创刊于1951年 月刊
ISSN 1005-2402
CN 11-3398/TH
主 管: 中国科学技术协会
主 办: 中国机械工程学会、北京机床研究所有限公司
主编: 黄正华
执行副主编: 谭弘颖
机床杂志社社长: 黄祖广
国内邮发代号: 2-636
国外代号: M397
境内定价: 18 元 , 全年 216 元
境外定价: 全年 180 美元
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2022, (12): 5-10.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.001
摘要:
将颗粒（后面统称砂粒）作为3D打印的支撑材料，避免了传统3轴FDM中因去除支撑而损伤工件的后果。为了归纳出该新型FDM 3D打印技术中的堆砂规律，首先采用Plackett-Burman设计物理实验，选取漏斗孔径X1、漏斗高度X2、漏斗水平移动速度X3以及玻璃砂尺寸X4为参数，研究了砂粒的堆积角规律，其次通过DEM仿真分析了不同漏斗孔径下的砂粒的聚集程度变化。结果表明，参数X1和X3显著影响堆积角，且影响为负效应。随着漏斗孔径的增大，砂粒聚集程度提高。因此在砂作支撑的FDM 3D打印中，增大漏斗孔径可以达到抑制砂道堆积角，提高砂粒堆积聚集性的效果，从而提高工件成型质量。
将颗粒（后面统称砂粒）作为3D打印的支撑材料，避免了传统3轴FDM中因去除支撑而损伤工件的后果。为了归纳出该新型FDM 3D打印技术中的堆砂规律，首先采用Plackett-Burman设计物理实验，选取漏斗孔径X1、漏斗高度X2、漏斗水平移动速度X3以及玻璃砂尺寸X4为参数，研究了砂粒的堆积角规律，其次通过DEM仿真分析了不同漏斗孔径下的砂粒的聚集程度变化。结果表明，参数X1和X3显著影响堆积角，且影响为负效应。随着漏斗孔径的增大，砂粒聚集程度提高。因此在砂作支撑的FDM 3D打印中，增大漏斗孔径可以达到抑制砂道堆积角，提高砂粒堆积聚集性的效果，从而提高工件成型质量。
2022, (12): 11-14.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.002
摘要:
选择性激光烧结技术是3D打印的重要方法之一，随着3D打印技术的不断发展，选择性激光烧结技术在航空航天、生物医疗和建筑装饰等领域率先获得应用并得到迅速发展，但针对该技术在机械制造领域中的应用研究相对较晚。首先介绍了选择性激光烧结技术的方法原理，然后阐述了选择性激光烧结技术在机械制造领域中的应用研究进展，最后对选择性激光烧结技术的未来发展进行展望。研究内容对了解选择性激光烧结技术在机械制造领域中的应用研究现状具有一定的参考价值。
选择性激光烧结技术是3D打印的重要方法之一，随着3D打印技术的不断发展，选择性激光烧结技术在航空航天、生物医疗和建筑装饰等领域率先获得应用并得到迅速发展，但针对该技术在机械制造领域中的应用研究相对较晚。首先介绍了选择性激光烧结技术的方法原理，然后阐述了选择性激光烧结技术在机械制造领域中的应用研究进展，最后对选择性激光烧结技术的未来发展进行展望。研究内容对了解选择性激光烧结技术在机械制造领域中的应用研究现状具有一定的参考价值。
2022, (12): 15-23.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.003
摘要:
增材制造生产出的复杂零件的尺寸和几何精度以及表面质量由于无法满足直接应用要求，均需二次加工，制约着金属增材制造技术在航天工业等领域进一步发展，而增减材混合制造是突破该技术瓶颈公认的最有效解决方案。首先阐述了增减材混合制造技术原理，从设备集成和工艺研究两方面综述了国内外增减材的研究现状，介绍了增减材混合制造的工艺参数和缺陷检测，指出了增减材混合制造关键技术难点并指出方展方向。
增材制造生产出的复杂零件的尺寸和几何精度以及表面质量由于无法满足直接应用要求，均需二次加工，制约着金属增材制造技术在航天工业等领域进一步发展，而增减材混合制造是突破该技术瓶颈公认的最有效解决方案。首先阐述了增减材混合制造技术原理，从设备集成和工艺研究两方面综述了国内外增减材的研究现状，介绍了增减材混合制造的工艺参数和缺陷检测，指出了增减材混合制造关键技术难点并指出方展方向。
2022, (12): 24-32.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.004
摘要:
针对不同类型、不同位置的工业机器人基坐标标定问题，提出一种基于空间多面体异点投影基坐标标定方法。所提出基坐标标定方法借助设计的标定台，分别获取主从工业机器人在空间中不同标定点的关节角度信息，将标定点与基坐标原点在空间中构建多空间多面体，并将空间多面体向主工业机器人所在的X-Y、X-Z和Y-Z面进行投影，根据投影图形获得远距离及不同类型工业机器人之间位姿变换矩阵。通过引入高斯白噪声误差模拟实际误差，结合理论分析及MATLAB软件进行仿真实验。实验结果表明改进后的基坐标标定方法具有极高的准确性、稳定性和标定精度。
针对不同类型、不同位置的工业机器人基坐标标定问题，提出一种基于空间多面体异点投影基坐标标定方法。所提出基坐标标定方法借助设计的标定台，分别获取主从工业机器人在空间中不同标定点的关节角度信息，将标定点与基坐标原点在空间中构建多空间多面体，并将空间多面体向主工业机器人所在的X-Y、X-Z和Y-Z面进行投影，根据投影图形获得远距离及不同类型工业机器人之间位姿变换矩阵。通过引入高斯白噪声误差模拟实际误差，结合理论分析及MATLAB软件进行仿真实验。实验结果表明改进后的基坐标标定方法具有极高的准确性、稳定性和标定精度。
2022, (12): 33-39.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.005
摘要:
针对协作机器人柔性关节传动过程中固有复杂迟滞特性影响执行精度的问题，提出基于中间变量的非线性自回归移动平均（NARMAX）结构的改进加权最小二乘支持向量机（WLSSVM）迟滞模型。引入PI算子产生中间变量，将迟滞的多值映射转换为单值映射，引入输出力矩和扭转角历史值，使模型具有动态特性；LSSVM求解问题时易受模型输出误差大的数据点影响，在目标优化函数中增加具有自适应调整因子的模型输出误差构成的正则项，达到进一步提高模型精度和抗干扰能力目的。以FRANKA协作机器人关节为对象进行建模与验证，实验结果表明，相比LSSVM迟滞模型和NARMAX迟滞模型，改进WLSSVM迟滞模型具有较高的模型精度。
针对协作机器人柔性关节传动过程中固有复杂迟滞特性影响执行精度的问题，提出基于中间变量的非线性自回归移动平均（NARMAX）结构的改进加权最小二乘支持向量机（WLSSVM）迟滞模型。引入PI算子产生中间变量，将迟滞的多值映射转换为单值映射，引入输出力矩和扭转角历史值，使模型具有动态特性；LSSVM求解问题时易受模型输出误差大的数据点影响，在目标优化函数中增加具有自适应调整因子的模型输出误差构成的正则项，达到进一步提高模型精度和抗干扰能力目的。以FRANKA协作机器人关节为对象进行建模与验证，实验结果表明，相比LSSVM迟滞模型和NARMAX迟滞模型，改进WLSSVM迟滞模型具有较高的模型精度。
2022, (12): 40-45, 51.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.006
摘要:
为了提高机器人对水龙头铣削的加工质量及效率，提出一种路径最短的机器人铣削路径规划方法。以UR10e机器人为模型，分析了机器人的工作原理，同时，建立机器人的运动仿真模型。然后针对机器人铣削的水龙头，采用激光三维扫描，精准获取其点云图，并采用改进CC截面法获取1.75%机器人铣削路径。在保证铣削轮廓的前提下，按照曲率采样的方法，简化加工路径点。再结合遗传算法不断进化迭代，搜索铣削路径最短的最优解。通过仿真与实际测试，在最优轨迹优化方面，遗传算法在路径有约1%的正向优化效果。对于一些非关键部位优化了轨迹，提高水龙铣削加工的效率和精度，证明该方法具有可行性。
为了提高机器人对水龙头铣削的加工质量及效率，提出一种路径最短的机器人铣削路径规划方法。以UR10e机器人为模型，分析了机器人的工作原理，同时，建立机器人的运动仿真模型。然后针对机器人铣削的水龙头，采用激光三维扫描，精准获取其点云图，并采用改进CC截面法获取1.75%机器人铣削路径。在保证铣削轮廓的前提下，按照曲率采样的方法，简化加工路径点。再结合遗传算法不断进化迭代，搜索铣削路径最短的最优解。通过仿真与实际测试，在最优轨迹优化方面，遗传算法在路径有约1%的正向优化效果。对于一些非关键部位优化了轨迹，提高水龙铣削加工的效率和精度，证明该方法具有可行性。
2022, (12): 46-51.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.007
摘要:
为了实现某不锈钢水槽焊缝抛光打磨工序的自动化，根据不锈钢水槽焊缝抛光打磨的工艺要求，设计了品字型砂带抛光打磨工作站控制系统。控制系统以ABB工业机器人和S7-1512C PLC为控制核心，采用Profinet总线通信，基于ABB的PC SDK、第三方开源库S7.net开发了上位机控制平台，并进行了工作站控制系统硬件选型、搭建和程序设计。利用ABB机器人仿真软件RobotStudio、西门子博途软件对工作站控制系统进行模拟联合仿真调试，验证了工作站控制系统完全满足打磨工艺要求。
为了实现某不锈钢水槽焊缝抛光打磨工序的自动化，根据不锈钢水槽焊缝抛光打磨的工艺要求，设计了品字型砂带抛光打磨工作站控制系统。控制系统以ABB工业机器人和S7-1512C PLC为控制核心，采用Profinet总线通信，基于ABB的PC SDK、第三方开源库S7.net开发了上位机控制平台，并进行了工作站控制系统硬件选型、搭建和程序设计。利用ABB机器人仿真软件RobotStudio、西门子博途软件对工作站控制系统进行模拟联合仿真调试，验证了工作站控制系统完全满足打磨工艺要求。
2022, (12): 52-57.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.008
摘要:
为了解决直角机器人传统控制方案在搬运运用中存在的编程门槛高，无法满足企业向智慧工厂转型需求等问题，设计了基于工业云和低代码技术的直角搬运机器人控制系统。该系统硬件主要由设备端、云平台端、工业网关和人机交互界面构成，软件由低代码语言实现。云平台端采用Neptune云平台，主要实现设备管理功能；设备端采用GTS运动控制卡，接收云平台端的控制指令及控制电机。经过测试，该系统运行可靠，同时通过云平台可以实现远程管理设备，满足向智慧工厂转型需求。
为了解决直角机器人传统控制方案在搬运运用中存在的编程门槛高，无法满足企业向智慧工厂转型需求等问题，设计了基于工业云和低代码技术的直角搬运机器人控制系统。该系统硬件主要由设备端、云平台端、工业网关和人机交互界面构成，软件由低代码语言实现。云平台端采用Neptune云平台，主要实现设备管理功能；设备端采用GTS运动控制卡，接收云平台端的控制指令及控制电机。经过测试，该系统运行可靠，同时通过云平台可以实现远程管理设备，满足向智慧工厂转型需求。
2022, (12): 58-64.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.009
摘要:
为了增强对环形锻件表面的质量检测能力，提出一种基于DoFP偏振相机的FSV偏振检测方法，并利用改进的WGAN生成对抗网络生成S参量图，将理论上必须通过两次采集才能实现的FSV偏振检测成功减少到只需一次采集。通过搭建偏振检测实验平台，建立S参量偏振图像数据集，训练WGAN神经网络。利用实验生成的偏振数据，得到增强的二维表面图像，并进行相应的偏振三维建模。所提出的方法可同时实现对LCVR的快轴角度和相位延迟量的同步自标定，极大地便利了工业上的应用。实验结果表明，与传统成像系统和非FSV偏振成像系统相比，所提出的检测方法测得的DoP图像在图像评价指标上提升3%以上，大大提高了对环形锻件表面的质量检测能力。
为了增强对环形锻件表面的质量检测能力，提出一种基于DoFP偏振相机的FSV偏振检测方法，并利用改进的WGAN生成对抗网络生成S参量图，将理论上必须通过两次采集才能实现的FSV偏振检测成功减少到只需一次采集。通过搭建偏振检测实验平台，建立S参量偏振图像数据集，训练WGAN神经网络。利用实验生成的偏振数据，得到增强的二维表面图像，并进行相应的偏振三维建模。所提出的方法可同时实现对LCVR的快轴角度和相位延迟量的同步自标定，极大地便利了工业上的应用。实验结果表明，与传统成像系统和非FSV偏振成像系统相比，所提出的检测方法测得的DoP图像在图像评价指标上提升3%以上，大大提高了对环形锻件表面的质量检测能力。
2022, (12): 65-69.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.010
摘要:
针对工业中存在的散乱堆叠零件抓取回收困难的问题，提出了一种基于Mask R-CNN的改进目标检测算法。首先通过在特征提取网络中融入平衡特征金字塔思想，改进了损失函数并在网络模型的输出层增加抓取角度预测分支，结合深度相机参数化表示零件抓取问题，最后通过该方法建立数据集进行了网络训练实现了对机器人目标检测方法的优化，验证了该算法的可行性。
针对工业中存在的散乱堆叠零件抓取回收困难的问题，提出了一种基于Mask R-CNN的改进目标检测算法。首先通过在特征提取网络中融入平衡特征金字塔思想，改进了损失函数并在网络模型的输出层增加抓取角度预测分支，结合深度相机参数化表示零件抓取问题，最后通过该方法建立数据集进行了网络训练实现了对机器人目标检测方法的优化，验证了该算法的可行性。
2022, (12): 70-75.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.011
摘要:
管件的6D位姿估计是机器人抓取抛光的前提，传统的估计策略工作量大，基于深度学习提出改进的深度对象姿态估计（deep object pose estimation，DOPE）框架对管件实时检测。首先，制作合成数据训练网络。其次，对网络提出改进：针对管件的旋转对称性，自定义损失函数，提高管件检测精度；且采用Resnet18提取管件特征，减轻网络规模。最后，探究热图阶段数对推理时间的影响。改进后的DOPE网络估计管件位姿时，其精度-阈值曲线下面积（area under the curve，AUC）提高了17%，参数量和浮点计算量分别减少9%和20%，检测单张图片仅需102 ms。估计管件位姿试验证明了改进DOPE的有效性，且满足工业要求。
管件的6D位姿估计是机器人抓取抛光的前提，传统的估计策略工作量大，基于深度学习提出改进的深度对象姿态估计（deep object pose estimation，DOPE）框架对管件实时检测。首先，制作合成数据训练网络。其次，对网络提出改进：针对管件的旋转对称性，自定义损失函数，提高管件检测精度；且采用Resnet18提取管件特征，减轻网络规模。最后，探究热图阶段数对推理时间的影响。改进后的DOPE网络估计管件位姿时，其精度-阈值曲线下面积（area under the curve，AUC）提高了17%，参数量和浮点计算量分别减少9%和20%，检测单张图片仅需102 ms。估计管件位姿试验证明了改进DOPE的有效性，且满足工业要求。
2022, (12): 76-80.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.012
摘要:
激光加工机床具有运动速度快、加减速时间短等特点，与普通机床相比，其主机设计的静动态特性要求较高。为验证所设计激光加工机床的静动态特性能否满足设计要求，文章采用三维CAD软件建立机床主机模型，作适当简化处理，将模型导入到有限元分析软件中，选择四面体单元划分网格，根据受力情况和约束条件对机床各零部件和整机进行静力学和模态分析。仿真结果表明，所设计的机床主机结构静动态特性良好，能够满足激光加工要求。
激光加工机床具有运动速度快、加减速时间短等特点，与普通机床相比，其主机设计的静动态特性要求较高。为验证所设计激光加工机床的静动态特性能否满足设计要求，文章采用三维CAD软件建立机床主机模型，作适当简化处理，将模型导入到有限元分析软件中，选择四面体单元划分网格，根据受力情况和约束条件对机床各零部件和整机进行静力学和模态分析。仿真结果表明，所设计的机床主机结构静动态特性良好，能够满足激光加工要求。
2022, (12): 81-87.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.013
摘要:
针对微细电解加工使用传统宏观插补算法难以满足亚微米加工精度要求的问题，提出一种实现恒精度控制的变参数采样插补算法。通过对加工轴向偏差的在线测算，实时调控数据采样增量，优化刀具轨迹。引入精度控制系数实现参数曲线加工恒精度控制。利用MATLAB对算法加工轴向偏差和形状误差进行仿真，当精度控制系数k=1时，形状误差约为脉冲当量的0.69倍。基于该算法开展微结构电解加工实验，获得亚微米级加工精度。算法无需预存代码，根据加工状态在线求解机床运动，能够满足微细特种加工技术高精度加工需求。
针对微细电解加工使用传统宏观插补算法难以满足亚微米加工精度要求的问题，提出一种实现恒精度控制的变参数采样插补算法。通过对加工轴向偏差的在线测算，实时调控数据采样增量，优化刀具轨迹。引入精度控制系数实现参数曲线加工恒精度控制。利用MATLAB对算法加工轴向偏差和形状误差进行仿真，当精度控制系数k=1时，形状误差约为脉冲当量的0.69倍。基于该算法开展微结构电解加工实验，获得亚微米级加工精度。算法无需预存代码，根据加工状态在线求解机床运动，能够满足微细特种加工技术高精度加工需求。
2022, (12): 88-93.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.014
摘要:
以斜平面X1188型号的轮胎活络模具为例，借助ABAQUS有限元分析软件，对活络模具进行整体式顺序热力耦合分析，得出活络模具在硫化过程中花纹块的应力位移分布、花纹块内表面和侧面取点应力-位置曲线图。通过对活络模具结构改进和优化，改变花纹块口径高度、花纹块与花纹块间的贴合面宽度，花纹块与弓形座采用不同的配合方式，比对不同条件下花纹块的应力、位移有限元分析结果，得出应力位移分布和变化规律，可为模具设计提供参考依据。
以斜平面X1188型号的轮胎活络模具为例，借助ABAQUS有限元分析软件，对活络模具进行整体式顺序热力耦合分析，得出活络模具在硫化过程中花纹块的应力位移分布、花纹块内表面和侧面取点应力-位置曲线图。通过对活络模具结构改进和优化，改变花纹块口径高度、花纹块与花纹块间的贴合面宽度，花纹块与弓形座采用不同的配合方式，比对不同条件下花纹块的应力、位移有限元分析结果，得出应力位移分布和变化规律，可为模具设计提供参考依据。
2022, (12): 94-101.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.015
摘要:
为解决复杂曲面过渡区域加工残余高度不均匀、加工曲面表面质量下降以及干涉过切等问题，研究三维椭圆振动辅助车削刀具路径优化设计。针对这一系列问题，文章基于等角度、等弧长路径规划方法，提出一种路径规划优化算法模型，在过渡区插入一段圆弧，用数学解析法求解路径优化后的刀位点。以正弦曲面作为具体研究对象，利用仿真软件对路径进行仿真，结果表明提出的刀位点优化设计残余高度较传统算法降低27%；对复杂曲面过渡区进行放大，通过对比表明提出的路径规划优化算法过渡区表面光滑，无干涉过切现象；利用小波分析法对算法获得的表面形貌粗糙度进行评价，计算结果显示优化路径的表面粗糙度值Sq由0.005 9降低至0.004 5，Sa由0.006 7降低至0.003 8，表明优化路径算法得到的表面质量精度得到了提升。
为解决复杂曲面过渡区域加工残余高度不均匀、加工曲面表面质量下降以及干涉过切等问题，研究三维椭圆振动辅助车削刀具路径优化设计。针对这一系列问题，文章基于等角度、等弧长路径规划方法，提出一种路径规划优化算法模型，在过渡区插入一段圆弧，用数学解析法求解路径优化后的刀位点。以正弦曲面作为具体研究对象，利用仿真软件对路径进行仿真，结果表明提出的刀位点优化设计残余高度较传统算法降低27%；对复杂曲面过渡区进行放大，通过对比表明提出的路径规划优化算法过渡区表面光滑，无干涉过切现象；利用小波分析法对算法获得的表面形貌粗糙度进行评价，计算结果显示优化路径的表面粗糙度值Sq由0.005 9降低至0.004 5，Sa由0.006 7降低至0.003 8，表明优化路径算法得到的表面质量精度得到了提升。
2022, (12): 102-106.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.016
摘要:
针对磁流变制动器在制动过程中要求响应速度快、制动力矩稳定的问题，对一种双线圈侧置式磁流变制动器开展了控制研究。首先，基于所设计磁流变制动器的特点，选择位置式PID作为控制算法。其次，完成了软硬件的设计，根据实验的输入输出数据和MATLAB参数辨识工具箱，建立了控制系统传递函数的数学模型。最后，搭建了试验平台，利用建立的数学模型对磁流变制动器展开了仿真与实验研究。研究结果表明，在位置式PID控制下，双线圈侧置式磁流变制动器具有较好的响应特性，以及较好的力矩跟踪能力。
针对磁流变制动器在制动过程中要求响应速度快、制动力矩稳定的问题，对一种双线圈侧置式磁流变制动器开展了控制研究。首先，基于所设计磁流变制动器的特点，选择位置式PID作为控制算法。其次，完成了软硬件的设计，根据实验的输入输出数据和MATLAB参数辨识工具箱，建立了控制系统传递函数的数学模型。最后，搭建了试验平台，利用建立的数学模型对磁流变制动器展开了仿真与实验研究。研究结果表明，在位置式PID控制下，双线圈侧置式磁流变制动器具有较好的响应特性，以及较好的力矩跟踪能力。
2022, (12): 107-112.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.017
摘要:
碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)具有优异的材料力学性能，由于SiC颗粒具有较高的硬度使材料加工极其困难。针对体分比为20%的SiCp/2009Al复合材料进行磨削研究，建立了单磨粒磨削有限元模型，对磨削机理和磨削后材料的表面缺陷情况进行仿真分析，并通过磨削试验进行了验证，分析得出形成的表面缺陷有划伤、分层、毛刺、沟痕和凹坑等。根据试验结果，拟合了回归方程，分析了主轴转速、进给速度和磨削深度对表面粗糙度的影响程度。
碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)具有优异的材料力学性能，由于SiC颗粒具有较高的硬度使材料加工极其困难。针对体分比为20%的SiCp/2009Al复合材料进行磨削研究，建立了单磨粒磨削有限元模型，对磨削机理和磨削后材料的表面缺陷情况进行仿真分析，并通过磨削试验进行了验证，分析得出形成的表面缺陷有划伤、分层、毛刺、沟痕和凹坑等。根据试验结果，拟合了回归方程，分析了主轴转速、进给速度和磨削深度对表面粗糙度的影响程度。
2022, (12): 113-120, 126.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.018
摘要:
为了实现双锐棱设计在轻量化材料的设计和应用，以铝合金材料的某车型双锐棱翼子板为研究对象，针对翼子板拉延成形过程中棱线部位滑移线不易控制等问题，采用基于支持向量机回归（SVR）的代理模型，并利用粒子群算法（PSO）建立优化模型寻求最优工艺参数。选取压边力B.H.F.、拉延筋系数ƒ1、拉延筋系数ƒ2、摩擦系数μ为优化参数，以主、副棱线最大滑移量为优化目标，建立了SVR模型并利用PSO建立多目标优化模型寻求最优工艺参数。获得最优工艺参数组合为：压边力为B.H.F.=1281.43 kN，拉延筋系数ƒ1=0.193，摩擦系数μ=0.150，拉延筋系数ƒ2=0.205，将优化后的工艺参数进行仿真求解得出主棱线滑移量为1.92 mm，副棱线滑移量1.31 mm，满足成形仿真判断标准。最后利用优化后的工艺参数以及仿真结果指导现场试模，得到了成形质量良好，无明显棱线滑移的合格零件。研究表明，采用SVR与PSO相结合的方法可以快速、有效地优化铝合金双锐棱翼子板成形工艺方案。
为了实现双锐棱设计在轻量化材料的设计和应用，以铝合金材料的某车型双锐棱翼子板为研究对象，针对翼子板拉延成形过程中棱线部位滑移线不易控制等问题，采用基于支持向量机回归（SVR）的代理模型，并利用粒子群算法（PSO）建立优化模型寻求最优工艺参数。选取压边力B.H.F.、拉延筋系数ƒ1、拉延筋系数ƒ2、摩擦系数μ为优化参数，以主、副棱线最大滑移量为优化目标，建立了SVR模型并利用PSO建立多目标优化模型寻求最优工艺参数。获得最优工艺参数组合为：压边力为B.H.F.=1281.43 kN，拉延筋系数ƒ1=0.193，摩擦系数μ=0.150，拉延筋系数ƒ2=0.205，将优化后的工艺参数进行仿真求解得出主棱线滑移量为1.92 mm，副棱线滑移量1.31 mm，满足成形仿真判断标准。最后利用优化后的工艺参数以及仿真结果指导现场试模，得到了成形质量良好，无明显棱线滑移的合格零件。研究表明，采用SVR与PSO相结合的方法可以快速、有效地优化铝合金双锐棱翼子板成形工艺方案。
2022, (12): 121-126.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.019
摘要:
采用激光-TIG复合热源填丝焊接5 mm厚T651态6061铝合金，研究电弧电流对复合填丝焊接焊缝成形的影响，分析了优化工艺参数下的焊缝显微组织及显微硬度特征，并与单独TIG填丝焊接进行综合对比。结果表明：采用激光-TIG复合热源填丝焊接T651态6061铝合金，能够有效改善焊缝成形，当TIG电弧电流为140 A时焊接过程稳定，焊缝成形效果良好；复合填丝焊接焊缝中心区域的显微组织为等轴晶，熔合区组织由大量枝状晶组成；复合填丝焊接显微硬度高于单独TIG填丝焊接，焊缝区均存在软化现象，在选择的测试点范围内，复合填丝焊接焊缝中心区域的平均硬度为66.91 HV，约为母材硬度的62.0%，比单独TIG填丝焊接提高约13.1%。
采用激光-TIG复合热源填丝焊接5 mm厚T651态6061铝合金，研究电弧电流对复合填丝焊接焊缝成形的影响，分析了优化工艺参数下的焊缝显微组织及显微硬度特征，并与单独TIG填丝焊接进行综合对比。结果表明：采用激光-TIG复合热源填丝焊接T651态6061铝合金，能够有效改善焊缝成形，当TIG电弧电流为140 A时焊接过程稳定，焊缝成形效果良好；复合填丝焊接焊缝中心区域的显微组织为等轴晶，熔合区组织由大量枝状晶组成；复合填丝焊接显微硬度高于单独TIG填丝焊接，焊缝区均存在软化现象，在选择的测试点范围内，复合填丝焊接焊缝中心区域的平均硬度为66.91 HV，约为母材硬度的62.0%，比单独TIG填丝焊接提高约13.1%。
2022, (12): 127-133.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.020
摘要:
微晶玻璃的高脆硬性会导致其在磨削过程中出现崩碎和裂纹等问题，从而影响其使用性能和寿命。文章针对微晶玻璃，开展了其超声辅助磨削加工试验研究，探究了磨削微晶玻璃的工艺参数（主轴转速、磨削深度及进给速度）和烧结磨头粒度号差异对其表面粗糙度和表面形貌的影响规律。研究结果表明：超声磨削可显著减小微晶玻璃的表面粗糙度值，在研究的主轴转速段内降幅2.03%~36.03%，磨削深度段内降幅9.76%~17.99%，进给速度段内降幅6.98%~36.23%；相比于非超声磨削，超声磨削在较小主轴转速、磨削深度及进给速度条件下更能发挥其对微晶玻璃表面粗糙度的提升作用；较小的磨头粒径能减小微晶玻璃的表面粗糙度值并改善表面质量。
微晶玻璃的高脆硬性会导致其在磨削过程中出现崩碎和裂纹等问题，从而影响其使用性能和寿命。文章针对微晶玻璃，开展了其超声辅助磨削加工试验研究，探究了磨削微晶玻璃的工艺参数（主轴转速、磨削深度及进给速度）和烧结磨头粒度号差异对其表面粗糙度和表面形貌的影响规律。研究结果表明：超声磨削可显著减小微晶玻璃的表面粗糙度值，在研究的主轴转速段内降幅2.03%~36.03%，磨削深度段内降幅9.76%~17.99%，进给速度段内降幅6.98%~36.23%；相比于非超声磨削，超声磨削在较小主轴转速、磨削深度及进给速度条件下更能发挥其对微晶玻璃表面粗糙度的提升作用；较小的磨头粒径能减小微晶玻璃的表面粗糙度值并改善表面质量。
2022, (12): 134-138.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.021
摘要:
基于μ1000/5ST-400V五轴立式精密机床，研究了RTCP跟随误差检测优化及补偿问题。首先，建立了位置误差数学模型，基于齐次变换方式，将旋转坐标转变为机械坐标。其次，通过优化算法，将位置误差转变为空间误差。控制系统更新迭代位置误差中的增益系数，提高了机床的空间误差的检测精确性，通过补偿，提高了机床的精度。最后试验采用S试件切削，切削的结果经过检验机构检测，证明了该方案的可行性。
基于μ1000/5ST-400V五轴立式精密机床，研究了RTCP跟随误差检测优化及补偿问题。首先，建立了位置误差数学模型，基于齐次变换方式，将旋转坐标转变为机械坐标。其次，通过优化算法，将位置误差转变为空间误差。控制系统更新迭代位置误差中的增益系数，提高了机床的空间误差的检测精确性，通过补偿，提高了机床的精度。最后试验采用S试件切削，切削的结果经过检验机构检测，证明了该方案的可行性。
2022, (12): 139-144.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.022
摘要:
考虑目前国内外市场对于高速、高精、高自动化和高可靠性特点的立式加工中心的需求，选择某型号立式加工中心为试验样机，匹配国产广州数控智能系统，并以其整体为研究对象。通过采用雷尼绍激光干涉仪以及球杆仪对该试验样机的线性轴精度及圆弧精度进行测试，进而验证应用该系统的立式加工中心在精度方面的可靠性。研究结果表明：该系统经过补偿及优化后，机床精度显著提升，各项指标均达到内控标准，且远低于国家标准。研究结论对该系统在机床领域中的应用具有一定的参考价值。
考虑目前国内外市场对于高速、高精、高自动化和高可靠性特点的立式加工中心的需求，选择某型号立式加工中心为试验样机，匹配国产广州数控智能系统，并以其整体为研究对象。通过采用雷尼绍激光干涉仪以及球杆仪对该试验样机的线性轴精度及圆弧精度进行测试，进而验证应用该系统的立式加工中心在精度方面的可靠性。研究结果表明：该系统经过补偿及优化后，机床精度显著提升，各项指标均达到内控标准，且远低于国家标准。研究结论对该系统在机床领域中的应用具有一定的参考价值。
2022, (12): 145-152.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.023
摘要:
针对整体叶盘结构复杂测量困难的特点，研发了一种基于OpenGL的虚拟仿真检测系统。该仿真系统建立了三坐标测量机和整体叶盘的三维实体模型，对整体叶盘测量路径进行规划，在均匀分布的基础上，提出了一种基于曲率的自适应采样方法，减少了测量点数目，实现了截面线上采样点自适应分布，并确定了每个测量区域的测头位姿。完成了整体叶盘的测量规划以及测量过程的仿真。
针对整体叶盘结构复杂测量困难的特点，研发了一种基于OpenGL的虚拟仿真检测系统。该仿真系统建立了三坐标测量机和整体叶盘的三维实体模型，对整体叶盘测量路径进行规划，在均匀分布的基础上，提出了一种基于曲率的自适应采样方法，减少了测量点数目，实现了截面线上采样点自适应分布，并确定了每个测量区域的测头位姿。完成了整体叶盘的测量规划以及测量过程的仿真。
2022, (12): 153-158.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.024
摘要:
磨削温度对工程陶瓷高速磨削性能有重要的影响。采用热电偶法测量工程陶瓷高速磨削温度较困难。而有限元仿真磨削温度能比较容易地对工程陶瓷的高速磨削温度进行深入分析，但由于目前工程陶瓷高速磨削工件热分配比公式精度较低，导致工程陶瓷有限元仿真高速磨削温度的误差较大。因此在采用热电偶法做少量的工程陶瓷高速磨削温度测量实验的基础上，采用最小二乘法线性回归对目前的工程陶瓷磨削工件热分配比的计算公式进行修正，得到了较高精度的工程陶瓷高速磨削工件热分配比公式。在此基础上工程陶瓷的有限元仿真高速磨削温度与实验测量磨削温度的误差控制在8.9%范围内，从而明显提高了工程陶瓷有限元仿真高速磨削温度的精度。
磨削温度对工程陶瓷高速磨削性能有重要的影响。采用热电偶法测量工程陶瓷高速磨削温度较困难。而有限元仿真磨削温度能比较容易地对工程陶瓷的高速磨削温度进行深入分析，但由于目前工程陶瓷高速磨削工件热分配比公式精度较低，导致工程陶瓷有限元仿真高速磨削温度的误差较大。因此在采用热电偶法做少量的工程陶瓷高速磨削温度测量实验的基础上，采用最小二乘法线性回归对目前的工程陶瓷磨削工件热分配比的计算公式进行修正，得到了较高精度的工程陶瓷高速磨削工件热分配比公式。在此基础上工程陶瓷的有限元仿真高速磨削温度与实验测量磨削温度的误差控制在8.9%范围内，从而明显提高了工程陶瓷有限元仿真高速磨削温度的精度。
2022, (12): 159-166.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.025
摘要:
在船用柴油机装配过程中，普遍存在动态扰动事件频发、生产状态监控不足等缺陷，导致生产过程偏离调度计划且无法对扰动事件进行快速响应。为解决调度计划偏差和快速响应这两个难题，将数字孪生技术应用于船用柴油机装配车间生产调度过程中，通过物理装配车间与虚拟装配车间的实时交互快速响应扰动事件并减少调度计划偏差。构建了一种基于数字孪生的船用柴油机装配车间生产调度框架，并对装配调度问题进行描述与建模。详细阐述了动态调度流程并提出了一种基于pareto支配规则的多目标离散蚁狮优化算法来优化最大完工时间和装配班组负荷这两个调度目标，保证了调度方案的实时性和准确性。最后，通过在某型号柴油机装配车间部署运行，验证了此种调度模式的有效性。
在船用柴油机装配过程中，普遍存在动态扰动事件频发、生产状态监控不足等缺陷，导致生产过程偏离调度计划且无法对扰动事件进行快速响应。为解决调度计划偏差和快速响应这两个难题，将数字孪生技术应用于船用柴油机装配车间生产调度过程中，通过物理装配车间与虚拟装配车间的实时交互快速响应扰动事件并减少调度计划偏差。构建了一种基于数字孪生的船用柴油机装配车间生产调度框架，并对装配调度问题进行描述与建模。详细阐述了动态调度流程并提出了一种基于pareto支配规则的多目标离散蚁狮优化算法来优化最大完工时间和装配班组负荷这两个调度目标，保证了调度方案的实时性和准确性。最后，通过在某型号柴油机装配车间部署运行，验证了此种调度模式的有效性。
2022, (12): 167-172.
doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.026
摘要:
在柔性制造系统中，合理的排产可以缩短各加工任务的完成时间，提高设备利用率。针对柔性制造系统中的复杂作业车间调度问题，以超期作业数、总超期时间、机床综合负载率、最大机床负载率及作业完工时间作为排产算法的性能指标，利用遗传算法找到最优排产方案。将染色体设计为工序基因链和设备基因链，通过交叉、变异和选择等流程提高染色体的多样性和染色体对调度问题的鲁棒性。通过调整算法相关参数，研究不同参数设置对各项排产算法的性能指标的影响。本研究为基于遗传算法的排产算法的设计及优化提供一种参考。
在柔性制造系统中，合理的排产可以缩短各加工任务的完成时间，提高设备利用率。针对柔性制造系统中的复杂作业车间调度问题，以超期作业数、总超期时间、机床综合负载率、最大机床负载率及作业完工时间作为排产算法的性能指标，利用遗传算法找到最优排产方案。将染色体设计为工序基因链和设备基因链，通过交叉、变异和选择等流程提高染色体的多样性和染色体对调度问题的鲁棒性。通过调整算法相关参数，研究不同参数设置对各项排产算法的性能指标的影响。本研究为基于遗传算法的排产算法的设计及优化提供一种参考。
