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橡塑模具国家工程研究中心介绍

郑州大学橡塑模具国家工程研究中心组建于1987年,长期致力于材料成型加工、模具优化设计与制造等领域的理论、技术和数值模拟方法的研究。经过20多年的努力,从零开始,从无到有,逐步发展,形成团队,主持建立了我国首批利用世行贷款建设的47个国家工程研究中心之一的“橡塑模具国家工程研究中心”,以及以材料成型和模具技术为特色的“材料成型过程及模具”教育部重点实验室、“材料加工工程”国家重点学科、“材料科学与工程”一级学科博士点及博士后流动站等,已发展成为我国材料成型和模具技术领域理论研究、技术开发、高层次人才培养和相关产业技术发展主要基地。

“中心”现有科研及教学人员40余人,工程技术人员50余人,其中中科院院士1人,教授12人,博士生导师5人,博士学位30余人。拥有精密模具制造设备、塑料成型加工设备、测试和测量设备等一百余台套,仪器设备总值8000余万元,模具研究大楼8100m2,实验室1200m2,中试基地3150m2。

围绕高分子成型及模具技术,主持承担了包括国家“八五”、“九五”、“十五”重点科技攻关、国家“十一五”科技支撑计划、国家载人航天计划、国家“973”计划、国家“863”计划、国家攀登计划、国家自然科学基金重大、重点和杰出青年基金等在内的各类纵向项目30余项,重大横向科研项目40余项。作为主持单位获得国家科技进步二等奖2项,省部级一等奖3项,二等奖2项。共出版专著6部,发表学术论文260余篇,其中SCI收录论文120余篇。2007年完成了“神七”出舱宇航服头盔面窗和相关塑料件的研制,得到解放军总装备部的高度肯定,作为全国20个获奖集体之一,荣获“中国载人航天工程突出贡献”奖励。

经过二十余年来发展,形成了以下学术特色和优势:

(1)塑料成型过程模型化理论和数值计算方法,针对塑料成型加工主要方式,发展了注塑成型三维流动、保压、冷却、翘曲变形等过程的数理模型和数值计算方法。在国际上系列报道了材料性能、成型工艺和模具结构对制品微结构和性能影响研究成果,开发出具有自主知识产权的、理论上与国际保持同步的注塑模CAE软件三套;出版了国内第一部塑料模数值模拟理论专著《塑料模具计算机辅助工程》。为塑料成型CAE技术在中国的普及和推广做出了重要贡献。

(2)塑料成型及模具设计中跨尺度建模和计算,致力于揭示整个成型加工过程中复杂热机历史下,材料的微观结构演化历史、微观结构形态与最终制品宏观性能之间的科学定量关系,实现对制品"成型"和"成性"的准确预测和控制。作为主持单位和首席科学家承担了973项目“高聚物成型模拟及模具设计制造中的关键问题研究”。

(3)国家战略领域塑料制品的成型及模具设计制造关键技术,以具有战略性的航天、高速铁路车辆和军机等特种高分子材料制品的成型和模具设计为背景,重点开展恶劣环境下防辐射和高透光率塑料件成型、及模具设计制造技术,为我国战略用塑料件制造提供必要的理论储备和关键技术。2007年完成了“神七”出舱宇航服头盔面窗的研制,2012年进一步完成了交会对接任务头盔面窗的研制,相关工作得到解放军总装备部的高度肯定,被确定为神舟系列关键塑料件研制的定点单位。除此之外,在科学院、工程院“新材料产业体系建设”咨询项目中,申长雨院士担任了结构材料组“高分子及复合材料”专题组组长,同时承担了中国科学院学部咨询评议项目“中国塑料加工业与模具工业的发展机遇与挑战”,对我国制造业转变增长方式,产业结构调整和相关行业发展提供咨询。


“中心”研究工作的未来目标,是以工业领域、以及航空航天、高铁等有代表性的国家战略性高聚物制品成型和模具设计制造为背景,利用数值模拟和物理模拟,解决高聚物结构制品高性能、低缺陷、高成品率的“成型”、“成性”和“服役性”以及轻量化与结构化制造等关键工程技术问题,为我国由制造大国向强国转变提供理论和技术支撑。