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22 中国航空制造技术研究院
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2020年 第63卷 9期
刊出日期：2020-05-01
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专稿
论坛
研究论文
本期目录
本期封面
本期电子刊
走进科研
 
       本期封面
1 本期封面
2020 Vol. 63 (9): 1-1 [摘要] ( 85 ) HTMLNew PDF (815 KB)  ( 67 )
       本期电子刊
1 本期电子刊
2020 Vol. 63 (9): 1-107 [摘要] ( 96 ) HTMLNew PDF (24396 KB)  ( 269 )
       本期目录
6 本期目录
2020 Vol. 63 (9): 6-8 [摘要] ( 119 ) HTMLNew PDF (816 KB)  ( 60 )
       专稿
14 搅拌摩擦焊接机器人形变及载荷控制方法研究
房立金，张月，徐晓辉
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2020.09.014
基于搅拌摩擦焊接中搅拌头受力数学模型，利用 Ansys Workbench 建立了搅拌头的静力学模型。分析了焊接过程中前进阻力、侧向力、轴向力和扭矩对搅拌头应变影响，仿真结果表明，搅拌摩擦焊接过程中搅拌针的根部是主要的应力集中区域。合适的焊接方法与工艺对提高机器人搅拌摩擦焊接稳定性有很大帮助，对搅拌摩擦焊点焊、优化搅拌头设计和焊接工艺参数、热源和超声辅助、反馈测量补偿搅拌摩擦焊、改进机器人结构刚度和精度等载荷控制方法进行了详细阐述。结合工业机器人整体刚性较弱、加工作业时易引发颤振、关节减速器内部齿隙较大，提出了基于双电机传动的无间隙传动高刚性机械臂结构设计，并对机械臂刚度特性进行分析。
2020 Vol. 63 (9): 14-20 [摘要] ( 213 ) HTMLNew PDF (6164 KB)  ( 344 )
       封面文章
22 协作机器人外力感知与交互控制研究现状及展望
梅雪松，刘星，赵飞，孙铮，陶涛
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2020.09.022
协作机器人指的是一种能够在共享工作空间中实现物理人 – 机器人交互并执行协作任务的机器人系统。协作机器人正逐渐融入人类社会，与人类、其他机器人或非结构化环境等进行密切和复杂的交互。机器人 – 环境物理交互过程，外力感知和交互控制对于保证其安全性并提高其交互性能具有非常重要的意义。分别从外力感知、协作控制以及认知控制 3 个方面对协作机器人的研究现状进行综述，并对协作机器人感知与控制领域的研究进行展望。
2020 Vol. 63 (9): 22-32 [摘要] ( 248 ) HTMLNew PDF (2344 KB)  ( 1177 )
       论坛
36 航空制造领域移动机器人加工系统研究综述
郑炜，杜坤鹏，陈航，林伟，王刚，张益铭，王战玺
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2020.09.036
移动机器人加工系统在航空大部件装配领域应用广泛。由于移动机器人加工系统脱离定点作业模式进行移动加工，在实际加工过程中，其大部件待加工部分的高精度定位以及切削加工过程的加工稳定性问题必须要得到研究和解决。通过对国内外先进移动机器人加工系统的研究综述，重点研究移动状态下大部件高精度定位技术以及加工过程中的振动抑制问题，以实现移动机器人的稳定切削加工，并对有待解决的问题及未来的研究方向进行了讨论和展望。
2020 Vol. 63 (9): 36-41/49 [摘要] ( 207 ) HTMLNew PDF (1949 KB)  ( 898 )
42 面向航空发动机薄壁回转体复材构件装配的机器人调姿定位系统
张云志，孙年俊，刘建东，赵福龙，蒋倩
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2020.09.042
航空发动机上薄壁回转体复材构件的制造装配涉及到调姿定位、制孔、铆接、涂胶等工序，而调姿定位效率和定位精度关系到产品的产能和装配质量。为了进一步提高该产品的装配质量和装配效率，研制了一种机器人调姿定位系统以替代人工装配调姿定位作业。该系统是基于 RV 传动的 4 自由度高刚性机械臂，能对薄壁回转体复材构件进行自动抓取和高精度快速调姿定位，为航空发动机薄壁回转体复材构件产品的数字化制造装配调姿定位提供了新的技术手段和工艺装备。
2020 Vol. 63 (9): 42-49 [摘要] ( 222 ) HTMLNew PDF (12520 KB)  ( 453 )
50 一种双目视觉引导的工业机器人铣边方法
刘宇，皮兴来，周志军
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2020.09.050
提出了一种双目视觉引导下工业机器人铣边的方法，适用于加工由三维平面所组成的工件。该方法首先采用张正友标定法和 Tsai-Lenz 手眼标定法计算双目相机的内外参数、双目相机与工业机器人的手眼转换矩阵。然后对双目图像进行二值化处理来检测工件边缘，并基于预先设置的 ArUco 标签建立双目图像上边缘采样点的对应关系。最后根据手眼转换矩阵和所匹配的边缘点计算工件边缘上的三维点，并生成机器人铣边轨迹发送至机器人控制柜，执行铣边加工。在对圆弧和直线边缘的铣边试验中，采用此方法进行铣边加工获得了光滑的工件边缘和小于 0.5mm 的最大边缘误差。
2020 Vol. 63 (9): 50-56/62 [摘要] ( 196 ) HTMLNew PDF (24332 KB)  ( 547 )
57 安全扭矩约束下的多关节机器人轨迹跟随方法
张少林，王颖，王硕
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2020.09.057
为了减轻机器人与环境碰撞产生的不良影响，常需要机器人在跟随指令轨迹的同时约束各关节的最大扭矩。针对多关节机器人动力学约束下的笛卡尔空间路径保持与快速跟随问题，分析机器人关节空间力矩约束对笛卡尔空间轨迹的速度和加速度的影响，在机器人保持原笛卡尔路径不变的同时，实时分析当前允许的最大加速度，并计算得到相应的速度和位置，实现指令轨迹的快速跟随，达到安全作业的目的。该方法在一台自研六自由度轻量化机械臂平台上进行了验证。结果表明，该方法能够将扭矩约束到设定范围内，重新规划后的轨迹保持笛卡尔路径不变，且能够快速跟随指令轨迹。
2020 Vol. 63 (9): 57-62 [摘要] ( 173 ) HTMLNew PDF (3996 KB)  ( 293 )
63 基于灰色关联法的航发叶片机器人砂带磨削精度控制技术
肖贵坚，张友栋，黄云，吕冲，贺毅
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2020.09.063
钛合金航空发动机叶片表面完整性及其结构特征对于航空发动机的气流动力性影响巨大。砂带磨削加工被广泛应用于钛合金叶片的表面抛光，对于提高其表面完整性具有重要的作用，但是对于复杂曲面的加工还存在着一定的难度。工业机器人由于具有灵活性高、通用性强的优点在许多领域得到广泛应用，结合机器人灵活性好的特点以及砂带抛光能大幅度提高表面质量的优点，实现对复杂型面高效、高质量的抛光加工。目前机器人的磨抛加工中还存在加工精度不能很好控制，最终影响工件表面完整性和加工质量的问题。提出基于灰色关联法的机器人砂带磨削精度控制，对此方法进行试验研究，得到表面的粗糙度能够达到 0.4μm，满足砂带磨削表面粗糙度小于 0.4μm 的要求，并且钛合金叶片的精度能够达到 0.04mm 左右。
2020 Vol. 63 (9): 63-70 [摘要] ( 174 ) HTMLNew PDF (11973 KB)  ( 283 )
       走进科研
72 立足原始创新服务国家重大需求 ——走进凝固技术国家重点实验室
凝固技术国家重点实验室依托西北工业大学，立足科学发展的国际前沿，面向航空航天高端装备等国家重点重大需求，在现代凝固理论、材料精确成形和先进材料等方面开展原创性、系统性的科学研究，形成一批具有重大原始创新、高影响力的成果。建成在凝固与相关科学与技术领域代表中国学术水平，在国际凝固及相关领域具有重要影响的科学研究基地、人才培养基地、技术创新基地、学术交流基地和国家公共研究平台。
2020 Vol. 63 (9): 72-73 [摘要] ( 99 ) HTMLNew PDF (394 KB)  ( 68 )
       研究论文
74 蜂窝夹层结构高精度面板的三维铣削研究
李东升，游佳琪，王明明
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2020.09.074
建立了蜂窝夹层结构高精度面板三维铣削有限元仿真模型，分析了主轴转速、进给速度、铣削深度等因素对铣削后面板表面粗糙度及温度的影响规律，进行了蜂窝夹层结构面板的正交铣削试验及水超声脉冲反射法无损检测试验，优化了铣削加工参数；在面板铣削仿真和试验分析的基础上，以最优加工参数设计了焦距分别为 5500mm、 2750mm、1090mm 的 400mm×400mm 双曲率夹层结构高精度面板的铣削精加工试验及超声波脉冲穿透法无损检测试验，测量了面板铣削前后的型面精度及表面粗糙度。结果表明：模拟与试验结论一致；铣削后面板表面粗糙度与主轴转速负相关，与铣削深度和进给速度正相关；面板温度主要由铣削深度决定，单次铣削深度超过 300μm 时，面板温度超过环氧树脂胶的玻璃态转变温度（313K），夹层结构发生轻微脱粘；铣削后的双曲率面板型面精度数值、峰峰值（波峰 – 波谷值）及表面粗糙度数值均显著降低，且无脱粘现象，验证了铣削工艺在保证结构稳定性的基础上可提高面板表面质量。
2020 Vol. 63 (9): 74-82 [摘要] ( 155 ) HTMLNew PDF (11026 KB)  ( 140 )
83 Invar合金焊接技术研究现状及展望
刘红兵，宣扬，杨瑾
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2020.09.083
Invar 合金因其极低的热膨胀系数而广泛应用于大型飞机复合模具制造及 LNG 船等领域，拥有广阔的应用前景。Invar 合金焊接后焊缝质量以及焊缝与母材热膨胀系数匹配性是 Invar 合金能否得以广泛应用的关键。主要介绍了 Invar 合金应用最广泛的传统焊接方法 MIG 和 TIG，以及新型焊接方法激光焊、激光电弧复合焊和搅拌摩擦焊，较为全面地总结了 Invar 合金的焊接技术研究现状，并提出新的高质量、高效率焊接方法—K–TIG 焊。
2020 Vol. 63 (9): 83-88/102 [摘要] ( 207 ) HTMLNew PDF (6482 KB)  ( 434 )
89 基于手工铺贴曲面工装的自动铺带轨迹设计差异性研究
任卫安，马军，杨倩倩，夏丽，万明燕
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2020.09.089
自动铺带技术以其高效、高质量的铺贴、高材料利用率备受航空制造领域关注，但目前国内自动铺带技术发展较国外还有很大差距。影响铺带技术推广的一个主要因素是现有的复合材料制造体系大多基于手工铺贴，对应的工装很难满足自动铺带要求，而重新投入适用于铺带成型的工装对于企业来讲成本过高。通过先进的自动铺带编程技术针对现有的手工铺贴工装进行自动铺贴适应性分析、模拟、优化，最终解决了现有手工铺贴工装的适应性问题，推动自动铺带技术发展及应用。
2020 Vol. 63 (9): 89-93 [摘要] ( 177 ) HTMLNew PDF (5370 KB)  ( 251 )
94 TC21钛合金转轴梁双闭角深槽腔高效铣削技术研究
凌平，韦煜萍，胡宪明
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2020.09.094
针对 TC21 钛合金转轴梁双闭角深槽腔类零件铣削效率低的问题，从材料和结构分析出发，基于生产实践，从零点系统、夹具设计、零件工艺凸台设计、刀具方案、切削参数、换刀方式等方面，研究 TC21 钛合金转轴梁深槽腔及双闭角区域的高效切削技术，总结了一套完整的结合零点定位和大悬伸快进给铣削的方案。对比原方案，加工周期缩短 50% 以上。
2020 Vol. 63 (9): 94-102 [摘要] ( 140 ) HTMLNew PDF (7448 KB)  ( 108 )
  编辑部公告
22 《航空制造技术》被EI数据库收录★
22 《航空制造技术》被中国科学引文数据库(CSCD)核心库收录
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（2024）来源期刊
22 《航空制造技术》入选中国科技期刊卓越行动计划二期（2024—2028年）
22 《航空制造技术》位居航空航天学科科技核心期刊第3名
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
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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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