为提升孔径出孔端面的品质及其控制精度，在超声振动辅助下针对硬质材料激光改性磨削孔加工参数的优化进行试验与研究。通过运用旋转超声方法，显著提高加工效率，有效克服硬脆材料孔加工难度大的问题。为评判孔出口的质量水平（Hd值），分析了孔出口端面崩边区域的范围，并实际测量了孔截面的面积比，进一步探讨了激光改性磨削工艺参数对Hd值的影响。通过试验综合分析，确定最佳的激光改性磨削工艺参数范围：主轴转速为14000~16000 r/min，进给速度为0.5~0.7 mm/min，振幅为7~8 μm。与传统的激光加工相比，在最优参数下超声辅助激光改性加工后的表面质量显著提高，划痕大幅减少，显著提升了加工质量。这项研究对于提高硬质材料激光改性磨削的质量具有重要的指导意义，并易于在实际生产中推广应用。

抽芯铆钉广泛应用于航空制造与装配领域，其芯杆断面相对钉套头表面凸出量（芯杆齐平度）有定量规定标准，但芯杆齐平度对于连接结构力学性能的影响并不明确。针对这一问题，开展了不同芯杆齐平度下装配结构的静力学性能及疲劳性能试验，并对结构的装配以及静力学性能进行了仿真验证。通过试验探究发现，芯杆齐平度合格样件剪切力破坏强度平均值为9570.535 N，标准差为107.001 N，芯杆齐平度不合格样件剪切力破坏强度平均值为9532.14 N，标准差为327.261 N，两者标准差差异显著，可见相较于超差试样，合格试样结构稳定性更强；疲劳试验中芯杆齐平度合格样件疲劳循环次数平均值为456770 次，芯杆齐平度不合格样件疲劳循环次数平均值为456022.7 次，疲劳强度受该方面的影响较小。对抽铆的仿真发现，两种情况下芯杆的绝对干涉量几乎没有区别，该结论解释了为何两组试验的剪切力没有太大区别，并且在仿真过程中发现两者的力– 位移曲线几乎没有区别，进一步验证了试验结论。

在可替代性弱且常被用于制造航空发动机关键部件的前提下，钛合金等难加工材料的高效高质切削面临挑战。针对钛合金Ti–6Al–4V加工表面完整性不佳和使役性能有待提升难题，开展了钛合金Ti–6Al–4V的高速车削试验，分析了高速超声振动切削技术对钛合金Ti–6Al–4V表面完整性和已加工表面耐磨损性能的改善效果，进而为钛合金Ti–6Al–4V的高质量加工提供理论支撑。结果表明，相比于普通切削，高速超声振动切削有效降低了钛合金Ti–6Al–4V的表面粗糙度，提高了表面强度和表面残余压应力，以及增强了耐磨损性能。

钛合金在航空航天、生物医疗、精密仪器等领域的微小构件制造中的应用前景广阔。基于电化学阳极溶解原理去除材料的射流电解微铣削加工技术在钛合金微细加工方面具有原理优势。然而，在电化学作用下，钛合金表面极易生成致密的钝化膜，导致材料溶解过程难以持续稳定进行。对此，试验测试了Ti–6Al–4V在不同组分和不同浓度电解液中的极化曲线，发现质量分数10% NaCl溶液对钝化膜的破除能力强，且钝化– 溶解过程相对稳定。在此基础上，探究了金属喷嘴内径、加工电压、扫描速度对射流电解微铣削加工微槽深宽比和杂散腐蚀范围的影响规律。最后，采用金属喷嘴内径300 μm、加工电压35 V、扫描速度75 μm/s的优选工艺参数，在Ti–6Al–4V表面加工出平均槽宽为823.1 μm（标准差为10.42 μm），平均槽深为 157.26 μm（标准差为5.89 μm），表面粗糙度为2.006 μm（标准差为0.088 μm）的方形螺旋微结构。

不锈钢具有良好的力学性能，在航空航天、能源开发等领域受到广泛应用，但其硬度低、耐磨性较差。本文利用脉冲电流对316L不锈钢进行处理然后进行激光冲击强化（Electro-pulsing combining laser shock peening，EPLSP），并对比激光冲击强化（Laser shock peening，LSP）进行分析。研究不同工艺对显微硬度、表面形貌、摩擦磨损等特性的影响。LSP和EP-LSP处理后试样的显微硬度比原试样分别提升26.1% 和38.3%。在相同的摩擦条件下，LSP和EP-LSP处理后试样的磨损率比原试样减小12.3%和30.0%。原始试样主要为黏着磨损与疲劳磨损，LSP及EP-LSP处理后试样主要为磨粒磨损，EP-LSP试样犁沟细小且深度较浅。EP-LSP试样腐蚀试验中，腐蚀电位超过1.1 V电流密度逐渐增大，大于原始试样的0.4 V和LSP试样的0.7 V，表明EP-LSP试样钝化区域最大，耐腐蚀性最好。

空化水喷丸是一种利用空化现象产生的巨大能量冲击材料表面，对零件进行强化的表面改性技术。因其对诸多金属材料都具有强化作用，而被广泛应用于改善零件的表面状态，形成残余压应力层，延长零件的疲劳寿命。主要从基本原理、试验设备和研究现状3个方面对水射流空化喷丸（WJCP）、超声空化喷丸（UCP）和激光空化喷丸（LCP）进行了介绍，并从理论和试验等方面总结了不同类型金属材料进行空化水喷丸后其残余压应力、粗糙度和疲劳寿命等方面的变化情况。在上述研究内容的基础上，结合空化水喷丸技术的优势，对空化水喷丸今后的发展方向和应用前景进行了展望。研究表明，空化水喷丸技术作为一种新型的表面强化技术，具有独特的优势和广阔的发展前景。

在T 型结构增材制造过程中，交叉节点处易出现冶金结合不良及重熔缺陷等问题，制约该结构性能的提升。采用激光– 电弧复合增材制造技术制备了Al–Cu合金T型结构，对交叉节点处的组织形貌进行了表征，并通过数值模拟分析了节点处熔池内的温度分布以及流动特征。结果表明，在T型结构节点处能够观察到重熔作用所导致的弧形条纹特征，该区域的模拟形貌与实际结果具有良好的一致性；熔池边界处等温线分布较为密集，内部Marangoni 对流导致逆时针涡流的形成，最高流速可达0.16 m/s。依据顶层晶粒形态差异，分为顶层节点重熔区（RZI）和顶层热影响区（HAZ）。其中RZI内主要为细小的树枝晶，平均晶粒尺寸相比于HAZ降低了20.8%，内部析出相主要为与α-Al 基体呈非共格界面的大尺寸θ（Al₂Cu）相；平均显微硬度可达（98.4 ± 6.4）HV_0.1，相比于未重熔区最高提升约14.0%。

碳纤维复合材料（CFRP）与金属合金的叠层结构材料常应用于航空航天等领域的制造过程中，其中CFRP与钛合金（Ti）的叠层材料的应用较为广泛。在CFRP/Ti叠层材料的钻孔工艺中，由钻削热引起的在两材料相接触的界面处出现的加工缺陷较为显著，故对影响此类材料钻孔加工过程中的界面温度的主要因素进行了研究。设计了借助热电偶测定CFRP/Ti叠层材料钻削过程中界面温度的试验，在试验中改变了加工参数及超声辅助参数。获得了加工参数对界面温度的影响规律，同时确定了超声辅助加工对界面温度的改变规律。

以碳氮共渗热处理后的M50NiL钢为研究对象，对不同粒度砂轮磨削后试样的表层微观形貌、表层组织结构、残余应力、显微硬度等进行了研究分析。研究结果表明，磨削后的试样表层变质层为非常细小的形变马氏体组织+奥氏体组织，为纳米晶区，晶面扭转现象明显，奥氏体含量与磨削热有直接关系，磨削后的表面变质层可分为3个部分，0~20 μm的表层磨削热变质层、20~70 μm的高硬度变质层及70~200 μm的扩散变质层。为降低砂轮粒度对变质层组织性能的影响，可在磨削后去除适量的表面磨削变质层，但去除量不能超过磨削热变质层区的范围，以获得最佳的材料服役特性。

在异形件的下料排样问题中，最为困难的就是求解裁片在板料中的位置以保证材料较高的利用率，算法复杂度随着料片数量和料片轮廓复杂度的增加迅速上升。临界多边形算法是计算异形件之间靠接位置和重叠关系的一种基础性几何工具，临界多边形算法的性能与下料排样算法效率密切相关。本文在基于轨迹线的求解临界多边形算法基础上，提出一种求解临界多边形（NFP）的改进算法。该算法有效地将移动碰撞算法和轨迹线算法相结合，充分发挥两类算法各自的优点，提高了临界多边形求解的计算速度。仿真实例验证了改进方法的正确性和有效性。

悬丝摆式加速度计广泛应用于航空、航天、惯性导航等领域，其装配质量对加速度测量精度有很大的影响，其关键组件的装配涉及位置和姿态的调整，同时悬丝在装配中需要控制张紧力并完成焊接。针对悬丝摆式加速度计组件的精密装配，研发了集成力、温度传感器和机器视觉的精密装配及焊接系统。采用相机配合转台实现待装配零件视觉测量，完成零件特征点的识别定位；利用精密滑台和转台调整待装配零件位姿；直线电机运动结合力反馈实现装配过程中零件间隙调整以及张紧力控制；开发专用焊接单元，实现在紧凑空间内对微小器件的自动温控焊接。试验结果表明，该系统能够完成加速度计组件自动装配及焊接，装配结果满足技术指标要求，焊点无虚焊，摆组件内边缘相对于磁钢边缘间隙偏差小于10 μm，悬丝中心相对于加速度计底座地面位置精度优于20 μm，悬丝张紧力偏差控制在± 5 mN之内，能够达到产品装配质量要求。

本研究基于疲劳试验机，自主设计了复杂载荷螺栓松动试验装置。在不同的试验参数下开展了复杂载荷作用下螺栓连接结构松弛行为试验，系统地研究振动幅值、载荷类型对复杂载荷下螺栓连接结构松弛行为的影响。 通过获取螺栓连接的实时残余夹紧力和螺栓螺母相对旋转角度，并结合光学显微镜分析复合材料板表面损伤形貌，进一步揭示复合材料螺栓连接松动机理。主要结论如下：当载荷幅值越大，螺栓连接残余夹紧力下降的值越大，连接结构越容易发生松弛行为；轴向幅值增大会导致复合材料板孔周位置损伤加重，横向幅值增大则会导致复合材料板板面磨损加重；复杂载荷的载荷类型对连接结构松弛行为会产生明显影响，与静拉伸载荷相比，振动载荷对螺栓连接残余夹紧力的影响更大。