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《航空制造技术》论文模板
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2022年 第65卷 6期
刊出日期：2022-03-15
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专稿
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研究论文
本期目录
本期封面
本期电子刊
 
       本期封面
1 本期封面
2022 Vol. 65 (6): 1-1 [摘要] ( 42 ) HTMLNew PDF (2241 KB)  ( 37 )
       本期电子刊
1 本期电子刊
2022 Vol. 65 (6): 1-120 [摘要] ( 88 ) HTMLNew PDF (94048 KB)  ( 86 )
       本期目录
6 本期目录
2022 Vol. 65 (6): 6-10 [摘要] ( 55 ) HTMLNew PDF (411 KB)  ( 24 )
       专稿
14 基于在机测量的薄壁件加工综合误差建模与补偿
冯晓冰，杜正春，葛广言，肖域坤，朱梦瑞，杨建国
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.06.014
薄壁零件因其优异的机械性能 – 重量比而广泛应用于航空航天等领域。但由于刚度低，薄壁件加工时受切削力与夹紧力的影响易产生变形，从而导致较大的加工误差。采用预测力致误差的解析解和有限元等方法难以应对复杂的加工工况。为解决这一难题，提出了一种综合误差补偿方法，可预测并补偿 3 大主要误差源：几何误差、热误差和力致误差。首先，对机床几何误差和热误差进行建模与补偿，为在线测量提供足够的运动精度。其次，采用在机测量方法获得力致误差。通过坐标变换方法，将各误差源的补偿值转换到同一坐标系中，实现了 3 个误差源的综合补偿。基于数控系统的原点偏移功能，开发了一套误差实时补偿系统。应用此补偿方法对两类薄壁件加工，加工误差降低 74% 以上，加工效率提高 41% 以上，充分验证了综合误差补偿方法的有效性。
2022 Vol. 65 (6): 14-21 [摘要] ( 136 ) HTMLNew PDF (3235 KB)  ( 302 )
       封面文章
22 国产数控机床动态精度技术现状与对策
吕盾，张佳辉，王大伟，成群林，赵万华，卢秉恒
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.06.022
高档数控机床是支撑航空、航天及能源工程等领域零件加工的关键装备。当前我国已经可以设计和制造各种结构型式的高档数控机床，但是机床的性能与国外先进产品相比仍然存在一定差距，其中高速下的动态误差大是主要差距之一。将动态误差定义为进给轴执行器末端位置相对于指令位置的偏差，并划分为闭环内动态误差和闭环外动态误差两部分。以某国产数控机床为对象，对动态误差进行测量和分离，呈现出动态误差的各种表现形式。在此基础上，有针对性地分析各种形式动态误差的成因，归纳国内外相关研究工作，指出围绕动态误差我国需要聚焦的研究方向。
2022 Vol. 65 (6): 22-33 [摘要] ( 156 ) HTMLNew PDF (2060 KB)  ( 455 )
       论坛
36 机床滑动导轨微织构多目标优化设计
于英华，王智群，要金龙，徐平
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.06.036
为探索满足数控机床对其导轨高承载性、高精度、高精度保持性等方面要求的新途径，提出在滑动导轨表面制备椭圆开口偏置类抛物线微织构。选取矩形滑动滑块导轨副为研究原型，通过 CFD 方法对其在流体润滑状态下的承载压强、摩擦系数、温升及在乏油状态下的表面接触应力进行分析；基于响应面理论，通过 CFD 方法研究了微织构形状参数对导轨承载压强和摩擦系数的影响规律，并优化得到最优微织构形状参数；在此基础上，研究了微织构分布参数对导轨承载压强、摩擦系数、温升的影响规律，并优化得到最优微织构分布参数；最后，对最优特征参数微织构导轨的承载压强、摩擦系数、温升及乏油状态下的接触应力进行仿真分析，并将其结果与原型导轨相关性能进行对比。结果表明，该新型微织构可使导轨在润滑状态下的承压强提高 15.15％，摩擦系数、温度及乏油状态下的接触应力分别降低 26.43％、7.94％和 8.09％。
2022 Vol. 65 (6): 36-44 [摘要] ( 62 ) HTMLNew PDF (4820 KB)  ( 124 )
45 大型数控成形磨齿机床装配误差—齿面误差研究
丁文政，张虎，王娟，贺文权
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.06.045
如何根据齿轮齿面精度要求，精准调整装配几何误差，是提升大型数控成形磨齿机床性能的关键技术之一。基于成形磨削系统的误差传递链，砂轮与工件之间的共轭运动关系，利用曲面族包络法建立了包含装配几何误差的成形磨削齿面模型；通过计算理论齿面和包络齿面的差值，进行成形磨削齿面的误差评价，并提出了实现磨削齿面误差评价的流程方法；在此基础上，分析了各项装配几何误差对成形磨削齿面误差的影响。最后，根据分析结果和齿轮齿面精度要求，优化分配了各装配几何误差，并进行了齿轮成形磨削试验。结果表明，该方法为大型数控成形磨齿机床性能的提升提供了可靠的理论依据。
2022 Vol. 65 (6): 45-53 [摘要] ( 53 ) HTMLNew PDF (2480 KB)  ( 129 )
54 干切滚齿机床温度场特性辨识及分布优化
杜彦斌，李博，杨潇，何浪
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.06.054
齿轮是航空航天等领域的重要基础件，其加工质量受到机床热态特性等的影响。为探究绿色干切滚齿机床的热态问题，提出一种多场耦合模拟和热成像重建相结合的温度场特性辨识方法。根据干切滚齿机床的多源热流特征分析，建立结构 – 热 – 流体多物理场耦合的干切滚齿机床温度场仿真模型；结合热像重建和仿真模拟分析，揭示干切滚齿机床的温度场分布特性并确定其关键热敏部位；在此基础上，提出一种多维度的干切滚齿机床温度场分布优化策略。研究结果可为干切滚齿机床的热平衡设计和热误差补偿提供理论支撑。
2022 Vol. 65 (6): 54-61 [摘要] ( 114 ) HTMLNew PDF (3954 KB)  ( 120 )
62 基于模态特性的机床高刚度结构共性优化设计技术研究
孙椰望，曹也，孙松涛，杨秋娟，杨鲁伟
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.06.062
针对机床高刚度优化设计的共性技术问题，鉴于机床结构复杂和尺寸较大导致的数值迭代优化算法分析不足、优化加工试验成本较高的弊端，采用有限元模态分析和试验模态分析相结合的方法进行精密立式加工中心和龙门镗铣床的机床结构动态刚度优化设计。结果表明，在简化机床结构运动副的刚度阻尼等部件结合面的情况下，机床的有限元模态分析结果能够较好地揭示机床结构的动态特性，并结合试验模态分析结果，能够获取准确的模态参数；基于振型和模态参数，进一步指导机床结构的动刚度薄弱区，实现结构的优化设计，促进立式加工中心和龙门镗铣床低阶频率分别提升 10% 和 40% 以上，验证了优化分析方法在机床结构优化设计分析过程的良好适用性。
2022 Vol. 65 (6): 62-67/75 [摘要] ( 58 ) HTMLNew PDF (8605 KB)  ( 32 )
68 五轴连续纤维3D打印机及其数控系统开发
段嘉奇，郝明晖，秦若森，张鹏，富宏亚
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.06.068
为了解决传统三轴连续纤维 3D 打印复杂轨迹精确成型困难的问题，设计搭建了五轴连续纤维 3D 打印机，该3D 打印机具有 5 个联动轴（XYZBC）以及 1 个树脂螺杆挤出装置辅助轴。针对典型的 3D 打印控制方案存在可联动轴数少、可扩展性差、实时性差等问题，对全软件型开放式数控系统进行了研究，并将其应用于连续纤维增材制造领域。基于开源数控平台 LinuxCNC 及 EtherCAT 工业以太网设计开发了面向五轴连续纤维 3D 打印机的全软件型开放式数控系统。通过优化 RT–Preempt 实时内核、开发集成 IgH–EtherCAT 的 HAL 模块，完成五轴联动控制，并将螺杆挤出轴作为主轴以实现其转速的精准控制。经测试，用户层与内核层调度最大抖动控制在 5μs 以内，集成 EtherCAT 的数控系统最大抖动＜50μs，实时性较好。最后通过标准拉伸性能试验和空间点阵结构的成型试验验证了五轴连续纤维 3D 打印系统方案的可行性。
2022 Vol. 65 (6): 68-75 [摘要] ( 85 ) HTMLNew PDF (2901 KB)  ( 405 )
       研究论文
76 新型多相TiAl–（Cr, Nb, Mo）合金高温变形行为和组织性能研究
刘宏武，高帆，冯像征，李臻熙
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.06.076
针对新型多相 Ti–43.5Al–6 （Cr, Nb, Mo）–0.1B 合金，采用热压缩试验方法和包套热挤压的方式对合金的高温变形行为和拉伸性能进行了研究。结果表明，在温度1100~1250℃、应变速率1~0.001s–1下，压缩 50% 后，试样完整无裂纹，合金表现出优异的热变形能力。建立了真应变0.6时的耗散系数图，低耗散系数区 （η＜ 0.3）主要分布在1100~1180℃、应变速率0.1~1s–1工艺区间；高耗散系数区(η＞0.55)主要分布在1160~1250℃、应变速率0.01~0.001s–1工艺区间，高耗散系数区组织的再结晶体积分数较高，此区间为TCNM合金最优的热加工窗口。Tγ →0 –80℃挤压+热处理后，获得了双态组织，其室温抗拉强度855MPa，伸长率为1.0%；Tγ →0 –10℃挤压+900℃/6h/FC稳定化处理后，获得了层片取向沿挤压方向择优分布的近层片组织，合金的室温抗拉强度为1020MPa，伸长率为2.0%，800℃时抗拉强度为685MPa，表现出优异的强度和塑性匹配。
2022 Vol. 65 (6): 76-81 [摘要] ( 74 ) HTMLNew PDF (2752 KB)  ( 229 )
82 航空制造企业工艺设计与管理平台研究与应用
邱燕平，熊光利，吴兴杰，付彬，甄文斌
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.06.082
针对型号研制及交付对工艺设计提出的高效率、高质量和快速响应的要求，结合企业数字化转型的发展趋势，开展了面向航空制造企业的数字化工艺设计与管理平台构建技术的研究，论述了平台架构、业务模式和关键技术。提出构建以产品模型与制造构型信息作为数据主线，以型号研制工艺业务过程作为业务主线，以工艺工作任务管理为抓手的面向工艺全过程的集成化、一体化、基于模型、可扩展的数字化工艺设计与管理平台，实现数字化技术赋能工艺业务能力提升。
2022 Vol. 65 (6): 82-89 [摘要] ( 109 ) HTMLNew PDF (3060 KB)  ( 202 )
90 基于满意度函数和灰关联度的多公差约束配准算法
陆正新，梁永收，楚亚松，任军学
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.06.090
在近净成形类零件自适应加工的过程中，针对传统配准算法无法有效约束零件形位公差的问题，提出一种基于满意度函数和灰关联度的多公差约束配准算法，将公差间平衡关系转化为多目标协同优化问题进行求解。首先，确定零件各公差的评价方法与表征形式，将测量数据与理论模型偏差量视为轮廓度求解裕度。然后，运用满意度函数对各公差偏差量进行评估，依据灰关联度理论计算出各公差间的关联程度。最后，根据 Lagrange 方法构建带约束非线性最小二乘形式的求解方程，并采用 BFGS 算法（Broyden，Fletcher，Goldfarb，Shanno 拟牛顿迭代算法）进行刚性变换参数求解。采用某型号精锻叶片进行算法验证，结果显示轮廓度公差合格率由96.86% 上升为99.40%。
2022 Vol. 65 (6): 90-98 [摘要] ( 60 ) HTMLNew PDF (2439 KB)  ( 145 )
99 桌面型往复慢走丝电火花线切割机床试验研究
施涛，邱明波，卢攀，赵锦超，姚宗秀
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.06.099
机床的微小型化已经成为目前机械加工领域研究的热点之一，根据不同的加工对象及应用条件，研制出各式各样的微小型机床，可以实现经济型加工，具有节省空间、能源和资源的优势，并且还可以应用于教学教育中，提高学生的参与度。结合电火花线切割的加工优势研制了一种桌面型往复慢走丝电火花线切割机床，设计了机床的基本结构，构建了 PID 恒张力运丝系统和开环运动系统。开展了不同类型的加工对比试验，证明该机床具备良好的整体精度，可完成不同要求的高质量加工任务。
2022 Vol. 65 (6): 99-106/114 [摘要] ( 67 ) HTMLNew PDF (4932 KB)  ( 106 )
107 基于逆有限元的机翼蒙皮变形监测方法仿真研究
付书山，孙广开，何彦霖，初大平
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.06.107
针对机翼蒙皮变形动态监测需求，研究基于逆有限元法和应变信息的蒙皮变形重构方法。首先采用三节点三角形单元进行结构离散，并结合 Kirchhoff 板壳弯曲理论进行力学建模；然后通过理论推导得出应变与位移的关系，完成变形重构算法的构造，并开发出了实时显示机翼蒙皮结构变形的可视化软件平台；最后以翼形蒙皮结构和方形蒙皮结构为研究对象，通过仿真计算分析验证了重构算法的正确性和通用性。研究结果表明，在应变测点密度为2个/m2条件下，结构变形重构均方根误差为1.2%，重构时间＜20ms。基于逆有限元法的变形重构方法可用于机翼蒙皮变形重构，在飞行器结构变形监测领域具有应用前景。
2022 Vol. 65 (6): 107-114 [摘要] ( 101 ) HTMLNew PDF (3784 KB)  ( 174 )
  编辑部公告
22 《航空制造技术》入编中国科协《航空航天领域高质量科技期刊分级目录（2023版）》
22 《航空制造技术》入编《中文核心期刊要目总览》2023版
22 《航空制造技术》入选中国科技核心期刊
22 《航空制造技术》入选WJCI科技期刊世界影响力指数报告（2023）来源期刊
22 《航空制造技术》被中国科学引文数据库(CSCD)核心库收录
22 “编读往来”栏目邀您建言献策
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主办：中国航空制造技术研究院
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邮编：100024
电话：010-85703109/3877-291
在线投稿:http://www.amte.net.cn
国际标准刊号：ISSN1671-833X
国内统一刊号：CN11-4387/V
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