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《航空制造技术》论文模板
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2023年 第66卷 8期
刊出日期:2023-04-15

封面文章
专稿
研究论文
本期目录
本期封面
本期电子刊
论坛——智能装配
 
       本期封面
1 本期封面
2023 Vol. 66 (8): 1-1 [摘要] ( 49 ) HTMLNew PDF (2115 KB)  ( 74 )
       本期电子刊
1 本期电子刊
2023 Vol. 66 (8): 1-126 [摘要] ( 66 ) HTMLNew PDF (51073 KB)  ( 136 )
       本期目录
6 本期目录
2023 Vol. 66 (8): 6-8 [摘要] ( 48 ) HTMLNew PDF (548 KB)  ( 20 )
       专稿
14 焊缝高效精密磨抛智能技术研究进展
郭文兴,黄小康,陈华斌,陈小奇
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.08.014
焊接表面的缺陷严重影响焊接结构件的后续加工和服役,焊缝的高效精密磨抛是获得焊缝高质量表面的关键技术之一,研究焊缝高效精密磨抛具有重大意义。聚焦于焊缝高效精密磨抛的智能技术,总结焊缝磨抛的特点,从基本磨抛原理和模型、智能磨抛设备以及力控算法和基于视觉技术的焊缝高效精密磨抛3 个方面详细阐述了焊缝磨抛智能技术的发展现状;最后阐述智能技术给焊缝高效精密磨抛技术带来的机遇与挑战,提出该领域亟待解决的问题。
2023 Vol. 66 (8): 14-25 [摘要] ( 160 ) HTMLNew PDF (33655 KB)  ( 102 )
       封面文章
26 激光多材料增材制造技术研究进展和展望
韦超,杨潇,鲁淑芬,程东旭,高学浩,袁丁
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.08.026
以航空航天为代表的极端使役零部件工作环境严酷,结构复杂,功能集成。多材料增材制造(Multi-material additive manufacturing,MMAM)能够满足特殊区域的宏观性能定制化和结构—功能一体化,在核能、军事、航空和医疗等领域具有极大的应用潜力。重点阐述了MMAM 技术影响界面结合强度的主要因素及消除缺陷的方法;介绍了目前MMAM 技术不同的送粉方法和每种送粉方法的优缺点;讨论了工艺参数对MMAM 技术的影响规律;最后总结MMAM 技术目前的瓶颈性难题,展望了未来的主要研究方向。
2023 Vol. 66 (8): 26-34 [摘要] ( 197 ) HTMLNew PDF (14657 KB)  ( 231 )
       论坛——智能装配
38 飞机总装生产线节拍闭环控制模型设计与分析
孙晋豪,杨毅,杜瑞,张学孟,李星辰,牛力
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.08.038
总装作为飞机制造的重要环节,如何提高其产能和稳定生产一直是研究热点。基于某类运输机产能分析,对总装生产过程的异常问题进行归一化分类,设计出了一种总装生产线节拍闭环控制模型,利用异常类别比率作为该类型产品总装生产节拍控制模型的输入参数,将负载率和产能作为输出。采用神经网络模型分析输入变量与输出变量之间的关系,构建出总装生产线健康状态评估模型。依据状态评估模型的产能输出,采用马尔可夫模型构建了总装线产能预测模型,进而评估总装线节拍生产计划执行情况,并反馈给节拍控制器实现节拍调整。最后,一个实践设计表明该闭环控制模型可以通过节拍控制实现产能控制。
2023 Vol. 66 (8): 38-46 [摘要] ( 113 ) HTMLNew PDF (5576 KB)  ( 120 )
47 自冲铆连接工艺数值模拟及优化研究进展
张越,蒋家传,彭锐涛,雷贝
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.08.047
自冲铆接技术作为新型连接技术,在薄板材料的连接中具有优异的连接性能。其接头质量受连接的可行性和连接参数的影响,而接头质量主要由接头的力学性能来表征,因此接头的质量和力学性能已成为目前自冲铆技术的主要研究方向。随着数值模拟技术的发展,它在自冲铆连接技术上的应用成为一种研究趋势。对近年来自冲铆数值模拟技术的发展进行系统阐述,从自冲铆接头成形质量的数值模拟技术出发,对自冲铆数值模型建立、自冲铆影响因素研究、数值模型优化和数值预测模型4 个方面进行说明,综述了材料连接的可行性和连接参数对接头性能的影响,对接头力学性能进行模拟,并对接头力学强度和疲劳寿命进行预测,为自冲铆工艺的研究和发展提供新的方向。
2023 Vol. 66 (8): 47-58 [摘要] ( 92 ) HTMLNew PDF (14736 KB)  ( 60 )
59 基于MATLAB–GUI 的螺栓紧固力加载数字化工艺技术研究
赵兵,李恒,欧阳蔚瑾,曹崇兴,张守阳
为解决基于扭矩法的航空发动机螺栓拧紧过程中紧固力分散程度大的问题,探索出更便捷、更高效的螺栓紧固力加载工艺优化方法,在扭矩法试验基础上提出了一种基于MATLAB–GUI 的螺栓拧紧加载数字化工艺技术。搭建螺栓虚拟加载平台,并以扭矩转角法加载为例,在不同润滑形式下开展了虚拟加载效果评估,两种修正策略下紧固力均有不同的改进效果,为探索螺栓连接紧固力加载工艺优化方法提供了新的途径。
2023 Vol. 66 (8): 59-64 [摘要] ( 58 ) HTMLNew PDF (8481 KB)  ( 34 )
65 基于改进雅克比– 旋量模型的航空发动机转子– 叶片结构装配精度分析
丁司懿,周文波,毛新华
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.08.065
转子– 叶片是航空发动机的核心部件,具有装配结构复杂、装配难度大等特点,在高温高压条件下,转子–叶片装配误差被催化放大,容易导致疲劳裂纹等故障,严重影响整机安全性和可靠性。针对转子– 叶片结构,传统的装配偏差分析方法常采用多特征并联结构中的一条支链作为单一主链来建立偏差传递模型,难以综合考虑转子– 叶片复杂定位结构和局部并联关系。本文提出了基于改进的雅可比– 旋量(Jacobian–Torsor,J–T)模型的转子– 叶片装配偏差分析方法。首先分析了转子– 叶片多级回转结构、止口定位结构和榫头榫槽结构,建立了考虑转子– 叶片多特征局部并联关系的整机装配尺寸链;然后采用不完全定位策略将转子– 叶片装配结合面表达为基于点接触形式的偏差旋量,建立了基于定位点系统的转子– 叶片联合定位基准方案;最后提出转子– 叶片装配精度指标及基于改进的雅克比– 旋量模型的求解方法。以某航空发动机转子– 叶片的径向、轴向和周向装配偏差分析为例,将传统雅克比– 旋量模型、基于蒙特卡洛法的仿真模型、改进雅克比– 旋量模型及实测结果进行了对比分析。结果表明,本文方法相较其他方法预测精度更高,与实测结果误差率不超过9%,提出了榫头榫槽更合理的装配连接方式。
2023 Vol. 66 (8): 65-77 [摘要] ( 187 ) HTMLNew PDF (9015 KB)  ( 60 )
       研究论文
78 增材制造γ–TiAl 合金超声喷丸表面完整性数值及试验分析
蔡晋,谭明昕,李云玲,王朔,曲敬龙
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.08.078
为探究超声喷丸对增材制造γ–TiAl 合金表面完整性的影响特性,验证有限元数值模型的可行性,以电子束熔化制备的γ–TiAl 合金试样为研究对象,建立超声喷丸三维有限元模型,对不同喷丸参数下试样表面粗糙度及应力场分布进行仿真分析。采用不同喷丸参数对试样表面进行0.15 A、0.25 A 两种喷丸强度的超声喷丸试验,揭示喷丸工艺对电子束熔化γ–TiAl 合金微观形貌、残余应力分布、表面粗糙度及显微硬度等表面完整性的影响规律,验证仿真模型的有效性。结果表明,超声喷丸处理后,试样表层晶粒尺寸得到细化,产生了由表层至深层的晶粒尺寸梯度变化,形成了约150~250 μm 深的残余压应力层;此外,相同弹丸直径下,提高喷丸强度可显著增加试样表面粗糙度均值的分布,相同喷丸强度下,增加弹丸直径可有效降低试样表面粗糙度;超声喷丸试样表面显微硬度相对未喷丸试样表面(305HV)提高显著,最大显微硬度均出现在距离表层最近的测量点位置,其影响层深度可达300~500 μm。
2023 Vol. 66 (8): 78-85 [摘要] ( 128 ) HTMLNew PDF (34327 KB)  ( 179 )
86 单向SiC/SiC 复合材料拉伸行为模拟研究
任金伟,宋有贺,徐洁,王剑浩,张方舟,李爱军
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.08.086
理解单向SiC/SiC 复合材料在拉伸过程中的损伤破坏机制对掌握SiC/SiC 复合材料的力学行为有着至关重要的意义。本文构建了一个单向SiC/SiC 复合材料微观二维有限元模型,基于强度判定模拟纤维随机断裂过程;基于内聚力模型模拟界面脱粘现象;特别针对基体裂纹现象,通过均匀质方法和断裂能释放率建立了基体的连续介质损伤模型。结果显示,模型成功模拟了单向SiC/SiC 复合材料在拉伸过程中的微观破坏机制和宏观力学行为。基体裂纹、纤维断裂、界面脱粘这3 种微观破坏机制之间共同作用、相互影响,最终造成了材料整体的失效。本文中获得的结果将有助于进一步理解单向SiC/SiC 复合材料拉伸行为,有利于材料性能的提高。
2023 Vol. 66 (8): 86-92,123 [摘要] ( 61 ) HTMLNew PDF (19649 KB)  ( 78 )
93 固溶时效处理对新型超高强钛合金组织和力学性能的影响
刘运玺,杨毅,黄涛,周琳,陈玮,李志强,张晨辉
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.08.093
针对一种新型Ti–Al–Mo–V–Cr–Zr 系超高强钛合金材料,研究了固溶时效处理对其显微组织和典型力学性能的影响。结果表明,原材料显微组织由等轴或短棒状的初生α 相和基体β 相组成,固溶时效处理后,显微组织由初生α相和弥散分布着大量次生α 相的β 转变组织组成。时效温度对其力学性能影响显著,随着时效温度的提高,其合金强度下降,塑性呈增加趋势。在520 ℃时效处理条件下,抗拉强度1508 MPa、屈服强度1439 MPa、延伸率7.6%,具有良好的强度和塑性性能匹配。室温光滑(Kt=1)轴向高周疲劳性能较好,其中值疲劳极限为868 MPa,可为推动其工程化应用提供数据支撑。
2023 Vol. 66 (8): 93-99 [摘要] ( 69 ) HTMLNew PDF (47726 KB)  ( 144 )
100 稀土氧化物改性氧化锆/ 铂铝热障涂层的制备及其高温性能
方向,袁珂,曾佳敏,黄子琳,王强,高雨毅,杨倩,何雯婷,魏亮亮
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.08.100
针对我国某型航空发动机涡轮叶片用DZ125 与DZ406 高温合金,开展了稀土氧化物改性氧化锆/ 铂铝热障涂层体系的制备工艺及涂层高温性能研究。采用电镀Pt 和气相渗铝的工艺制备了PtAl 金属粘结层,研究了镀Pt前处理、不同镀Pt 层厚度以及渗铝温度等关键工艺参数对涂层的微观结构和抗高温氧化性能的影响规律。采用优化后的涂层工艺制备的PtAl 粘结层在1150 ℃时的抗氧化性能优异。采用电子束物理气相沉积(EB–PVD)在PtAl粘结层表面制备了稀土氧化物改性的氧化锆(GYb–YSZ)陶瓷涂层。由GYb–YSZ 和PtAl 组成的热障涂层在1050 ℃热循环4320 次(1050 ℃保温时间720 h)后,涂层表面状态完好,未发现明显剥落现象,表明该热障涂层体系具备良好的热循环性能。
2023 Vol. 66 (8): 100-109 [摘要] ( 120 ) HTMLNew PDF (46660 KB)  ( 44 )
110 9310 钢螺旋锥齿轮喷丸强化残余应力场计算仿真研究
郭敏智,邓明明,姜婷婷,刘景琳,唐进元
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.08.110
喷丸加工诱导零件表面产生残余压应力场以提高零件疲劳寿命,是螺旋锥齿轮的关键强化工艺。为准确计算喷丸后齿面残余应力场,基于离散元与有限元耦合的方法提出一种螺旋锥齿轮喷丸工艺计算仿真模型。模型计算结果与试验结果误差在10% 以内,表明模型可准确预测齿面残余应力分布。基于该模型,以AISI 9310 材料螺旋锥齿轮为研究对象,探讨了喷丸工艺参数与残余应力场特征参数的关联规律。研究发现,本文所用工艺参数加工:(1)喷丸工艺主要影响轮齿表层50 μm 内的残余应力场;(2)喷丸覆盖率为200% 时,弹丸直径和速度的改变,对表面残余压应力影响较小;(3)当弹丸速度和直径提高时,靶板表层最大残余压应力值和最大残余压应力深度都得到明显提高,其中最大残余压应力值可提高到–1251.5 MPa,最大残余压应力深度可提高到40 μm。本文建立的残余应力计算模型为螺旋锥齿轮的喷丸工艺参数优选提供了计算工具与方法,把依赖试错迭代的工艺方法上升到可计算、可预测的层面。
2023 Vol. 66 (8): 110-116 [摘要] ( 92 ) HTMLNew PDF (13563 KB)  ( 98 )
117 AZ31/LA141 搅拌摩擦搭接焊接头的组织与力学性能
雷朱坦,武冰冰,王津,耿家源,刘刚
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.08.117

为了扩大搅拌摩擦搭接焊在镁合金异种材料的市场应用范围,采用搅拌摩擦搭接焊工艺对AZ31 镁合金和LA141 镁锂合金进行焊接。借助光学显微镜、维氏硬度计和万能试验机等仪器设备研究了搅拌摩擦搭接焊接头的显微组织,测试了接头的显微硬度和剪切拉伸。结果表明,当旋转速度为1800 r/min,焊接速度在80~120 mm/min 之间时,AZ31/LA141 搅拌摩擦搭接焊成形良好,无明显缺陷。在相同的焊接工艺参数条件下,上层AZ31 和下层LA141前进侧热机影响区的晶粒尺寸均小于后退侧热机影响区的晶粒尺寸,而前进侧热影响区却与之相反,其晶粒尺寸均大于后退侧热影响区的晶粒尺寸。当焊接速度变大时,上层AZ31 和下层LA141 前进侧热机影响区的晶粒尺寸均随之变小。上层AZ31 和下层LA141 焊核区的显微硬度值变化趋势不同,前者先变大后变小,而后者却呈现变大的趋势。AZ31/LA141 搭接接头拉剪力随着焊接速度的增加呈现先增加后减小的趋势。

2023 Vol. 66 (8): 117-123 [摘要] ( 102 ) HTMLNew PDF (74405 KB)  ( 51 )
  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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主管:中国航空工业集团有限公司
主办:中国航空制造技术研究院
地址:北京市朝阳区朝阳路一号院
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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