交大主页 | 中文 | English

先进磨削与精密加工研究所

基本情况

    先进磨削与精密加工研究所针对轨道交通、航空航天、通讯、集成电路、新能源等国家战略性产业迫切需求,主要从事现代综合轨道交通钢轨高效高质打磨养护技术与装备、硬脆半导体材料超精密抛光技术与装备、难加工材料高效精密切削磨削技术与装备等方面研究,取得了一系列具有学术意义和工程实用价值的研究成果。

         研究所目前有教授1名、副教授2名、讲师3名、博士研究生11名、硕士研究生11名。近5年以来,研究所成员共发表SCI检索期刊论文超过30篇、EI检索期刊论文超过50篇;主持总装备部预研基金、国家自然科学基金、铁道部/中国铁路总公司重点课题、企业横向课题等各类科研项目近30项。

        研究所建有钢轨高效打磨技术实验室、硬脆半导体材料加工超洁净实验室,以及与合作企业共建的半导体材料先进制造工程技术研究中心。研究所拥有钢轨砂带打磨试验台、钢轨砂带磨削试验机、化学机械抛光机、磁流变平面抛光机、原子力显微镜、白光共聚焦显微镜、钢轨廓型测量仪、微纳米压痕/划痕仪、红外测温热像仪、流变仪等各类先进仪器设备。


研究方向

       1、现代综合轨道交通钢轨高效高质打磨养护技术与装备

      面向国家高铁、普铁、重载、地铁、城铁、有轨电车等现代综合轨道交通钢轨打磨养护工程需求,主要开展钢轨砂轮/砂带打磨基础理论与工艺、钢轨砂轮打磨控制系统、钢轨砂带打磨装备、钢轨道岔/焊缝/波磨砂带打磨机、钢轨砂轮/砂带打磨模式软件等研究工作。

        2、硬脆半导体材料超精密抛光技术与装备

      针对砷化镓、氮化镓、碳化硅等硬脆半导体材料超精密抛光难题,主要开展化学机械抛光工艺优化与控制、各向异性晶片超声辅助化学机械抛光、磁流变平面抛光装备、高性能高稳定性磁流变抛光液、磁流变平面抛光机理与工艺、晶片特征高精度测量等研究工作。

        3、难加工材料高效精密切削磨削技术与装备

      面向国家航空航天、舰船、核电等行业难加工材料大量使用现状及其带来的高效精密制造难题,主要开展切削磨削过程多体时变接触行为与仿真、镍基高温合金叶片CBN砂带磨削机理与工艺、钛合金微结构表面砂轮跨尺度高效创成磨削机理与工艺等研究工作。


科研成果与荣誉


    1、近年来取得的科研成果主要有(包括已经转化和具备转化条件):

    (1)钢轨打磨试验台

             国内首台直线式钢轨砂轮打磨试验台

             国内首台回转式钢轨砂带打磨试验台

    (2)钢轨打磨自动化装备

             高铁钢轨打磨列车及打磨单元控制系统

             钢轨道岔/焊缝/波磨砂带打磨机

    (3)智能化钢轨打磨模式软件

             钢轨砂轮打磨模式软件

             钢轨砂带打磨模式软件

    (4)硬脆材料精密/超精密平面抛光技术

             半导体材料磁流变超光滑抛光装备与抛光液

             硬脆材料超声辅助抛光技术与装置

             晶片厚度激光测量系统


   


     2、近年来取得的荣誉主要有:

          江西省抚州市科技进步二等奖(2016年)

          中国创翼青年创业创新大赛全国总决赛优胜奖(2015年)

          北京交通大学青年英才培育计划II类(2015年)

          上银优秀机械博士论文佳作奖(2012年)

          北京交通大学优秀博士论文(2012年)


代表性科研项目

    近年代表性科研项目如下:

  1. 国家自然科学基金:镍基高温合金叶片类曲面砂带高效精密磨削机理与轨迹规划研究,2016.01-2018.12

  2. 国家自然科学基金:力热耦合作用下钛合金微结构表面高效创成磨削方法研究,2017.01-2019.12

  3. 铁道部重点课题:大型养路机械关键技术装备自主深化研究—基于砂带的钢轨高效打磨机理及工艺参数研究,2015.06-2017.06

  4. 铁道部重点课题:大型养路机械关键技术设备研究——GMC96B型钢轨打磨列车国产化技术研究,2013.06-2015.06

  5. 铁道部重点课题:钢轨高速打磨机理研究,2013.06-2015.06

  6. 中央高校基本科研业务费专项:钢轨砂带打磨关键基础问题研究,2014.01-2016.12

  7. 企业横向课题:硬脆材料加工技术研究,2015.06-2018.06    

  8. 企业横向课题:钢轨打磨技术试验台,2011.09-2012.12

  9. 企业横向课题:GMC-96B型钢轨打磨列车关键结构优化设计,2015.03-2016.03

  10. 教育部重点实验室开放基金:磁场作用下磁流变抛光液的力学特性及热效应研究,2016.06-2018.06

  11. 中国博士后科学基金特别资助项目:基于复杂约束的多点切触加工高效刀具轨迹规划研究,2014.01-2014.12

  12. 中国博士后科学基金面上资助项目:复杂曲面多点切触加工理论及其应用研究,2012.01-2013.12

  13. 中国博士后科学基金面上资助项目:面向钢轨维护的超声砂带高效磨削理论及实验研究,2014.03-2015.07

  14. 中国博士后科学基金面上资助项目:碳化硅单晶超声空间螺旋线固着磨料抛光机理及工艺研究,2015.08-2016.08


代表性论著

    近年代表性论著如下:

  1. Fan Wengang, Ye Peiqing, Fang Chenxi, Shi Shaohua. Improved rotary contact method for 5-axis sculptured surfaces machining[J]. Journal of Manufacturing Science and Engineering, Transactions of the ASME, 2013, 135(5): 051002.1-6.(SCI、EI)

  2. Fan Wengang, Wang Xiaochun, Cai Yonglin, Jiang Hong. Rotary contact method for 5-axis tool positioning[J]. Journal of Manufacturing Science and Engineering, Transactions of the ASME, 2012, 134(2):021004.1-6.(SCI、EI)

  3. Fan Wengang, Fang Chenxi, Ye Peiqing, Shi Shaohua, Zhang Xiang. Convex Optimization Method for Time-optimal Feedrate Planning with Complex Constraints[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 2015, 229: 111-120.(SCI、EI)

  4. Fan Wengang, Ye Peiqing, Zhang Hui, Fang Chenxi, Wang Renche. Using rotary contact method for 5-axis convex sculptured surfaces machining[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2013, 67(9): 2875-2884.(SCI、EI)

  5. Yueming Liu,Andrew Warkentin,Robert Bauer*,Yadong Gong,Investigation of different grain shapes and dressing to predict surface roughness in grinding using kinematic simulations,Precision Engineering,2013, 37(3): 758-764.(SCI、EI)

  6. Yueming Liu,Yadong Gong,Robert Bauer*,Andrew Warkentin,Experimental and numerical investigation into workpiece surface topology in point grinding,Journal of Engineering Manufacture,2012, 226(11): 1793-1800.(SCI、EI)

  7. Yushan Lu,Yueming Liu*,Jun Wang,Hongpeng Liu,Experimental investigation into friction performance of dimples journal bearing with phyllotactic pattern,Tribology Letters,2014, 55(1): 271-278.(SCI、EI)

  8. Yushan Lu,Yueming Liu*,Jun Wang,Hongpeng Liu,Tribological performance of dimpled thrust bearings with phyllotactic patterns,Wear,2016, 346: 108-115.(SCI、EI)

  9. Shaodan Zhi, Jianyong Li, Allan M. Zarembski. Predictive Modeling for Rail Grinding Process Using Distributed Cutting Grain Approach[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part F-Journal of Rail and Rapid Transit, 2016, 230(6): 1540-1560.(SCI、EI)

  10. Shaodan Zhi, Jianyong Li, A.M. Zarembski. Grinding motor energy saving method based on material removal model in rail grinding processes[J].International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology, 2015, 2(1): 21-30. (SCI、EI)

  11. Cao Jianguo, Wu Yongbo, Li Jianyong, Zhang Qinjian. Study on the material removal process in ultrasonic-assisted grinding of SiC ceramics using smooth particle hydrodynamic (SPH) method[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2015. (SCI、EI)

  12. Cao Jianguo, Wu Yongbo, Li Jianyong, Zhang Qinjian. A grinding force model for ultrasonic assisted internal grinding (UAIG) of SiC ceramics[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2015. (SCI、EI)

  13. Cao Jianguo, Wu Yongbo, Lu Dong, Fujimoto Masakazu & Nomura Mitsuyoshi. Material removal behavior in ultrasonic-assisted scratching of SiC ceramics with a single diamond tool[J]. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2014, 49-61. (SCI、EI)

  14. Cao Jianguo, Wu Yongbo, Lu Dong, Fujimoto Masakazu & Nomura Mitsuyoshi. Fundamental machining characteristics of ultrasonic assisted internal grinding of SiC ceramics[J]. Materials and Manufacturing Proceesses, 2014, 557-563. (SCI、EI)

  15. 樊文刚,叶佩青.复杂曲面五轴端铣加工刀具轨迹规划研究进展[J].机械工程学报, 2015, 51(15), 168-182.(EI)

  16. 樊文刚,李建勇,蔡永林.圆环面刀具五坐标数控加工旋转切触刀位算法[J].机械工程学报, 2011, 47(19): 187-192.(EI)

  17. 樊文刚,李建勇.复杂曲面宽行数控加工理论及其应用研究[J].机械工程学报, 2013, 49(13): 84.

  18. 刘月明,巩亚东,曹振轩,基于数值建模的砂轮形貌仿真与测量,机械工程学报,2012, 48(23): 184-190.(EI)

  19. 智少丹,李建勇,刘月明,聂蒙.基于磨粒切削模型的钢轨打磨机理研究[J].中国铁道科学,2015,36(1): 33-39. (EI)

  20. 刘月明,李建勇,沈海阔,智少丹.单点修整工具磨损对砂轮磨削表面的影响[J].摩擦学学报, 2014, 05: 497-503. (EI)

  21. 刘月明,李建勇,蔡永林,聂蒙.钢轨打磨技术现状和发展趋势[J].中国铁道科学, 2014, 04: 29-37. ( EI)

  22. 聂蒙,李建勇,沈海阔,王恒.钢轨打磨作业过程中磨削温度建模与仿真[J].铁道学报, 2013, 10: 89-93. ( EI)

  23. 智少丹,李建勇,樊文刚,沈海阔,王恒.钢轨打磨接触线模型研究[J].铁道学报, 2013, 10: 94-99. ( EI)

联系方式

 

 

李建勇

 

樊文刚、刘月明、朱朋哲、曹建国、聂蒙

联系人

樊文刚

办公电话

010-51685015

办公地点

机械工程楼Z701

通信地址

北京市海淀区上园村3号院

 

100044

电子邮件

wgfan@bjtu.edu.cn