[00396846]高性能新型复合陶瓷工模具设计制造技术及其应用研究

该项目属机械科学技术中的切削刀具技术领域，同时涉及机械制造工艺与设备和结构陶瓷材料等多学科领域。项目研究开发了利用人工神经网络优化设计陶瓷工模具材料组分的多相剪裁设计技术；基于计算智能技术，采用多目标遗传算法以及将人工神经网络和遗传算法结合的混合训练算法，建立了复合陶瓷工模具材料组分与性能关系的数学模型，并进行了材料组分优化设计。该技术的应用可明显缩短陶瓷工模具材料设计、试验和研制周期，降低成本。采用纳米和微米尺度复合工艺，研制成功4种具有良好的综合力学性能的氧化铝和氧化锆系新型复合陶瓷工模具材料，获得了最佳制备工艺参数，揭示了材料的增强增韧机理。运用有限元法对磨料速度场和陶瓷喷砂嘴冲蚀应力场进行了分析，揭示了喷砂嘴内壁的冲蚀角度和冲蚀速度的变化规律、陶瓷喷砂嘴的应力分布规律，探明了陶瓷喷砂嘴多冲蚀机制并存的复合冲蚀磨损机理，设计了具有高耐磨性能的喷砂嘴结构。基于组分设计与结构设计所研制的陶瓷刀具、模具和喷嘴等工模具产品，使用寿命长，生产效率高，加工质量明显改善。该项目获得国家发明专利2项，实用新型专利1项，申请国家发明专利1项；基础研究结果在国内外发表学术论文50余篇，其中被SCI、EI收录30余篇。研究成果已经在龙口市龙工泵业科技有限公司等多家工模具生产与应用企业得到了成功应用，解决了多项工程技术难题，累计新增产值10509万元，新增利税2469万元，取得了显著的经济和社会效益，对于促进先进制造技术及相关领域的科学发展与技术进步具有重要意义。