交大主页 | 中文 | English

数字化制造技术与装备学术团队

基本情况

    数字化制造技术与装备学术团队隶属于北京交通大学机械与电子控制工程学院,团队有教授1名 ,讲师1名,博士后1名,以复杂零件的数字化高效、精密制造为目标,面向航空、航天和通用机械等领域,开展复杂零件多坐标数控加工理论和技术研究;开展专用机床多坐标数控系统、特种加工装备自动化技术及数字伺服控制系统的理论与技术研究;开展几何及热误差的测量、辨识及补偿等研究内容。

研究方向

1.数字化制造技术

    面向航空、航天和通用机械等领域,开展复杂零件多坐标数控加工理论和技术研究。具体包括曲面高精度加工轨迹规划、曲面高速进给运动学特性分析、薄壁零件在线检测与自适应加工方法以及逆向工程等研究内容。开发了叶轮等复杂零件的多坐标高速进给数控编程专用软件。

2.数控系统及伺服控制技术

    开展专用机床多坐标数控系统、特种加工装备自动化技术及数字伺服控制系统的理论与技术研究。开发了345坐标专用机床数控系统。

3.数控机床及其关键零部件的误差控制理论与技术

    以高精度多坐标数控机床为研究对象,开展几何及热误差的测量、辨识及补偿等研究内容。针对机床关键零部件,如直线进给系统及机械结合面等,开展运动学与动力学建模及热态特性分析与优化研究。开发了基于西门子、发那科等数控系统的误差实时补偿软件模块。



科研成果与荣誉

      团队多年来致力于复杂零件的数字化制造与装备的理论研究与技术应用,开发了叶轮、鞋楦等复杂零件多坐标数控编程软件,研制了多坐标数控系统,并将研究成果应用于相关企业。

 

   开发的叶轮五坐标数控编程软件     开发的鞋楦五轴编程软件  研制的五轴数控系统




代表性科研项目

    研究所主持包括国家自然科学基金、教育部支撑计划、军工配套及企业合作项目10余项。 

  1. 国家自然科学基金项目:冗余自由度下曲面数控高速进给加工逆向刀位轨迹规划,2014年——2017年,80

  2. 航空科学基金:大扭曲风扇叶盘高效数控加工技术研究. 2015.10——2017.10,10万

  3. 教育部支撑计划课题:整体叶轮五轴高效加工工艺研究2011年——2015年,100
  4. 教育部重点项目:车铣复合加工轨迹与工艺研究,2010年——201230

  5. 铁路总公司:大型养路机械防碰撞技术研究,2013.6——2015.12,15万

  6. 红果园:分离控制器及单元测试设备研制,2013.11——2014.5,30万

  7. 教育部重点实验室开放课题:考虑几何、力与热作用的滚珠丝杠副精度研究,2016.8——2018.7,5万

代表性论著

论文
1.Cai Yonglin, Ma Yemeng, Huangchao, Yaoxiangkai. Swept area modeling and cutter wear study in turn-milling. International Journal of Advanced manufacturing Technology. 2015, 80(5-8):775-789. (SCI)
2.Cai Yonglin, Zhao mingbo. Cutter Location Point Calculation for 5-axis Surface Machining with Ellipse Cutter. International journal of production research. 2014, 52(2):436-444. (SCI)
3.Yong-Lin Cai, Guang Xi. Global tool interference detection in 5-axis machining of sculptured surfaces. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B. Journal of Engineering Manufacture. 2002,216 (10): 1345-1353, 2002. (SCI)
4.Yong-Lin Cai, Guang Xi, Shangjin Wang. Efficient tool-path planning for 5-axis surface machining with a drum-taper cutter. International journal of production research. 2003. 41 (15): 3631-3644. (SCI)

5. Wang H, Cai Y, Li T, et al. Application of genetic algorithm to multilateration measurement of the volumetric error in machine tools. Advances in Mechanical Engineering, 2016, 8(9):1-10. (SCI收录,检索号:EC6VT)
6.蔡永林, 赵明波, 王恒. 类回转体曲面数控加工刀位轨迹规划. 机械工程学报,2013, 49(21): 38-43. (EI)

7.王海同,李铁民,王立平,李逢春. 机床热误差建模研究综述. 机械工程学报,2015,51(9):119-128.(EI收录,检索号:20152200887608)
8.蔡永林,孙卫青,姜虹. 叶轮数控加工中的干涉检查. 中国机械工程, 2007, Vol.18, N0.19. (EI)
 9.蔡永林,席  光,樊宏周,吴宝海,王尚锦. 任意曲面叶轮五坐标数控加工等残留高度刀具轨迹生成方法,西安交通大学学报,2003, Vol.37, No.1. (EI)
 10.蔡永林, 席光, 樊宏周, 王尚锦. 曲面5轴加工中全局干涉检查与刀位修正. 机械工程学报,2002, No.9. (EI)
 11.蔡永林, 席光,查建中. 任意扭曲直纹面叶轮数控侧铣刀位计算与误差分析. 西安交通大学学报,2004,Vol.38, No.5. (EI)
12.席光, 蔡永林. 用改进遗传算法求取曲面间最小距离. 计算机辅助设计与图形学学报,2002,No.3.  
13.蔡永林, 席光, 孙卫青. 一种新的平面曲线圆弧插补节点获取方法. 工程图学学报,2002, No.1.  
14.蔡永林,查建中,孙卫青. 叶轮四坐标数控加工中刀轴矢量的计算.  推进技术,2004. Vol.25, No. 2.
15.蔡永林 林立 黄泽华. 薄壁叶片加工误差分析与预测. 北京交通大学学报, 2012, Vol. 36, No. 1, pp:104-107
16.蔡永林 黄超 李建勇. 基于切削接触状况的车铣复合加工刀具磨损分析. 北京交通大学学报, 2013, 1: 162-165   
17.Fan, Wengang, Wang, Xiaochun; Cai, Yonglin; Jiang. Hong Rotary contact method for 5-axis tool positioning. Journal of Manufacturing Science and Engineering, Transactions of the ASME, Vol. 134, No.2, 2012   
   

发明专利和软件著作权:

发明专利1:不可展直纹面叶片侧铣刀轴矢量规划方法,专利号:201310513317.0

发明专利2: 一种大型养路机械防碰撞系统及其基站,专利号:201420584957.0 

软件著作权1:直纹面叶轮数控加工编程软件,登记号:2013SR013533
软件著作权2:四轴车铣加工曲轴编程软件,登记号:2013SRBJ0683
软件著作权3:96头钢轨打磨模式编制软件,登记号:2013SRBJ0229 和软件著作权

联系方式

团队负责人

蔡永林   

办公电话

010-51688542

办公地点

机械工程楼Z706

通信地址

北京市海淀区上园村3号机电学院

邮 编

100044

电子邮件

ylcai@bjtu.edu.cn