全日制研究生学科简介——机械制造及其自动化

一、学科简介

本学科为国家建设部重点学科，研究特色是以工程陶瓷零件结构优化及加工制造为中心课题，以工程陶瓷零件精密加工和超精密加工工艺为主要研究内容，重点解决工程陶瓷材料的应用问题。同时，对CAD/CAM、数控技术、机器人智能控制、新能源转化与利用的有关理论和关键技术进行研究，为国家培养该学科的高层次技术人才。实验室为省、部级重点实验室。 该学科具有实力雄厚的教学、科研师资队伍，科研方向稳定。该学科导师在理论和实践方面均取得了丰硕的成果，出版著作17部，其中专著6部，在国内外重要刊物上公开发表论文三百余篇。从1990年起就与美国、日本、瑞典等国高等院校、研究所建立了学术联系。现在正在承担的科研项目20余项，其中国家及国务院各部门项目4项，国家自然基金资助项目3项，辽宁省自然基金资助项目9项，省部级资助项目18项。7项研究项目分别获得国家和辽宁省、建设部科技进步奖，获发明专利共7项。有四项研究成果通过了省科委鉴定，评语均为国际先进水平。研究成果获得2005年国家科技进步二等奖，2003年辽宁省政府科技进步一等奖、1999年辽宁省机械厅科技进步一等奖、省政府科技进步二等奖和沈阳市科技进步二等奖，目前正在将陶瓷轴承应用到数控机床高速主轴系统以提高机床的加工精度。其成果填补了国内空白，达到了国际先进水平。

二、教学、科研设施

本学科拥有4个实验室，占地面积2000平方米，有雄厚的加工能力和实验、分析、测试设备。目前拥有的具有国际先进水平的设备包括：数控加工中心、数控车床、自行研制的PLC闭环反馈控制变速磨削装备等填补空白的实验设备多套，开展相关研究必需的各种测量仪器仪表和测试数据分析系统。本方向的设备条件和研究能力已达到国内先进水平。 本学科还与国内外多所大学和研究、生产单位建立了稳定的协作关系，相互提供实验研究条件。

三、研究方向简介

1．工程陶瓷材料加工制造技术：

工程陶瓷是现代材料科学发展的重要成果之一，满足计算机、航天、机械、化工等领域对各种特殊零件的需要。工程陶瓷是典型的极难加工的脆硬材料，在多数应用场合，工程陶瓷零件必须经过加工后才能满足使用要求。发达国家在工程陶瓷的应用研究方面已有几十年的历史。以氮化硅为代表的工程陶瓷目前已在工业领域的各部门得到应用。工程陶瓷零件品种繁多，在军事和高科技领域发挥着举足轻重的作用。我国在工程陶瓷应用研究方面起步较晚，差距很大。主要原因是对工程陶瓷的加工技术的研究尚不过关。 本研究方向是研究陶瓷零件的加工制造技术，解决硬脆性材料机械加工的难题，提高工程陶瓷的加工质量和生产率，优化陶瓷精密加工的各种参数。 该课题组的学术带头人及学术骨干，曾多次作为国家公派高级访问学者，分别在日本国东北大学、美国麻省大学、美国迈阿密大学、瑞典陶瓷研究所等单位开展该方向的合作研究工作。在国内外讲学多次。与该领域在国际上负有盛名的学者共同发表研究文章多篇，并一直保持密切的学术联系。研究能力居国际先进水平。

2．数控技术及计算机辅助制造技术：

数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势，国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。 本研究方向有较强的制造信息化技术、计算机集成制造系统、智能制造技术研究基础。近几年主持完成和参加国家自然科学基金项目，辽宁省博士启动基金项目，国家教委优秀年轻教师基金项目等。与新西兰合作课题多项，如“数控车床STEP-NC机床开发技术”、“数字化3D实体模型研究”。研究水平和成果达到国内先进、省内领先水平，在国内具有一定学术地位和影响。该方向的学术带头人毕业于英国曼彻斯特理工大学，获CAD/CAM博士学位，在英国曾参加过相关课题的研究，近年来又曾多次作为国家公派高级访问学者，到英国、美国、新西兰等国的著名大学开展相关研究工作，并一直保持合作科研关系。 其主要研究内容有： (1)面向产品开发和面向生产工程的制造理论与关键技术； (2)产品数据交换与管理以及CIMS的系统建模和集成技术； (3)制造系统中信息集成技术和虚拟制造技术； (4)CAD/CAPP/CAM的接口技术； (5)产品仿真设计技术。

3．硬脆材料切削加工技术

硬脆材料是一种高硬度、高耐磨性材料，具有耐高温、耐腐蚀等特性，在工业与民用建筑领域中具有广泛应用。该研究方向具有较强的理论和实际应用价值，具备扎实的研究基础，并已取得了一定的研究成果。近几年主持了多项国家、省部级科研课题，出版专著、著作两部，发表科研论文60多篇。其主要研究内容有： (1)石材加工理论：包括石材加工破碎机理、石材切削机理研究及石材加工工艺研究； (2)金刚石工具制造理论及工艺研究：包括粉末冶金成型机理、金刚石工具耐用度机理及金刚石工具摩擦磨损机理研究； (3)石材加工CAD/CAM集成系统设计、CAD软件的二次开发与CAM接口研究。

4．新能源转化与利用

新能源是我国能源战略的重要组成部分，燃料电池是新能源转化的重要手段之一，具有能源转化效率高，没有环境污染等特点，可以应用在航天，潜艇，汽车，通讯，野外军事和地面固定发电站等领域中。本研究方向主要是研究燃料电池内部的传热和传质，燃料电池内部阻抗分布，局部电流密度分布以及燃料电池的结构参数和操作参数的优化。 该研究方向的学术带头人和研究人员曾多次作为国家公派高级访问学者在日本东北大学，美国的麻省大学，美国的迈阿密大学等单位开展合作研究工作，还在国内西安交通大学多相流国家实验室开展燃料电池研究。现在正在承担包括国家杰出青年基金、国家自然科学基金和国家”973”重大基础研究项目等4项课题的研究工作。研究人员在Journal of Power Sources等国际和国内一流刊物上发表论文多篇，研究水平一直保持和国际先进水平同步。 燃料电池作为一种高效能源转化装置在欧美等发达国家的研究已经有几十年了。发达国家，尤其是国际大的汽车制造企业，通讯企业投入了大量的人力和财力来研究，已经取得了大量的研究成果。从1999年起，我们对燃料电池进行了研究，首先研究了燃料电池中的单相传热和传质，对电池内部的结构进行了优化；随后又建立了燃料电池内传热传质的两相流模型，研究了电池阴极的淹没现象；在实验方面，建立了完整的测试实验台，发明一套装置研究了电池内部局部电流分布和交流阻抗。本研究方向在电池内的两相传质，局部电流分布测量和局部阻抗测量技术具有国际先进水平。