專家信息:
張勤儉 ,1972年生,智能制造專家,北京信息科技大學教授、博導。國家腫瘤微創聯盟頭頸專業委員會委員、智能醫用機器人委員會副主任,中國模具工業協會拉絲模委員會副主任,中國機械工程學會特種加工分會副秘書長、超聲加工技術委員會副主任,中國機械制造工藝協會理事,《應用基礎與工程科學學報》《Mechanical Engineering Science》雜志編委。2002年被評為“北京市科技新星”,主持國家重點研發計劃等省部級以上項目10余項,曾榮獲中國產學研促進會合作促進獎等榮獲省部級以上獎勵4項,出版專著3部,發表學術論文100余篇,先后獲得中國機械工程學會先進工作者、北京市優秀青年知識分子、北京市優秀青年工程師、北京交通大學“三育人”先進個人等榮譽稱號。
教育及工作經歷:
1991.09— 1995.07 西安工程大學機械電子工程專業工學學士。
1995.09— 1998.03 西安工程大學紡織機械專業工學碩士。
1998.09— 2001.09 山東大學機械制造及其自動化專業工學博士。
2002.05— 2004.04 清華大學機械制造及其自動化專業博士后。
2001.10— 2003.11 北京精密特種加工技術研究中心副主任。
2003.12— 2008.04 北京市電加工研究所所長助理、高級工程師;北京精密特種加工技術研究中心副主任。
2008.05— 2009.10 北京市電加工研究所所長助理、教授級高級工程師;北京市電加工研究所微納加工中心主任;北京市電加工研究所精密拉絲模具制造部主任。
2009.10— 2011.05 北京市電加工研究所所長助理、研究員;北京市電加工研究所微納加工中心主任;北京市電加工研究所精密拉絲模具制造部主任。
2011.05-2019.03 北京交通大學數字化制造技術與裝備研究所所長,教授、博導。
2019.03-今 北京信息科技大學,教授、博導。
學術兼職:
1. 國家腫瘤微創聯盟頭頸專業委員會委員、智能醫用機器人委員會副主任。
2. 中國農業機械學會人工智能分會委員。
3. 中國醫藥文化協會醫工融合分會常務委員。
4. 中國醫學裝備協會遠程醫療與信息技術分會委員。
5. 中國模具工業協會拉絲模委員會副主任。
6. 中國機械工程學會特種加工分會副秘書長、超聲加工技術委員會副主任。
7. 中國機械制造工藝協會理事。
8. 中國機械制造工藝協會綠色制造分會理事。
9. 《應用基礎與工程科學學報》編委。
10. 《Mechanical Engineering Science》編委。
科學研究:
研究方向:
(1)智能機器人。
(2)綠色制造技術。
承擔科研項目情況:
1. 國家重點研發計劃“數字診療裝備研發”專項:甲狀腺腫瘤微創手術機器人關鍵技術與平臺研發,課題負責人,經費1000萬元;
2. 國家自然科學基金項目(50975031):“金屬微絲拉拔模具精密線拋光機理研究”,排名第1,經費30萬元;
3. 載人航天領域第四批預先研究項目:“XXXX混合現實遙操作機器人關鍵技術”,課題主持人,經費300萬;
4. 江蘇省工業支撐(重點)項目(BE2012134):太陽能硅片切割鋼線拉拔模具微納制造關鍵技術研究,排名第1,經費320萬元;
5. 江西省科技廳高校科技落地計劃:“礦冶裝備關鍵部件稀土超磁致伸縮超聲強化技術研究與應用”,排名第1,經費50萬元;
6. 北京市自然科學基金重點項目(3081003):“集成電路精密引線模具微細特種加工關鍵技術研究”;排名第1,經費40萬元;
7. 北京市自然科學基金項目(3042007):“聚晶金剛石電火花超聲機械復合精密加工基礎技術研究”,排名第1,經費13萬元;
8. 北京市科技新星計劃(B類)項目(H020821310130):“新型金剛石復合材料精密特種加工基礎技術研究”,排名第1,經費26萬元;
9. 北京市科委:金剛石導絲模微納制造關鍵技術研究,2012-12-31--2013-01-01,10.0萬元,主持
10. 國家自然科學基金項目(50575025):“電火花放電爆炸力對材料蝕除機理的研究”,排名第2,經費25萬元;
11. 國家自然科學基金項目(50077001):“大面積聚晶金剛石(PCD)高效放電光整加工基礎技術研究”,排名第2,經費15萬元;
12. 北京市財政局專項(20080102):“電子信息產業關鍵部件微納特種加工高技術服務平臺建設”,排名第2,經費503萬元。
發明專利:
1 一種大型復雜曲面超聲表面光整強化系統及其使用方法 陳爽;房善想;張勤儉 ;王迅 江西理工大學;北京交通大學 中國專利 2018-09-28 2018-12-18
2 大孔徑金剛石拉拔模涂層制備設備及制備方法 冀士哲;張勤儉 ;趙路明;王會英;初永臣 北京交通大學長三角研究院 中國專利 2015-03-11 2015-11-11
3 稀土超磁致伸縮超聲強化裝置 初永臣;張勤儉 ;趙路明;王會英;冀士哲 北京交通大學長三角研究院 中國專利 2015-05-29 2015-09-30
4 具有在線測量功能的微孔超聲加工機床 張勤儉 ;趙路明 北京交通大學長三角研究院 中國專利 2015-05-29 2015-09-09
5 大孔徑金剛石拉絲模測絲裝置 張勤儉 ;趙路明 北京交通大學長三角研究院 中國專利 2014-06-17 2014-10-08
人才培養:
主講課程:
本科生課程:機械制造技術;計算機輔助設計與制造;研究生課程:先進制造系統;精密與特種加工技術
招生專業:
機械制造及其自動化(招收碩士生)
機械工程(招收全日制碩士專業學位研究生)
論文專著:
出版專著:
1 曹鳳國,張勤儉 . 超聲加工技術. 化學工業出版社,2005.
2 曹鳳國,蔣亨順,張勤儉 . 電化學加工技術. 北京科學技術出版社. 2007.
3 曹鳳國,楊大勇,張勤儉 . 特種加工手冊. 機械工業出版社. 2010.
代表性論文:
第一作者和通訊作者:
1 Chang Liu, Haiyuan Li, Qinjian Zhang *. Configuration Comparison and Design of an Upper Limb Exoskeleton for Robot Teleoperation. Proceedings of 2019 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, August 4 - 7, Tianjin. (EI收錄)
2 李雪,房善想,陳 爽,張勤儉 *. 軟體機械手研究現狀及其應用. 制造業自動化, 2019, 41(5): 85-92.
3 陳爽,張悅,張勤儉 *, 等.一種基于B樣條插值的機器人速度規劃算法. 應用基礎與工程科學學報, 2018, 26(3):661-671.(EI收錄)
4 Haikuo Shen, Liangwei Jiang, Qinjian Zhang *. A new method for high speed and smooth transfer of robot motion trajectory. Advances in Mechanical Engineering, 2016, 8(3):1-9. (SCI收錄)
5 Shanxiang Fang, Qinjian Zhang *, Huiling Zhao, et al. The Design of Rare-Earth Giant Magnetostrictive Ultrasonic Transducer and Experimental Study on Its Application of Ultrasonic Surface Strengthening. Micromachines, 2018(9): 98. (SCI收錄)
6 房善想,趙慧玲,張勤儉 *. 超聲加工技術的應用現狀及其發展趨勢. 機械工程學報, 2017, 53(19): 22-32. (EI收錄)
7 Zhang Qinjian , Cao Jianguo, Wang Huiying. Ultrasonic Surface Strengthening of Train Axle Material 30CrMoA. Procedia CIRP, 2016, 42: 853-857. (ISTP)
8 張棟梁,張勤儉 ,房善想,等. 超磁致伸縮超聲強化系統改進及理論分析. 全國超聲加工技術研討會,大連,2016.
9 張勤儉 ,曹建國,趙路明. 基于有限元方法的階梯形超聲變幅桿設計及優化. 應用基礎與工程科學學報, 2015, 23(S):134-140.(EI收錄)
10 張勤儉 ,曹建國,劉媛. 聚晶金剛石單脈沖電加工溫度場模擬及加工機理分析. 應用基礎與工程科學學報, 2015, 23(S):158-167.(EI收錄)
11 張勤儉 ,王會英,劉月明,等. 30CrMoA車軸材料超聲表面擠壓強化技術研究. 應用基礎與工程科學學報, 2015(1):178-184.(EI收錄)
12 張勤儉 . 強化大學職能實現高校跨越式發展. 江西理工大學學報, 2014, 35(2): 61-63.
13 張勤儉 , 李建勇. 聚晶金剛石拉絲模臥式超聲加工機床的設計與開發, 應用基礎與工程科學學報, 2014, 22(2):384-390.(EI收錄)
14 Z Qin-jian , LI Jian-yong, C Yong-lin. Study on electrical discharge and ultrasonic assisted mechanical combined machining of polycrystalline diamond. Procedia CIRP, 2013(6): 589-593. (ISTP)
15 張勤儉 ,楊小慶,李建勇. 超聲加工技術的現狀及其發展趨勢.電加工與模具, 2012(5):11-15.
16 張勤儉 ,楊小慶,李建勇, 等. 聚晶金剛石精密加工技術發展現狀. 2012中國超硬材料技術發展論壇, 鄭州, 2012.
17 張勤儉 ,趙路明,李建勇. 聚晶金剛石拉絲模臥式超聲加工運動軌跡的計算機仿真. 應用基礎與工程科學學報, 2012, 20(S): 235-243.(EI收錄)
18 張勤儉 ,李建勇,蔡永林. 聚晶金剛石電火花超聲機械復合加工技術研究, 金剛石與磨料磨具工程, 2012,32(1):8-11.(EI收錄)
19 Qinjian, Zhang , Jianyong, Li, Yonglin, et al. Computer simulation technology of precision lapping process of polycrystalline diamond. Advances in Mechanics Engineering, 2012(1): 588-589.(EI收錄)
20 張勤儉 ,曹鳳國,劉媛. 聚晶金剛石加工技術進展. 金剛石與磨料磨具工程. 2006(6):76-80.(EI收錄)
21 張勤儉 ,曹鳳國,王先逵. 聚晶金剛石的應用現狀和發展趨勢. 金剛石與磨料磨具工程. 2006(1): 71-74. (EI收錄)
22 張勤儉 ,劉媛,王先逵. 聚晶金剛石復合片硬質合金層電解磨削變形規律的研究. 金剛石與磨料磨具工程. 2005(5):24-27.(EI收錄)
23 張勤儉 ,劉媛,馮迪,等. 雙搖桿機構在立方氮化硼研磨技術中的應用. 中國機械工程. 2005, 16(23): 2080-2082.(EI收錄)
24 張勤儉 ,曹鳳國,翟力軍,王先逵. 聚晶金剛石電火花磨削實驗的人工神經網絡建模. 金剛石與磨料磨具工程. 2004(3):14-16.(EI收錄)
25 張勤儉 ,曹鳳國,翟力軍,等. 聚晶金剛石電火花磨削試驗的灰色關聯分析. 金剛石與磨料磨具工程. 2003(3):9-11. (EI收錄)
26 張勤儉 ,曹鳳國,翟力軍,等. 聚晶金剛石電火花磨削加工效果預測和加工參數優化仿真系統. 金剛石與磨料磨具工程. 2003(2):11-13.(EI收錄)
27 張勤儉 ,張建華,李敏,等.溶膠-凝膠Al2O3-ZrO2涂層與工程陶瓷的界面結構. 無機材料學報, 2002, 17(1): 185-188. (SCI收錄)
28 張勤儉 ,張建華,李敏,等. 電弧離子鍍TiN涂層陶瓷刀片的力學性能和界面結構. 無機材料學報, 2002, 17(2): 371-374.(SCI收錄)
29 張勤儉 ,張建華,李敏,等.溶膠-凝膠Al2O3-ZrO2陶瓷薄膜早期干燥過程研究. 硅酸鹽學報, 2002, 30(1): 128-130.(EI收錄)
30 張勤儉 ,張建華,李敏, 等. 用溶膠-凝膠法制備Al2O3涂層工程陶瓷的表面改性研究. 硅酸鹽學報, 2001, 29(5): 416-421.(EI收錄)
31 張勤儉 ,吳春麗,李敏,等. 溶膠- 凝膠工藝ZrO2 涂層工程陶瓷的界面結合機制. 電子顯微學報, 2001, 20(3): 213-216.
其他論文:
32 Jianguo Cao, Yongbo Wu, Jianyong Li, Qinjian Zhang . Study on the material removal process in ultrasonic-assisted grinding of SiC ceramics using smooth particle hydrodynamic (SPH) method. Int J Adv Manuf Technol, 2016, 83: 985-994.
33 LI Bin, ZHANG Qin-Jian , SHI Yan-Chao, et al. Nano-Crystalline Diamond Films with Pineapple-Like Morphology Grown by the DC Arcjet vapor Deposition Method. CHIN. PHYS. LETT, 2014, 31(8):088104.
34 Yunan Cao, Peiqing Ye, Qinjian Zhang , et al. Discrete Planning Unit Look-Ahead Velocity Control Strategy and Parallelization Research Based on GPU. Advances in Mechanical Engineering, 2014(1):1-13.
35 劉媛, 張勤儉 , 葉書強, 等. 聚晶金剛石復合片硬質合金層磨削過程數值模擬. 系統仿真學報, 2006, 18(S): 529-532.
36 Cao Fengguo, Zhang Qinjian . Neural Network Modeling and Parameters Optimization of Increased Explosive Electrical Discharge Grinding (IEEDG) Process for Large Area Polycrystalline Diamond. 14th International Symposium For Electromachining, Edinburgh, 2004.
37 劉媛, 張勤儉 , 葉書強. 計算機仿真技術在超硬材料拋光技術中的應用. 系統仿真學報, 2006, 18(9): 2582-2584, 2664.
38 Zhang J.H., Zhang Q.J .;Wu C.L., Qin Y., Lee T.C. Investigation of properties of electric arc ion deposited TiN coating on Al2O3-based ceramic composite. JOURNAL OF ADHESION SCIENCE AND TECHNOLOGY, 2003,17(6): 861-869.(SCI收錄)
榮譽獎勵:
1、北京交通大學三育人先進個人,2017年.
2、全國移動互聯創新大賽高校組教學成果三等獎,2017年.
3、北京市機械工程學會優秀論文獎,2017年.
4、中國機械工程學會先進工作者,2016年.
5、北京交通大學“軌道車輛”獎教金,2016年.
6、北京市科技新星計劃路演推介會優秀創新成果獎,2016年.
7、全國超聲加工技術研討會優秀論文獎,2016年.
8、中國鐵道學會工程分會線路專業委員會“優秀論文二等獎”,2015年.
9、北京交通大學機電學院“優秀教案獎”,2015年.
10、十六屆中國國際工業博覽會高校展區優秀展品獎二等獎,2014年.
11、北京市優秀青年知識分子,2006年.
12、北京市優秀青年工程師,2006年.
13、中國機械工業科學技術二等獎(排名第3),2005年.
14、北京市科學技術二等獎(排名第3),2006年.
15、北京市科技新星,2002年.
16、山東省科學技術二等獎(排名第6),2001年.
17、中國人民解放軍總后勤部“護神”獎學金,1999年.
18、西安工程大學“優秀畢業研究生”榮譽稱號,1998年.
19、西安工程大學“優秀大學畢業生”榮譽稱號,1995年.
20、中國紡織工程學會獎學金,1994年.
21、西安工程大學“優秀學生干部”榮譽稱號,1993年.
22、西安工程大學“優秀團干部”榮譽稱號,1992年.
媒體報道一:
奏響科技成果轉化的新樂章
——記中國機械工業科學技術獎獲得者張勤儉教授
中國機械工業科學技術獎是經國家科學技術部批準,在國家科技獎勵主管部門注冊,由中國機械工業聯合會和中國機械工程學會共同設立的面向全國機械行業的綜合性獎項。中國機械工業科學技術獎獎勵的是促進機械工業科學技術進步與發展,提高機械工業科研、產品和生產力水平而進行的研究、開發、設計和試驗所產生的具有創造性和實用價值的新技術、新產品、新工藝、新材料等方面重大科技成果項目,這些項目技術上有重要創新,解決了行業發展中的關鍵技術問題,對推動機械工業科技進步有顯著作用,而且具有較顯著的經濟效益和社會效益。
2016年2月,國務院印發關于落實《中華人民共和國促進科技成果轉化法》的通知,將加快實施創新驅動發展戰略,打通科技與經濟結合的通道,促進大眾創業、萬眾創新,鼓勵研究開發機構、高等院校、企業等創新主體及科技人員轉移轉化科技成果,推進經濟提質增效升級。
科技成果轉化是促進經濟發展的重要途徑
1998年9月,張勤儉以優異的成績考入山東大學攻讀博士學位,他也是唯一一位從外校考入山東大學機械制造及其自動化專業的博士研究生。自博士課題的確立到課題的開展,他一直把應用效果放在首位,他以提高硬脆材料工程陶瓷表面質量為目標,研發了A12O3、ZrO2和Al2O3-ZrO2三種涂層,并以壓痕斷裂力學為基礎,首次建立了溶膠-凝膠涂層彌合基體表面微裂紋理論模型,對改性效果進行了半定量分析,對實際的生產具有顯著的指導作用。他還系統分析了電弧離子鍍主要工藝參數對涂層表面質量和涂層工程陶瓷力學性能的影響規律。除此之外,他還提出了基于人工神經網絡、遺傳算法和灰色關聯分析理論為基礎的預測和優化方法,并開發了工程陶瓷加工效果預測和加工工藝參數優化仿真系統,該軟件具有很好的通用性,可以靈活地進行其它領域和功能的預測和優化。他的這些研究對于提高工程陶瓷的表面質量和性能具有非常重要的應用價值。
2001年10月,張勤儉從山東大學博士畢業后沒有去高校工作,而是來到了專制企業北京市電加工研究所,在他的眼里,科技成果只有成功地轉化,促進經濟發展,才能叫真正的科研成果。
理論聯系實際是科技成果轉化的基礎和前提。自工作的第一天起,張勤儉就一直思考把所學的理論知識用于生產實踐,在攻讀博士學位期間,他成功地將人工神經網絡和灰色關聯分析理論用于陶瓷材料加工效果預測,取得了良好的效果。工作以后他又把人工神經網絡和灰色關聯分析理論應用于聚晶金剛石電火花磨削實驗研究之中,優化了加工參數,使得加工誤差從以前的0.1mm降至0.02mm,加工效率也提高了1.5倍。
他還首次采用計算機仿真技術對聚晶金剛石精密研磨的運動軌跡進行了動態模擬和速度分析,優化了工藝參數,研磨效率是傳統研磨機的16倍,創造了聚晶金剛石精密加工領域的新的里程碑。
2008年,他提出并建立了北京市電加工所精密拉絲模制造部,并擔任該部門的創始人。他主導了大孔徑(內孔直徑大于20mm)拉拔模具的研發工作,經過充分的理論分析和大量的實驗研究,他與團隊成員并肩作戰,提出了獨特的加工工藝:電火花慢走絲線切割和超聲加工的復合工藝,加工周期由原來的三周縮短為一周,而且加工精度從原來的0.2mm提高到0.03-0.05mm,使得北京市電加工研究所成為國內唯一能解決大孔徑拉拔模具高效精密加工的單位,加工的該類模具占全國市場的80%以上,奠定了北京市電加工研究所在超硬材料加工領域的國內外領先地位。
他還為世界最大的精密銅管生產企業金龍精密銅管集團股份有限公司研發了高耐磨性的聚晶金剛石擠壓模,使用壽命是硬質合金擠壓模的100倍,實現了精密銅管拉拔領域的一個技術飛躍。
2005年,他作為主要負責人承擔的項目“大面積聚晶金剛石(PCD)高效、綠色、精密特種加技術”榮獲中國機械工業科學技術獎二等獎,這是對他工作的高度肯定和認可。
高等院校應該做科技成果轉化的先鋒
張勤儉教授經常在報告中引用習近平總書記在2014年兩院院士大會上的講話中的一段話:“實施創新驅動發展戰略是一個系統工程。科技成果只有同國家需要、人民要求、市場需求相結合,完成從科學研究、實驗開發、推廣應用的三級跳,才能真正實現創新價值、實現創新驅動發展。”
雖然這段話是習近平總書記在兩院院士大會上講話時提出的,但也是對全國高校提出的要求和希望。在我國的大學里,束之高閣的成果比比皆是,而且占絕大部分。這是制約我國經濟發展的瓶頸。
2011年5月,張勤儉調入北京交通大學工作后,依然把成果轉化工作放在首要位置。他開發了高速列車車軸材料超聲擠壓強化技術,使得車軸材料的表面殘余壓應力是強化前的23.17倍,該技術使高速列車車軸性能和安全性提高5倍以上,技術已達到國際領先水平。他開發的齒輪超聲擠壓強化系統使得強化后的齒輪性能大幅度提升,他與美國METechs公司合作,將該技術應用于智能家居中的減速器齒輪的強化,表面粗糙度降低50%,摩擦系數降低15%,表面硬度提高了20%-30%,使得減速器的噪音降低30%,極大提高了該公司產品的質量和競爭力。
媒體報道二:
張勤儉:中國精密與超聲加工技術的帶頭人
張勤儉教授作為中國精密與超聲加工技術領域的杰出科學家,在中國精密與超聲加工技術領域取得了首屈一指的科研成果,并且很多科研成果得到了實際應用和推廣。而且他積極參與創建專業學術組織和擔任領導職位。是中國精密與超聲加工技術的帶頭人。
卓越領導 創建超聲加工技術委員會
張勤儉教授參與創建中國機械工程學會特種加工分會超聲加工技術委員會,并從2017年11月開始擔任超聲加工技術委員會副主任,中國機械工程學會特種加工分會超聲加工技術委員會是中國機械工程學會特種加工分會所屬的中國超聲加工最權威的學術組織,致力于召集中國超聲加工行業的權威專家學者進行學術研究和推廣,在張勤儉教授的主持和領導下,超聲加工技術委員會每兩年組織一次學術研討會,并編著科研論文成果,對超聲加工技術的發展促進意義深遠。
學著等身 國家機械工程技術編委審稿人
張勤儉是學術成就卓越的科學家。他已出版中國精密與超聲加工技術領域專著三部:《超聲加工技術》、《電化學加工技術》、《特種加工手冊》,從而奠定了他在中國精密與超聲加工技術領域的杰出科學家的學術地位。他還耕耘不懈,多年來發表了國家級和國際級學術論文90余篇,多數論文發表在EI檢索期刊《金剛石與磨料磨具工程》《中國機械工程》《系統仿真學報》《應用基礎與工程科學學報》等雜志上。
多家中國國家級專業期刊如《應用基礎與工程科學學報》、《機械工程學報》、《清華大學學報(自然科學版)》和《系統仿真學報》,都邀請他作為編委和審稿人。
由于張勤儉在學術領域和精密加工技術領域的杰出貢獻,他于2005年獲得了中國機械工業科學技術獎二等獎。中國機械工業科學技術獎是中國機械工業聯合會和中國機械工程學會共同設立、全國性的機械工業綜合性科技獎項,是中國機械工業科學技術的最高獎項。2016年,張勤儉參加了全國超聲加工技術研討會,并獲得了“全國超聲加工技術研討會優秀論文獎”,其論文“超聲加工技術的應用現狀及其發展趨勢”被發表在EI檢索、中國機械工程領域最高學術期刊《機械工程學報》上。
張勤儉教授作為杰出的超聲加工領域科學家在中國科學家協會取得了高度的認可和權威地位,他于2014年10月主持召開了中國科學家協會“微納制造技術研究與應用”青年科學家論壇,并得到了中國科協的資助。
最高榮譽 當選國家專業學術協會理事
鑒于張勤儉教授在中國機械制造領域的杰出貢獻,經過推薦和專家委員會評選,2014年11月張勤儉教授當選為中國機械制造工藝協會理事。中國機械制造工藝協會是中國機械制造工藝學術領域的最高權威地位的學術團體,只有中國最頂尖的機械制造工藝學術專家才有資格才能當選為中國機械制造工藝協會成員。目前當選中國機械制造工藝協會理事的科學家目前只有125人。
結合實踐 科研推動創造生產力
2001年10月張勤儉教授在山東大學(分數線,專業設置)取得博士學位后,進入北京市電加工研究所工作,張勤儉教授在北京市電加工研究所工作期間,他作為第二負責人承擔了國家自然科學基金項目“電火花放電爆炸力對材料蝕除機理的研究”和“大面積聚晶金剛石(PCD)高效放電光整加工基礎技術研究”,他在聚晶金剛石精密加工領域開展了許多突破性的研發工作。
張勤儉還在北京市電加工研究所建成了世界上唯一一條以電火花加工為核心的生產線,建成了全世界最大的聚晶金剛石加工基地。每年加工直徑58mm的聚晶金剛石復合片6萬片,占中國市場的50%以上,他做出了關鍵性貢獻。這些產品被廣泛應用于汽車、航空航天、石油、地質、機械、電纜等行業。到目前為止,該基地已經創造產值18億多元。
張勤儉自2011年5月至2019年3月在北京交通大學(分數線,專業設置)工作,并擔任數字化制造技術與裝備研究所所長,負責領導數字化制造技術與裝備研究所的科研團隊繼續從事精密加工技術領域的學術研究和科研實踐。
在擔任數字化制造技術與裝備研究所所長的工作崗位上,張勤儉主持了江西省科技廳高校科技落地計劃項目“礦冶裝備關鍵部件稀土超磁致伸縮超聲強化技術研究與應用”,研發了稀土超磁致伸縮超聲強化裝置,并獲得了國家授權發明專利。該項目對礦冶裝備中的關鍵零部件齒輪的強化技術進行了深入研究,并發表了“齒輪齒面超聲擠壓強化有限元模擬”和“超磁致伸縮超聲強化系統改進及理論分析”等論文。張勤儉的科技成果已經被推廣到國內最大的諧波齒輪減速器生產商深圳市同川科技有限公司。該公司的所有的齒輪都經過張勤儉的齒輪超聲擠壓強化系統超聲強化處理,強化后齒輪表面粗糙度降低了45%,表面硬度提高了約30%,疲勞強度提高2-3倍,大幅提升了該公司諧波齒輪減速器壽命性能指標,技術已經達到國內外領先水平。該成果的應用為公司創造經濟效益5200萬元,使該公司在中國市場的占有率由10%提高到25%。
張勤儉帶領研發團隊研發了具有自主知識產權的電火花加工綠色節能電源,節能70%以上,使得聚晶金剛石的材料去除率達到了8.8mm3/min,加工效率是GE公司加工效率的10倍,開創了聚晶金剛石世界上最高的加工效率,具有劃時代的意義。加工后成品的表面粗糙度、平面度、整體厚度尺寸精度均達到甚至超過美國通用電氣(GE)公司,達到了世界先進水平。
張勤儉還首次采用計算機仿真技術對聚晶金剛石精密研磨的運動軌跡進行了動態模擬和速度分析,研磨效率是傳統研磨機的16倍,創造了聚晶金剛石精密加工領域新的里程碑。
張勤儉創造性地將人工神經網絡和灰色關聯分析理論應用于聚晶金剛石電火花磨削實驗研究之中,建立了聚晶金剛石復合片硬質合金層電解磨削的變形方程,加工誤差從以前的0.1mm降至0.02mm,加工效率提高1.5倍,對提高中國行業的整體水平發揮了重要的作用。
張勤儉針對聚晶金剛石復合片分類和檢測效率低、出錯率高的問題,獨立開發了“聚晶金剛石復合片分類系統”“聚晶金剛石厚度檢測系統”軟件,使得聚晶金剛石檢驗效率提高15倍,實現了聚晶金剛石復合片分類和檢測的自動化,在質量控制中發揮了獨特而重要的作用。張勤儉推導了聚晶金剛石平面度的數學方程,開發了“聚晶金剛石平面度檢測系統”,在國內外首次實現了聚晶金剛石平面度的定量精確測量,使得聚晶金剛石的質量評定上升到一個新的高度,為產品質量的高效評估和生產工序優化提供了重要依據。他開發的這三個軟件已經使用了16年,至今仍在生產過程中發揮著巨大作用,為北京市電加工研究所創造的經濟效益達8000萬元。
張勤儉還主導了大孔徑拉拔模具的研發工作,提出了電火花慢走絲線切割和超聲加工的復合工藝,加工周期由原來的3周縮短為1周,加工精度從原來的0.2毫米提高到0.03~0.05毫米。在張勤儉的主導下,北京市電加工研究所因此成為國內唯一能解決大孔徑拉拔模具高效精密加工的單位,加工的該類模具占全國市場的80%以上。
張勤儉主持了國家自然科學基金項目“金屬微絲拉拔模具精密線拋光機理研究”和北京市自然科學基金重點項目:“集成電路精密引線模具微細特種加工關鍵技術研究”。他通過理論聯系實際,研發了精密微細超聲加工機床,模具的尺寸公差小于0.5微米,表面粗糙度達到了Ra0.01微米,有效提高了拉絲模的制造水平和加工精度,達到了國際先進水平。什么工作最賺錢該成果被中國最大的金剛石拉絲模生產企業北京迪蒙特佳工模具技術有限公司應用。目前,該公司采用張勤儉研發的精密微細超聲加工機床后,90%以上的微孔模具均采用該機床加工,這些模具被廣泛應用于醫療、高鐵、汽車、電力、造船、高速電梯、太陽能發電等領域。該機床加工的拉絲模精度提高2倍,產品合格率提高了5倍,2013年至2018年新增產值1.1億元,使該公司在中國的市場占有率由20%提高到30%。
張勤儉針對高鐵領域的機械制造問題,首次將超聲擠壓強化技術應用與高鐵領域。他在該領域進行了前沿的獨創性的研究,他提出的超聲擠壓強化技術使得工件表面殘余壓應力是強化前的23.17倍,使高速列車車軸性能和安全性提高5倍以上,技術已達到國際領先水平。該技術對于高速列車車軸性能的提高具有劃時代的意義,已成為高速列車車軸不可替代的加工方式。該成果已經開始應用于中車長春軌道客車股份有限公司高速列車最新型30NiCrMoV12空心車軸的加工。中車長春軌道客車股份有限公司是國內行業中出口最早、出口數量最多的企業,代表著中國高鐵的最高水平。該技術進行推廣后,全部車軸都采用該技術進行強化處理,年直接經濟效益可達6720萬元。該技術能確保車軸在全壽命周期內的使用率,每年按60標準列輪對折算,年間接經濟效益達2.4億元。
張勤儉教授還與美國METechs公司合作,從2017年開始將該技術應用于智能家居中的減速器齒輪的強化,表面粗糙度降低50%,摩擦系數降低15%,表面硬度提高了20%-30%,使得減速器的噪音降低30%,極大提高了該公司產品的質量和競爭力。
張勤儉在2004年、2007年代表北京市電加工研究所,參加了分別在英國愛丁堡和美國匹茲堡舉辦的第14、15屆國際電加工學術會議,并宣讀了論文“Neural network modelling and parameters optimization of increased explosive electrical discharge grinding (IEEDG) process for large area polycrystalline diamond(Journal of Materials Processing Technology”“A new technology for laser drilling of precise and micro diamond drawing dies”。該會議是國際特種加工(含超聲加工)研究領域最權威的學術盛會,每三年舉行一次。
張勤儉因為卓越的學術成就,受邀參加了在日本東京舉辦的18th CIRP Conference on Electro Physical and Chemical Machining (ISEM XVIII),并發表了“Ultrasonic Surface Strengthening of Train Axle Material 30CrMoA”,展示了超聲加工技術應用于高鐵領域的杰出成就。他還在Micromachines雜志上發表了“The Design of Rare-Earth Giant Magnetostrictive Ultrasonic Transducer and Experimental Study on Its Application of Ultrasonic Surface Strengthening”,并被SCI收錄,該期刊是關于微型機械和微機械方面的技術和科學的權威雜志。
發布時間:2019-09-13
媒體報道三:
張勤儉:深耕精密與超聲加工 鑄就科技與工業強國
——記北京交通大學教授張勤儉
作為工業發展的利器,機械制造技術尤其是近年來火熱的數字化制造技術成為工業領域關注的焦點。北京交通大學教授張勤儉就是機械制造技術領域的一位杰出專家,多年來,他在電火花加工、超聲加工、人工智能等多個領域都取得了備受行業關注的重要成績,是業界公認的精密與超聲加工的杰出專家。
研究之路,所向披靡
2001年張勤儉在山東大學取得博士學位后,進入了北京市電加工研究所(以下簡稱“電加工所”)工作。張勤儉為電加工所建成了世界上唯一一條以電火花加工為核心的生產線,成為全世界最大的聚晶金剛石加工基地,每年加工直徑58毫米的聚晶金剛石復合片6萬片,占中國市場的50%以上。電加工所的產品被廣泛應用于多個行業,迄今為止,該基地已經創造產值18億多元。
此外,他針對聚晶金剛石復合片分類和檢測效率低、出錯率高的問題,獨立開發了“聚晶金剛石復合片分類系統”、“聚晶金剛石厚度檢測系統”和“聚晶金剛石平面度檢測系統”3個軟件,這3個軟件至今已經使用了16年,創造的經濟效益高達8000萬元。
張勤儉還主導了大孔徑拉拔模具的研發工作,提出了電火花慢走絲線切割和超聲加工的復合工藝,加工周期由原來的3周縮短為1周,加工精度從原來的0.2毫米提高到0.03~0.05毫米。在張勤儉的主導下,電加工所因此成為國內唯一能解決大孔徑拉拔模具高效精密加工的單位,加工的該類模具占全國市場的80%以上。
再度出發,揚帆起航
2011年,張勤儉加入了北京交通大學,他始終為攻克高鐵的核心技術而努力拼搏,開創了超聲加工技術在高鐵領域的應用,該技術使高速列車車軸性能和安全性提高5倍以上。目前技術已經被高鐵領域的龍頭企業中車長春軌道客車股份有限公司采納,該公司全部車軸都采用此技術進行強化處理。
同時,張勤儉在國內外首次引入CCD在線監控設備,實現了對超聲加工系統的精確調心,使得模具的尺寸公差小于0.5微米,表面粗糙度達到了Ra0.01微米,有效提高了拉絲模的制造水平和加工精度,達到了國際先進水平。
作為在工業領域做出卓越貢獻的專家,食品行業和醫療行業也是張勤儉所關心的。他了解到,這兩個行業使用的壓縮空氣中含有油霧和水霧,目前油霧和水霧主要靠層層濾芯去除,去除成本高,效率低,于是他提出了采用超聲凝聚技術去除大部分油霧和水霧的思想,該技術對油霧和水霧的凝聚效率達到了71.2%。這一研究成果被中國環保知名企業、環保高新技術企業北京基亞特環保科技有限公司采用,該公司自2017年起,已經將該技術應用到多個行業和部門,每年為公司創造經濟效益5000萬元,使公司在中國的市場占有率由10%提到了20%。
除了本校的教研工作外,張勤儉還兼任江西理工大學校長助理,任職期間,他支持江西理工大學教授吳雅林創立了“人工智能+VR”的先進教育模式,在南昌創建了具有國際水平的南昌虛擬現實人才培養基地,目前已經成為中國VR的重要研究基地。
入行多年,張勤儉的科研之樹上早已結滿碩果累累。可他依舊不愿停下前進的步伐,不分日夜地潛心鉆研,廢寢忘食只為取得更多突破。科研的道路沒有盡頭,只要一直努力下去,百二秦關終屬楚,乘風破浪會有時!
來源: 科學中國人 2018年11月
媒體報道四:
做“真”科研 顯“實”特種
——訪北京交通大學機械與電子控制工程學院張勤儉教授
摘 要:張勤儉:男,1972年生,教授,碩導。1991-1998年在西安工程大學機械電子工程專業獲工學學士、紡織機械專業獲工學碩士;1998-2001年在山東大學機械制造及其自動化專業獲工學博士;2002-2004年在清華大學精儀系從事博士后研究。2001-2011年在北京市電加工研究所曾任所長助理、北京精密特種加工技術研究中心副主任、電加工研究所微納加工中心主任、精密拉絲模具制造部主任;2011年至今,
資料更新中……
來源: 《制造技術與機床》2016年 第10期 15-16頁
媒體報道五:
北京交通大學教授張勤儉:以科研之火照亮社會
“我們做工科的,科研的最終目的不是為了寫論文、評職稱,而是為了研制出可以造福人類的產品。”對北京交通大學教授張勤儉來說,科學研究的最大光熱在實驗室外——推動社會制造行業發生實實在在的改變。
正是在“以科研力量貢獻社會”理想的驅使下,2001年,29歲的張勤儉來到北京市電加工研究所,擔任北京市精密特種加工技術研究中心副主任,全權負責聚晶金剛石復合片加工技術的研發工作。
那時,北京市電加工研究所剛剛成為美國GE公司聚晶金剛石產品的海外生產加工基地,困難重重。
張勤儉創造性地將人工神經網絡和灰色關聯分析理論應用于聚晶金剛石電火花磨削實驗研究之中,建立了聚晶金剛石復合片硬質合金層電解磨削的變形方程,由此,加工誤差從以前的0.1mm降至0.02mm,加工效率提升了1.5倍,為提高個行業的整體水平發揮了不可替代的作用。
他還首次采用計算機仿真技術,對聚晶金剛石精密研磨的運動軌跡進行了動態模擬和速度分析,優化了工藝參數,研磨效率是傳統研磨機的16倍,創造了聚晶金剛石精密加工領域的新一里程碑。
由于聚晶金剛石的種類非常多,加工后的質量差別很大,價格差異也很大,最開始的分類采用人工的方式進行,耗時耗力且錯誤率高。針對這一問題,張勤儉自學了軟件開發技術,成功開發“聚晶金剛石復合片分類系統”、“聚晶金剛石厚度檢測系統”和“聚晶金剛石平面度檢測系統”三個軟件,實現了聚晶金剛石復合片分類和檢測的自動化,至今仍在生產過程中發揮著巨大作用。
張勤儉的努力為北京市電加工研究所帶來了改變,如今北京市電加工研究所已成為美國GE公司唯一的海外聚晶金剛石加工基地。
此外,作為北京交通大學的一名教授,張勤儉非常希望能為提升中國高鐵的核心技術做些事情。
他負責研發的高速列車車軸材料超聲擠壓強化技術,開創了超聲加工技術在高鐵領域應用的先河,該技術使得工件表面的殘余壓應力提高了20多倍,大幅度提高了高速列車車軸的疲勞性能,是中國高鐵領域的一次重大工藝革新,該成果已經被中國高鐵的領軍企業中車長春軌道客車股份有限公司采納和應用。
除了在工業領域的卓越貢獻外,張勤儉還非常關注食品、藥品安全問題。針對食品及醫療行業壓縮空氣中含有油霧和水霧的問題,他提出了采用超聲凝聚技術去除大部分油霧和水霧的思路,并通過大量的仿真和實驗研究證明,該技術對油霧和水霧的凝聚效率達到了71.2%,為提高食品、藥品的安全性做出了突出的貢獻。
在張勤儉的報告中,人們經常會聽到這樣一段話,“科技成果只有同國家需要、人民要求、市場需求相結合,完成從科學研究、實驗開發、推廣應用的三級跳,才能真正實現創新價值、實現創新驅動發展。”他是這樣說的,也是這樣做的。