機械學院專欄《科苑·星壇》第三期準時啟航！本期將為大家介紹方正隆教授。方教授主要從事表面加工改性及調控技術等前沿工作，在齒圈高速高精加工、表面完整性研究、表面強化、表面形貌加工等領域取得了多項突破。本期將為本科生提供“增減協同加工下難加工材料表面去除與強化機理研究”小微項目，期待同學們探索精密制造背后的科學與藝術，在實踐中錘煉本領、積累經驗！
01 個人簡介
方正隆，工學博士，北京航空航天大學機械工程及自動化學院教授、博士生導師，國家級青年人才，德國洪堡資深學者，日本精密工學學會沼田獎獲得者。本碩畢業于華中科技大學機械科學與工程學院，博士畢業于日本東京大學機械系，博士后至助理教授期間與日本工程院院士、東京大學杉田直彥教授合作開展高性能齒輪加工及表面完整性研究。目前主要從事高性能表面加工改性及調控技術研究，基于多軸數控加工技術探索復雜零件表面性能調控方法，以提升表面質量與服役性能，參與本科課程《智能制造技術基礎》教學工作。近年來主持參與國家自然科學基金、德國洪堡基金會、廣東省/山東省重大專項及企業產學研聯合項目，在CIRP Annals、Int. J. Mach. Tools Manuf.、Int. J. Fatigue、Mech. Syst. Sig. Process.等國際權威期刊發表論文40余篇，研究成果獲日本精密工學學會等學會及行業獎勵3項，并成功應用于多家國內外制造企業。現為日本精密工學學會、國際納米制造學會（ISNM）等國際學術組織會員、日本東京大學客座研究員。
02 學術成果
1)內齒圈高速高精展成加工過程建模
本研究提出水平輪廓法融合參數化建模，實現未切屑幾何的精確重建與表征，并將幾何特征與工藝參數耦合，構建刀具磨損預測框架。該方法貫通從未切屑建模到性能評估的鏈路，揭示內齒圈高速創成過程中的切削機理與磨損演化機制，為工藝優化與刀具壽命預測提供系統化途徑。
圖1 復雜內嚙合車齒展成加工過程建模
2)內齒圈高速創成表面完整形研究
本研究聚焦內齒圈車齒表面完整性的局部切削特征，通過分析切削速度方向、切削厚度及接觸軌跡等局部因素，創新性地揭示了表層殘余應力與塑性變形的形成機制。相比整體宏觀研究，該方法突出局部特征對齒面質量的主導作用，為齒輪車齒創成表面完整性調控提供了新思路，并為高性能齒輪制造中的工藝優化奠定理論基礎。
圖2 車齒高速創成表面完整形研究
3)增減協同加工表面強化性能評估與建模
該研究聚焦齒輪增減復合協同加工對齒面性能的強化機理，創新性地基于鐵素體-馬氏體晶粒分析揭示微觀組織變化與表面強化之間的關系。闡明了協同加工過程中晶粒形貌、取向及細化程度對齒面硬度、殘余應力分布及耐磨性能的影響規律。相比傳統宏觀性能評估，該方法從微觀組織層面提供了齒面強化機理的新理解，為齒輪加工工藝優化和表面性能提升提供了科學依據與設計指導。
圖3 面向增減復合協同加工的表面強化性能評估與建模
4)功能性表面形貌加工調控技術研究
面向五軸球頭銑削中的表面紋理形成問題，提出快速紋理仿真方法，實現刀具軌跡、姿態與切削參數對表面紋理演變的高效預測。相比傳統試驗依賴方式，該方法能夠在虛擬環境中快速評估并優化紋理特征，揭示工藝參數與表面形貌之間的內在關系。研究為復雜曲面加工的表面質量可控性提供了新工具，也為精密制造中紋理設計與工藝優化開辟了新途徑。
圖4 面向表面功能的加工表面形貌調控技術研究
03 項目介紹
1)項目簡介
增減協同加工下難加工材料表面去除與強化機理研究
高強度鋼、高溫合金等難加工材料廣泛應用于航發關鍵傳動零部件。在三維多軸增減協同加工條件下，力熱復合效應使表面去除與強化過程伴隨復雜材料組織演化，同時可能加速刀具磨損并產生表面瑕疵，顯著影響最終表面性能。因此亟需開展多尺度建模，建立材料-工藝-性能耦合關系，通過工藝優化實現表面性能的主動調控，提升傳動部件的機械性能與疲勞特性。
2)所需能力
切削加工基本知識
運動學建模基本知識
數據處理、分析及匯總能力
團隊協作能力
溝通能力
3)相關事項
項目周期：2~6個月
所需人數：1~3名本科生
4)聯系方式
電子郵箱：fangzhl@buaa.edu.cn
04 老師寄語
膽大心細，知行合一
關注細節，提升洞察
夯實基礎，厚積薄發
