随着“工业4.0”和“中国智能制造2025”指导框架的提出，制造领域面临急迫的产业转型与升级改造，机械制造产业也必将向智能制造时代迈进。精密制造领域作为机械制造产业中的重要分支，其对质量控制的要求越来越高，尤其在同类型产品的批量化精密制造中，高精度、高质量与高良率是制造过程必须考虑的首要因素。基于同类产品批量化精密制造的特点，本文在以大数据及物联网为架构的智能制造基础上，提出一种基于制造单元加工状态监控与决策的机联网智能制造子系统框架模型，并对其功能组成及架构设计进行了初步探析。首先论述了大数据、物联网与精密制造的内在联系；然后介绍了可实现制造单元加工状态和过程监测的相关技术与系统功能，并详细分析了制造单元加工状态大数据的获取与处理以及智能制造单元的智能控制方法；再次围绕实现车间级或局部制造区域内批量化精密制造系统的质量控制需求，探析了以无线自组网为基础组建批量化精密制造智能控制与决策的机联网子系统功能架构设计；最后以课题组目前开发的光学精密制造智能控制子系统为例进行了说明。

跨入新时代，绿色发展是我国生态文明建设的核心理念，也是制造业的必然趋势。我国需要大力发展绿色制造产业，而对绿色制造实施主体——绿色工厂进行研究，是引领制造业走向更高舞台的关键方向。通过对国内外绿色工厂的研究，总结了绿色工厂的内涵和标准，提出了未来绿色工厂的基本模式——以绿色技术、信息技术、自动化技术为核心，将绿色化、数据化、智能化、集成化作为特征，考虑环境、社会、经济的影响，分析了绿色工厂的体系架构，包括适应性绿色工厂建筑外壳、智能化绿色生产系统、高能效建筑资源服务系统、绿色工厂能源与环境管理系统、学习和健康训练环境5 大部分，对推进绿色工厂发展和产业转型具有重要理论价值和现实意义。

飞机装配车间中实现制造的物理世界和信息世界的互联互通成为飞机装配智能化的发展趋势，数字孪生是实现物理世界与信息世界交互与融合的有效技术手段。分析了车间发展历程并阐述了目前飞机装配车间的特点及问题，在此基础上，提出了涵盖物理装配车间、虚拟装配车间、车间孪生数据及装配车间服务系统的飞机数字孪生装配车间架构，并对物理装配车间数据的实时感知与采集、虚拟装配车间建模与仿真运行技术、数字孪生与数据驱动的装配车间生产管控等飞机数字孪生装配车间关键技术进行了研究，为航空工业领域的智能制造提供参考。

随着“智能制造”理念的深入人心，制造业也开始逐步向智能化方向发展，大量数据采集设备在车间投入使用，采集了车间生产过程中的海量数据。大数据技术通过对这些数据进行分析处理，从而充分发挥数据的价值，提高企业的生产管理水平，进而提高企业的竞争力。通过对大数据在制造企业的应用进行分析，提出具有通用性的智能车间大数据处理平台架构，从数据集成、数据处理、数据分析3 方面讨论了车间大数据技术，给出了大数据技术在智能车间的应用方向。大数据技术在车间的广泛应用必将给制造行业带来变革，将智能制造的发展推向新的阶段。

鉴于航空产品尺寸庞大，涂料特殊、工艺过程复杂、生产模式多变，必须对航空产品的自动化喷涂工艺进行深入研究，才能真正发挥喷涂机器人的效能。首先简述了空气喷涂的原理与自动化喷涂工艺装备，进而概括提出了自动化喷涂工艺研究的核心内容和关键工艺参数，最后在总结自身实践经验的基础上，提出了一套包括基础工艺试验、样件喷涂试验、实机喷涂试验、喷涂过程标准化以及持续优化5 个环节的喷涂工艺研究方法，并给出了各个环节的关键要素和试验方法。

针对飞机总装过程中部分狭窄区域存在装配路径仿真困难，提出三维空间下改进A* 算法，进行装配路径规划。将A* 算法由二维平面推广到三维空间，同时考虑安装物体的尺寸及旋转对装配路径的影响。对安装空间和安装物体进行网格化处理，形成地图映射。根据安装物体在三维空间中的移动和旋转成本，建立评价函数，利用改进A* 算法进行启发式搜索，获得装配路径节点。利用CATIA 二次开发技术，在CATIA 装配环境中进行算法实现和路径仿真。仿真结果表明该方法可以有效控制安装物体的移动及旋转，避开在狭窄空间中的障碍物，生成装配路径。

基于微结构表面形成的疏水特性可以有效应用于水腐蚀防护、电缆防护、飞机防冰等重要领域。研究中，不借助其他化学处理手段，仅通过飞秒激光直接制备了多种疏水功能特性微纳结构铜表面，并系统研究了温度对微纳结构表面的疏水特性影响及抗结冰性能。结果表明，这些疏水微纳结构表面在低温下与原表面相比都能有效延缓水滴的结冰过程，这一现象的产生与其表面润湿性能及微纳结构形貌有关。

在保压力加载过程中，复杂曲面件在侧向力的作用下产生位姿侧移。为了保证复杂曲面件的位置精度，构建复杂曲面件保压控制系统，借助激光位移传感器和T-Mac 激光跟踪系统，测量复杂曲面件的位置并在线补偿误差。通过3 个位移传感器测量实际加载点的法矢方向，利用夹角逼近算法搜索获得实际点位，对比理论点位，得到复杂曲面件与机器人的相对位置。根据T-Mac实时反馈机器人的位置，解算获得复杂曲面件的绝对位置，并调整机器人末端实现复杂曲面件的位置修正。试验结果表明，经第3 次在线补偿后，复杂曲面件位置精度达到0.1mm，相比原始误差提升了90%。

以典型双曲率飞机壁板零件为例，采用Geomagic 软件分析其零件特征并设计2 条喷丸路径，初步建立喷丸参数与等效温度值的映射关系，通过有限元软件ABAQUS 中显式– 隐式顺序方法进行“温度场”等效模拟，计算沿既定喷丸路径的成形情况，用Geomagic 软件表征其成形误差；并根据其成形误差优化所设计的喷丸路径，得到工件最理想成形效果；最后结合1:1 全尺寸试验件喷丸成形试验进行验证。结果表明：该等效模拟法可以正确预测既定喷丸路径下的成形结果并且可以优化喷丸路径，对喷丸成形工艺的路径规划具有重要的指导意义。

以某航天动力系统用高压涡轮导向器的制造为例，针对其制造过程中存在的瓶颈短线问题，从零件材料特性、结构特点以及技术要求等多个方面，对问题产生的原因进行深入分析。从热态间隙控制方面出发，对多自由度空间结构在高温钎焊环境下的热变形控制技术进行了深入研究，并结合动力系统的生产制造对研究成果进行了实际应用和验证。并得出以下结论：通过工装压紧方式来控制热变形，压力部位越靠近焊接部位，效果越好；在钎焊过程中，在升温阶段完成后，两个零件因为钎料的渗透变成一体，在降温阶段，以同一个中心回缩，此时的钎焊缝间隙大部分已经被钎料填满，故间隙无法再发生变化；冷态间隙满足工艺指标要求的前提下，高温环境下的热膨胀变形会导致间隙变大；钎料在997℃左右开始熔化；且不能通过热处理制度控制流动速度及间隙变化，小范围的温度变化影响很小。总结出了一套适用于多自由度空间结构的热变形控制方法。

近年来，以工业机器人为代表的智能制造装备的发展受到国外航空制造业的高度关注。分析了航空制造领域扩大机器人应用的必要性，并阐述了波音、空客等国外领先航空制造商扩大机器人应用的主要发展模式，重点从喷涂、焊接、装配、复合材料构件成型与机械加工等方面分析了航空制造领域机器人最新应用现状以及重点应用方向，在此基础上分析了机器人技术发展趋势。全面了解掌握国外领先航空制造商推广应用工业机器人的主要发展策略、当前应用现状及未来发展方向，对于推动我国航空领域机器人技术发展起到重要借鉴作用。