圍繞環保、高效加工制造理論方法及其應用，注重以交叉研究和綜合研究為研究特色，結合相關基礎理論、方法及其産品應用等方面的研究，建立高效、潔淨、節能、精密、可持續、複合創新設計和加工制造理論方法及其技術應用體系，以本領域的重要理論、方法和技術問題、科技前沿問題和國家重大工程需求為主要研究内容，以獲取原始創新成果和自主知識産權為主要目标，更好的為國家及山東省的制造業發展服務。将機械工程學院建成在學校創新人才培養體系和科技創新體系框架下的、國内領先的、在國際上有一定影響的高級專業人才培養基地、科學創新研究基地和高技術成果轉化基地。

    學院圍繞長期以來的工作基礎和研究特色，凝練出高效潔淨加工理論與方法、綠色設計與制造、節能機械裝備設計、機電設備與控制等4個主要研究方向，其主要研究内容如下：

    随着新材料和新技術的不斷湧現，對于制造業和制造技術就提出了新的、高水平的要求，特别是作為制造技術基礎工藝的高效潔淨切（磨）削技術和特種複合加工技術發展進入了以高速切（磨）削和高效複合加工工藝與加工方法、提供成套高效加工技術為特征的新階段。這是在制造技術全面進步和創新的基礎上所産生的綜合效果，推動了高效精密加工技術的全面進步，使總體水平達到了一個新的高度。高效精密制造技術的發展方向主要是高速切削、高速磨削和高效特種複合加工技術。其中高速切削技術是切削加工發展的主流方向。在工業發達國家，高速切削加工技術已廣泛的應用于航空、航天、汽車、模具、高速機車工業等，并取得巨大經濟效益。

    本方向的主要研究内容：（1）高效幹（準）切削和硬切削加工基礎理論及加工新技術：主要研究航空和汽車零件難加工材料（鎳基和鐵基合金、钛合金、鋁合金等）的高效幹（準）切削和硬切削加工基礎理論及加工機理、高效低溫切削（冷風、氮化等）加工技術、高速切削加工系統的跨尺度理論、基于應變梯度塑性理論的高效硬切削加工技術、高速幹（準）銑削的穩定性、高速切削摩擦學、适于高效幹（準）切削和硬切削要求的新型陶瓷刀具和塗層刀具、氧化鋁-碳化鎢钛納米複合陶瓷刀具、自潤滑陶瓷刀具等。（2）高效潔淨特種加工技術及裝備：主要研究超聲振動輔助氣體介質電火花加工理論及應用、智能控制超聲振動輔助磨削－脈沖放電複合加工技術研究及設備開發等。（3）精密磨料水射流微加工技術及裝備：主要研究精密微磨料水射流加工技術與系統、磨料水射流噴嘴内外多相流流場的模拟仿真、工件材料脆塑轉變沖蝕動能臨界條件、硬脆材料高效高精度曲面加工技術與裝備等。

    本方向近年來，承擔國家973計劃課題2項，國家自然科學基金重點項目1項，國家傑出青年科學基金1項，國家傑出青年科學基金海外青年合作基金2項，面上項目20多項，國家“十一五”科技支撐計劃1項，國家863計劃1項，霍英東基金1項，教育部新世紀優秀人才支持計劃5項，全國優秀博士學位論文專項基金1項，國防攻關項目2項，省部級科研項目約37項，以及多項橫向協作項目。曾獲教育部科技進步一等獎1項，山東省科技進步一等獎1項，教育部自然科學二等獎3項，山東省自然科學二等獎1項，山東省科學技術發明二等獎1項，山東省科技進步二等獎2項，全國優秀博士學位論文獎2篇，全國優秀博士學位論文提名獎1篇，山東省優秀博士學位論文1篇，山東省優秀碩士學位論文1篇，授權國家發明專利10餘項。發表論文530餘篇，被SCI和EI收錄370餘篇。

(a) 切入階段            (b) 中間切削階段            (c) 切出階段

圖 斷續切削刀具損傷當量應力演變

   圖 研制的超細晶粒硬質合金銑刀    圖 納米複合陶瓷刀具高速硬切削實驗

    近年來，綠色制造和可持續制造在國内外也開始受到高度關注和重視。“綠色制造”被明确列為《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年）》（以下簡稱《綱要》）中制造業領域發展三大思路之一；同時也是《國務院關于加快發展循環經濟的若幹意見》（國發[2005]22号）、《國務院關于做好建設節約型社會近期重點工作的通知》（國發[2005]21号）等文件中明确指出和強調的國家發展循環經濟和建設節約型社會等重大工程的關鍵配套技術之一。綠色設計及制造技術的實施涉及到産品全生命周期的設計評價技術、制造技術、環境技術及管理技術等多個領域，由于其自身技術内涵複雜，因而技術研究和組織實施難度較大。因此發展綠色設計和制造技術對于我國實施可持續發展戰略和發展循環經濟有着極其重要的地位和意義。綠色設計和制造技術的研究既要注意綠色制造技術的應用開發還要注重基礎共性關鍵技術的深入研究。目前可持續制造科技發展趨勢可歸納為以下三個方面：1）産品全壽命周期設計和管理；2）與高新技術相互融合的先進回收、再制造科學技術；3）長壽命、高質量和可靠性促進可持續制造發展。

    本方向的主要研究内容包括：（1）綠色制造和再制造：主要研究機電産品全生命周期設計理論和評價方法，全降解材料制品及其成套設備研究開發，低碳、節約型制造共性技術研究及應用，再制造技術及其制造過程質量控制與評價技術研究。（3）三維數字化設計制造：主要研究複雜機械與微機械系統數值模拟方法，大批量定制的産品研發模式，面向對象的分布式虛拟設計協同工作仿真引擎及快速虛拟環境建模理論與方法，生産過程模拟與評價平台，機電産品CAE設計。

    本方向近年來，承擔國家十一五科技支撐計劃重大項目課題和子課題2項，國家973課題1項，863項目4項，國防項目5項，國家自然科學基金12項，省部級科研項目18項，及多項橫向協作項目。獲山東省科技進步一等獎1項，二等獎2項，山東省教學成果一等獎1項，其他省部級獎勵10項，發表論文300餘篇，被SCI和EI收錄150餘篇。

圖 基于中國多環境空間特性的LCA評價模型

圖 生物質全降解餐飲具制品關鍵技術和成套裝備

超聲波清洗聲場分析

發動機機體冷焊層縱向殘餘應力分布

    長期以來我國的經濟高速發展依賴于傳統的的高消耗、高排放、低效率的粗放型增長方式，資源利用率低，環境污染嚴重。随着我國進入工業化、城鎮化的高速發展階段，我們面臨着的是日益嚴重的資源和環境問題。因此我國必須大力發展循環經濟，按照按照“減量化、再利用、資源化”原則，采取各種有效措施，以盡可能少的資源消耗和盡可能小的環境代價，取得最大的經濟産出和最少的廢物排放，實現經濟、環境和社會效益相統一，建設資源節約型和環境友好型社會。本方向特點是将裝備設計理論與摩擦學設計、熱力機械的能量轉換理論及技術、可靠性理論及節能理論等相結合，完善節能機械裝備設計體系，形成新的、多學科交叉的研究領域。

    本方向的主要研究内容包括：（1）機械裝備節能設計：主要研究無源強化機械振動傳熱、機械振動強化傳熱機理與裝備設計、節能降耗技術計算流體動力學仿真、換熱機械的動态特性與控制、換熱元件節能設計理論與方法等。（2）生物質能源轉化理論及其裝備設計制造：主要研究生物質固化成型理論與方法、生物質氣化發電和制氫理論與方法、焦油強制裂解和燃氣高效淨化理論與方法、高熱值氣化技術 及裝備等。（3）新型陶瓷噴嘴設計制造：主要研究高性能長壽命水煤漿陶瓷噴嘴設計制造理論與方法、陶瓷噴嘴結構優化及水煤漿霧化機理、陶瓷噴嘴熱沖蝕機理等。

    近年來，承擔國家973計劃課題1項，863計劃項目3項，國家自然科學基金2項，山東省重大攻關項目2項，省部級科研項目10項，以及多項橫向協作項目。曾獲教育部科技進步一等獎1項，教育部科技進步二等獎2項，教育部自然科學二等獎1項，山東省科技進步一等獎1項。發表論文240餘篇，被SCI和EI收錄100餘篇。

    布風管速度矢量分布規律     床層壓力分布規律     垂直截面料層速度分布規律

    在機電伺服控制研究中，高速大進給精密定位控制和低速微進給精密定位是重要的研究内容之一。這其中包括機電運動系統的動态檢測與動力學建模技術、非線性摩擦的精密測量與補償控制技術等方面的研究。在數控技術方面，開放式控制器作為工業自動化的一項共性技術，對于制造業的信息化、智能化具有重要意義，有關開放控制器的研究主要圍繞标準化、模塊化的軟硬件體系結構、軟件化數控系統、現場總線、網絡化數控系統、基于STEP-NC标準的軟件化開放式控制器、自治智能化CNC系統等。

    本方向的主要研究内容包括：（1）機電系統單元技術：主要研究高速精密軸承及主軸單元，高速轉子軸心軌迹檢測與控制、支承系統整體優化與穩定性控制，機電伺服控制中的高速大進給與低速微進給精密定位及控制，微位移高頻響緻動器機理及應用，高頻響電液驅動器等。（2）數控系統技術：主要研究嵌入式控制系統和基于量子框架的開放式汽車電控系統，STEP-NC智能化數控理論與方法，基于實時工業以太網設備層通訊的開放式軟件化高檔數控平台等。

圖 開放式制造自動化控制平台