机械工程学报

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肖洪, 杨广, 郭宏伟, 刘荣强, 陶建国, 邓宗全

机械工程学报. 2023, 59(19): 1-23. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.001

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传统固定构型机翼因其气动外形难以满足飞行器日益增长的性能要求，因此飞行器变形翼研究得到广泛的关注，已成为当前国际航空航天领域的研究热点，是飞行器实现大空域、宽速域的关键技术，其发展趋势是多维度、大变形、高刚度、轻量化等。近年来，科研人员设计出多种形式的变形翼，如变弦长、变后掠、变展长、展向变弯曲、弦向变弯曲、翼型变厚度等。根据翼面内变形和翼面外变形对变形翼进行分类，详细阐述变形翼的研究现状。分析飞行器变形翼研究发展趋势，包括多维度变形机构与大承载连续光滑变形蒙皮结构设计、高效能驱动器及分布式驱动技术、变形翼机构-蒙皮-驱动一体化设计与优化、融合环境的变形翼设计与验证等关键技术，为飞行器变形翼研究提供借鉴与参考。

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将《机械工程学报》办成具有中国特色的高端学术期刊

宋天虎, 陈学东

机械工程学报. 2023, 59(19): 2-3.

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不忘初心，再踏新征程

路甬祥

机械工程学报. 2023, 59(19): 4-5.

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回顾与展望

钟群鹏

机械工程学报. 2023, 59(19): 6-7.

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铸百年品牌，办世界名刊

林忠钦

机械工程学报. 2023, 59(19): 8-9.

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争创中国特色一流学会，共建一流学术期刊

毛明

机械工程学报. 2023, 59(19): 10-11.

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贺词

高金吉, 王玉明, 王华明

机械工程学报. 2023, 59(19): 12-14.

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柔顺精密定位与操作机构研究进展

张宪民, 朱本亮, 李海, 陈忠, 王日鑫, 臧浩延

机械工程学报. 2023, 59(19): 24-43. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.024

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柔顺机构是一种利用柔顺元件的弹性变形来传递或转换运动、力或能量的新型机构。与传统的刚性机构相比，柔顺机构具有高精度、无间隙、无摩擦磨损、免装配及易于小型化等特点，是机构学研究领域的一个重要分支。以精密定位和精密操作两类代表性的柔顺机构为研究对象，从分析与设计、传感与控制等方面介绍了该领域国内外的研究现状、存在的主要问题和发展趋势。

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面向腔镜微创手术的连续体机械手关键技术与研究进展

张赫, 李海铭, 张佳闪, 任昊, 李浩天, 赵杰

机械工程学报. 2023, 59(19): 44-64. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.044

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传统刚性手术器械的运动局限性以及越来越严苛的腔镜微创手术诉求等因素推动了以连续体为代表的柔性手术机器人系统技术的发展与应用。这种柔性器械凭借结构尺度小、运动灵活度高等特性，能够通过狭窄弯曲的腔道通路完成手术操作，达到无切口的无创手术效果，被广泛应用于经自然腔道内镜等手术。概述了连续体机械手若干方面的关键技术，包括构型设计、结构优化、理论建模、运动控制、人机交互以及形状与力感知等方面的最新研究进展和面临的挑战。根据连续体机械手在不同腔镜微创手术中的应用，分类介绍了柔性手术机器人系统的研究现状，对其技术特点和临床应用进行了综合性分析总结，并对以连续体为代表的柔性手术机器人系统的技术与应用前景进行了展望。

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脑损伤上肢康复机器人及其临床应用研究

何畅, 熊蔡华, 陈文斌

机械工程学报. 2023, 59(19): 65-80. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.065

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综合运用现代医学和工程科学方法，研制重塑受损脑神经环路的康复机器人，是人机共融机器人学前沿研究的重要科学目标，也是当前国际上亟待破解的难题之一，面临医学、信息科学、机械工程等多学科的挑战。以人体上肢康复机器人为对象，系统深入地剖析了当前最先进的上肢康复机器人及其临床应用情况，具体从人肢体自然运动规律及其机械复现原理，机械运动、神经刺激原理，人-机主被动协调控制等角度，比较了当前各种康复装备的特点，讨论了肢体康复机器人的未来发展趋势，阐述了脑损伤康复机器人走向临床应用需要破解的关键核心技术问题。

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足式机器人液压驱动关键技术研究综述

俞滨, 李化顺, 黄智鹏, 何小龙, 巴凯先, 史亚鹏, 孔祥东

机械工程学报. 2023, 59(19): 81-110. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.081

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足式机器人以自然界亿万年进化而成的哺乳动物、足式爬行动物或昆虫等足式生物为仿生原型，兼具足式生物肢体运动的灵活性和野外多种复杂地形的适应性，特别是与具备高功重比和快速响应能力优势的液压驱动相结合，大幅提升其运动性能和负重能力。首先，介绍足式机器人应用背景及其液压驱动基本原理，分析液压驱动在足式机器人设计与控制中的重要作用，列举现已公开的国内外多种形式液压足式机器人。其次，阐述近年来国内外研究机构针对足式机器人液压驱动单元、液压动力单元和液压控制方法三方面关键技术，取得的研究进展和研究成果。最后，从与仿生学深入融合的角度，提出了液压足式机器人腿部“肌骨”一体化仿生设计、机身“内脏”紧凑式仿生排布与控制“神经”多层级仿生融合的前沿发展趋势。

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数智化正向设计方法及其在制造装备与过程中的应用

谭建荣, 高铭宇, 徐敬华, 王林轩, 贾晨, 张树有, 王康

机械工程学报. 2023, 59(19): 111-125. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.111

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针对制造装备与过程在精度和能效等方面的共性设计难题，提出具有泛化能力的数智化正向设计方法，从设计需求出发，根据制造装备的多模态信息对能耗、材料消耗和制造可靠性进行计算，以增强自感应、自适应、自学习和自决策能力，满足正向设计需求。将制造装备分解为控制系统、传动系统和辅助系统，并建立相应的能耗数学模型。以增材制造装备协同优化为例，从热力学能量转化角度，阐释增材制造装备的能耗组成，引入以热对流和热辐射为边界的非线性瞬态温度场模拟方法，基于模拟方法对增材制造过程所消耗的能量和材料进行精准推算。建立制造装备可靠性模型，对制造过程中的失效事件进行概率统计分析。采用平均无故障间隔时间对可靠性进行描述，建立综合工况下平均无故障间隔时间的基本概率函数。以汽车燃油颈管为例，使用高算力平台，基于非均匀有理B样条曲线的几何建模内核，对三维非网格的概念设计原型进行精准表达，实现数字孪生驱动的虚拟制造与打印。使用激光增材制造装备进行物理实验，对制造过程中消耗的能量和材料进行测量，能量消耗预测的平均绝对误差为11 822.62 J，平均绝对百分比误差为0.083 4，均方根误差为16 845.69 J。材料消耗预测的平均绝对误差为0.003 0 g，平均绝对百分比误差为0.071 3，均方根误差为0.004 1 g。实验表明，数智化正向设计方法在面向高效高精低碳的制造装备多工况服役中具有重要应用价值。

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数字制造的科学体系与技术架构

周祖德, 姚碧涛

机械工程学报. 2023, 59(19): 126-151. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.126

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数字制造作为第三次工业革命的一个重要内容，已成为推动21世纪制造业向前发展的强大动力，数字制造的相关理论与技术已逐步融入到制造产品的全生命周期，成为制造产品全生命周期中不可缺少的驱动因素。从数字制造科学与技术的形成背景、数字制造的概念，数字制造的理论基础出发，提出了数字制造的科学理论体系和数字制造技术的体系框架，详细阐述了构成数字制造科学的基本理论与关键技术。其科学理论体系包括数字制造计算几何学、数字制造信息学、数字制造建模、数字制造机械动力学、数字制造智能学、数字制造仿生制造学、数字制造测量误差与可靠性理论、数字制造技术管理学等。数字制造的技术架构包括设计技术、工艺技术、控制技术、加工技术、资源共享技术、监测技术、管理技术、营销与服务技术等。最后讨论了数字制造的前沿并展望了数字制造的应用前景。

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数控机床可靠性技术新进展

杨兆军, 何佳龙, 刘志峰, 李国发, 陈传海

机械工程学报. 2023, 59(19): 152-163. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.152

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数控机床作为制造业的工业母机，是国家战略装备，可靠性技术是制约其产品质量的关键共性技术。主要对我国近十余年来数控机床可靠性技术研究的新进展进行了综述，包括全生命周期的技术路线、可靠性试验技术与装备、可靠性设计、可靠性增长以及可靠性数据库与试验研究基地建设等情况。分析指出了可靠性技术研究存在的问题和不足，并对数控机床可靠性的技术需求与发展动态进行了展望。

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电子器件高精高效制造的若干关键技术研究进展

陈新, 陈云, 杨志军, 高健, 陈桪

机械工程学报. 2023, 59(19): 164-175. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.164

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后摩尔时代，多芯片高密度互连是电子器件制造的重要发展方向。针对高密度电子器件的高精高效加工制造难题，凝练了两大类共性技术挑战，包括互连基板等难加工材料海量微结构阵列的高精高效加工技术、执行机构高速高精操作的结构动态优化设计方法等；结合课题组近年来的研究实践，重点对四个细分方向的研究进展进行综述与讨论，包括多芯片高密度互连的海量微纳结构创成新机理、高精高效加工过程的形性协同调控方法与技术、高速机构柔性多体动力学建模与运动优化控制、高速精密运动平台设计与定位精度实时补偿理论与技术等；在此基础上，对相关技术的发展趋势进行分析与展望，将为高密度电子器件加工制造理论与技术体系的不断发展与完善提供重要参考。

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MEMS集成设计与制造技术进展

苑伟政, 常洪龙, 谢建兵

机械工程学报. 2023, 59(19): 176-186. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.176

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芯片技术已成为制约我国高质量发展的瓶颈，基于微机电系统(MEMS)技术的高性能微传感器芯片更是备受欧美“卡脖子”的核心器件之一。“工欲善其事，必先利其器”，与微电子芯片类似，设计及制造技术也是制约MEMS芯片性能的关键。首先，从MEMS设计方法及工具出发，回顾MEMS设计方法从固定流程的结构化设计方法到任意流程的泛结构化设计方法的发展过程，介绍任意流程设计方法的优势，同时介绍目前世界上主流的商用MEMS设计工具并对比典型设计工具的优缺点。其次，介绍MEMS制造技术的特点及面临的挑战，着重分析国际上及几种典型的定制化制造技术以及西北工业大学提出的单掩膜与选择性释放制造方法。随后分析批量化制造技术的优势并给出了国内常见的批量化代工方法及典型批量化代工工艺。最后，指出高端MEMS设计与制造集成的必要性，以期为我国MEMS批量化制造发展提供参考。

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美国先进制造国家战略回顾与未来技术

王国彪, 宋建丽

机械工程学报. 2023, 59(19): 187-201. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.187

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一个国家经济的繁荣和发展在一定程度上取决于该国制造业的健康状况，美国也不例外。先进制造技术一直是美国乃至全球制造业关注的前沿热点。2012年、2018年和2022年，根据相关法案的规定和世界形势的变化，美国分别制定和更新了三份先进制造国家战略，始终围绕确保美国先进制造技术在全球的领先地位这一总目标，均将发展先进制造技术作为振兴美国制造业的重要举措。在回顾了美国近年来发布的先进制造国家战略背景及其内涵的基础上，对当前美国主要部门(如国家科学基金会、商务部、国防部、能源部)实施的先进制造领域资助计划/项目进行了概述，对未来先进制造技术的发展趋势进行了展望。数字化转型是振兴制造业的必由路径之一，基于增强现实、物联网和人工智能的制造将是未来先进制造技术的重要方向。面对人类的生命健康和粮食短缺，以及地球资源匮乏和环境恶化等挑战，应大力发展智能制造、生物制造、增材制造、太空制造、量子制造等前沿领域和方向。

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行为机构学与高端装备创新设计

刘辛军, 于靖军, 谢福贵, 赵慧婵, 孟齐志

机械工程学报. 2023, 59(19): 202-212. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.202

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近年来，科技的迅猛发展对高端装备以及各类机器的环境适应性、交互能力等提出了更高要求，一类新的机构学研究方向——基于“交互特性”的行为机构学研究呼之欲出且迫在眉睫。在尝试阐述行为机构学内涵的基础上，重点展望行为机构学的6个重点研究方向和两大核心科学问题，其中重点研究方向包括机构与机器的行为学基础与表征方法、适应性机构学理论、超材料/超结构、面向群体/群智行为的机构综合理论与技术、人-机器人共融的机构学基础、面向性能保障与增强的其他行为机构学基础等。通过对航空航天领域复杂加工、太空深海探测等几个典型应用场景的示例枚举，展现行为机构学研究潜在重要的科学与工程价值，行为机构学对高端装备的创新设计和应用可起到重要支撑作用。

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复杂产品不确定性智能设计研究综述与展望

洪兆溪, 冯毅雄, 娄山河, 宋秀菊, 胡炳涛, 张志峰, 谭建荣

机械工程学报. 2023, 59(19): 213-236. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.213

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不确定性现象普遍存在于各个设计环节，使得复杂产品的设计过程越来越复杂，正确认识并掌握设计过程中的各种不确定性是复杂产品智能设计取得成功的必要条件。系统梳理了产品设计中的不确定性因素种类与特征，聚焦于不确定性智能设计的设计流程，围绕用户需求不确定性智能分析、功能结构不确定性智能求解、设计方案不确定性智能决策、局部参数不确定性智能优化四个方面，分析了其研究现状与应用场景。针对现有不确定性智能设计中存在的强模糊冗余条件下设计意图难提取、不完全可信条件下功能行为难推理、不完备区间条件下设计方案难决策、混合不确定条件下结构性能难预测等问题，提出了复杂产品不确定性智能设计的未来研究方向。

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生物3D打印研究进展：动物、植物及微生物细胞的增材制造

李佩锡, 周德志, 杨长明, 饶玮祎, 林峰, 欧阳礼亮

机械工程学报. 2023, 59(19): 237-252. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.237

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生物有机体的仿生制造对人类探索和运用生命机制具有重要意义。生物3D打印基于计算机三维模型，精准控制活细胞、生物材料、生化因子等物质的空间位置，可以模拟人体的组织结构，制造具有复杂异质性的仿生生物组织，并应用于基础研究和临床转化。近年来，生物3D打印技术还拓展到了植物细胞培养以及微生物合成发酵等领域，展现出巨大的应用潜力。本文将对生物3D打印技术的基本原理及最新进展进行介绍，并从动物、植物和微生物细胞打印三方面综述应用现状及挑战，以期对广义生物3D打印的技术发展及应用趋势进行全面梳理。

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激光粉末床熔融增材制造过程智能监控研究进展与挑战

赵志斌, 王晨希, 张兴武, 陈雪峰, 李应红

机械工程学报. 2023, 59(19): 253-276. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.253

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激光粉末床熔融(Laser powder bed fusion, LPBF)增材制造逐渐成为难加工金属构件快速、低成本、高性能、短周期制造的“潜力股”，被认为是使用最为广泛的金属增材制造技术之一，已经在航空、航天等工业领域得到大面积应用。然而，增材制造过程与成形质量的稳定一致性是行业面临的挑战性难题，已经成为LPBF增材制造技术迈向规模生产的“拦路虎”。目前的LPBF增材制造监控系统主要在“测”，即实现各类过程信息的测量，其质量评判与调控技术成熟度不够，难以实现行之有效的过程监控，而结合先进传感技术以及人工智能方法的智能监控有望成为LPBF增材制造规模生产的“一把利刃”。从LPBF缺陷类型、制造过程信息感知、过程质量智能评判、工艺参数优化与质量调控四个方面综述激光粉末床熔融增材制造智能监控研究进展和发展现状，指出发展面向LPBF增材制造规模生产的成熟智能监控系统面临的挑战。最后讨论应对这些挑战的解决途径和未来展望。

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面向减振降噪应用的声学超构材料研究进展

肖勇, 王洋, 赵宏刚, 郁殿龙, 温激鸿

机械工程学报. 2023, 59(19): 277-298. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.277

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声学超构材料是由阵列化的人工微结构单元构筑的复合声学材料/结构。通过对声学超构材料中的微结构单元及其排布方式进行调控设计，可以实现对声波/弹性波(可视为固体中的声波)的人为高效操控，使其表现出超常的减振降噪性能及优势。当前，声学超构材料研究已成为机械工程、声学、力学、材料学、物理学等多学科交叉领域关注的热点方向。针对机械工程领域关注的装备振动与噪声控制技术背景，重点综述面向减振降噪应用的声学超构材料研究进展，分别从减振、隔声、吸声等功能应用需求出发，回顾国内外相关声学超构材料的研究进展，并指出当前研究不足，展望未来发展趋势，为推动声学超构材料在减振降噪领域的应用提供借鉴和参考。

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半导体基片超精密磨削技术的研究现状与发展趋势

郭东明, 康仁科

机械工程学报. 2023, 59(19): 299-329. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.299

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单晶硅、碳化硅、氧化镓、氮化镓等半导体基片广泛应用于集成电路、功率器件和微传感器等半导体器件的制造。超精密磨削是半导体基片平整化加工和背面减薄加工的核心工艺技术，对半导体器件的加工效率及加工质量具有重要的影响。为了满足半导体器件的使用性能，半导体材料的种类逐渐增多，半导体基片的加工要求不断提高，对半导体基片超精密磨削技术不断提出新的挑战。为了实现半导体基片的高效率高质量磨削加工，需要对半导体基片超精密磨削理论、工艺、工具和装备全面深入的理解。围绕半导体基片超精密磨削加工的表面材料去除机理、表面质量及控制方法、高效低损伤磨削工艺和超精密磨削装备的国内外研究现状进行了系统的论述与总结，分析了目前半导体基片超精密磨削技术面临的难题及未来的发展趋势，为后续半导体基片超精密磨削技术的研究提供指导。

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电化学制造新进展

朱荻, 房晓龙, 王登勇, 沈春健

机械工程学报. 2023, 59(19): 330-347. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.330

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电化学制造技术包括电解加工和电铸成形。电解加工适合于制造难加工材料零件，批产效率高，是航空、航天、兵器等工业领域的重要制造技术之一。随着研究工作持续进行，21世纪以来电化学制造技术取得了显著的进步。介绍和分析电解加工在精度、加工的极限尺度、新的加工模式、复合加工等方面的研究进展，重点讨论脉动态电解加工、微细电化学加工、线切割电解加工、旋印电解加工、电化学复合加工等研究热点的现状和发展，其中脉动态电解加工、线切割电解加工和旋印电解加工等技术方法已在整体叶盘、涡轮盘榫槽、薄壁机匣等航空发动机制造中发挥重要作用或展现出技术优势。电铸成形技术具有极高的复制精度，承担了一些特殊的精密制造任务。在微器件制造方面，LIGA技术已经在二维器件制造方面获得了很多重要应用，目前的研究热点集中在三维金属微结构电铸成形方面，介绍和评述国内外在此方向的研究进展。电解加工与放电、机械、激光等其它能场复合，在提高加工效率、加工精度等方面取得了不错的研究进展。

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碳纤维复合材料构件加工技术进展

贾振元, 付饶, 王福吉

机械工程学报. 2023, 59(19): 348-374. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.348

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轻质高强、易于整体近净成形制造的碳纤维增强树脂基复合材料(简称：碳纤维复材)在航空航天、船舶、能源等领域先进装备的制造中优势显著，广泛用于制造各类构件。碳纤维复材构件的加工是其连接装配最终制造装备的重要环节之一。然而此类材料具有多相态、层叠、各向异性等特征，加工易产生分层等损伤，严重影响其服役性能和生产效率。因此，碳纤维复材构件的高质高效加工一直是机械加工领域的研究热点和难点，科研人员从多个角度进行了大量基础与应用研究，形成了颇为丰硕的理论与技术成果。本文总结了碳纤维复合材料构件加工技术的重要进展，概述了传统/非传统加工方法及其适配性，进而对传统加工方法的基础切削理论、加工刀具和工艺开展详细论述，介绍了碳纤维复材宏、细观尺度下的基础切削理论发展历程，分析了切削理论对抑制钻、铣削损伤的指导作用；进而剖析了钻、铣削加工刀具的设计理念，总结了加工刀具从传统结构改进向新式结构开发的发展历程；同时探讨了工艺参数、特殊轨迹加工与冷却工艺等对碳纤维复材加工质量的影响机制；最后展望了碳纤维复材加工理论与技术的发展方向，以及面对新型材料、特殊结构特征、加工过程控制等方面可能遇到的挑战和机遇。

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激光自身空间维度加工系统综述

梅雪松, 李凯林, 赵万芹, 刘斌, 孙铮, 段文强, 王文君, 崔健磊, 凡正杰

机械工程学报. 2023, 59(19): 375-388. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.375

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随着智能制造时代的到来，各行业对精细化零部件的加工需求日益旺盛，激光自身空间维度加工系统具备的调控激光束空间维度变化的能力，特别适用于高效、高精度的激光加工，因而具有良好的应用前景和市场需求。激光自身空间维度加工系统主要包括点维、一维、二维、三维和“五+N”维，论述点维到“五+N”维激光加工系统的光学结构，分析光学镜片结构尺寸、安装位置、运动方式等对聚焦激光束空间维度变化的影响，并探讨各维度加工系统中光学结构对加工范围和加工精度等的影响，针对各维度激光加工系统，介绍目前工业化应用中的主要产品及其技术参数，对比国内外产品技术参数的差异。本研究可为各维度激光加工系统的工业化应用提供指导，对激光高效高精度加工技术发展具有长远的影响。

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大尺寸粉末床激光熔融流场分析及在线监控研究进展

杨永强, 蒋仁武, 刘子欣, 周瀚翔, 李阳, 王迪

机械工程学报. 2023, 59(19): 389-410. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.389

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多激光束拼接成形的大尺寸粉末床激光熔融(Laser powder bed fusion，LPBF)技术具有成形效率高、成形尺寸大的特点，可满足航空航天、核电动力等领域大型复杂精密关键构件的制造要求，已成为LPBF技术发展的必然趋势。然而如何保证大尺寸LPBF成形过程的稳定性、工艺可重复性以及成形零件的质量可靠性是该技术的关键挑战。近年来，通过分析优化气流场以获得均匀一致的气流是实现大尺寸LPBF长时间稳定、高质量成形的有效途径。同时，引入在线监控技术能实现成形过程的实时监测、反馈和调节，是掌握工艺调控规律和解决工艺过程不稳定的关键技术手段。因此，综述大尺寸LPBF流场分析及在线监控的研究进展。在流场分析方面，从流道结构优化设计、流场参数及多物理场耦合模拟三个方面系统分析了气流场对飞溅及成形性能的影响。在过程监控方面，系统论述LPBF过程在线监测、数据处理与分析和过程控制方法的研究现状。最后探讨了大尺寸LPBF流场分析及在线监控目前存在的问题及发展趋势。通过结合流场分析及在线监控两大关键方向对大尺寸LPBF的研究进展进行阶段性总结，旨在为推进大尺寸LPBF技术的发展提供重要参考。

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激光增材制造连续碳纤维增强复合材料

杨磊, 周磊, 林宇东, 欧阳震, 闫春泽, 史玉升

机械工程学报. 2023, 59(19): 411-428. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.411

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碳纤维增强复合材料由于其比重小以及良好的力学和化学性能，广泛应用于航空航天、轨道交通和新能源汽车等领域。连续纤维增强复合材料与短纤维相比具有更好的性能，而增材制造的发展为该材料复杂构件的设计与成形提供了有效途径。重点论述了四种激光增材制造连续碳纤维增强复合材料的工艺方法，包括激光辅助自动铺带(Laser-assisted automated tape placement, L-ATP)、激光辅助分层实体制造(Laser-assisted laminated object manufacturing, L-LOM)、激光辅助熔融沉积成型(Laser-assisted fused deposition manufacturing, L-FDM)和机器人激光增材制造(Robot-based laser additive manufacturing, R-LAM)，详细论述了激光增材制造连续碳纤维增强复合材料的原料设计与制备、成形原理与装备和工艺特点，并对比讨论四种激光增材制造连续碳纤维增强复合材料工艺方法的应用范围和优缺点，展望碳纤维复合材料增材制造未来发展趋势。

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面向智能制造过程的刀具设计、制备与管控技术

丁明娜, 刘献礼, 岳彩旭, 范梦超, 顾浩

机械工程学报. 2023, 59(19): 429-459. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.429

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随着智能制造技术的迅猛发展，制造业正在逐步实现智能化生产，特别是对于异常复杂的切削加工过程，智能化的实现尤为重要。刀具作为切削过程中最活跃的要素，其性能与寿命对零件的加工精度和生产效率有直接影响。材料切削性能的多样性、加工系统动态变化的非线性以及生产节拍的多变性等问题给刀具设计、制备与管控技术带来了巨大的挑战，智能制造技术使面向需求的刀具精准高效设计、精确可靠制备与科学全面管控得以实现，有利于生产过程节能降耗与提质增效。本文提出了面向智能制造过程的刀具设计、制备与管控的相关技术架构，从面向智能制造的刀具设计方法、制备过程与管控技术三个方面梳理了国内外相关研究成果及应用案例，并对基于虚实映射与迭代优化的面向全生命周期的刀具设计、制备与管控技术进行了展望。刀具全生命周期的智能化必将助力制造产业升级和结构优化，促进生产方式智能变革。

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金属基复合材料切削去除机理与过程建模研究综述

杨明辉, 邓犇, 易家乐, 彭芳瑜, 潘之千, 张杭

机械工程学报. 2023, 59(19): 460-474. https://doi.org/10.3901/JME.2023.19.460

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随着航空航天、生物医疗等领域对高端装备中使用的复合材料零部件的制造需求跨越式提升，金属基复合材料(Metal matrix composites, MMCs)切削加工性能研究成为学术界和工业界持续关注的热点之一。近年来众多学者在MMCs切削过程分析方面已开展大量研究并取得丰富成果，但仍缺乏从MMCs组织和性能角度总结材料去除机理和切削过程建模的研究进展，特别是针对微细切削加工研究的报道较少。本文重点分析不同加工尺度下增强相特征参数对MMCs去除机理的影响，探讨MMCs的微尺度去除机理。此外，还对切削过程建模研究进行了综述，包括本构关系与切削力的解析建模、切屑成形过程有限元仿真模拟和原位观测分析，重点总结了材料多相结构、增强相脱粘与断裂行为以及强化机制和尺度效应等机理在建模中的体现，为微细切削过程建模提供重要指导。最后，对MMCs切削过程研究进行了总结和展望，为解决MMCs微细/精密切削加工难题提供理论和数据支撑。

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2023年, 第59卷, 第19期　
刊出日期：2023-10-05

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