为提高薄壁件镜像铣削过程中的加工质量，本文提出一种针对双混联机器人镜像铣削的协同运动控制策略。首先，结合机器人运动控制特点，研发出一种双CPU主从控制架构的开放式数控系统，以实现人机交互和运动控制；然后，为实现双机协同运动并提高薄壁件加工质量，在数控系统中集成了4大关键技术，分别是双机器人的镜像路径生成、同步速度规划、协同运动学和运动误差实时补偿；最后，基于自主开发的集成式镜像铣削数控系统，开展了单点和多点支撑、双机协同与非协同加工的平面薄壁件槽铣削试验，多点支撑的平面铣削试验，大曲率路径高速协同运动试验与曲面薄壁件槽铣削加工试验。试验结果表明，提出的协同运动控制策略能够保证双机器人具有较高的同步位置精度。此外，多点支撑方式在保证薄壁件铣削壁厚的同时，还可提高工件铣削的颤振稳定性。

针对镜像加工过程中结构变形致使加工精度难以控制的问题，建立了基于旋量理论的镜像加工剩余壁厚运动学模型，综合考虑零件加工要求及镜像约束关系，提出了镜像加工“支撑–铣削”轨迹生成方法，建立了针对工件变形补偿的镜像支撑轨迹修调模型，实现了镜像加工“支撑–铣削”轨迹自动修调。栅格壁板镜像加工验证试验结果表明，提出的镜像加工“支撑– 铣削”轨迹生成和自动修调方法可以满足镜像加工剩余壁厚要求。

航空薄壁零件的加工精度和效率直接影响飞机的性能和可靠性。本文系统综述了航空薄壁零件切削加工技术，包括夹具技术、加工变形预测与控制方法、颤振预测与控制技术，以及数字孪生技术应用等多个方面。夹具技术详细研究了各种夹具的操作模式、结构特点、功能与应用等方面。变形预测与控制分析了薄壁件加工变形原因，并介绍了相关的控制技术和方法。颤振预测与控制探讨了切削过程稳定性分析技术和颤振控制技术，包括在线监测与识别、主动与被动控制技术和方法。数字孪生技术的应用部分介绍了该技术在薄壁件加工中的实际应用情况。通过对航空薄壁零件加工技术的系统综述，全面深入地介绍了相关内容，可为学者们的研究提供参考与指导。

航空航天领域中薄壁结构件的连接装配要求加工高精度的连接孔，但此类结构件钻削加工时变形大、易振动，严重影响制孔精度和表面质量，传统装夹方法存在装夹跨距大、难以充分有效支撑等问题。本文提出通过正向吸附辅助支撑，提高薄壁结构件加工时的局部刚度，进而提高薄壁结构件的加工质量，并通过仿真和试验相结合的方式研究了正向吸附辅助支撑对薄壁结构件钻削加工的影响。结果表明，在本文仿真和试验条件下，正向吸附辅助支撑可使钻削位置刚度提升40倍以上，孔壁粗糙度值降低67%以上，圆度公差降低60%以上，孔径偏差降低50%以上，同一孔的靠近出口、入口位置的孔径偏差降低90%以上。可见，正向吸附辅助支撑可显著提高薄壁结构件的制孔精度和质量。

为解决航空叶轮在复杂五轴联动加工过程中的效率和精度控制难题，本文基于直驱机床围绕加工参数对表面粗糙度和加工时间的影响进行了深入分析。首先通过与传统机床进行加工对比，证明了直驱机床的精度与速度方面的优势；其次针对原点坐标的研究揭示了原点位置对加工效率的影响，尤其是当原点接近A、C 轴中心时，加工效率显著提高；最后通过正交试验法研究了转速、每齿进给量、切宽这3个关键因素，并发现每齿进给量是影响表面粗糙度的主导因素，其次是切宽，而转速的影响较小。在保证粗糙度小于1.6 μm的前提下，以转速20000 r/mim、每齿进给量0.03 mm、切宽0.6 mm的参数组合获得最优结果。基于优化的工艺参数不仅提升了加工效率，节约了43.3%的加工时间，还确保了加工质量，为航空叶轮的精密加工提供了重要的技术参考，同时为基于直驱机床的复杂零件高效加工提供实践指导和理论依据。

薄壁叶片具备结构复杂、刚度弱、材料难加工等特性，且在加工过程中受到力导致变形、刀具磨损及机床精度演变等多源影响，造成其加工精度差、周期长。针对此问题，提出了基于在机测量的薄壁叶片加工误差建模与补偿方法，建立了基于机器学习的加工误差模型以及基于迭代系数的补偿值修正计算方法，开发了基于数控系统原点偏移功能的加工误差实时补偿系统，实现了复杂工况下薄壁叶片加工误差的在机检测、自动建模与实时补偿。薄壁叶片铣削加工验证试验结果表明，在机测量– 补偿加工后的薄壁叶片无论是弹性变形为主的背部还是塑性变形为主的前部，其加工误差均得到较好的抑制，有效提高了其加工精度。

薄壁结构因质量轻、比强度高被广泛应用于航空航天领域，但因其结构复杂、刚性弱、材料去除率高等特点，铣削加工的零件成品容易出现形位误差，严重影响其使用性能，因此对薄壁结构加工误差的控制具有重要现实意义。通过对薄壁结构加工特点进行分析，总结薄壁结构加工误差来源；根据加工误差来源介绍了薄壁结构不同类型的加工误差，即装夹定位、切削负载、切削振动、机床误差、残余应力以及多工序加工引起的加工误差；然后从这6个方面总结归纳薄壁结构加工误差的预测模型和控制方法；最后阐述了薄壁结构铣削加工误差控制方法的当前挑战和未来发展趋势。

随着“工业4.0”及“中国制造2025”战略计划的兴起，制造业中的智能制造及自动化水平不断提升，刀具作为生产过程中的重要一环，也变得更加精密化和智能化。智能刀具是实现智能制造和自动化生产的重要环节和必要保障，本文围绕智能刀具的最新研究进展进行了详细论述，包括智能刀具设计、智能刀具关键技术、数字孪生技术及智能刀具系统等方面内容。归纳了国内外学者们在智能刀具集成优化与结构设计、智能刀具监测和调控技术、基于刀具管控和推荐的智能刀具系统的研究成果，简述了数字孪生技术在智能刀具领域中的应用，并指出了智能刀具目前存在的不足及未来发展方向。

针对国防军工和航空航天对材料、结构或产品进行冲击试验的广泛需求，以及现有冲击测试技术在加载速度、加载力、安全隐患及模式单一等方面存在的问题，提出了基于电磁加载的冲击测试方法，开发了电磁加载的冲击测试系统。电磁力驱动的冲击测试方法可针对不同的试验对象和不同试验要求，通过调整电源控制参数（主要是电容值和充电电压值）实现加载脉宽、载荷幅值及加载速度的精确调整和控制；通过改变电磁加载头方向便可实现拉伸–压缩试验的快速转换。此外，针对结构受复杂冲击加载的动态测试需求，基于电磁驱动的多轴多向加载可通过控制程序精准控制多驱动头同时放电，从而实现多轴多向同步加载，保证了作用于试件材料上的各向冲击载荷的同步性。因此，基于电磁加载的测试技术具有可控性好、重复性高、测试精度和试验效率高等优势，基于电磁加载的冲击测试解决了传统测试方法加载速度范围小、测试应变率范围有限、大加载力冲击测试难等难题，实现了冲击测试试验安全、稳定、可靠及更加精确的控制和测量。

为更准确地计算磨削粗糙表面的静摩擦系数，本文综合考虑了微凸体相互作用和区域扩展系数的影响，基于分形几何理论和Hertz接触理论，并利用切向接触载荷的基本理论，推导了磨削粗糙表面的真实接触面积、法向总载荷和切向总载荷，建立磨削粗糙表面的静摩擦系数分形模型，通过数值仿真研究了不同法向总载荷、分形维数、高度尺度参数以及材料参数对粗糙表面静摩擦系数的影响规律。仿真结果表明，磨削粗糙表面的静摩擦系数随着法向总载荷的增加而增加，随着高度尺度参数或材料参数的增大而减小；静摩擦系数和分形维数存在非线性关系，当分形维数小于2.65时，静摩擦系数随着分形维数的增大而增大，当分形维数大于2.65时，静摩擦系数随分形维数的增大而减小。最后通过试验和现有模型验证了本文模型的有效性。

在航空各部件的大空间测量中，针对人工测量工作强度大、检测精度不稳定、检测效率低等问题，提出基于全向移动复合式机器人的接触式测量机器人站位规划方法。首先进行机器人D–H参数建立以及关节转角求解，构建测量可达性约束模型，分析工具末端对机器人工作空间以及T–Mac与激光跟踪仪之间激光可达性的影响；然后针对最大工作限位和关节转角限位约束对大部件轴向以及径向进行机器人站位规划算法流程开发，保证测量特征点处于机器人工作限位内；最后基于AnyCAD几何引擎在三维虚拟环境中进行CAD模型测量特征点提取、站位规划、测量仿真。通过实例仿真试验对规划结果进行验证及评价，证明了站位规划算法可保证全部测量点的机器人可达性与激光可达性。

碳纤维增强聚醚醚酮（CF/PEEK）是一种高性能的热塑性复合材料，在航空制造业有着广阔的应用前景。此材料在制孔及降温过程中，孔周在不同轴–径向位置存在显著的热历史差异，而降温过程与热塑性树脂再结晶过程密切相关。为进一步明确钻削热对孔周性能带来的影响，本文开展钻削热对碳纤维/PEEK（CF/PEEK）树脂性能影响规律研究。首先模拟孔周热历史对PEEK 样件进行预处理后测定材料力学参数；其次引入纤维参数，推导出CF/PEEK的材料力学参数并测定结晶度；最后建立降温速率与材料性能的关联关系，阐明了钻削热对CF/PEEK力学性能的影响。发现随着降温速率降低，较低的冷却速率对树脂性能有增益影响，PEEK基体结晶度会升高，拉伸强度增大，而在快速冷却下材料的拉伸强度及弹性模量最低，分别为65.32 MPa 和3.3 GPa。