航空装备产品中存在一类外表面为自由公差尺寸，但局部或内部有精准装配要求的零部件，由于缺乏合适的外表面用于定位精基准，导致其自动化装配制造面临挑战，长期以来只能采用低效的手工装配作业方式。针对这一难题，本文以某舵体中的销轴自动化过盈压装需求为例，开展了自动化压装定位方法的研究，在对传统的一面两销定位误差分析和定位偏心对压装质量影响的有限元分析基础上，提出了一种以被装配特征本身作为精确定位基准的自动化装配新技术，并进行了销轴自动化压装试验验证。结果表明，该方法可快速实现销轴的精准定位。研究工作为顺利完成某舵面类部件销轴自动化高质高效装配生产线提供了技术支撑。

制造业逐步向智能化和柔性化的方向发展。机器人与机床协同工作可以使整个生产过程更加高效灵活，但传统的控制系统及云计算服务无法满足其数据交互的需求。本文面向机器人–机床制造单元，提出了一种开放式边缘平台的服务架构。提出了以实时Linux为基础，以ROS和LinuxCNC开源平台为核心，采用EtherCAT主站通信的机器人–机床协同控制系统方案。在控制器与服务器中部署Fast DDS，实现了不同数据的网络接入，并利用容器技术构建边缘微服务环境，实现了数据的高效交互和传输。最后，搭建了试验平台，完成了系统性能测试。试验验证了所提出方案的可行性。

由于短舱声衬具有变曲率、孔数众多、孔直径与间距极小等特点，传统的制孔技术难以满足声衬制孔任务需求。为提高某大型飞机航空发动机短舱声衬制孔效率与质量，本文开发了一种具备多主轴制孔能力的短舱声衬机器人制孔系统。面向短舱声衬组件制孔需求，设计了多主轴制孔末端执行器以实现声学阵列孔加工，末端执行器一次定位可完成多个小孔加工；考虑声衬的复杂曲面外形和机器人可达性，设计旋转夹具台，实现了声衬加工位姿调整；综合奇异点、关节极限、机器人刚度等多要素，构建了机器人加工状态评价指标；基于多主轴制孔系统机器人与工件布局特点，研究了短舱声衬加工分区方案；通过制孔工艺试验，确定了复合材料声衬孔加工工艺参数。结果表明，该多主轴制孔系统制孔效率是单主轴制孔系统的4.37倍；通过加工分区使各个制孔点位处于良好的加工状态；在主轴转速30000 r/min、进给速度700 mm/min时，很好地避免了制孔中易产生的毛刺、劈裂等缺陷，分层系数降至1.267，满足航空发动机短舱声衬制造要求，对其他领域高密度阵列孔加工也具有借鉴意义。

为满足航空航天制造业对复合材料构件日益增长的需求，本文针对复合材料自动化成型这一问题，设计了集成式机器人自动铺丝系统及其配套的CAM软件。其中铺丝头和纱架采用一体化设计，有效减小设备总体积并缩短传纱路径。对核心部件铺丝头开展设计，使其具备剪切、重送、夹紧、加热和施压机构功能。基于C++ 语言、Qt框架、OpenCASCADE和OpenGL开发了自主可控的自动铺丝CAM软件，将显示交互、轨迹规划、铺层分析和运动仿真等功能集成在一起，大大提高了软件的使用性和操作效率。最后通过曲面自动铺丝试验进行验证，结果表明，本文设计的机器人自动铺丝系统及其CAM 软件能够保证铺放的准确性、稳定性和可靠性。

以航空、航天、航海及轨道交通等领域大尺度复杂构件的高效、高质量加工需求为导向，探究基于群体机器人集群化并行制造系统的大构件多移动机器人协同制造系统的关键技术。围绕典型大尺度构件的加工工艺需求，基于移动测量机器人、移动加工机器人和移动装配机器人等多种类、多形式移动机器人的设计和研制，提出基于多移动机器人协同并行制造方案、大构件机器人化加工机器人本体设计方案、多模态协作机器人感知与测量方案、多机器人协同的加工机器人本体控制器及群体加工机器人系统控制方案。阐述多群体机器人移动加工的机器人控制策略与方案，针对加工机器人群体协同并行加工方法、大构件测量与群体机器人协同控制等关键技术，不但从本体研发、控制器等方面探究了国产工业机器人性能提升与优化的方法，也力图为后续航空航天等领域的大构件加工拓展工作思路。

在多移动机器人原位加工大型构件这一新型制造模式下，依据加工特征分布及机器人加工可达性，合理安排各机器人加工顺序及站位是保证加工顺利实施的关键。本文针对大型航天舱体多支架表面加工需求，在阐述多移动机器人并行加工系统原理的基础上，着重研究加工区域划分和机器人站位规划问题。首先，规划了多机并行加工流程，提出了舱体轴向和径向的区域划分方法，进行了舱体工作空间栅格化处理；然后，利用机器人的逆解提取出机器人的可行站位集，完成多台移动机器人的站位规划；最后，选择包含4类机器人的多机系统，进行了示例舱体的仿真验证，相比于传统方法，本文提出的多机器人并行加工方法使大型舱体支架加工的生产效率提高了82%，效果显著。

为了实现航空发动机叶片叶尖圆角的自动化磨抛加工，进行了基于弹性磨具的微弧圆角磨抛加工研究，提出了一种可控性良好的叶尖微弧圆角加工方法。以聚酯纤维作为基体材料的弹性磨抛轮，在加工过程中，利用磨抛轮弹性变形的特点使涂附于基体表面的磨料将叶尖顶角磨抛加工成微小半径圆角。基于弹性接触理论与Preston去除理论，建立了磨抛轮与叶尖顶角加工状态下的理论接触模型和材料去除模型，采用Abaqus软件对模型进行了接触区域应力仿真分析，并对去除分布函数进行了仿真。理论证明，弹性磨抛轮与叶尖顶角通过自适应包络接触变形，在加工区域与磨抛轮之间形成“微面触切”，从而实现微小半径圆弧的圆角加工。进行了叶片叶尖顶角的圆角磨抛试验，对实现微小圆弧圆角加工的可行性与可控性进行了验证。结果表明，弹性磨抛轮的自适应包络变形使叶尖顶角加工接触区域形成圆弧状应力分布，涂附于基体上的磨料可以良好地磨抛去除，实现圆角加工。此加工方法实现了叶片叶尖微弧圆角的自动化加工，加工后的叶片尺寸精度高，表面质量一致性良好，表面粗糙度稳定在0.20~0.28 μm之间，圆角半径大小变化稳定在16 μm范围内。

航空发动机薄壁机匣具有复杂的流道结构，为完成铣削加工并获得较高的加工精度，需对机匣两端分别进行定位装夹加工。本文针对机匣装夹需求进行了装夹技术研究，利用有限元仿真进行谐响应分析，根据机匣加工变形量对装夹方式和压紧位置进行了选择。参考仿真结果设计了专用夹具，采用中心孔定位、底部边缘与上下辅助夹紧的复合装夹方式，有效地限制了机匣的6个自由度。机床–夹具– 机匣的定位误差满足精度要求，实际加工结果显示重复装夹加工后的机匣流道满足加工精度和表面粗糙度要求。

本文以纳米级SnO₂为前驱体，采用溶胶–凝胶法结合高温热处理的方式制备具有不同含量In元素掺杂的In-Sn/rGO复合材料。研究了In元素含量对复合材料微观组织结构、物相组成、缺陷程度、介电常数、导电性和介电性能的影响。结果表明，引入In元素未对Sn/rGO复合材料的微观组织形貌和物相组成产生较大影响，仅稍降低了复合材料的缺陷程度；随着In 元素掺杂含量的增加，复合材料的介电常数和导电性呈现先升高后降低的趋势；In-Sn/rGO复合材料的介电性能在In 掺杂质量分数为1.0%时达到最佳，反射损耗值为– 51.16 dB，相应的吸收频率为8.72 GHz，且有效吸收带宽为3.60 GHz。

本文提出了一种表征喷丸成形预应力状态的归一化模型，采用预应力参数对板件弯曲喷丸变形的预应力状态进行表征，建立起考虑预应力状态影响的板件喷丸变形曲率与喷丸参数之间的量化关系，设计实施了预应力喷丸成形试验，对所建立的归一化模型进行验证。结果表明，当预应力状态以归一化的预应力参数表征时，可以实现板件预应力弯曲喷丸变形行为在[0，1] 预应力参数区间上的量化描述。在给定的喷丸参数下，板件沿预弯方向的变形曲率与预应力参数之间呈线性关系，与喷丸气压成正比，与喷丸速度之间成拟反比关系，与板件厚度的3/2次幂成反比，而各比例系数均由预应力参数决定。

随着科学技术的迭代进步，传统制造业逐渐以工业机器人为核心开展智能制造。由于火箭贮箱零件具有大型薄壁、结构多样、尺寸不一等特点，目前的生产方式大多采用工人手动加工的方式，其效率较为低下。为解决以上难点，以火箭燃料贮箱零件焊接前处理方法为研究对象，设计了从扫描、规划到执行的机器人自动打磨技术方案。借助手眼标定与坐标变换方法得到加工区域点云与机器人基坐标系的位姿关系，提出了一种边缘包围盒提取的点云拼接方法，采用基于边缘曲度的窗口算法进行角点检测，最终根据加工轨迹规划结果完成零件焊前处理的机器人自动打磨试验，保证了打磨质量与效率，取得了较好的应用效果。