增材制造是解决航空复杂结构件制造难题的有效方法。首先概述了增材制造技术原理、特点及其在航空领域的应用，并深入评述了增材制造技术在材料力学性能、表面质量等方面面临的挑战，指出增减材复合制造的方法，并表明先进表面光整加工技术是提升航空增材制造复杂结构件表面质量和精度的有效途径。重点阐述了高加工可达性的磨粒流加工技术在航空复杂结构件精密抛光中的优势，并总结了保持零件精度同时改善表面质量需要重点研究的内容。

    微米级的面形精度和纳米级的表面粗糙度，以及由其表面结构所引起的加工干涉、轨迹限制、工具磨损、效率低下等一系列问题，都严重制约着复杂表面光学元件的实际应用。针对此，对多种典型复杂表面光学元件的超精密磨削加工技术进行了系统研究，提出了多种针对复杂表面磨削用金刚石砂轮的在位精密修整技术，并开发了一系
列的超精密磨削工艺。磨削加工后的单晶硅非球面表面粗糙度R_a<5nm，面形精度PV 值<527nm/140mm ；蓝宝石保形整流罩面形精度PV 值<2.5μm/50mm；无结合剂碳化钨微结构表面粗糙度R_a<70nm。

    介绍了熔模精密铸造技术在航空航天军工装备、民用航空以及商业航天领域的应用，详细介绍了国内外高温合金、钛合金、铝合金与镁合金熔模精密技术的研究现状与发展情况，侧重介绍了北京航空材料研究院近年来在该领域取得的研究成果，对比阐述了熔模精密铸造技术与增材制造、半固态成形、注射成形等新型工艺技术，展望了
熔模精密铸造技术的未来研究方向与热点。

    针对传统磨削中电主轴体积大和转速低的问题，设计了一种高转速、小体积气驱研抛装置。通过理论计算对轴承承载力进行了分析，并在有限元软件中建立了装置的仿真模型，对装置刚度、固有频率、临界转速等静动态特性进行了分析和校核。在此基础上，采用气驱研抛装置与柔性树脂磨头对某型发动机叶片用硬质合金进行了研抛试验，研抛后工件表面粗糙度Ra 达到1.395μm，研抛效果良好，证明该装置可用于高精度研抛。

    探求切削力、振动和表面粗糙度之间的相互关系，对实现表面粗糙度的预测预报具有重要意义。以MQL铣削45 钢为试验对象，进行了切削速度v、每齿进给量f_z、切削深度a_p 的三因素四水平的64 组切削试验，在线测量主切削力、轴向力和径向力及振动，对切削分力数据处理得到相应的平均值、标准差和均方根值，同时离线测量出二
维粗糙度R_a、三维粗糙度平均值S_a 和均方根值S_q。采用正态分布、指数分布、Gamma 分布、Weibull 分布和Cauchy分布等函数拟合，根据AIC 准则确定出最优分布函数，采用极大似然法估计出未知参数。使用Gaussian Copula、t-Copula、Frank Copula、Gumbel Copula、Clayton Copula 等Copula 函数拟合铣削力、振动和粗糙度之间相关结构形式，采用AIC 准则优选出最优Copula 函数，并确定出参量。利用最优Copula 函数导出的Kendall 秩相关系数τ 作为评价指标，分析比较了铣削力、振动与表面粗糙度的整体相关性。采用混合Copula 函数对铣削力、振动与表面粗糙度的尾部相关性进行了分析。

    对气囊抛光非球面表面材料去除均匀性进行了研究。根据Preston 方程，分析了抛光磨头与零件转速比对去除函数分布的影响，并采用定点抛光试验对分析结果进行验证。在定点抛光表面去除速率分析的基础上，通过优化抛光磨头进给速度、合理控制驻留时间，实现材料表面均匀去除。采用该方法，对一口径为150mm 的非球面进行
抛光试验，抛光后面形误差趋势保持不变，功率谱密度高频分量明显降低，实现了对表面材料的均匀去除。

    航空制造工艺数字化国防重点学科实验室于2007年6月由国防科工局批准成立，依托沈阳航空航天大学机械制造及其自动化和航空宇航制造工程两个二级学科进行建设。实验室现已形成“三制造、两检测、一理论”的研究特色，涵盖了以数控制造、增材制造、钣金成形制造等研究方向为代表的航空先进制造技术领域；以材料服役性
能、成形性能及飞机导管结构耐久性能评价、几何量测量为代表的航空测试技术领域；以虚拟现实仿真、构型管理、三维工艺和制造执行系统为代表的数字化制造理论研究领域，为国家重大工程、重点型号提供了强有力的技术支撑和人才保障。

    螺栓连接是航空发动机机械连接的主要方式，传统的扭矩法造成预紧力误差较大，尚不能满足发动机高精确性、高可靠性连接的工艺控制需求。为此，以某型发动机低压涡轮盘轴的关键连接结构为对象，将传统的扭矩法和先进的转角法相结合，在国内发动机装配中首次应用“扭矩控制– 转角监测”法，并设计开发智能拧紧系统，利用转角法预紧力精度高的特点，在准确施加扭矩的同时，监测调整螺母的转动角度，保证了预紧力的准确控制和连接刚度的均匀一致，提高了发动机的结构连接质量，为后续工艺协同发动机设计提供了技术手段，对发动机装配表现的不一致性问题提供了解决途径。

    进行了固溶强化型镍基高温合金GH3044线性摩擦焊接试验，光镜与扫描电镜组织观察、EDS成分分析及拉伸测试表明，接头中焊缝与热力影响区晶粒明显细化，碳化物分布发生改变使焊缝与热力影响区均可见明显流线，但未对接头拉伸强度造成影响，接头拉伸强度与母材相当。EBSD分析表明，接头主要发生了不连续动态再结晶，并伴随部分连续动态再结晶及静态再结晶，使焊缝与热力影响区中小角度晶界比例大幅增高，孪晶界大幅减少。热力影响区中小角度晶界比例更高，是因为该区形成较强织构而焊缝区再结晶更为充分。

    在难加工材料加工过程中刀具磨损严重，刀具的磨损将直接导致铣削力的变化。为此，提出了一种考虑球头铣刀后刀面磨损的铣削力模型，将产生的铣削力分解为刀具前刀面剪切效应产生的剪切力和后刀面摩擦效应产生的摩擦力和压力；并且以微元切削刃的轴向位置角为参数，建立了考虑后刀面磨损的铣削力模型，并认为刀具的轴向铣削力没有受到摩擦效应的影响。最后，通过刀具磨损试验和铣削力试验，表明了试验结果和预测结果一致，验证了该铣削力模型的正确性，为优化工艺过程、提高加工表面质量提供了有效的指导。

    为提高精密机床主轴支撑的承载能力，增强机床的工作性能，以静压气体球轴承为研究对象，通过开设不同形式的纬线槽和经线槽，运用CFD 理论对径向和轴向复合偏心下轴承的轴向承载性能进行了研究，并分析了轴承轴向承载力与纬线槽和经线槽几何尺寸的关系。研究发现：纬线槽可实现轴承间隙内的压力均化作用，降低压力下降速度，改善轴向承载性能；经线槽通过压力均化和动压效应，增大气膜流场压力，提高轴承承载力和刚度；轴承的轴向承载力受纬线槽槽宽和经线槽槽深影响较大，一定范围内增大纬线槽槽宽或经线槽槽深可以较快提高轴向承载力。纬线槽和经线槽的开设形式及几何尺寸对静压气体球轴承轴向承载性能的影响研究为气体轴承的重载应用提供参考。