为特色。包括:高档精密数控机床及功能部件关键零部件精密制造技术,精密超精密制造过程稳定性分析与控制,制造系统网络化监控技术与系统,大型重载关键装备微弱故障特征的提取技术与系统,早期故障诊断,多信息融合集成智能诊断技术与系统,开放式数控技术,机电一体化技术,精度控制与误差补偿,汽车制动系统测试与装配成套技术与装备等。

(3)机床动力学与测试评价。以重型和超重型及精密数控机床与功能部件的结构动力学及其测试评价与优化技术为特色。包括:重型和超重型以及高档精密数控机床整机及功能部件的动态特性建模、分析与优化,大型重载精密结构件动静态特性建模与分析,机床结合面特性测试、建模与应用,精密静压导轨与轴承的流体动力学分析与优化,高速精密电主轴动静态特性分析与测试评价,高速精密电主轴在线动平衡技术与系统,复杂机电系统控制与自动化技术,高档数控机床及功能部件的综合性能测试与评价等。

(4)高档印刷装备数字化技术与系统。以高档印刷装备数字化技术及应用系统开发为特色。包括:数字化印刷流程技术,数字化无轴传动技术与系统,色彩检测与控制技术及系统,数字化墨斗控制技术与系统,油墨预置技术,套准检测与控制技术,整机控制与可靠性技术,高档印刷机械复杂机电系统数字化设计与制造技术,数字化印前、印刷、印后集成应用技术与系统等。


2、科研情况

学科牢牢把握国家大力振兴装备制造业的大好形势,与北京第一机床厂、北京机床所和北人集团等为代表的北京数控装备龙头企业优势互补、立足长远、共同发展,建立长期稳定的产、学、研、用合作关系。将学科建设与企业提升自主创新能力、形成核心技术和核心竞争力的急需紧密联系起来,积极解决企业迫切需要解决的技术难题,帮助企业在引进、消化和吸收国外先进技术的基础上进行和技术创新。学科在服务北京装备制造业、与国家高档数控机床与基础制造装备重大专项以及“科技北京行动计划”对接的工作中获得了很好的成绩。

(1)在国家重大科技专项课题方面:牵头承担了一项高档数控机床重大专项课题“重型龙门数控机床大型结合面实验研究与应用”,国拨经费600余万元;作为课题副组长与北京第一机床厂合作承担了“数控重型龙门五轴联动车铣复合机床”和“飞机钛合金大型复杂构建五轴联动数控机床”两个项目,国拨经费5200余万元;作为课题副组长与北一圣和精密工具公司合作承担了“高速精密双面锁紧刀柄系统研发与应用”国拨经费800万元;与北京机床所共同承担了三项高档数控机床重大专项课题,一项为“精密立、卧加工中心开发”,另一项为“数控机床可靠性研究”,第三项为“精密超精密加工创新能力平台建设”,三项课题国拨总经费达4700余万元。

(2)在北京市科委先进制造领域重点课题方面:与北京第一机床厂、北京机床所、北京第二机床厂等单位密切合作,负责和承担了“汽车覆盖件大型模具五轴联动数控机床关键技术研究”,“高效精密加工中心数字化设计与制造关键技术”,“高速精密ATC精密加工与工程化研究”,“精密电主轴与高速ATC综合测试与评价方法及系统”,“高速铁路轨尖与精密传动轴关键零件制造技术与装备”,“凸轮轴组线技术与装备”以及“数字化印刷重大科技创新工程”。

(3)在国家十一五科技支撑计划项目方面:与北一和北人合作承担了“大扭矩高功率B摆角铣头数字化设计与制造”课题,独立承担了“十一五数字化、智能化印刷机械关键共性技术研究等多项重点课题。

(4)在国家自然基金和国家863课题方面:学科承担了包括“数控机床大型结合面建模与辨识”、“精密超精密数控机床精度建模与反演”、“重载圆弧齿轮动态特性建模与分析”和“低速重载装备故障特征提取与分析”等十余个国家自然科学基金课题以及“复杂产品工艺方案全局优化与仿真”等多个863课题。

(5)在横向课题方面:主要承担了首钢重大装备早期故障诊断与系统,在首钢、武钢、新唐钢等企业的重大装备运行状态控制与故障诊断中发挥重要作用,为企业产生了较好的经济效益。承担了汽车制动系统装配与测试关键技术与成套装备的开发,为北京及国内国产制动系统开发企业提供长期的技术和成套设备支持,已经成为北京和国内汽车制动行业的知名技术与成套设备提供单位。


3、人才培养

本学科为机械工程一级学科博士点,每年招收硕士研究生50余人(包括全日制专业学位研究生),博士研究生5~8人。

本学科着重培养掌握现代机械、电子、信息等综合技术,具有数字化设计与制造,制造系统智能监控与故障诊断,精密超精密加工,机床动力学测试与评价,印刷装备数字化技术等领域的先进知识,可在机械制造、数控机床等行业从事技术,管理,销售,咨询等相关工作的人才。

所培养博士研究生在学期间人均学术成果(包括学术论文,软件著作权,专利等)7~8项,硕士研究生在学期间人均学术成果2~3项。