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1、2021“科创中国”突破短板关键技术榜申报表技术基本情况技术完成团队基本情况技术名称大型金属构件增减材复合成形技术所属单位名称国营第二五六厂所属领域成形制造装备重点服务行业及应用领域坦克装甲车辆制造领域技术就绪度(TRL)TRL5负责人韩世伟联系人及联系电话韩世伟通信地址重庆市九龙坡区杨家坪正街43号电子邮箱技术团队简介技术团队由中国兵器工业集团科技带头人、国营二五六厂工艺技术研究所副所长担任项目负责人，联合南京理工大学、北京工业大学、北京卫星制造厂合作研究，团队总人数46人。国营二五六厂项目团队具有高级工程师2名，研究生2名，专业技术人员20与名，256厂在电弧增材制造工艺研究、无损检测、热
2、处理、机械加工等方面具有优异的研究基础，对多丝材电弧增材制造技术的推广应用奠定基础。同时，在整体构件应用考核方面，256厂作为国内主要专用车研制基地之一，具有良好的研究基础。合作团队获得了“国防科技工业工艺工作创新团队先进集体”，包含焊接、增材、材料、控制、机械、计算机、软件等多类型专业人才，由技术成果、经验积累丰富的中青年研究人员为主，长期从事焊接和增材工艺、装备和质量控制技术研究。技术介绍（I）受控增材减材复合成形过程模拟仿真技术：本项目从增材-减材复合成形过程多枪头干涉仿真模拟和工序适配性仿真两个方向出发，攻克增材-减材复合成形可达性模拟仿真关键技术。首先，在模拟系统中确定机器人、焊机、
3、数控机床、大型高精度龙门和头尾架等设备的初始工作方位。然后，基于构件尺寸、形状和制定的增材减材工艺流程，规划各个设备的运行轨迹。最后，模拟仿真各个设备按照规划的运行轨迹，进行大型金属构件高效增材减材制造。（2）基于大型多维复杂构件模型驱动的分区分层增材轨迹姿态动态规划：基于大型多维异质异构构件外形尺寸结构特征，开展不同分区条件下的增材控制策略研究，形成大型典型构件分区建模与增材控制理论和方法，突破基于件模型驱动的分区分层增材轨迹姿态规划算法设计，最终实现大型多维异质异构构件高效高质电弧增材。（3）大型金属构件高效增材成形精度控制技术：针对高强钢、铝、镁合金、不锈钢等电弧增材成形精度低问题，提出
4、增材成形电瓠方法控制、电弧热输入与送丝协同控制、载能束流表面平整控制等方法以实现大型金属构件电弧增材高效高精度成形。（4）弱刚度耦合增减材复合过程机器人钱削主动抑振及误差补偿技术：针对机器人钱削/磨削工作过程中的力学参量进行数据采集分析，建立机器人振动参量与外部载荷参量之间的关联关系，提出机器人主动抑振控制算法，从机电耦合角度对机器人钱削/磨削过程中的微观振动进行主动抑制保障切削表面粗糙度，同时建立机器人钱削/磨削的宏观误差耦合模型，在机器人减材工艺规划阶段予以离线预补偿，同时通过在线力位融合传感，主动修正切削工艺参数和切削轨迹。（5）大型金属构件增材视觉协同感知过程自适应控制技术：一方面进行
5、增材熔池视觉与参数协同感知自适应参数规范调整。自适应控制是指在被控对象运行过程中，被控对象能够根据输入输出数据在线辨识对象模型和参数，根据参数估计值去改变控制器的参数，适应被控制对象的不确定性，使得被控系统性能达到最优或接近最优状态。在增材过程中实时感知增材熔池特征信息，如发现异常，通过建立的工艺参数熔池冶金特征-成形质量关系模型，结合增材熔池形状的自适应算法，实时调整增材工艺参数使增材熔池恢复到理想水平，实现增材过程的自适应控制。另一方面进行基于激光视觉的表面形貌自适应控制。在增材过程中，当一层熔敷完成后，利用激光视觉系统对增材表面扫描，迅速重构增材三维表面形貌，与预先规划的理想表面进行比对
6、，若发现较大偏差，则结合增材样件三维模型进行增材路径与工艺参数的重新规划，完成增材表面形貌自适应调整。（6）多轴高精运动控制与增材减材协同集成调试技术：软件系统集成通过大型复杂构件三维数模输入、大型多维异质异构构件分区分层建模、增-减材复合成形工艺路径规划、大型构件增材过程模拟仿真、多机器人可执行的增材程序输出、过程控制软件自适应调整等功能调试，实现工艺规划、工艺数据库、设计仿真软件和增减材装备的无缝集成，优化增材机器人运动路径及位姿，防止机器人、变位机之间的相互干扰。（7）基于增材制造材料、结构复杂特征的增减材复合成形协同工艺技术；研究掌握大型金属构件增材成形的材料、结构、性能包括高温加工性
7、能、以及应力应变特征等基础上，研究突破增材和减材二种成形工艺复合成形协同技术，实现增材过程中的特定位置形状、特定材料可以匹配确定的减材工艺和加工余量。技术知识产权情况（仅限发明专利、技术成果论文发表）与项目相关的发明专利一种增减材协同制造方法，专利号：20一种CMT增材制造复合材料构件的方法，专利号：ZL.8非平整面自主识别机器人增材成形的方法，专利号：20非平整面自主识别机器人增材制造成形精度控制方法，专利号：.0焊缝外观、熔池和接缝近红外视觉一体化传感检测装置，专利号：ZL.9一种调压控制式电弧机器人增材成形系统，专利号：20用于丝材等离子弧增材制造的激光测距装置及测控方法，专利号：.7一
8、种用于机器人的等离子弧双电源双热丝增材制造装置，专利号：20技术先进性解决高效增材精度低、高精增材效率低、大型复杂结构件增材无装备、微观异质异构增材无技术等难题，形成大型复杂金属构件高效高精增材-减材一体化工艺与装备技术体系，满足新一代装甲突击系统车体炮塔、航天器舱体等主体结构高性能高质量整体增材制造的需求，推动增材制造技术在我国武器装备研制生产中的应用。技术所处的发展阶段（包括已通过台架性能测试试验验证、已开发出试验样机、已开发出产品样机、已经形成产品、已处于工程化应用阶段等；依赖该技术支撑所开发的试验装置或产品装备，能够达到的性能指标等）；项目已开发出试验样机，处于样机试验阶段。技术的不可
9、替代性或社会效益（破除短板制约的情况，对行业发展所起的作用，包括颠覆性、突破性、引领性等）多维异质异构构件满足新一代武器装备轻量化、多功能、结构复杂的军事需求，但是，多维异质异构构件本身围观结构复杂多变，往往涉及到多种材料的混合，微观异种金属界面冶金行为难以控制，对加工制造要求严格，传统制造加工技术很难实现大型复杂多维异构构件生产成形，本项目通过开展高效电弧增材-减材复合成形的研究，包括增材-减材复合成形过程模拟、增材过程动态规划、高效增材成形精度控制、视觉协同感知过程自适应控制、高效增-减材协同工艺等关键技术，研制出大型多维复杂构件高效高精增减材复合成形装备,提升成形构件的品质和性能稳定性，实现高性能大型复杂金属构件增材制造高效高精度制造。本项目研究成果可推动我国增材制造技术由跟踪走向引领，为发展我国增材制造的发展提供技术支持，尤其是在武器装备、航天等国防领域大型复杂金属构件的制造中将发挥重要作用，具有重大战略意义。技术获奖情况（包括国家奖、省部级奖、全国学会奖、行业奖）目前项目尚处于研制阶段，未申报相关奖项。申报单位意见申报单位公章年月日*推荐专家/机构意见年月日
