2020年, 第0卷, 第10期　
刊出日期：2020-10-25

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设计与研究
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  超精密机床液体静压导轨静动态特性研究

  朴银川, 张宣, 张飞虎

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 1-4,8. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.001

  摘要 ( 411 ) PDF全文 ( 58 )   可视化   收藏

  高精度高刚度导轨是实现脆性材料高效高表面完整性加工的前提条件。以超精密机床的液体静压导轨为研究对象，设计了液体静压导轨结构，建立了导轨的三维模型与数学模型，并通过数值仿真，预测出不同参数条件下液体静压导轨的静态特性与动态特性。开展了超精密机床液体静压导轨静动态特性实验，验证模型的可靠性，结果表明模型预测值与实验测量结果相近，表明模型可靠，为实现脆性材料的高效高表面完整性加工奠定了理论基础。
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  基于路径夹角的加加速度可变前瞻算法研究

  潘海鸿, 刘梦, 易健, 梁旭斌, 陈琳

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 5-8. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.002

  摘要 ( 276 ) PDF全文 ( 23 )   可视化   收藏

  为提升数控系统中连续轨迹插补算法加减速的柔性控制，针对两段轨迹衔过渡问题，提出一种基于路径夹角的加加速度可变(Variable Jerk, VJ)前瞻算法。首先，根据四象限中上一段轨迹末点速度矢量与下一段起点速度矢量取值范围推导出相邻轨迹段衔接角计算公式；其次，采用正矢函数对路径夹角与轨迹段加加速度的映射；最终实现对轨迹段加加速度值的单独设定。以S曲线为例通过仿真验证所提出的路径夹角与加加速度前瞻控制策略，测试结果表明该算法能够有效设定不同路径夹角下，每段轨迹的加加速度值，保证进给速度并减少系统加减速冲击，提高运动控制系统柔性。
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  微细铣刀几何参数对TC4合金加工影响的仿真分析

  赵先锋, 邹子川, 史红艳, 何林, 胡小龙

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 9-13. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.003

  摘要 ( 198 ) PDF全文 ( 19 )   可视化   收藏

  在微细铣削过程中，刀具前角、刀尖圆弧半径等几何参数的选择与铣削力有着密切的关系，不仅会影响刀具的使用寿命，还会影响铣削过程的稳定性以及工件已加工表面质量。文章针对直径为0.1mm的双刃微细立铣刀展开研究，利用AdvantEdge有限元软件分析不同刀具结构参数铣削钛合金TC4对铣削力、铣削温度的影响规律，并设计正交试验求得三种因素的最优组合，并基于响应曲面法求得微细铣刀几何参数交互影响规律。结果表明：对铣削力造成影响的因素主次顺序为刀尖圆弧半径、径向前角、螺旋角；最小铣削力出现在“小径向前角+小刀尖圆弧半径+大螺旋角”区域。
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  基于离散布谷鸟搜索算法的拆卸序列规划方法

  居文晋, 王小平, 安鲁陵

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 14-17,22. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.004

  摘要 ( 282 ) PDF全文 ( 27 )   可视化   收藏

  文章提出一种基于离散布谷鸟搜索算法的拆卸序列规划性方法，该方法以赋权拆卸混合图模型为理论基础，并以此为基础建立了可拆卸条件。首先，建立离散布谷鸟搜索算法和拆卸序列规划之间的映射关系；其次，基于最优拆卸方向分层筛选顶点集合组成初始种群；再次，利用离散Levy飞行对鸟巢位置进行变换，利用离散巢寄生行为进行鸟巢的局部调整。在达到最大迭代次数后，对属性值比较好的几个鸟巢进行解码并判断可行性，最终得到最优可行拆卸序列。以管路模型为例，分别利用离散布谷鸟搜索算法、遗传蝙蝠算法和粒子群优化算法进行了拆卸序列规划。经过比较后发现，该方法求解出的拆卸序列质量较高。
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  基于双目视觉的空间姿态示教研究

  张志伟, 陈新度, 吴磊, 陈康清

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 18-22. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.005

  摘要 ( 224 ) PDF全文 ( 15 )   可视化   收藏

  针对基于双目视觉中空间姿态获取较难，示教精度不高，示教遮挡等问题，设计一种带有ChArUco棋盘格的正立方体示教器，提出利用张氏标定法进行单目标定，再进行双目标定，利用亚像素角点识别，通过双目视差原理、重投影和向量积，选取三个角点构建描述空间姿态的直角坐标系，实现抗遮挡，高精度的空间姿态轨迹示教。实验结果表明在双目视野范围内，立方体示教的单面多姿态的空间距离平均值误差d为0.0708mm，方差s²为0.0059；多面同一姿态的平均误差ΔH，平均误差都较小，满足实验需求，同时也为后续通过立方体示教机器人进行轨迹再现的实验提供了数据支持。
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  基于深度学习的智能化工业产品外形设计

  肖旭, 杜逆索, 欧阳智, 魏琴

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 23-26. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.006

  摘要 ( 233 ) PDF全文 ( 16 )   可视化   收藏

  传统的工业产品外观设计流程，往往依赖手工建模，存在成本较高、以往模型内部几何形状、关系等知识未得到重用的问题。文章提出了一种基于深度学习的三维建模流程，利用人工智能提供的理解、推理能力，学习模型库中三维模型蕴含的先验知识，用于后续的建模设计工作中。该流程通过图自动编码器学习以往三维模型的布局、尺寸特征，首先生成三维物体的零部件布局特征，接着合成零部件的细节部分，由粗到精的渐进式完成三维生成任务。实验结果表明，该流程能够得到合理的三维模型，生成的模型保留了可识别的外形特征以及几何特征。
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  基于分级策略的数控机床切削实例推理方法

  田景海, 齐凯华, 陈江义

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 27-30,34. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.007

  摘要 ( 153 ) PDF全文 ( 15 )   可视化   收藏

  为了提高数控机床切削实例推理准确度，近一步细化实例属性，在分析各种实例推理改进算法特性的基础上，提出了采用分级策略计算相似度的方法。该策略与传统相似度计算策略不同，在属性细化的基础上，对属性进行了分级，相似度计算是由第一级向最后一级依次进行。同时考虑了权重系数的取值问题，采用主观权重与客观权重相结合，以乘法合成法计算出的组合权重来反映各实例属性的重要程度。最后，将分级策略应用于切削实例推理过程当中，从历史实例中检索出与设计实例最相似的实例，并将其与一般实例推理结果做了对比。结果表明，分级策略可使总相似度整体提高，推理结果合理、准确。
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  基于循环球转向器的实例检索策略研究

  郑祖举, 王琳, 盛步云

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 31-34. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.008

  摘要 ( 134 ) PDF全文 ( 11 )   可视化   收藏

  在研究和建立了循环球转向器设计实例库之后，为了提升针对循环球转向器设计领域基于实例推理(Case-based reasoning, CBR)实例检索的效率和准确性，提出了一种基于模板检索和K-最近邻法的实例检索策略。文章首先以循环球转向器的实例检索为研究对象，简述了循环球转向器实例的表示方法；其次结合循环球转向器特点给出了该检索策略的流程和相似度计算模型；最后，通过某型号的循环球转向器的实例检索为例进行了验证。结果验证了所提出的实例检索策略的有效性，同时在工程实际中也得到了很好地验证。
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  基于改进陷波器的激光振镜高频振动抑制研究

  徐友洪, 徐峰, 徐建亮

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 35-39. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.009

  摘要 ( 289 ) PDF全文 ( 31 )   可视化   收藏

  文章提出一种改进陷波器来抑制激光振镜电机摆动时扭力共振频率所产生的振动与噪音。首先，通过精心设计的实验，分析振镜电机共振频率，建立振镜电机扭力共振频率频谱图，进而设计出抑制共振频率的陷波滤波器电路；其次，通过严格的数学分析与理论推导，计算出最佳电路参数，利用Orcad PSpice与Matlab进行仿真验证电路参数，实现了数字陷波器的优化设计，并将实体电路加入激光振镜电机驱动器回路内。设计两级级联陷波滤波器，通过可变电阻可以方便地调节滤波频率和衰减深度的参数，以抑制一阶和二阶扭转共振。实验结果表明，该陷波器的Matlab仿真结果和计算分析结论一致，级联陷波器能有效地抑制振镜电机运转时的扭转共振，提高激光振镜扫描系统的精度和稳定性。
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  基于流固耦合与DOE的电动闸阀轻量化设计

  柳雄, 赵刚, 张娜, 黄馨, 罗小龙

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 40-43. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.010

  摘要 ( 170 ) PDF全文 ( 15 )   可视化   收藏

  为实现某企业阀门系统口径550mm电动闸阀结构轻质化要求，研究阀体内部流场分布状况，运用有限元法对阀体结构进行瞬态动力学分析与形状优化。建立闸阀参数化模型，采用有限元分析软件对优化前阀体强度进行数值模拟，并基于DOE对闸阀壁厚进行目标优化设计，对优化后的阀体进行流固耦合分析，得到阀体受到的最大等效应力为103MPa。结果表明，改进后的阀体强度能够满足实际工况要求，与原设计相比，产品重量减轻26%，轻量化效果显著。
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  弹性黏结磁性磨料设计制造及抛光性能的研究

  杨震宇, 吕玉山, 邸寒旭, 宋征

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 44-46,50. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.011

  摘要 ( 217 ) PDF全文 ( 16 )   可视化   收藏

  为提高磁力抛光的加工效果，设计一种以微钢珠为载体，弹性胶为黏结剂，白刚玉微粉为磨粒的磁性磨料，研究其中微钢珠、弹性胶和白刚玉微粉质量配比，黏结剂的选择以及工件转速对抛光性能的影响。结果表明：弹性黏结磁性磨料能够实现对调质45号钢表面的有效抛光，磨料中微钢珠、黏结剂和白刚玉微粉质量比为12:1:4时能获得更好的抛光效果，聚氨酯胶作为黏结剂是可行的，高的转速能更好的抛光工件表面。
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  谐波减速器柔性轴承的多目标联合优化

  陈帅挥, 周思柱, 吕志鹏

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 47-50. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.012

  摘要 ( 245 ) PDF全文 ( 14 )   可视化   收藏

  将谐波减速器的柔性轴承作为研究对象,分析了柔性轴承受力情况并计算其滚珠的最大载荷,构建以额定动载荷和磨损寿命为目标函数的数学模型。以ISIGHT为优化平台对数学模型进行了试验设计分析，利用NSGA-II遗传算法对柔性轴承的进行多目标优化设计,最后通过具体实例验证了模型的和算法的可行性和有效性。结果表明，优化后的各项目标参数均有不同程度的提高，优化效果明显，为柔性轴承的优化设计提供了一定的参考。
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  基于遗传算法与Flexsim的生产线缓冲区优化研究

  古文宇, 王红军, 邢济收

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 51-54,58. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.013

  摘要 ( 328 ) PDF全文 ( 24 )   可视化   收藏

  缓冲区容量是影响生产线性能的重要因素，为科学有效地分配生产线缓冲区容量，提高柔性生产线中机床的利用率和降低机床的堵塞率，文章提出一种基于遗传算法和Flexsim的生产线缓冲区优化分配方法。该方法通过优化生产顺序和计算生产单元可靠性指标，为生产线仿真优化提供合理依据，并根据仿真结果优化缓冲区分配。该文以某飞机结构件生产线为研究对象，以整体生产时间最小化和生产单元超载最小化为目标，利用遗传算法研究柔性生产线的投产序列。再计算出生产单元的平均故障间隔时间这一可靠性重要指标，最后利用Flexsim软件对生产线进行仿真。通过分析仿真结果，提出相应的缓冲区改善措施，为企业提高生产效率提供有效的理论依据。
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  基于ANSYS Workbench的卡簧压装机机架拓扑优化设计

  任永强, 韩承芮

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 55-58. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.014

  摘要 ( 353 ) PDF全文 ( 26 )   可视化   收藏

  压装机是电机、减速器等产品自动化生产线上的常用装备，然而在压装机的设计上，仍主要采用传统方法。针对传统设计方法下卡簧压装机机架重量较大，结构不尽合理的问题，利用ANSYS Workbench的拓扑优化模块对卡簧压装机机架进行了优化设计。对于基于原机架模型的拓扑优化设计存在的不足，提出了一种先把机架模型扩展，再基于扩展模型进行优化的方法。利用ANSYS Workbench的静力学分析模块对最后结果进行了验证，证明了优化结果的合理性与采用该方法的有效性。对同类型的优化设计提供了一定的参考。
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  铝基碳化硅激光辅助微切削仿真及实验研究

  王志达, 翟昌太, 于朋, 田纪文, 聂小雨, 许金凯

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 59-63. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.015

  摘要 ( 348 ) PDF全文 ( 40 )   可视化   收藏

  为探究激光辅助切削技术对高体积分数铝基碳化硅材料加工质量的影响，利用ABAQUS有限元仿真软件，建立体积分数45%的铝基碳化硅材料切削仿真模型，对铝基碳化硅材料受热后温度场的分布和不同切削参数下的应力分布进行了仿真研究。对铝基碳化硅材料进行了单因素切削实验及激光辅助正交精密微切削实验研究，对实验结果进行分析与探讨。实验结果表明，铝基碳化硅材料在受热后切削过程中应力值有所减小，激光辅助切削技术能有效改善被加工铝基碳化硅材料的表面粗糙度，减少表面形貌缺陷，同时降低刀具磨损。
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  柔性传动系统动力学建模及参数整定仿真分析

  李学伟, 孔令毅, 盖洪东, 程祥

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 64-67,71. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.016

  摘要 ( 318 ) PDF全文 ( 45 )   可视化   收藏

  为分析柔性机械传动系统的动力学特性和控制参数对进给系统动力学特性的影响，文章建立了柔性机械传动系统的多惯量Simulink仿真模型，分析了多惯量模型的频率特性和时域响应；分别采用高阶最佳和考虑低阶谐振的方法对多惯量系统进行了控制参数整定和仿真分析。结果表明，考虑低阶谐振的参数整定方法能够在保证快速响应的基础上有效减小系统振荡，缩短系统调整时间，与高阶最佳系统整定结果相比具有更好的低通特性和高频谐振抑制能力。
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  高速电主轴动力学模型参数多新息随机梯度辨识

  唐传胜

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 68-71. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.017

  摘要 ( 132 ) PDF全文 ( 17 )   可视化   收藏

  针对高速电主轴转子转速、磁链和电流中存在复杂的强耦合、时变非线性因素造成其系统模型难以精确建立的问题，结合多新息辨识理论，提出了一种高速电主轴动力模型参数的多新息辨识方法。根据高速电主轴的结构和特点，建立其动力学模型；通过对高速电主轴动力模型的离散化，估计参数项由当前误差扩展为包含当前误差和历史误差的向量，实现了高速电主轴的多新息模型参数辨识。通过与传统随机梯度辨识方法进行仿真对比，表明了多新息长度p的引入可以有效提高模型参数辨识的速度和精度，并且随着信息长度的增加收敛速度逐步提高，验证了该文方法的有效性和正确性。
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  基于多传感器融合的室内机器人定位研究

  王随阳, 蒋林, 雷斌, 郭永兴

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 72-75,84. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.018

  摘要 ( 392 ) PDF全文 ( 29 )   可视化   收藏

  为提升室内移动机器人的定位精度，提出了一种基于多传感器的紧耦合的融合定位方法。依据室内的特定环境，选择更加适合移动机器人使用的传感器；根据不同种类传感器的自身特点，来选择更加适合的融合方式；将IMU和机器人轮式里程计提供的机器人位姿信息，通过扩展卡尔曼滤波(EKF)进行融合，组成初级滤波器，从而获得初级的机器人位姿；然后，将融合之后得到的位姿作为初始值传递给由激光雷达和轮式里程计组成的次级滤波器，通过次级滤波器来得到更加精确的机器人位姿信息。经过试验证明该组合滤波算法拥有更高的定位精度。
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  基于多种模式识别的切削液辨别研究

  李波, 汪永超, 李强, 吴爱强

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 76-79,89. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.019

  摘要 ( 177 ) PDF全文 ( 11 )   可视化   收藏

  为了实现同时辨别不同种类的切削液并对其质量进行分析，在数据预处理基础上，提出一种基于向量夹角余弦法和神经网络的切削液辨别分析方法。首先，鉴于切削液的组分复杂，对其组分数据进行标准化及主成分降维处理；其次，利用夹角余弦法与神经网络分析得到未知样品与标准指纹图谱之间识别相似度并对比辨别切削液种类，并采用阈值算法对两种方法测得的结果进行一致性验证；最后，结合实际应用验证了该方法的科学性和可靠性，从而为切削液辨别分析提供有效的理论参考。
控制与检测
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  套索传动机械臂传动特性分析与补偿控制

  吴浩廷, 尹猛, 徐志刚, 韩伟, 赵志亮

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 80-84. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.020

  摘要 ( 242 ) PDF全文 ( 20 )   可视化   收藏

  套索传动机构具有简单、灵活和适用于远距离力矩传递的特点，在传动过程中套管与柔索接触面间的摩擦力会导致系统产生间隙、迟滞和死区等现象，是套索传动机构应用的难题。因此，以库仑摩擦模型建立了套索的力传递和位移传递模型，搭建了单套索传动系统实验平台，实验表明套索传动特性受摩擦因数和全曲率影响较大。提出了在无输出端反馈情况下的摩擦补偿算法，实验表明经过补偿后位置跟踪误差与力跟踪误差明显减小。
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  宏微复合平台切换定位的耦合效应与解耦控制

  谭令威, 高健

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 85-89. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.021

  摘要 ( 213 ) PDF全文 ( 26 )   可视化   收藏

  为了实现宏微复合平台的精密定位，防止压电陶瓷行程饱和，对宏微平台之间的耦合影响进行了研究，分析了宏微平台耦合效应的产生机理，提出基于干扰观测器的前馈补偿解耦复合PID控制方法，保证微平台对宏平台误差的精密补偿。通过对直线电机系统和宏微平台之间的耦合传递函数进行模型辨识，设计了干扰观测器(DOB)和前馈补偿解耦控制器，并结合PID控制组合成为复合控制，在宏微复合平台上开展实验研究。实验结果表明：复合控制下的宏动台耦合位移的绝对值平均减小79.46%，压电陶瓷进行微定位时的行程平均减小38.83%，微定位时间至少减小43.37%。从而验证了该文所提方法的有效性。
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  基于3-KMBS的刀具磨损检测方法研究

  黄鹤翔, 张健, 王鸿亮, 王帅, 张晓星

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 90-93. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.022

  摘要 ( 270 ) PDF全文 ( 23 )   可视化   收藏

  刀具在高速铣削过程中，很难检测到刀具磨损状态，而刀具磨损严重时将影响加工精度与产品质量。针对刀具磨损在线检测问题，文章提出了一种基于3-KMBS的刀具磨损检测方法。首先，采集高速刀具铣削时在不同轴向的振动和声发射信号，并进行数据预处理；其次，采用改进的3-K-Means聚类算法聚类出刀具的三种磨损状态区间，并提出多选择多隐层神经网络结构对其进行特征学习，再使用Softmax进行分类；最后，采用随机梯度下降对整个深层网络进行参数微调，建立刀具磨损检测模型。实验结果表明，所提出的方法在刀具磨损检测上准确率高达95%。
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  基于多源信息融合与随机映射的机床故障诊断

  房启成, 刘璐, 何建樑, 尹晨, 杨瑞元, 王禹林

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 94-97. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.023

  摘要 ( 219 ) PDF全文 ( 17 )   可视化   收藏

  在采用多源信息进行机床故障诊断时，需要特征降维以降低模型复杂度，但传统的特征降维方法因涉及矩阵分解等原因时效性不高。针对此问题，提出一种基于多源信息融合与高斯随机映射的数控机床故障诊断方法。该方法针对多源信息的高维度特征，采用高效的随机映射(RP)方法进行降维，然后将降维后的特征向量输入到支持向量机(SVM)进行分类识别。实验表明，在处理高维数据时，随机映射在准确性以及时效性方面优势明显，利用该方法可以实现机床多种类型故障的高效、准确诊断，具有重要的工程实用价值。
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  基于WP-LSTM的偏心转子马达故障诊断方法

  冯战, 王杰, 黄思思, 方夏

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 98-102,105. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.024

  摘要 ( 177 ) PDF全文 ( 13 )   可视化   收藏

  为解决智能设备中的偏心转子马达故障检测准确性与效率低下等问题，提出一种基于小波包与长短时记忆网络(Wavelet Packet-Long Short Term Memory，WP-LSTM)的故障诊断方法。首先，将偏心转子马达的电压信号进行小波包分解，对高频信号进行重构。其次，将重构信号作为特征向量输入到3层LSTM网络中，依靠LSTM网络的记忆特性充分学习非稳态信号中具有时序性的故障特征信息，再利用模型诊断出马达断线、卷线、电刷不良和接触不良故障。最后，通过实验验证了所提方法的可行性,且准确率高达98.91%。与现有的马达故障诊断方法相比，基于WP-LSTM的诊断方法具有更好的诊断效果，对提高故障诊断的准确率有一定的作用。
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  基于改进差分进化算法的机械手轨迹控制

  史义, 袁庆霓, 田桂栋, 王鑫

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 103-105. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.025

  摘要 ( 278 ) PDF全文 ( 15 )   可视化   收藏

  为提高机械手系统的轨迹控制精度，提出了一种基于改进差分进化算法(Differential Evolution, DE)的机械手轨迹控制方法。以单关节机械手为研究对象，首先，假设其做摆线运动，同时采用PD控制方法跟踪机械手实际运动轨迹；然后，提出改进差分进化算法，优化整个运动过程中机械系统消耗的能量，进而得到一组最优的离散偏差；最后，对这些离散偏差使用三次样条插值法，从而得到连续的机械手实际的运动轨迹。与差分进化算法进行仿真对比，该控制方法得到的机械手运动轨迹精度更高、消耗的能量更少。
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  汽轮机叶片早期疲劳损伤非线性瑞利波检测

  杨明超, 胡庆楠

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 106-109,116. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.026

  摘要 ( 149 ) PDF全文 ( 15 )   可视化   收藏

  为了检测具有变曲率变厚度结构特点的汽轮机叶片表面早期疲劳损伤，提出了非线性瑞利波无损检测方法。建立了汽轮机叶片非线性瑞利波检测有限元模型，在模型中提出采用无限单元边界，有效防止了边界对声波的反射，使数值模拟结果更加准确。结果表明超声非线性系数(β)随微缺陷数目和长度的增加分别呈线性和二次函数增大关系。建立了汽轮机叶片非线性瑞利波检测试验系统，对两组三点弯曲疲劳试件进行了非线性瑞利波检测试验，试验结果虽有一定的分散性，但在疲劳寿命50%以前，β总体随疲劳寿命增加而明显增大。
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  基于解耦控制算法的XYθ定位平台系统研究

  余希达, 高健

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 110-116. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.027

  摘要 ( 171 ) PDF全文 ( 24 )   可视化   收藏

  为减小运动定位平台XYθ方向的振动误差及耦合，提高平台定位精度，提出了一种基于神经网络前馈PID解耦控制算法的定位平台系统设计。搭建了由高性能X、Y方向直线电机、θ方向力矩电机驱动组成的大行程微米级定位平台与上位机系统，采用改进的神经网络前馈PID解耦控制算法对运动定位平台进行定位补偿，通过传感器实时反馈定位系统终端位置，实现定位平台闭环反馈控制。MATLAB仿真及实验结果表明，改进的控制算法实现了平台的解耦控制，可较好地完成多轴同步控制，提高系统的动态与稳态性能。
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  基于LPSO最大峭度熵反褶积的齿轮箱故障诊断

  鹿洪荣, 隋文涛

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 117-121. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.028

  摘要 ( 196 ) PDF全文 ( 14 )   可视化   收藏

  考虑到最小熵反褶积(minimum entropy deconvolution, MED)只对单一的异常振动信号很敏感，而且，滤波器的长度需要人工调控，提出了一种最大峭度熵反褶积(maximum kurtosis entropy deconvolution, MKSED)方法，并将其应用于轴承故障诊断。考虑峭度熵具有突出连续冲击振荡的优点，选择峭度熵作为反褶积的目标函数。同时，利用峭度熵作为改进的局部粒子群优化算法(local particle swarm optimization algorithm, LPSO)的适应度函数，利用局部粒子群优化滤波器长度，使最大峭度熵反褶积在解卷积时自适应地调整滤波器长度，从而能够准确地提取出连续的脉冲信号。实验分析结果验证了该方法能够更叫有效的提取连续脉冲信号的能力，提升了故障诊断的精度。
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  基于EEMD对称差分能量谱的行星齿轮箱故障诊断

  李宇恒, 蒋章雷, 梁好, 徐小力

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 122-125. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.029

  摘要 ( 159 ) PDF全文 ( 15 )   可视化   收藏

  为了准确地获得故障特征频率在行星齿轮箱复杂频率中的耦合情况，提出了基于集合经验模态(EEMD)和对称差分能量算子相结合的故障诊断方法。搭建了针对行星齿轮箱齿面磨损实验台，获得了行星齿轮箱全生命周期的实验数据。利用该方法分析了行星齿轮箱故障数据，得到了行星轮故障特征频率在啮合频率和倍频处的耦合规律，实现了行星轮齿轮箱的故障诊断。
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  基于改进Canny和异常轮廓点搜索的密封圈毛刺检测系统设计

  张洪, 周益华, 吴静静

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 126-130. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.030

  摘要 ( 213 ) PDF全文 ( 21 )   可视化   收藏

  为解决目前橡胶制品行业对O型密封圈人工检测效率低、精度低的问题，设计了一套基于机器视觉的毛刺缺陷检测系统，分为硬件系统和软件系统。针对密封圈尺寸规格繁多、微弱毛刺较难检测的特点，提出一种改进的Canny边缘检测来提高轮廓检测定位精度；提出一种基于切线倾斜角的异常轮廓点搜索定位算法，根据最小二乘法拟合圆识别到的外径自动设置最优的窗口模板和阈值；通过分析轮廓切线倾斜角的变化搜索定位可疑异常点，再经筛选得到真实毛刺点，最后根据毛刺点的最小外接矩形高度判定缺陷。结果表明，该检测系统能准确可靠地检测出外径尺寸范围为φ6～φ35 mm密封圈毛刺缺陷，在实际工业应用中具有良好的可行性。
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  自平衡机器人视觉语音双重引导运动控制研究

  黎小巨, 陈洵凛, 殷素峰, 吴柏霖, 谢小鹏

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 131-135. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.031

  摘要 ( 200 ) PDF全文 ( 13 )   可视化   收藏

  自平衡机器人是一种特殊的移动机器人，为了拓展其交互能力，设计了基于视觉和语音的双重技术引导控制系统。针对目前视觉测距计算繁杂性，提出了目标定位的新方法。通过视觉测距方法，实现机器人对运动目标的动态定位；采用Camshitf目标搜索算法，在复杂环境下对目标进行连续捕获，联合双重引导控制策略，实时切换机器人的识别模式，实现机器人对指定目标的识别和跟踪，且能在预设的道路上进行自主移动。通过目标颜色、形状识别和跟踪以及视觉巡线等实验测试，结果表明该机器人交互能力强，系统反应快，视觉定位计算便捷、实时性好。
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  基于扰动观测器的冗余机械臂任务空间控制

  吴晓燕, 虞启凯, 韩江义

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 136-139. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.032

  摘要 ( 200 ) PDF全文 ( 16 )   可视化   收藏

  针对冗余机械臂在任务空间中的轨迹跟踪控制精度差问题，提出了一种基于非线性扰动观测器的滑模控制算法。首先，将末端执行器位姿轨迹通过运动学逆解转换成关节空间内的关节角轨迹，降低运动学求解的计算量；其次，利用拉格朗日法获得机械臂的动力学模型，明确系统输入输出关系；进而，设计非线性扰动观测器来估计与补偿系统的集总干扰，并引入基于趋近律的滑模控制算法来加快系统状态量的收敛速度；再者，控制器的稳定性在李雅普诺夫框架下得以证明；最后，以7自由度冗余机械臂为例对该文所提方法的有效性进行了仿真验证。仿真结果表明：文中控制器的控制性能要优于LADRC与SMC-LESO，能保证关节角具有较高的轨迹跟踪精度；该文方法能够较好地解决冗余机器人的运动学逆解问题，将求解精度控制在0.1mm的量级内。
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  基于改进CEEMDAN和多尺度模糊熵的气阀故障诊断

  柴兴亮, 刘薇娜

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 140-143,147. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.033

  摘要 ( 134 ) PDF全文 ( 14 )   可视化   收藏

  针对往复压缩机振动信号非线性非平稳性的特点，文章提出基于改进CEEMDAN和多尺度模糊熵的气阀故障诊断方法。首先，利用单调的三次Hermite插值代替三次样条插值构造信号的包络线，可以有效提高CEEMDAN对非平稳性信号的分解精度；其次，对分解后的IMF分量采取相关系数和峭度作为评价指标进行筛选，对筛选后的IMF分量重构信号然后求解多尺度模糊熵；最后，提出了结合其变化趋势的指标-多尺度模糊熵偏均值，将其输入到SVM进行故障分类识别。实验结果表明，该方法能提高气阀的故障识别率。
工艺与装备
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  半导体硅片顶针磨床的设计

  温双, 陈海卫, 陈延斌

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 144-147. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.034

  摘要 ( 300 ) PDF全文 ( 16 )   可视化   收藏

  硅片分离过程中需顶针将其顶起直至脱离基座，方便机械手抓取硅片。顶针加工质量的优良对硅片分离过程影响很大。针对硅片顶针磨削成型问题，设计了一台三轴联动硅片顶针磨床。首先分析了硅片顶针加工技术要求，拟定了顶针加工工艺，设计了磨床机械结构本体；之后，规划了磨床磨削控制系统功能，并采用“PC+运动控制卡”的方式开发了相应的运动控制模块、参数设置模块、文件管理模块，视觉检测模块等；最后，通过实验验证了磨床设计的合理性和可靠性。
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  弧齿非圆形锥齿轮的铣削加工方法

  孟祥德, 张学玲, 张俊红

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 148-151. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.035

  摘要 ( 214 ) PDF全文 ( 13 )   可视化   收藏

  弧齿非圆形锥齿轮的各个齿形参数不同，加工方法复杂。为解决其切削加工难题，基于圆锥齿轮的啮合原理，提出了一种弧齿非圆锥齿轮的数控铣削加工方法。根据非圆锥齿轮的节曲线数据和齿轮啮合理论，推导出加工参数及成型盘铣刀和被切轮坯的瞬时位置公式，并用Matlab数值法求解出一系列刀具和轮坯的位置坐标，计算结果作为数控加工程序的控制参数，可用五轴NC机床加工弧齿非圆锥齿轮。加工实例说明该方法正确，可以提高加工精度和加工效率。
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  基于Tecnomatix的白车身涂胶工艺全数字化开发及应用

  王建军, 陈丹丹

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 152-154. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.036

  摘要 ( 171 ) PDF全文 ( 14 )   可视化   收藏

  为了解决在Tecnomatix系统中还不能进行针对白车身涂胶工艺全数字化开发及验证的问题，文章通过研究Tecnomatix环境下数据对象特点，提出了构建车身胶数据对象及其对应制造特征的方法，并通过NX二次开发，实现了车身胶数据对象在NX中自动生成，以及对应制造特征的自动转换，从而使车身胶数据流能贯通于产品设计、工艺开发验证及制造的整个过程，让涂胶工艺全数字化开发及验证具备了可行性。最后提供了一个车身涂胶工艺全数字化开发及验证的实例。
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  基于互补喷枪模型的平面喷涂方法

  安静, 华霄桐, 孙新, 王国磊

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 155-158. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.037

  摘要 ( 226 ) PDF全文 ( 15 )   可视化   收藏

  针对平面喷涂优化的研究是小曲率表面喷涂以及各种复杂曲面喷涂的基础，文章旨在提出高效、高质量的平面喷涂方法。传统的平面喷涂优化基于Zigzag型轨迹，主要涉及到相邻轨迹的搭接距离以及喷涂速度两个参数的优化。该种喷涂采用搭接的方式控制膜厚均匀度，可以获取较好的涂层质量，但是该方法的喷涂经济性尚有很大的提升空间。对此，该文提出互补喷枪模型，改变搭接策略为填充策略，通过优化求解基础喷枪模型的互补喷枪模型，该方法能够在膜厚均匀度仅损失1.64%的条件下，提升13.54%的漆料利用率，证明了该方法可以实现对作业效率以及涂装质量的把控。
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  基于改进遗传算法的装配线平衡研究

  伍智强, 陆远, 汪雷

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 159-162,167. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.038

  摘要 ( 315 ) PDF全文 ( 19 )   可视化   收藏

  针对第二类装配线平衡问题，提出一种改进的遗传算法以解决经典遗传算法的早熟问题。在改进的遗传算法中，提出并引入基因浓度补偿策略，以保持选择及进化过程中种群的多样性，避免算法过早收敛，提高全局寻优能力。同时采取自适应遗传操作算子，在进化过程中动态调整交叉和变异算子，以提高算法的局部搜索能力及算法的计算速度。最后通过实例验证了此改进遗传算法的可行性，在寻优性能以及运算效率上都优于经典遗传算法。
先进管理技术
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  面向柔性作业车间的动态调整权重启发式算法

  鲍光耀

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 163-167. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.039

  摘要 ( 145 ) PDF全文 ( 17 )   可视化   收藏

  针对柔性作业车间绿色生产以及生产均衡性问题，提出一种面向柔性作业车间绿色生产的动态调整权重启发式算法。首先，根据柔性作业车间生产特点构建时间、能耗节能调度优化模型，基于调度模型提出综合优先规则，依据此规则对调度优先级进行干预，实现设备与工序的分层优化，获得高效、低耗的生产方案。在每一次迭代寻优过程中，通过缩短时间、能耗指标值与平均聚集距离的偏差率动态调整指标权重系数，保证时间、能耗选择的均衡性，避免优化过程陷入局部收敛，同时指导下一阶段的选择。最后，通过案例分析对比不同算法的优化结果，验证算法的有效性及准确性，为柔性作业车间生产提供指导。
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  基于多尺度卷积神经网络的轴承剩余寿命预测

  孙鑫, 孙维堂

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 168-171. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.040

  摘要 ( 226 ) PDF全文 ( 23 )   可视化   收藏

  针对滚动轴承剩余寿命难预测的情况，在分析了轴承原始信号特征提取困难的基础上，提出了基于多尺度卷积神经网络的轴承剩余寿命预测方法。该方法将原始振动加速度信号作为输入，依次经过浅层特征提取模块、深层特征提取模块、数据融合模块和输出模块这4部分进行处理，最后输出预测的剩余寿命。同时提出了一种新型的改进均方误差作为网络的损失函数，取得了较好的效果。通过对轴承寿命预测实验的测试数据进行预测分析，该方法能够有效的预测轴承的剩余寿命。
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  基于深度置信网络的深孔加工刀具状态监测

  沈明瑞, 厉大维, 张贺清, 任慧民, 秦波, 刘阔, 王永青

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 172-175. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.041

  摘要 ( 173 ) PDF全文 ( 15 )   可视化   收藏

  针对深孔加工过程中刀具状态不易观察、更换刀具的时机依赖经验等问题，提出了一种基于深度置信网络的深孔加工刀具状态监测方法。通过三向压电加速度传感器和传声器采集加工过程的振动信号和噪声信号，并进行数据预处理，利用处理后的数据训练深度置信网络对刀具状态进行辨别。刀具状态监测的实例表明，利用预处理后的数据对深度置信网络进行训练，刀具状态监测在测试集上的平均准确度可以达到98.54%，证明了深孔加工刀具状态监测方法的有效性。
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  实时定位环境下离散制造车间生产瓶颈预测

  杨昊龙, 郭宇, 方伟光, 崔世婷

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 176-180. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.042

  摘要 ( 162 ) PDF全文 ( 15 )   可视化   收藏

  针对离散制造车间生产瓶颈预测的实时性差、无法表征车间实际状态的问题，结合定位系统在车间实时监控领域的优势，提出了一种实时定位环境下的生产瓶颈预测方法。首先，围绕实时定位环境下离散制造车间的信息特征，定义并量化表示了车间生产瓶颈；其次，用历史的瓶颈指数序列作为主要输入，在制品、转运车等其他车间生产要素的状态信息作为辅助输入，使用基于长短期记忆(Long Short-Term Memory，LSTM)神经网络预测瓶颈指数；最后，以某航天产品机加车间为例，预测了该车间在给定时延内全部工位的瓶颈指数，以此为依据，瓶颈工位的平均预测准确率为96.73%。实验结果证明了本文方法的有效性。
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  柔性制造车间单AGV节能路径规划研究

  郭亚铭, 武照云, 张中伟, 吴立辉, 张博晖

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(10): 181-184. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.10.043

  摘要 ( 312 ) PDF全文 ( 41 )   可视化   收藏

  自动导引运输车(automated guided vehicle，AGV)通常采用有限能量电源供电，在进行路径规划时考虑能耗目标对于提升柔性制造车间物料流转效率具有重要意义。基于拓扑地图法构建柔性制造车间电子地图模型，结合AGV直行和转向两种行驶模式下的运动分析，建立了以运输路径和运输能耗为优化目标的单AGV节能路径规划模型，并利用Dijkstra算法实现了模型的求解。最后，案例研究表明求解建立的模型可以得到运输距离短、能耗低的路径，证明了模型的有效性和求解方法的可行性。