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2015年 第58卷 17期
刊出日期：2015-09-01
封面文章
专稿
新视点
特别关注
产品聚焦
专稿
26
航空发动机关键构件制造可靠性技术研究
张定华，黄新春
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.026
在广泛的加工领域，尤其是上述航空难加工材料复杂构件的制造领域，高可靠性制造技术是航空发动机关键构件加工过程中的重要的技术保障，其先进性对相应工业领域的发展及产品的竞争优势起着举足轻重的作用。
2015 Vol. 58 (17): 26-29 [
摘要
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封面文章
32
虚拟仿真技术在飞机轻量化设计中的应用*
王碧玲，刘本刚，许世娇，肖蜜，万应兵
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.032
力学仿真可分为静力学仿真和动力学仿真，对应的优化方法称为静态优化和动态优化，其中动态优化设计算法更加复杂，但往往可获得同时具有良好静、动态特性的构件。随着计算机技术、网络技术和虚拟仿真技术的发展，基于分布式协同、云技术和网格计算的多目标优化将成为轻量化结构设计的发展方向。
2015 Vol. 58 (17): 32-36 [
摘要
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189
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新视点
38
支持复杂产品研发的精细化构型管理及应用
许俊华，胡秦赣，宋丰青
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.038
精细化构型管理，以构型项作为构型定义和控制的核心，大大简化了产品构型管理的复杂度；在更改控制中，降低了设计、制造和验证的循环迭代和更改次数，节省了研发费用。
2015 Vol. 58 (17): 38-42 [
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特别关注
44
开发具有行业特色的成形工艺和装备核心技术——访“塑性成形技术航空科技重点实验室”学术委员会副主任周贤宾
叶枫
几十年来，长期从事板材冲压和飞机板金成形理论与工艺研究。为我国教育事业和科学研究做出突出成绩，获“有突出贡献回国留学人员”、北航共产党员“十杰”、全国模范教师等称号，享受国务院政府特殊津贴。在J10研制中先后两次荣立个人二等功。为发展我国的隐身技术，自主发展了高精度面板精密成形理论和全套技术，为我国紧缩场研制奠定了基础，获第五届中国国际发明展览会“发明金奖”，中国发明协会第二届“发明创业奖”，国防科学技术一等奖和国家科技进步二等奖等。
2015 Vol. 58 (17): 44-45 [
摘要
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46
夯实基础 创新突破——访“塑性成形技术航空科技重点实验室”主任李志强
叶枫
博士、自然科学研究员、博士生导师，中航工业制造所党委书记兼总工程师，中航工业集团公司制造技术首席技术专家。1986年毕业于西北工业大学，1997~1998年美国佛罗里达州大学访问学者，长期从事航空制造技术和装备技术研究，主持研发的多项金属结构制造工艺与专用装备成功应用于飞机、发动机、航天器和导弹型号产品，支撑了航空、航天装备的研制和发展。现任英国帝国理工大学、西北工业大学、南京航空航天大学兼职教授，英国焊接研究学术委员会委员、塑性工程学会超塑性专业委员会主任委员，塑性成形技术航空科技重点实验室主任。
2015 Vol. 58 (17): 46-47 [
摘要
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48
超声波技术在塑性成形方面的应用
侯红亮，韩玉杰，牛涛，曲海涛
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.048
超声波对提高产品质量、降低生产成本、提高生产效率等具有很大的潜在能力，在航空航天、汽车工业、武器装备等领域有广泛的应用。
2015 Vol. 58 (17): 48-51 [
摘要
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595
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52
钣金成形技术在导弹弹体结构中的发展应用
邵杰，韩秀全
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.052
超塑成形/扩散连接、热蠕变成形、旋压成形等钣金成形技术在弹体结构成形、气动外形精度控制以及结构减重等方面独具优势, 在弹体结构研制中有广阔的发展前景，为下一代武器装备结构设计制造提供解决思路。
2015 Vol. 58 (17): 52-57 [
摘要
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复杂构件制造技术
59
超塑成形/扩散连接结构设计及试验研究
黄瑞
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.059
概述了超塑成形/扩散连接（SPF/DB）结构的结构设计流程，并以口盖为例，对具体设计过程进行了阐述。同时针对口盖结构设计的合理性，设计了验证改进试验静力测试试验及壁厚估算试验，来作为口盖结构改进优化的依据。根据上述思路，建立了超塑成形/扩散连接结构的完整设计过程，为超塑成形/扩散连接的结构设计提供了借鉴。
2015 Vol. 58 (17): 59-61 [
摘要
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62
航空发动机TC25热强钛合金β锻造盘环构件制造关键技术
樊国福，吕日红，雷黎平，敖斌，杨参军，魏志坚，叶俊青，崔建军，黎刚
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.062
通过开展TC25热强钛合金β锻造盘环构件制造关键技术研究，突破了大高径比盘件、高筒环件β锻造组织均匀性，构件加工制造变形及表面完整性、焊接质量及焊缝无损检测等技术难题，实现了550℃高温热强钛合金的工程应用。
2015 Vol. 58 (17): 62-65 [
摘要
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66
基于损伤容限设计的钛合金层合接头制造
李晓华，盖鹏涛，曾元松，毕金英，史一宁，刘佳佳
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.066
钛合金层合结构因具有较高的损伤容限而获得重视，并成为超塑成形/扩散连接技术应用的一个新方向。本文提出一种含圆形扩散止焊区的层合板结构，通过与原始板材的疲劳裂纹萌生和扩展寿命相对比，结果表明含止焊区的层合板能改善钛合金的裂纹扩展特性，并以此为基础设计并制造了含止焊区的钛合金层合接头，验证了采用现有扩散连接工艺技术制造钛合金层合接头的工艺可行性，其微观组织和各项性能等基本能满足对一般钛合金的设计使用要求。该研究成果为高损伤容限性能钛合金扩散连接层合结构在机翼梁、框等异型截面构件上的应用奠定了技术基础。
2015 Vol. 58 (17): 66-68 [
摘要
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69
TA15钛合金线性摩擦焊在飞机结构上的应用研究
许平，毕世权，苏智星，都泽鑫
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.069
针对TA15钛合金的线性摩擦焊开展了焊后热处理制度优化研究，在确定的热处理制度下测试了线性摩擦焊接头的力学性能，开展了具有典型结构特征的四点弯曲梁的静力/疲劳试验研究。研究结果表明：TA15钛合金线性摩擦焊接头的静强度、疲劳性能和断裂韧性等均较好，可以用于飞机结构件的焊接。
2015 Vol. 58 (17): 69-72 [
摘要
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成形组织结构与性能测试
73
TA15钛合金扩散钎焊界面微观组织及性能研究
李雪飞，邹鹤飞，陈志凯，岳海金，高晶，邢斌，王硕
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.073
采用钛基钎料Ti37.5Zr15Cu10Ni作为中间层对TA15钛合金进行了真空扩散钎焊，对扩散钎焊接头界面微观组织进行了分析，同时测试了接头室温和液氮低温力学性能。试验结果表明：钎料与TA15基体发生了快速的互扩散，焊缝微观组织全部呈针状，接头室温和液氮低温状态下均脆断于焊缝，室温拉伸强度达到基体材料拉伸强度的93.8%。
2015 Vol. 58 (17): 73-75 [
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76
时效态TC17焊接后不同热处理温度的力学性能
何玲，乔雷，张校宇
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.076
TC17在时效态下进行真空电子束焊接，焊后采用不同温度（550℃、580℃、600℃、620℃、640℃）对焊接试样进行热处理，将不同温度热处理后的焊接试样进行了室温和400℃的拉伸、室温冲击等试验，结果显示焊接试样的力学性能与焊后热处理温度有关。620℃焊后热处理可以获得较好的综合力学性能，是时效态下TC17真空电子束焊焊后理想的热处理温度。
2015 Vol. 58 (17): 76-78 [
摘要
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79
基于搅拌摩擦焊的TC4钛合金超塑成形性能研究
付明杰，李晓华，韩秀全，高志勇，李继忠
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.079
搅拌摩擦焊转速对锥形件的超塑成形性能影响不明显，但焊接接头经SPF后的微观组织长大显著，这可能与搅拌头对原始板材的破碎而导致的晶粒畸变能和亚晶有关。
2015 Vol. 58 (17): 79-81 [
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82
添加纯钛夹层对TA15钛合金电子束焊接接头力学性能的影响
贺飞，李士一，雷家峰
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.082
为了进一步优化TA15钛合金电子束焊接接头的强韧性匹配，研究了添加纯钛夹层对焊接接头力学性能的影响。利用扫描电镜对焊接接头显微组织进行了表征，对添加不同纯钛夹层条件下焊接接头的硬度、拉伸性能、冲击韧性、断裂韧性进行对比分析。研究结果表明：添加纯钛夹层对焊缝显微组织形态无明显影响；焊缝熔合区中部硬度存在低谷，而硬度在热影响区则出现峰值。
2015 Vol. 58 (17): 82-85 [
摘要
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86
基于扩展有限元的钛合金层合结构裂纹扩展特性研究*
肖山，毕金英，孙彦鹏
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.086
基于扩展有限元方法研究含预置分层的钛合金层合板在拉-拉循环荷载作用下的疲劳裂纹扩展特性，并通过与试验结果进行对比分析，验证该方法对钛合金层合结构疲劳裂纹扩展分析的适用性。
2015 Vol. 58 (17): 86-89 [
摘要
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90
电子束焊接能量对焊缝力学性能的影响研究
于康，周俊，顾利峰
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.090
电子束焊接能量对TC4钛合金焊缝力学性能具有一定的影响。随着电子束焊接次数的增加，焊缝能量输入增加，焊接残余拉应力逐渐增大，焊缝拉伸性能和断裂延伸率降低；当焊接次数达到6次时，拉伸强度为927MPa，低于母材强度的90%，无法满足GJB1718A-2005 I级标准要求；当焊接次数达到4次时，焊缝断裂伸长率低于10%。
2015 Vol. 58 (17): 90-92 [
摘要
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290
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93
钛合金薄壁结构残余应力分布规律研究
邓瑛，李志强，韩秀全，邵杰，张新华，高志勇
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.093
设计了“E”形试验件模拟工程中常见的薄壁结构，采用试验与数值模拟相结合的方法研究此类结构表面强化后残余应力的分布规律。试验数据表明，受强化表面呈现压缩应力状态，未被强化一侧表面则呈现拉伸应力状态，壁厚是影响拉伸应力大小的因素之一，研究成果对提高钛合金薄壁结构设计水平、优化表面强化工艺具有重要意义。
2015 Vol. 58 (17): 93-95 [
摘要
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206
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96
喷丸强化与涂层复合表面处理改善Ti-6Al-4V钛合金抗微动磨损性能*
李瑞冬，付雪松，周文龙，陈国清，李志强
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.096
研究原始态、喷丸、“喷丸+CuNiIn涂层”复合处理等3种Ti-6Al-4V钛合金在完全滑移状态下的微动磨损行为。研究结果表明，单独喷丸处理不能改善钛合金抗微动磨损性能，但有利于细小磨屑和压实区组成的第三体早期形成，进入稳定磨损状态。“干喷+涂层”的复合处理磨损体积减小，磨痕表面大量细小磨屑的堆积形成了第三体层，改善了Ti-6Al-4V钛合金的抗微动磨损性能。
2015 Vol. 58 (17): 96-99 [
摘要
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170
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100
钛合金搅拌摩擦焊工艺参数对组织性能的影响
李继忠，董春林，赵华夏，栾国红，仇一卿，李宝华，唐众民，聂绪胜
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.100
采用不同工艺参数对2.0mm厚TC4钛合金板材进行搅拌摩擦对接焊，研究工艺参数对接头组织演变规律及其对接头性能的影响。结果表明：通过调整工艺参数，接头可得到不同状态的组织形式，从而影响接头的力学性能；随着转速从100r/min增加到400r/min，热输入量逐渐增大，接头内微观组织由完全的α相超细晶组织转变为完全的α+β片层状组织结构；在各工艺参数条件下，接头抗拉强度均超过1000MPa，最大延伸率可达到9.8%，在保证接头强度的同时具有较高的塑性变形能力。
2015 Vol. 58 (17): 100-103 [
摘要
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228
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104
双光束激光焊钛合金T形接头的组织特征与力学性能
芦伟，巩水利，马旭颐，杨璟，邓云华，史一宁
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.104
利用双侧激光同步焊接的方法获得TC4合金T形接头，对接头进行光学显微组织观察以及拉伸性能测试，分析了接头的显微组织与力学性能。结果表明，T形接头母材显微组织为α+β等轴组织。焊缝区显微组织由粗大的β柱状晶和网篮状马氏体组成，蒙皮侧焊缝区柱状晶和马氏体晶粒比加强筋侧细小。热影响区显微组织由细小的针状马氏体、针状α相和少量等轴初生α相组成，蒙皮侧热影响区比加强筋侧窄。T形接头焊缝区拉伸强度大于母材， 接头拉伸断裂均发生在离焊缝中心较远的母材上。
2015 Vol. 58 (17): 104-106 [
摘要
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277
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107
冷轧加工率和热处理制度对超塑用TC4板材组织和性能的影响
张智鑫，庞洪，陈海涛，王红武
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.107
通过观察和测试不同冷轧和热处理工艺超塑用TC4板材的组织和力学性能，研究了冷轧加工率和热处理温度对TC4钛合金组织和性能的影响，优化了TC4板材的显微组织并测试了其超塑性能。研究结果表明：增加冷轧加工率，840~860℃热处理，有利于超塑用TC4板材得到均匀、无畸变、细小的再结晶组织，其室温强度可达到1060~1048MPa，延伸率为18%~18.5%；经组织优化后的超塑TC4板材在870℃，应变速率为2.4×10-3/s-1时，延伸率可达到894%。
2015 Vol. 58 (17): 107-109 [
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钛合金成形工艺
110
钛合金电镀前处理工艺应用研究
王鸥，贾亚洲
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.110
研究了钛合金电镀的浸蚀、浸镍等前处理过程及钛基体渗氢的影响。结果表明，采用盐酸、氢氟酸混酸浸蚀液，可有效除去钛合金表面的钝化膜，控制基体中的渗氢量，浸镍后可得到结合力较好、镀层均匀且紧密的预镀打底层。
2015 Vol. 58 (17): 110-113 [
摘要
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114
硬态挤压型材下陷冷成形工艺研究及应用
夏琦
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.114
针对铝合金硬态挤压型材类零件冷成形工艺制取下陷出现的塌边问题，通过分析挤压型材结构的特殊性，从材料自身金属性能结合下陷成形过程的应力应变分析查找原因，依据相应标准摸索解决挤压型材冷工艺制下陷塌边问题的工艺方法及模具结构的关键点，从而解决了硬态挤压型材类零件冷成形工艺制取下陷塌边问题。
2015 Vol. 58 (17): 114-116 [
摘要
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150
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117
TC4叶栅环等温锻造成形工艺研究
王兵，孟凡起，张龙飞，李建洲，魏博深，杨全涛
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.117
以TC4叶栅环零件为研究对象，采用三维有限元模拟软件DEFORM-3D对叶栅环的等温锻造成形过程进行数值模拟，对成形工艺方法进行实物验证，得到了满足使用要求的TC4叶栅环零件。研究结果表明：等温锻造成形技术可成形出TC4叶栅环零件。
2015 Vol. 58 (17): 117-119 [
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120
大型复杂钛合金边梁零件热成形工艺研究
王大刚，贾春莉，杨微，梁阔，王景苑，房玉华
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.120
针对某航天飞行器大型钛合金边梁零件的成形进行了工艺仿真。以控制零件的减薄率为最终目标，采用正交试验方案，对凸模摩擦系数、凹模圆角半径、凸凹模间隙、成形温度等工艺参数进行了优化，并利用自行设计的模具进行工艺试验，最终得到了合格的边梁产品。
2015 Vol. 58 (17): 120-121 [
摘要
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122
TA1钛合金板材高温颗粒介质成形试验研究
郎利辉，刘康宁，吴为，刘宝胜
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.030
利用高温介质成形工艺对TA1钛合金板材进行了筒形零件拉深过程仿真计算及试验验证，模拟分析及高温条件下拉深试验结果表明，高温介质成形工艺适用于钛合金板材，并能显著提高钛合金薄壁零件的成形质量。
2015 Vol. 58 (17): 122-123 [
摘要
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140
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钛合金焊接技术
124
钛热交换器的真空钎焊
梁海
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.124
研究了不同的钎料成分和使用形式、钎焊间隙、钎焊温度和保温时间对TA2纯钛钎焊接头的成形和钎缝组织形态的影响。试验结果表明，与用纯Cu钎料相比，用Ti-Zr-Ni-Cu钎料可以更容易得到好的等温凝固钎缝组织。而用纯Cu钎料，则价格低，也可得到致密的成形漂亮的钎焊接头，但代价是接头的塑性较低。
2015 Vol. 58 (17): 124-126 [
摘要
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198
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127
TC4钛合金线性摩擦焊接头组织及残余应力分布特征
张杰，张田仓，陆业航，张庆云，李菊
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.127
使用光学显微镜和X射线衍射法对TC4钛合金线性摩擦焊接头组织和残余应力分布特征进行研究。结果表明：热机影响区内的α相和β转变体在线性摩擦焊接过程中被不同程度地拉长，变形严重，焊缝区存在超细晶粒区。焊后接头的残余应力场表现为在一侧为拉应力，而在另一侧同时存在拉应力区和压应力区。垂直于焊缝的横截面上，垂直焊缝方向的残余应力在焊缝中心和焊缝端部分别呈现V字形和W字形分布特征，而在焊缝纵截面上，平行焊缝方向的残余应力分布特征为中心段存有较高的残余拉应力，至焊缝两端逐渐下降为压应力。
2015 Vol. 58 (17): 127-130 [
摘要
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181
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131
TC4钛合金电子束焊接头微观组织结构和演变分析
邓云华，关桥，史一宁，郭振玺
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.131
利用OM、SEM、EDS和EBSD方法对TC4合金电子束焊接头的微观组织结构进行了分析。结果表明：电子束焊接后，接头微观组织结构发生显著改变。焊缝区为内含针状马氏体α’组织的粗大柱状晶，部分取向差集中于62.5°附近，表明较多α/α边界由同一β相晶粒产生。热影响区微观组织结构复杂，母材侧热影响区，经焊接热循环，原始择优取向特征消失，出现等轴特征，组织由原始α相、原始β相、块状α相和少量的针状马氏体α’组织组成，部分取向差集中于40.0°附近，表明较多的α相在不同的β相晶粒中产生。焊缝侧热影响区，因热循环峰值温度超过β相转变温度，且冷却速度较快，产生大量的针状马氏体α’组织以及少量块状α组织，部分取向差集中于62.5°附近，表明较多α/α边界由同一β相晶粒产生。
2015 Vol. 58 (17): 131-135 [
摘要
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284
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136
Ti2AlNb合金及其焊接技术研究进展
陈玮，李晋炜，史一宁
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.136
过去的30年里，Ti2AlNb基合金获得了广泛关注。作为替代镍基高温合金的选择之一，其优异的综合力学性能适应了未来航空发动机对高比强度、高比刚度的轻质高温结构材料的迫切要求，对于降低飞行器的自重，提高发动机结构效率和高温服役性能具有重要意义。
2015 Vol. 58 (17): 136-139 [
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产品聚焦
140
埃马克数控精密电解（PECM）——航空发动机创新制造技术不可或缺的一部分
埃马克
埃马克推出的多轴联动数控精密电解机床已被航空发动机制造商针对高温合金、钛合金、钛铝合金的发动机主要部件加工采用，诸如整体叶盘Blisk等复杂3D曲面工件加工提供了最佳工艺解决方案。既可以保证工件加工节拍大幅提高，又可以在无应力加工下达到高精度，又基本不产生刀具费用，是航空发动机创新制造技术不可或缺的一部分。
2015 Vol. 58 (17): 140-141 [
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142
信息驱动智造——MMS智慧测量管理系统
海克斯康测量技术（青岛）有限公司
MMS（Metrology Management System）测量管理系统应运而生。基于海克斯康集团先进的计量经验和全球化质量管理理念，MMS不仅提供大数据的分析和监控，联通质量相关数据、人员、设备、工作流，提供中心化的测量和质量管控管理，还可与其他生产管理系统集成和融合，为企业打造全方位的智能化、信息化解决方案，由此帮助企业应对3个层次的挑战：产品制造过程的质量控制、产品设计和制造过程的改进与优化、企业业务和运营模式的变革。
2015 Vol. 58 (17): 142-143 [
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143
加长减振型刀柄确保复杂模具顺利加工
瑞格费克斯精密工具（上海）有限公司
瑞士精密刀具制造商REGO-FIX对此问题作出了及时地回应，研制出了这款“XL加长-减振刀柄”。它细长的外形和一体式减振设计是为模具加工的特殊要求所定制的。此外,它拥有交货时间短——收到顾客订单的两周内（仅限欧洲范围），及高性价比的优点。
2015 Vol. 58 (17): 143-143 [
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