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2022年 第65卷 8期
刊出日期：2022-04-15
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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 (8): 1-1 [摘要] ( 50 ) HTMLNew PDF (1630 KB)  ( 157 )
       本期电子刊
1 本期电子刊
2022 Vol. 65 (8): 1-122 [摘要] ( 62 ) HTMLNew PDF (17882 KB)  ( 184 )
       本期目录
6 本期目录
2022 Vol. 65 (8): 6-10 [摘要] ( 39 ) HTMLNew PDF (407 KB)  ( 16 )
       专稿
14 TC4 钛合金纵弯超声振动铣削装置及其加工性能研究
张俊杰，刘英想，胡王杰，杜鹏飞，韩腊，邓杰，邱旭，赵学森，胡振江，孙涛
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.08.014
TC4 钛合金因其优异的综合机械性能在航空、航天工业中得到了广泛应用，但其高塑性和低导热系数引起的刀具 – 切屑黏附是制约其铣削加工性能提升的一个关键因素。针对 TC4  钛合金铣削加工性能提升的需求，提出了一种基于刀具纵弯复合超声振动辅助铣削的加工方式，通过控制刀具纵弯复合超声振动的幅值和相位实现可控的间歇式切削，降低刀具 – 切屑黏附，从而提高 TC4 铣削加工质量。首先，从理论上解析了刀具纵弯复合超声振动辅助铣削的运动学原理，据此设计并制造了刀具纵弯复合振动轴，与高速铣削主轴安装后刀尖的径向跳动低于 20μm。其次，搭建了三轴联动纵弯复合超声振动辅助铣削加工装置，据此进行了 TC4 钛合金纵弯复合超声振动辅助微铣削加工试验，并对试验结果进行了表征分析。结果显示，与普通铣削相比，对刀具施加纵弯复合超声振动有效地降低了切削力、毛刺生成和刀具磨损，并提升了表面加工质量，证明了应用刀具纵弯复合超声振动辅助提升 TC4 钛合金铣削加工性能的可行性。
2022 Vol. 65 (8): 14-21 [摘要] ( 145 ) HTMLNew PDF (29252 KB)  ( 65 )
       封面文章
22 高效低损伤高速波动式超声加工技术进展
张德远，彭振龙，耿大喜，姜兴刚，刘逸航，周泽华，尹晓明
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.08.022
在航空制造领域，高温合金、钛合金、复合材料等难加工材料高效低损伤加工一直是制约行业产能的瓶颈问题。随着我国制造业的不断升级，智能制造、先进数控、先进刀具、先进冷却等前沿技术已在难加工材料加工方面得到了广泛应用，然而传统连续切削模式下难加工合金切削线速度仍未能得到实质性突破，限制了其产能的进一步提升。近年来，出现了高速波动式超声加工技术，该技术将传统连续切削模式升级为高速断续切削模式，不仅打破了传统振动切削技术的加工速度限，而且实现了难加工合金材料降力降热高速精细加工，大幅提升了其加工精度、表面完整性和加工效率。在简要概述高速波动式超声加工的提出背景和基本原理基础上，重点介绍了高速波动式超声加工技术在车削、铣削、制孔 3 方面的工艺原理、工艺效果和应用进展。最后，对高速波动式超声加工技术的工艺适应性优化和应用前景优势进行了展望。
2022 Vol. 65 (8): 22-33 [摘要] ( 281 ) HTMLNew PDF (21882 KB)  ( 102 )
       论坛
36 铝合金超声辅助搅拌摩擦焊接工艺研究进展
石磊，肖亦辰，武传松，宿浩，刘小超，高嵩
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.08.036
导读: null
超声辅助搅拌摩擦焊接（UaFSW）是一种搅拌摩擦焊接改型新工艺，通过在搅拌摩擦焊接过程中施加超声外场，达到改善常规搅拌摩擦焊接工艺不足的目的。根据近年来 UaFSW 领域的研究进展，对铝合金 UaFSW 焊接工艺及机理的研究进行了全面综述，总结了超声能量的施加方式、超声的作用效果及其作用机理。相比于常规搅拌摩擦焊接，UaFSW 能够降低焊接载荷、改善焊缝成形、抑制焊接缺陷、提升焊接效率、提高焊接质量和接头力学性能。UaFSW 过程的多物理场耦合数值模拟表明，超声的热效应、声致塑性效应和减摩效应共同影响着焊接热过程和塑性材料流动，从而起到了上述有益效果。针对目前 UaFSW 研究中存在的问题进行了总结，展望未来的发展趋势，提出了下一步应重点关注的问题。
2022 Vol. 65 (8): 36-46 [摘要] ( 103 ) HTMLNew PDF (28446 KB)  ( 296 )
47 钛合金超声辅助磁性磨料光整加工工艺优化
马付建，普斌，刘鑫，罗奇超
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.08.047
为了研究加工参数对钛合金超声辅助磁性磨料光整加工（UAMAF）的影响，以表面粗糙度和材料去除率（MRR）为指标开展正交试验研究，运用信噪比与灰色关联度分析方法分别对加工参数进行单目标和多目标优化。结果表明，以表面粗糙度和 MRR 为目标的最佳工艺为磨粒粒度均为50/60#，振幅均为14μm，工具转速分别为1000r/min和1200r/min，磁极–工件间隙分别为1mm 和1.25mm，加工时间分别为40min和30min，优化的表面粗糙度Ra和MRR分别为0.08μm和30.5mg/h ；综合考虑表面粗糙度和 MRR 的最佳工艺为磨粒粒度50/60#、振幅14μm、工具转速1200r/min、磁极–工件间隙1.00mm、加工时间30min，表面粗糙度Ra和 MRR分别为0.12μm 和27.9mg/h。
2022 Vol. 65 (8): 47-52 [摘要] ( 70 ) HTMLNew PDF (12986 KB)  ( 42 )
53 超声振动辅助电火花微孔加工研究进展
殷振，张鹏，于大国，沈兴全，苗情，戴晨伟，张坤，李华
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.08.053
超声振动辅助电火花（UVE）微孔加工作为一种特种复合加工技术，是提高难加工材料微孔加工性能的有效途径之一。在 UVE 微孔加工中，根据超声振动作用形式不同，可分为电极振动、工件振动和工作液振动 3 种微孔加工方式。电极振动的 UVE 微孔加工中，超声频率一般为 20~40kHz，超声振幅为 5μm 左右，材料去除率可提高40%~60%，可加工深径比最大接近 30 的微孔。工件振动的 UVE 微孔加工中，超声频率大多小于 30kHz，超声振幅小于 10μm，材料去除率可提高 40% 左右，微孔锥度降低 30% 左右。工作液振动的 UVE 微孔加工中，超声频率一般大于 40kHz，超声振幅大于 5μm，材料去除率最大可提高 33 倍，孔壁粗糙度可达 Ra0.2μm。对 3 种类型的 UVE 微孔加工的研究成果进行了总结与分析，探讨了 3 种类型的 UVE 微孔加工机理以及存在的问题，对比了 3 种振动类型的 UVE 微孔加工特点以及适用范围，并对 UVE 微孔加工发展趋势进行了展望。
2022 Vol. 65 (8): 53-63 [摘要] ( 94 ) HTMLNew PDF (8839 KB)  ( 46 )
64 氮化铝陶瓷的椭圆超声辅助固结磨粒抛光研究
李庚卓，吴勇波，汪强
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.08.064
氮化铝陶瓷因其良好的导热性、与硅接近的热膨胀系数和优异的机械强度等优点，作为高集成度和高功率器件封装最理想的载板材料而广受关注，在航空航天、汽车、芯片和国防军工中有着良好的应用前景。目前使用最广泛的氮化铝陶瓷载板平坦化方法主要是研磨和抛光，然而其游离磨粒的特性导致了材料去除率偏低，加工效率遭遇瓶颈，此外，其磨浆中的化学物质也会造成环境成本的提高。为了进一步提高氮化铝陶瓷的抛光效率，解决环境不友好问题，首先采用陶瓷结合剂固结磨粒磨具开展氮化铝陶瓷的干式固结磨粒抛光试验，结果表明，固结磨粒抛光可以获得更高的材料去除率，但排屑困难会导致表面完整性的恶化。针对这一情况，随后采用了在干式抛光过程中对磨具施加椭圆超声振动的方法，试验结果证明椭圆超声振动对排屑有促进作用，有利于提高抛光质量和材料去除效率。
2022 Vol. 65 (8): 64-68/75 [摘要] ( 92 ) HTMLNew PDF (1422 KB)  ( 273 )
69 切向超声辅助氧化锆陶瓷镜面磨削试验研究
乔家平，汪强，武韩强，曾江，吴勇波
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.08.069
氧化锆陶瓷具有高脆性、低断裂韧性等特点，精密加工难度大，一直限制着其应用。针对这一难题，提出了切向超声辅助镜面磨削的精密加工方法，研究了超声振幅对工件表面粗糙度、磨削力和磨削温度的影响，以及有/无超声作用下砂轮的磨损状况等基础加工特性。结果表明，切向超声辅助磨削可以实现氧化锆陶瓷镜面加工，在振幅Ap–p=4.66μm 时，与传统磨削（Ap–p=0）相比，工件表面粗糙度下降43.8%，达到了 Ra19.9nm；法向磨削力随着超声振幅增大而下降，最大下降34%，但下降速率逐渐变小；磨削温度也随着超声振幅增大而下降，当 Ap–p=4.66μm 时，磨削温度比无超声时下降34.5%。此外，切向超声辅助磨削加工可以改善砂轮的磨损状况，减少砂轮上磨粒的脱落，延长砂轮使用寿命。
2022 Vol. 65 (8): 69-75 [摘要] ( 70 ) HTMLNew PDF (12702 KB)  ( 37 )
       研究论文
76 蓝宝石晶片飞秒激光辅助集群磁流变抛光试验研究
赖科铭，阎秋生，谢小柱，彭清发，赵朋
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.08.076
为了实现蓝宝石衬底材料高效高品质超光滑平坦化加工的目的，提出一种先利用飞秒激光对蓝宝石晶片表面材料进行预处理改性后再集群磁流变抛光新工艺，并且研究了飞秒激光扫描速度和集群磁流变抛光时间对激光预处理蓝宝石晶片表面抛光材料去除率和表面粗糙度的影响规律，同时借助 X 射线光电子能谱（XPS）和 X 射线衍射（XRD）分析了蓝宝石表面经过飞秒激光处理前后材料特性变化，深入研究了飞秒激光辅助集群磁流变抛光加工机理。研究结果表明，飞秒激光预处理对蓝宝石晶片集群磁流变抛光效果影响显著，蓝宝石晶片用飞秒激光预处理加工后的集群磁流变抛光材料去除率提高了 1 倍以上，并且飞秒激光扫描速度为 100mm/s 时，预处理的蓝宝石经过抛光后可以得到较好的表面质量和表面形貌；XPS 和 XRD 检测结果表明蓝宝石衬底表面经过飞秒激光辐照后并未发生化学反应，而是飞秒激光使得蓝宝石表面层晶体结构发生了非晶化和微晶化有利于集群磁流变抛光过程中的材料去除。研究表明，飞秒激光可使蓝宝石表面层发生微晶化和非晶化进而有利于提升集群磁流变抛光蓝宝石的抛光效率和表面性能。
2022 Vol. 65 (8): 76-83 [摘要] ( 57 ) HTMLNew PDF (26793 KB)  ( 22 )
84 7xxx 铝合金挤压技术及设备研究现状
袁航，陆政，孙刚，李国爱，高文理
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.08.084
轻质铝合金材料已经越来越多地成为应用最为广泛的有色金属材料，以 7xxx 系高强韧铝合金为研究对象，对挤压生产的铝合金型材应用方向进行介绍。分析了影响挤压加工的主要因素，以电磁搅拌技术为例介绍了大规格铸坯制备方法，列举了国内外大型油压机的建设和加工能力现状，描述了由 CAD/CAE/CAM 软件设计到综合数控（CNC）加工中心的模具制造过程，对比了正挤压和反挤压以及其他挤压工艺特点，并给出对液压系统和温度控制的改进措施。最后观察了挤压道次对合金组织和性能影响，为挤压工艺提供参考。
2022 Vol. 65 (8): 84-92/106 [摘要] ( 87 ) HTMLNew PDF (1458 KB)  ( 931 )
93 整机全姿态自动变位柔性翻转工装研究
王振文，樊迪，赵荣，郭龙江
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.08.093
为满足飞机制造过程中整机全姿态的补铆、涂胶等装配工作需求，需对整机执行全姿态翻转。传统翻转工装存在翻转精度差、控制系统自动化程度不高、工装复用性低等缺点。因此，基于整机全姿态翻转工序，研究并实现一种整机全姿态柔性翻转工装。以分体式龙门结构，通用固持接头及自动变位控制系统实现对飞机整机的 360° 柔性翻转。通过调整分体龙门架的位置，适应不同尺寸的飞机产品，利用过渡工装与通用固持接头实现整机机体在翻转装置上的柔性夹持。利用自动变位控制系统进行翻转定位，确保整机翻转精度及可靠性。该工装可满足不同机型产品的整机装配工作，相较于传统工装可有效减少工装制造成本，提升工装的翻转精度、操作空间开敞性及工装通用性。
2022 Vol. 65 (8): 93-97 [摘要] ( 86 ) HTMLNew PDF (6796 KB)  ( 223 )
98 IC10 定向凝固高温合金缓进磨削工艺参数优化研究
杨忠学，张帅奇，王赛，王帅，张长春，熊一峰，蒋睿嵩，张强
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.08.098
通过设计正交试验，研究了 IC10 高温合金在缓进磨削过程中磨削工艺参数及表面粗糙度对疲劳寿命的影响规律，建立了工艺参数对磨削表面粗糙度及疲劳寿命影响的映射关系模型，并以表面粗糙度、疲劳寿命、材料去除率为优化目标进行了 IC10 高温合金缓进磨削工艺参数多目标优化。研究表明，IC10 高温合金磨削工件疲劳寿命随砂轮线速度的增加而增加，随工件进给速度和磨削深度的增加而减小，且疲劳寿命随砂轮线速度的变化最为敏感，工件进给速度次之，对磨削深度的变化敏感度最低。当表面粗糙度 Ra 由 0.44μm 增大到 0.94μm 时，磨削工件疲劳寿命由 9.69×106 降低到 1.25×106 ，减小了约 87.1%，这表明磨削表面粗糙度对磨削疲劳寿命的影响非常显著。在综合考虑磨削表面粗糙度、疲劳寿命、材料去除率的情况下，通过多目标优化得到 IC10 高温合金缓进磨削工艺参数为：砂轮线速度 vs = 20m/s，工件进给速度 vw = 117mm/min，磨削深度 ap = 0.48mm。
2022 Vol. 65 (8): 98-106 [摘要] ( 107 ) HTMLNew PDF (5116 KB)  ( 256 )
107 阵列式高频热流信号薄膜传感器制备工艺与参数研究
董依依，衷洪杰
DOI: 10.16080/j.issn1671–833x.2022.08.107
阵列式高频热流信号柔性薄膜传感器在流体力学风洞试验中有着十分重要的应用前景。聚酰亚胺具有优良的力学性能、化学稳定性和耐高温特性，是微加工制备薄膜传感器的理想衬底材料之一。但该材料表面有疏水基团，制备的金属镀层极容易被破坏，降低了应用价值。针对阵列式高频热流信号柔性薄膜传感器制备中衬底材料与镀层金属结合力欠佳的情况，使用等离子体表面处理技术改善聚酰亚胺薄膜表面的亲水性，提高了与金属材料的结合力。同时根据光刻胶紫外曝光变性的特点，通过匀胶与光刻工艺相结合的方式，将设计的传感器图案转移到薄膜上。再使用磁控溅射镀膜机对所需金属层进行物理沉积，实现微纳米图案化薄膜传感器的制备，并且对磁控溅射这一关键工艺步骤定性研究确定最佳溅射功率和时间等参数。
2022 Vol. 65 (8): 107-112 [摘要] ( 74 ) HTMLNew PDF (6658 KB)  ( 542 )
113 30CrMnSiNi2A 钢电子束焊接头的疲劳裂纹扩展特性研究
张颖云，胡生双，朱增辉，郑超，龙健，张林杰
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.08.113
比较了26mm厚30CrMnSiNi2A超高强度钢电子束焊接头的母材、热影响区和焊缝区的疲劳裂纹扩展速率。试验结果表明，母材的抗疲劳裂纹扩展性能最好；热影响区抗疲劳裂纹扩展性能相对较弱；焊缝区的抗疲劳裂纹扩展性能接近母材。分别观察了母材、热影响区和焊缝区 3 个区域疲劳试样的断口形貌，发现接头各区域均呈现多源启裂特征，在稳定扩展区域和快速扩展区域均发现疲劳条纹。在接头 3 个区域最后失稳断裂区域均发现大量韧窝，呈现韧性断裂特征。通过光镜和扫描电镜观察了接头 3 个区域的显微组织特征，发现接头各区域在光镜和扫描电镜下的显微组织差异较小，均为回火马氏体。
2022 Vol. 65 (8): 113-118 [摘要] ( 86 ) HTMLNew PDF (15222 KB)  ( 95 )
  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
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电话：010-85703109/3877-291
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国际标准刊号：ISSN1671-833X
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