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《航空制造技术》论文模板
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2023年 第66卷 13期
刊出日期：2023-07-01
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——多能场复合制造
 
       本期封面
1 本期封面
2023 Vol. 66 (13): 1-1 [摘要] ( 55 ) HTMLNew PDF (1375 KB)  ( 68 )
       本期电子刊
1 本期电子刊
2023 Vol. 66 (13): 1-114 [摘要] ( 47 ) HTMLNew PDF (20159 KB)  ( 148 )
       本期目录
6 本期目录
2023 Vol. 66 (13): 6-8 [摘要] ( 40 ) HTMLNew PDF (411 KB)  ( 72 )
       专稿
14 装配式惯性开关的兆声辅助微电铸均匀性研究
杜立群，董雅坤，郭柄江，蔡小可，王帅，李经民
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.13.014
在装配式惯性开关的电铸过程中，电场的边缘效应干扰了电力线在阴阳极间的均匀分布，导致铸层厚度均匀性问题突显，使得制作周期延长。为了缩短装配式惯性开关的制作周期，将兆声波引入到微电铸过程，以装配式惯性开关中电铸均匀性最差的滑块结构为例，开展改善微电铸层均匀性的研究工作。首先，利用COMSOL 仿真分析软件对滑块结构有、无兆声波辅助条件下的微电铸加工过程中的电流密度分布和铸层厚度分布进行仿真。仿真结果表明，相对于无兆声波辅助微电铸加工，兆声波辅助微电铸加工可以有效改善铸层厚度均匀性。兆声波功率密度越大，铸层厚度均匀性越好。在数值模拟的基础上，对兆声波辅助电铸过程展开试验研究。试验结果表明，相对于无兆声波辅助微电铸加工，双向加载2.4 W/cm2 的兆声波辅助微电铸加工的铸层厚度均匀性提高了51.78%，试验与仿真结果趋势一致。基于仿真和试验结果，将双向加载2.4 W/cm2 的兆声波引入微电铸工艺，制作了总体尺寸20 mm×20mm、总高度900 μm，符合设计要求的装配式惯性开关。与无兆声波辅助微电铸制作完成的装配式惯性开关相比，制作时间缩短了25%。
2023 Vol. 66 (13): 14-21 [摘要] ( 72 ) HTMLNew PDF (9497 KB)  ( 69 )
       封面文章
22 大直径交点孔螺旋铣精加工技术研究
陈勇刚，韩汪涛，李斌，宫平，郭越人，余琦
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.13.022
在飞机装配过程中经常需要进行大直径交点孔的精加工。交点孔的直径大、材料工艺性差导致精加工时切削力大、振动大，不同耳片间初孔不同心导致刀具受力不均易引偏，装配制孔作业环境复杂导致大型加工设备使用困难。目前主要加工方法为使用自动进给钻进行多次的扩孔和铰孔，制孔效率低、使用刀具种类多、成本高。螺旋铣孔是航空航天领域出现的制孔新方法，在难加工材料大直径孔加工中，与传统的钻、扩、铰工艺相比具有更好的制孔质量和效率，尤其在扩孔加工时，螺旋铣孔刀具不会被初孔引偏，优势明显。基于便携式螺旋铣孔装备，开展了大直径交点孔扩孔精加工试验，检测了加工孔的尺寸精度和孔壁表面质量，并进一步研究了孔壁表面完整性，结果表明，孔径尺寸精度优于± 0.05 mm，孔壁粗糙度优于Ra1.6 μm，验证了采用螺旋铣孔方法实现飞机装配交点孔精加工的可行性。
2023 Vol. 66 (13): 22-28 [摘要] ( 85 ) HTMLNew PDF (2163 KB)  ( 147 )
       论坛——多能场复合制造
32 具有半导体特性的往复走丝电火花线切割研究
刘志东，邓聪，潘红伟
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.13.032
针对超高厚度切割、细丝切割、金属基陶瓷复合材料切割等一系列具有半导体特性的电火花线切割，提出一种具有半导体特性的电火花加工理论体系。其实质是：由于工件、电极丝或者两者已具有不可忽略的电阻，从而具有了半导体特性，已不能将其作为传统电火花加工中的等势体对待。分析了半导体特性下的往复走丝电火花线切割的加工特征及采用传统电火花线切割加工伺服控制方法失效的原因，提出了使用辨识度更高、基于电流脉冲概率的检测来判断极间的加工状态；同时为了做到长久稳定切割，对于往复走丝时正反向走丝差异明显的工况，应采用正反向不同的伺服控制策略。
2023 Vol. 66 (13): 32-37 [摘要] ( 43 ) HTMLNew PDF (6979 KB)  ( 63 )
38 潮湿颗粒电解质电化学机械抛光铜工件的接触特性研究
董志刚，程吉瑞，高尚，康仁科
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.13.038
潮湿颗粒电解质电化学机械抛光（ Moist particle electrolyte electrochemical mechanical polishing，MPEECMP）作为新兴技术，仍存在难以获得高表面质量的问题。为解决该问题，深入研究电解质颗粒与工件的接触特性，采用离散元仿真软件Altair EDEM 探究了工件倾斜角、转速对接触数量、接触力的影响规律，并进行MPE-ECMP工艺试验。研究结果表明，倾斜角为30° 时，单位时间内电解质颗粒与工件的接触数量最多，且切向力最大，为3.38 mN ；在90° 时，切向力最小，为1.21 mN。随着工件转速增大，单位时间内电解质颗粒与工件的接触数量变少，电解质颗粒与工件接触的法向力、切向力呈增大趋势。当抛光电位（vs. Hg/Hg2SO4）为0.8 V，工件倾斜角为30°，抛光1 h，表面粗糙度从Sa433.51 nm 降低到Sa22.43 nm，降低了94.8%。结果证明了工件倾斜角、转速的调整可有效提高MPE-ECMP 的抛光精度，表面粗糙度的降低是由接触数量及接触力共同决定的，EDEM 可有效模拟电解质颗粒运动的流态特性，为MPE-ECMP 的进一步研究奠定了基础。
2023 Vol. 66 (13): 38-45，72 [摘要] ( 55 ) HTMLNew PDF (13486 KB)  ( 50 )
46 磁场辅助电火花加工平台开发及SiCp/Al 加工试验研究
王侃，王金来，范哲，许祥宇，李府谦
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.13.046
结合微细电火花加工的技术特点，对微细电火花加工控制系统进行模块化设计，完成了磁场辅助电火花加工系统试验平台搭建，基于LabWindows/CVI 环境开发了人机交互操作界面，进行了磁场辅助电火花微孔加工试验，验证了该微细电火花加工机床的稳定性。单脉冲试验结果表明，放电持续时间随着磁感应强度的增大而变长，磁感应强度的增大使放电凹坑直径增加、深度减小，材料去除体积增大。微孔加工试验结果表明，适当的外部磁场对电火花加工性能有显著的提升作用。施加0.3 T 的外部磁场时，材料去除率得到提高，表面粗糙度有所降低。体积分数越大的SiCp/Al 复合材料去除率提高越明显，体积分数为65% 的SiCp/Al 复合材料在施加外部磁场后，材料去除率提升高达96.85%。
2023 Vol. 66 (13): 46-52 [摘要] ( 54 ) HTMLNew PDF (37478 KB)  ( 54 )
53 电弧状态对铝合金激光–电弧复合焊接工艺过程稳定性的影响
张臣，胡佩佩
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.13.053
焊接过程稳定性是决定焊缝质量的重要因素，而焊接飞溅和焊缝表面形貌是焊接过程稳定性的直接体现。为了得到稳定的铝合金激光–MIG 电弧复合焊接过程，本研究采用高速摄影的方法统计焊接飞溅数量，并分析焊缝表面成形质量，对焊接过程稳定性进行了综合定性评价，结合激光焊接与电弧焊接基本原理，探讨了减少飞溅、稳定焊接过程的原理。在本试验条件下，提高纯Ar 保护气的流量、电弧弧长和光丝间距，降低电弧电磁收缩力，可以减少飞溅数量。复合焊接飞溅数量减少的主要原因可以归结为两点：激光对熔池的预热作用扩大了熔池前端的面积，使熔滴融入熔池的过程更平稳；工艺优化使电弧对熔滴的作用力保持在合理范围。相关结果为复合焊接稳定的工业应用奠定了工艺基础，指明了工艺优化方向。
2023 Vol. 66 (13): 53-59 [摘要] ( 34 ) HTMLNew PDF (27509 KB)  ( 29 )
60 能场辅助激光焊接焊缝成形及缺陷控制综述
蔡创，陈梓琳，栗振鑫，余杰
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.13.060
激光焊接是一种能量密度高、热影响区窄、工件变形小的高效焊接方法，但单激光焊接仍存在很多的问题，如冷却速度较快，易产生裂纹、气孔等缺陷。加入合适的气场或采用摆动激光可有效抑制飞溅和气孔等缺陷；采用电弧辅助激光焊接可有效提高焊接过程稳定性，减少接头缺陷；通过超声波场、磁场、电场辅助激光焊接能够细化晶粒、降低元素偏析和裂纹敏感性，提升接头性能。分别从工艺优化、加入辅助热源、加入辅助能场3 个角度对激光焊接研究现状进行了总结；最后对目前能场辅助激光焊接研究中存在的问题进行分析，并对其发展前景进行展望。
2023 Vol. 66 (13): 60-72 [摘要] ( 65 ) HTMLNew PDF (30753 KB)  ( 55 )
       研究论文
74 B/Y复合微合金化高温钛合金显微组织及性能研究
刘莹莹，徐继泽，韩秀全，王富鑫，张书铭，付明杰
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.13.074
研究了B/Y 复合微量添加对高温钛合金凝固过程及显微组织的影响，分析了不同变形温度下高温钛合金的显微组织演变过程，测试了高温钛合金在室温和650 ℃下的拉伸性能。结果表明，B/Y 微量复合添加使高温钛合金凝固过程中产生成分过冷，形成了包裹于β 晶界的链状TiB 增强相和晶界、晶内弥散分布的稀土氧化物颗粒，显著细化了原始β 晶粒，抑制了β 晶界的移动，使晶内析出的α 片层长径比减小。不同温度轴向压缩变形后，高温钛合金饼坯不同位置处显微组织存在不均匀现象，TiB 增强相促进了次生α 相的球化。力学性能结果分析表明，两相区变形合金具有较好的强塑性匹配，B/Y 复合添加后高温钛合金650 ℃拉伸强度得到明显提升。
2023 Vol. 66 (13): 74-79 [摘要] ( 54 ) HTMLNew PDF (8850 KB)  ( 87 )
80 前混合水射流中丸粒速度的数值模拟与PIV试验研究
朱泽华，刘兰荣，马泳涛，卢春生，张彬
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.13.080
前混合水射流中丸粒速度是决定混合射流性能的关键因素。采用CFD-DEM 双向耦合方法构建了混合射流的三相仿真模型，气液相采用VOF 模型并考虑离散相体积分数的影响，丸粒固态相采用拉格朗日坐标下的离散元方法进行建模，通过专用的耦合接口实现双向耦合，得到丸粒在出口确定位置范围内速度仿真值。通过专用的PIV试验台测出相应位置丸粒的速度值。通过对比，仿真结果与测试结果的差值在6% 以内，证明了仿真模型的正确性。研究结果表明，喷嘴入口压力和喷嘴出口直径越大，丸粒速度越大；混合比（丸粒体积分数）、喷嘴长度和喷嘴锥角越大，丸粒速度越小，对后续制定改性工艺方案提供了理论基础。
2023 Vol. 66 (13): 80-86 [摘要] ( 38 ) HTMLNew PDF (8960 KB)  ( 26 )
87 冷却润滑方式对CFRP/钛合金叠层制孔刀具磨损的影响
孟祥军，郭南，陈燕，晏超仁，钱宁
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.13.087
碳纤维增强树脂基复合材料（Carbon fiber reinforced polymer, CFRP）和钛合金组成的叠层结构由于其优良的机械性能在航空航天领域得到了广泛的应用。为了延长刀具寿命，本文在CFRP/钛合金叠层低频振动钻削试验中采用中心吹气、微量润滑技术（Minimum quantity lubrication，MQL）、水基冷却液和液氮冷却方法，研究冷却润滑方式对钻削温度、轴向力与刀具磨损的影响。试验结果表明，使用中心吹气时加工温度最高，使用液氮时加工温度最低，液氮冷却时轴向力最大，而使用水基冷却液时轴向力最小。水基冷却液对延长刀具寿命的效果最好，达到了66 个孔，而液氮冷却时最差，只有12 个孔。刀具主要的磨损形式为粘结磨损和磨粒磨损。
2023 Vol. 66 (13): 87-93 [摘要] ( 48 ) HTMLNew PDF (12188 KB)  ( 40 )
94 孔隙对3D 打印功能梯度材料验证轮盘破裂转速影响分析
杨雅丽，赖希宁，赵伟，叶超，陈云，陈立杰
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.13.094
目前多材料融合3D 打印技术对于短寿命、低成本小型发动机的研发具有很好的应用前景，如3D 打印功能 梯度材料在新型涡轮盘典型热端关键部件上的应用。为探究3D打印技术产生的孔隙缺陷对涡轮盘破裂转速的影响，基于极限应变法开展了500 ℃测试均匀温度场及真实温度场下功能梯度材料验证轮盘的破裂转速分析。研究中主要考虑孔隙率、大孔隙所处区域、大孔隙个数、孔隙间距及孔隙与起裂位置的距离等孔隙缺陷表征参量及相关因素对验证轮盘破裂转速的影响。研究结果表明，对于3D 打印轮盘的性能分析，不能只考虑孔隙缺陷的随机分布，分布于高应变区（危险截面）的大孔隙将导致验证轮盘破裂转速的显著下降，在3D 打印时应严格控制距离预测起裂位置较近的高应变区域内的缺陷。
2023 Vol. 66 (13): 94-101 [摘要] ( 51 ) HTMLNew PDF (8123 KB)  ( 23 )
102 基于残余应力重分布的导轨梁加工变形仿真与变形控制工艺方案研究
刘雪丽，王宇航，李超然，李彩红，张晟玮，孙剑飞
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2023.13.102
为解决大型薄壁铸件导轨梁在材料去除过程中因残余应力的释放与重分布导致变形超差的工艺难题，对导轨梁零件加工工艺进行分析，实现零件模型的简化与子结构分割；同时开展零件毛坯表面残余应力测量，成功建立零件毛坯初始应力模型。在此基础上结合实际加工工艺开展零件加工有限元仿真，模拟加工过程中由于材料去除引起的残余应力释放，预测了加工过程中残余应力重分布规律和加工变形情况。总结了零件加工变形的有限元仿真结果，提出抑制零件加工变形的工艺方案。经验证，改进后的工艺顺序使零件最大变形量由0.485 mm 降至0.081 mm，降低83.3%，避免了零件在加工过程中的尺寸超差。同时该平面作为后续加工的基准，保证了后续加工的精度，为生产工艺优化提供了有效的理论依据。
2023 Vol. 66 (13): 102-112 [摘要] ( 45 ) HTMLNew PDF (13802 KB)  ( 119 )
  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
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电话：010-85703109/3877-291
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国际标准刊号：ISSN1671-833X
国内统一刊号：CN11-4387/V
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