近年来，我国正大力发展航空航天事业，以工业机器人为基础构建柔性制造单元或柔性生产线，实现产品快速化、柔性化、自动化生产，对航空航天制造企业生产模式转型升级、提升装备制造能力和产品性能具有重要意义和价值。然而，由于本体结构及使用环境限制，工业机器人绝对定位精度低、长期稳定性差，尚无法直接适应现代新型制造环境下各行业的新应用、新需求。梳理并总结了当前国内外在提高机器人定位精度方面的研究方法和技术，提出未来工业机器人定位精度提升方法的研究思路，对于工业机器人在航空航天业的应用发展有一定指导意义。

实物制造依据包括样板、标准样件、模具等多种类型，由于种类形式各异、复杂曲面和复杂刻线并存，将其转化为数字化模型难度较大。在分析实物制造依据设计要素的基础上，综合采用摄影测量、结构光扫描测量和光学追踪的接触式测量，实现复杂实物制造依据三维数据的高精度完整采集；根据实物的大小、形式、复杂程度的不同给出测量策略和模型重建方法，提出一种以曲面外形与基准刻线等关键测量数据为基础、结合理论二维图纸的复杂实物数字化转化方法，精度能够满足要求，又大大提高了测量与模型重建的整体效率。

针对飞机蒙皮对缝阶差与间隙的数字化检测问题，以光栅投影测量技术为基础，对阶差与间隙的测量技术进行了研究，提出了一种新的阶差与间隙的测量方法。首先采用光栅投影测量技术，获取待测面的稠密点云数据；然后从图像中对接缝区域进行定位，根据点云与图像之间的对应性，获得对缝区域的点云数据；对对缝区域点云数据进行分析，确定对缝两侧直线段的终点和对缝的边缘点，从而计算出对缝的阶差与间隙。相对于线结构光扫描，所提方法获得的数据更加密集，并且一次测量即可完成视场内所有对缝的分析，效率较高。试验分析表明，所提方法检测结果均值误差小于0.03mm，最大误差小于0.05mm，可以满足飞机蒙皮对缝检测的要求。

针对五轴数控加工的飞机蒙皮、骨架等零部件上的装配连接孔快速、精确检测需求，设计并开发了一套在机视觉检测系统。通过在五轴数控机床上集成自主研发的连接孔专用视觉检测传感器，根据离线规划的程序控制机床带动视觉传感器到达每个预定位置和角度，对各个连接孔拍摄图像；在机检测软件通过并行处理机制对连接孔图像精确提取与定位，完成连接孔的非接触快速检测。阐述了系统的工作流程和软、硬件结构，并对其中的系统参数标定、检测数控代码生成和连接孔加工质量评价等关键技术作了详细讨论。对实际航空零部件的现场实测结果表明，研发的在机视觉检测系统测量效率达到5s/孔，重复测量精度达到0.01mm，能够满足分布于复杂自由曲面上的大量小尺寸连接孔的高效率、高精度检测需求。

对零件的三维测量规划技术进行研究，提出了基于多几何特性的测量规划与质量评定框架，并从基于MBD的测量需求表达、测量规划、测量执行与数据预处理、质量综合评定方法等方面进行了研究。最后基于CATIA二次开发平台进行原型系统开发，并进行了初步验证。该研究为基于模型的测量规划技术工程化与综合评定提供了技术支撑和方法指导。

为了提高航空发动机管路测量的精度，提出一种基于点云融合的管路模型精确测量方法。利用机器视觉原理从多张图片中得到全局点坐标，作为三维结构光测量过程中的定位点，获得点分布密度基本均匀的点云数据，最后利用点云融合技术得到管路三维数字化模型。测量试验表明，该方法的测量值与标准值最大绝对偏差为0.16mm，可以有效提高管路测量的精度。

针对飞机大型复杂整体结构件装配对测量技术的差异化需求，开展了基于Metronor双相机跟踪系统、手持式光笔和Aicon 扫描仪的协同测量方法研究，给出了手持式光笔和三维跟踪扫描测量的技术方案，省去了反光标识点粘贴和去除工作，并在4m×3m×2m空间内进行了工艺测试，测量误差不超过0.075mm，可实现内部隐藏特征、孔位信息、轴线、配合型面、气动外形和间隙阶差的测量，满足了飞机装配大型复杂结构件装配的三维数字化测量需求。

SiCp/Al复合材料与传统的金属材料相比，具有优异的物理和热学性能。但在孔加工中，棱边加工缺陷成为影响其在高端产品中使用的主要问题之一。开展金刚石涂层刀具钻削SiCp/Al复合材料的试验研究，对试验力学信号进行分析，对出入口棱边缺陷形成机理及形貌特征做出了解释。结果表明：使用金刚石涂层刀具钻削SiCp/Al 复合材料时，每步钻削深度、进给速度和主轴转速对轴向力的作用依次减弱；出口处质量明显优于入口处，入口缺陷形成机理主要是Al基体的断裂和SiC 颗粒脱落；金刚石涂层钻头适合用于加工SiCp/Al 复合材料。对于SiCp/Al 复合材料的实际加工应用有一定的参考价值。

声发射信号具有高频、高灵敏度与高信噪比等特性，被广泛应用于检测领域。复合叠层材料钻孔加工时，伴随着刀具的磨损，会产生丰富的声发射信号，声发射信号特征与刀具磨损情况之间存在密切的关系。为了研究叠层材料制孔过程声发射信号特征随刀具磨损的变化关系，采用高速钢和硬质合金钻头开展了一系列试验，采集制孔过程中刀具的声发射信号，并分析信号的时频域特征。分析结果表明，声发射信号的均方根值、小波包能量与刀具磨损密切相关。

金属疲劳和腐蚀失效是限制飞机日历寿命、影响航空安全的关键因素之一。滚压强化是一种常用的提高航空金属零部件疲劳强度和耐腐蚀性能的机械表面强化技术。总结了滚压强化技术的强化机理，介绍了国内外专家学者对滚压强化技术的研究现状，综述了该技术在航空领域的应用现状。可以预见，随着滚压技术的不断突破，其强化效果会越来越好，应用领域会越来越广，在提高航空安全保障的同时，其价格优势会带来极大的经济效益。

利用Fluent流体分析软件对框架式成型模具温度场进行了模拟仿真，分析了成型模具型板表面温度分布不均匀的原因，此外还提出了使用方差这一统计量来评价温度的均匀性。根据热阻与材料厚度成正比的特点，采用对 成型模具的高温区域增厚、对低温区域减厚的方法，来改善型板和复合材料构件接触表面的温度均匀性。模拟仿真结果表明，采用阶梯型和梯形非等厚型板使得复合材料构件接触型板表面的温度分布更加均匀，对于改善复合材料构件最终的成型质量有重大影响。

研究了喷丸强化对TC17钛合金表面完整性及疲劳寿命的影响。采用表面粗糙度仪、扫描电子显微镜、X射线残余应力测试仪、显微硬度计等分析了弹丸种类和喷丸强度对表面粗糙度、残余应力场、显微硬度场和微观组织的影响；在旋转弯曲疲劳试验机上测试了喷丸强化后的疲劳寿命，探讨了表面完整性与疲劳寿命的内在联系及作用机制。结果表明：喷丸强化后TC17钛合金表面粗糙度为0.5~1.0μm，残余压应力层为100μm左右，最大残余压应力位于表面下30μm处，表面出现加工硬化，晶粒发生了压缩变形；与未喷丸试样相比，玻璃丸对疲劳寿命的提升幅度最大，陶瓷丸次之，铸钢丸最小。喷丸强化提高疲劳寿命的机制归结于引入较深的残余应力层、较高的表面硬化程度和表层晶粒的细化。

碳纤维增强SiC基复合材料（C/SiC）因具有耐高温、抗氧化、高比强和高比模等优点，被认为是代替高温合金作为热结构材料最有潜力的备选材料之一。由于碳纤维抗氧化性能差以及SiC基体在超高温烧蚀环境下氧化产物易挥发等问题，需要对C/SiC复合材料进行抗烧蚀改性。目前，针对C/SiC复合材料抗烧蚀改性的途径主要有优化碳纤维预制体结构和增加复合材料的致密度、采用超高温陶瓷改性SiC 基体以及在复合材料表面制备抗烧蚀涂层。综述了国内关于C/SiC复合材料抗烧蚀改性的研究工作，同时提出了抗烧蚀改性制备工艺过程中面临的关键问题，为C/SiC复合材料抗烧蚀改性研究提供了思路。