组合机床与自动化加工技术

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朱大昌, 占旺虎, 贺香华, 赖俊豪, 杨家谋

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 1-4,8. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.001

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针对传统平面定位平台拓扑优化设计过程中无法预先了解输入输出位移映射矩阵的问题，基于固体各向同性材料惩罚法，采用遗传算法优化得到具有最大运动空间时的平面并联机构雅克比矩阵作为平面定位平台输入输出期望位移映射矩阵，在相同输入条件下，建立以机构实际运动与期望运动间误差最小为目标函数和以机构体积为约束函数的平面定位平台拓扑优化模型并求解。通过3D打印方式得到实验样品，实验与仿真分析表明：采用运动误差约束的平面定位平台拓扑优化设计方法，在一定偏差范围能够得到输入输出位移映射矩阵与给定期望映射矩阵相一致的平面定位平台，表明该方法对平面定位平台设计具备有效性，为其后续研究提供基础。

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行星滚柱丝杠滚柱载荷差异分析与研究

刘柱, 范元勋

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 5-8. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.002

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基于行星滚柱丝杠中各滚柱啮合位置的差异，提出了各滚柱在丝杠和螺母两侧螺纹牙载荷分布的计算方法。通过分析得出若实现各滚柱啮合位置完全相同，丝杠和螺母的螺纹头数应是滚柱个数的整数倍。综合考虑行星滚柱丝杠滚柱啮合位置及轴段变形、螺纹牙接触变形和弯曲变形等因素，根据变形协调方程和牛顿第二定律，计算分析了各滚柱的载荷分布规律，并通过有限元算法验证结果的正确性。结果表明，当滚柱啮合位置不同时会造成各滚柱的载荷差异，并且啮合位置最高的滚柱两侧承受的载荷最大。

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仿蜻蜓空间扑翼机构设计与分析

熊陈志, 朱建阳, 朱名康

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 9-11,16. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.003

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为了设计仿蜻蜓扑翼飞行器，对现有曲柄摇杆机构进行改进，提出了一种基于单曲柄轴的仿蜻蜓双翅翼空间扑翼机构。采用理论分析和数值仿真相结合的方法，研究了该扑翼机构的运动学特性。采用ADAMS对设计的仿蜻蜓扑翼机构进行仿真分析，结果表明所设计的扑翼机构可有效实现两侧运动完全对称，并且机构运动流畅平稳，机构扑动幅值达到了仿蜻蜓扑翼飞行器设计要求，且满足前后翼扑动角相位相差90°。

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基于深度卷积神经网络的轴承多故障诊断研究

刘慧斌, 李少波, 张安思, 杨万里, 黄金苑, 姚勇

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 12-16. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.004

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针对现有研究轴承单一故障较多而研究复杂多故障较少的不足，结合卷积神经网络自动提取特征的特性，文章提出较为先进的无需人工提取故障特征的端到端深度卷积神经网络方法进行轴承多故障诊断。与基于人工提取故障特征的神经网络故障诊断方法相比较，该方法提高了轴承多故障诊断的精度，并有效区分故障发生位置，可为工业应用提供可靠的理论实验依据。

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7自由度串联机器人运动学分析

王贵程, 吴国新, 左云波, 江波

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 17-20,26. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.005

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为了保证机器人运动角度精确，以此研究7自由度串联机器人的运动学特性，对其进行正向运动学和逆向运动学的分析。首先，通过旋量理论方法建立该7自由度串联机器人的正向运动学方程。其次，在应用旋量理论得到正向运动学方程的基础上，通过将几何法和位姿分离法两种方法结合用来求解机器人的逆解。最后，将结果在Adams/MATLAB联合仿真进行验证，求解逆解方法的正确性，经过仿真得到运动学角度函数变化曲线以及关节角度变化值，与理论所得到的角度值进行比较分析，结果验证了该方法的有效性和正确性，表明该方法具有精度高、运算量小的特点。

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基于EEMD能量比和GG聚类的滚动轴承故障诊断

马丽华, 朱春梅, 赵西伟

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 21-26. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.006

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针对滚动轴承故障特征提取困难导致故障类型难以辨识的问题，提出基于集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition，EEMD）和GG（Gath-Geva，GG）聚类的轴承故障诊断方法。首先，使用EEMD分解方法对轴承的振动信号进行分解，结合相关系数原则提取含有主要故障信息的4个固有模态函数（IMF）分量，计算其能量百分比作为特征值，再用GG聚类对特征值进行聚类分析。通过仿真验证了GG聚类的优越性，然后采用文中提出的GG聚类方法与FCM聚类、GK聚类对轴承故障数据的聚类效果进行对比分析，验证了文中所提方法在滚动轴承故障识别中的可行性。

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基于梯度提升树的回转体测量系统误差补偿

杨孝鸿, 谭文斌, 李醒飞, 刘学海

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 27-30,35. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.007

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为提升回转体内径测量系统的测量精度，解决测量误差补偿问题，提出一种基于梯度提升树（GBDT）的回转体测量系统误差补偿方法。以自主研制的回转体内径测量机为研究对象，首先分析了其主要误差来源，然后测量标准件得到训练样本和测试样本，分别使用训练样本和测试样本对测量系统误差进行建模和补偿，最后与BP神经网络模型进行对比试验。结果表明，基于梯度提升树的测量误差补偿方法具有更好的补偿效果和稳定性，能有效提高测量的精度，使测量误差从4.7μm减小至1.2μm，误差减少了74.5%，具有工程应用价值。

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异类粒子群算法的机械臂轨迹多目标规划

于雷, 于博

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 31-35. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.008

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为了减少机械臂工作过程中的耗时、耗能和冲击，提出了基于异类粒子群算法的机械臂轨迹多目标规划方法。建立了7自由冗余机械臂运动学模型和优化模型；以传统粒子群算法为基础，根据学习信息的不同来源，设计了4种粒子进化行为，根据粒子当前状态计算不同进化行为的当前价值和未来价值，根据当前价值和未来价值的综合价值计算不同进化行为的选择概率，从而完成了异类粒子群算法的构造。以耗时最少单目标优化为例，与传统粒子群算法相比，异类粒子群算法不仅收敛速度快，而且优化程度提高了27.48%；使用异类粒子群算法对机械臂轨迹进行多目标综合优化，给出了Pareto最优前沿面，可根据不同需求和优化重心从中选择优化结果。

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PMSM分数阶滑模变结构MRAS仿真

任金霞, 黄艺培, 蒋梦倩

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 36-39,44. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.009

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针对永磁同步电机（PMSM）模型参考自适应控制系统（MRAS）中存在的抖振及转速估计精度低的问题，提出了一种分数阶滑模变结构MRAS转速辨识方法。首先建立了PMSM的参考模型和可调模型，利用参考模型和可调模型的电流输出误差来构造分数阶滑模面，其次设计了电机速度观测器，用Lyapunov稳定性理论证明了其可行性。最后利用MATLAB/SIMULINK软件搭建仿真模型进行仿真。仿真结果验证了PMSM分数阶滑模变结构速度观测器的有效性，具有更加精确地对转速进行跟踪的能力，有较好的鲁棒性。

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自动充电机械臂运动学分析与样机试验

徐煜, 赫雷, 周克栋

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 40-44. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.010

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为了解决电动汽车自动充电过程中机械臂运动的稳定性以及定位精度的问题，利用ADAMS仿真软件对所设计的机械臂进行运动学仿真；根据D-H方法建立了机械臂运动学模型，通过蒙特卡洛方法分析了该机械臂的工作空间，利用MATLAB对机械臂工作空间进行求解，得到自动充电机械臂末端工作空间点云图。根据所设计的机械臂进行样机研制，并进行机械臂样机试验。结果表明，自动充电机械臂结构可行，运动合理，能够满足自动充电工作时的功能需求。该文的研究为机械臂的优化设计与运动控制提供了参考。

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BFA优化VMD参数的轴承故障诊断

张树, 刘德平

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 45-47,51. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.011

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针对传统变分模态分析（VMD）在轴承故障诊断中的分解结果主要受分量个数K和惩罚因子α的影响而导致解析力低的问题，提出了细菌觅食算法（BFA）优化VMD参数的滚动轴承故障诊断方法。首先利用细菌觅食算法优化VMD的参数K和α，得到最优参数组合[K，α]，再利用优化后的VMD分解故障信号得出不同中心频率的本征模态分量（IMF），最后根据IMF的散布熵值选择最佳的IMF分量进行Teager能量谱分析。实验结果分析表明优化参数后的VMD算法解析力更强。

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基于遗传算法的机器人轨迹插值方法的研究

张金明, 陈永秋

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 48-51. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.012

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为了降低工业机器人在运动过程中关节的最大加速度，提升运动的平稳性。通过对机器人运动学分析，求出起始和终止关节角度，分别采用三次多项式和高阶多项式插值算法进行运动插值。分析两种方法的特点，提出一种新型多项式插值方法为三段多项式“414”插值算法。根据运动过程加速度连续且最小原则，采用遗传算法给出最优的两个时间节点。通过MATLAB进行仿真实验证明了“414”多项式插值方法能够使关节加速度变化更加平稳，解决了三次多项式插值算法不能约束加速度和五次多项式插值算法加速度过大的问题，降低了传动机构的冲击。

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基于Ontology的装配公差规范的自动生成

黄美发, 刘智勇, 江艳燕, 丁国臻

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 52-57,62. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.013

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针对几何产品公差规范设计中存在的不确定性问题，文章将本体理论引入到装配公差规范的设计中，为装配公差规范的自动化、智能化设计提供一种可行的方法。首先构建装配公差规范层次化表示模型，并采用OWL DL断言表示模型层次间的约束关系；其次，根据装配公差规范中的概念和关系，构建装配公差规范的本体模型；再次，根据装配公差规范设计领域的专家知识，使用语义网规则语言（SWRL）构建装配公差规范设计的推理规则；然后，根据构建的本体表示模型及定义的推理规则，构建装配公差规范设计知识库，在此基础上编写装配公差规范智能化设计算法；最后，以齿轮减速器为实例说明了装配公差规范自动生成的过程，并分析验证了该方法的有效性。

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基于经验小波变换和流形学习的滚动轴承故障诊断研究

刘自然, 李谦, 颜丙生, 胡毅伟, 尚坤

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 58-62. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.014

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针对振动信号的非线性、非平稳性和早期故障特征信号难以提取的特点，提出一种基于经验小波变换（EWT）和流形学习约简的故障特征提取方法。首先利用EWT将振动信号分解成不同特征时间尺度的单分量固有模态函数（IMF），然后从包含故障信息的IMFs中提取滚动轴承的时域统计特征、频域统计特征、AR模型自回归系数和功率谱熵，构造高维特征集；再利用线性局部切空间排列（LLTSA）流形学习算法将构造的高维特征集约简为故障区分度更好的低维特征集；最后利用支持向量机（SVM）对提取特征进行故障识别。实验结果表明该特征提取方法对滚动轴承故障诊断准确率更高。

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干式切削20Cr表面粗糙度和残余应力研究

潘晨, 杨凤双, 石迎雨

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 63-66. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.015

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针对低渗碳钢20Cr材料制作齿轮轴等零件表面质量要求，如表面粗糙度低于1.6 μm，零件表面耐疲劳性能良好。试验采用干式切削20Cr钢材方式，在背吃刀量固定的工序中，研究切削速度和进给量对20Cr材料表面粗糙度的影响，同时结合有限元技术，分析切削速度和进给量对20Cr表面残余应力的影响。干式切削试验采用单因素方法，进行多组干式切削20Cr工件，对比分析各组工件表面粗糙度，结果表明当进给量较小时，切削速度对工件表面粗糙度有显著影响，表现为表面粗糙度随切削速度增加而变大；当切削速度一定时，进给量增加导致表面粗糙度变大，并且进给量对表面粗糙度的影响大于切削速度；对于工件表面残余应力，增加切削速度和进给量均导致残余应力变大，因而较小的切削速度和进给量可以降低工件表面残余应力，改善应力分布状态。

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基于动力学性能的粘片机2PRR焊头机构尺度优化

印波, 赵振宇, 胡文, 肖海兵, 刘明俊

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 67-70. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.016

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IC粘片机的2PRR焊头机构为高速高精度运动部件，仅以尺寸和运动学指标对其进行优化设计难以达到性能最优的效果，故提出了基于动力学性能指标最优的尺度优化方法及其求解算法（双重遗传算法）。首先，建立2PRR并联机构的动力学方程并确定其关键尺寸和工作空间基准点坐标作为优化变量；然后，以工作空间范围内动力学性能最优为目标建立优化模型，并列出了约束条件；最后，通过双重遗传算法求得优化结果。算法结果收敛表明该方法有效。该方法对高速高精度机构的优化设计具有参考价值。

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机床平面度检测机构设计及时空映射算法研究

卢泽宸, 张宝, 陈晔, 闻邦椿, 赵春雨

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 71-73,77. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.017

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为了实现机床导轨安装表面平面度误差在线测量，文章设计出了包含检测机构与参考板的检测系统，利用测量过程中检测机构与参考板对应的位置关系开发出了时间-空间映射算法。给出了算法原理，建立了算法的数学模型，并进行了测量试验，得到的三组空间序列测量值趋势线在所有检测位置中的最大误差为1.8μm，约占趋势线极差的1%，对曲线形状影响很小。结果表明：检测机构设计合理且时间-空间映射算法可以正确的将检测机构时间序列的测量值转换为对应检测位置的空间序列测量值。

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基于机器视觉的尼龙齿轮检测研究

高志强, 曾志强, 杜文华, 党长营, 冯鹏鹏

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 74-77. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.018

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针对综合验光仪中的尼龙齿轮的工业检测精度和效率要求，应用一种新的齿轮实际分度圆直径获取方法，设计基于视觉技术的尼龙齿轮检测系统。利用CCD相机采集齿轮图像，通过Halcon软件对图像进行预处理，以计算分度圆直径作为基准圆，然后往大、往小每隔0.1个像素生成一个新的圆，共计51个圆，由此计算出每个圆上的齿厚和齿槽宽，获得每组数据的方差，将所有圆的方差建立数组，方差最小的圆即为实际分度圆。从而获得实际分度圆直径。齿轮实际分度圆直径获取方法具备较好的准确率和稳定性。设计的基于视觉技术的齿轮检测系统能够满足工业的生产需求。

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基于PSO-SVM的FPC焊盘表面缺陷检测研究

张秦玮, 周敏, 高强, 文喆皓

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 78-81,85. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.019

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针对柔性线路板（FPC）焊盘表面的缺陷检测，建立了一种利用粒子群算法（PSO）进行参数寻优的PSO-SVM分类识别模型。首先通过OTSU法将焊盘从原始图像中分割出来，然后对其5种表面缺陷从形状、灰度、纹理三个方面提取了14维特征，接着用粒子群算法方法对支持向量机的参数优化以获得较高的识别准确率，最后对缺陷样本进行分类识别，并将其与GS-SVM和BP神经网络分类性能进行对比。实验证明了该方法可以对焊盘缺陷进行准确的分类识别。

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基于GMDH与SVM的信号缺失情景下轴承故障诊断

陈琳升, 吴永明, 李少波

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 82-85. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.020

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针对在轴承故障数据采集过程中，由于外界干扰导致部分信号缺失的问题，提出一种基于数据分组处理算法（GMDH）与经粒子群优化的支持向量机（PSO-SVM）算法相结合的轴承故障诊断方法。首先，利用GMDH算法搭建时间序列预测模型，预测出并弥补上缺失的数据并与采集信号整合；其次，经过PSO-SVM模型对完整的数据集进行故障类型诊断；最后，实验采用了凯斯西储大学轴承故障振动数据，并与SVM、PSO-SVM等算法进行比较，验证了在信号缺失情景下，GMDH-SVM混合诊断方法的有效性。

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基于平差优化技术的高精度三维标定方法

赵亚南, 赵鹏飞, 廖祖平, 李红颖, 张大权

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 86-89,94. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.021

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为提高工业机器人、自动化校准设备等智能系统的整体精度，基于罗德里格矩阵和最小二乘法拟合建立数学模型，解决了三维直角坐标系之间转换关系的工程应用问题。采用基于冗余测量数据的平面平差优化技术和定位坐标点的间接测量方法，提升了局部坐标系建立的精度。针对坐标点接触式测量和非接触式测量的技术缺陷，提出了采用激光跟踪仪测量终端，用标定工装辅助实现间接测量的方法，能通过多点的接触式间接测量保证被测定位坐标点的精度。最后经过多次试验验证了方法的可行性。

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汽轮机转子轮槽精铣刀磨损状态监测技术研究

金健, 胡小锋

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 90-94. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.022

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为实现汽轮机转子轮槽精刀磨损状态的在线监测，提出一种ARIMA与SVR相结合的刀具磨损量在线监测模型。构建基于ARIMA的信号特征预测模型，根据收集的历史信号数据预测刀具继续加工的信号特征；构建基于SVR的刀具磨损量监测模型，以信号特征为输入得到当前时刻精刀磨损量；将两个模型相结合，可以预测精刀加工下一条轮槽时的磨损量，对精刀下一时刻的状态做出准确判定。基于上述模型，可以为企业换刀时机的选择提供技术支持，最终提高加工质量与加工效率，实现最大经济效益。

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轴承故障的排列熵特征提取与GK模糊识别方法

陆凤君

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 95-98,102. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.023

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为了提高轴承故障诊断准确率，提出了参数优化多尺度排列熵的特征参数提取方法和加权GK模糊聚类的识别方法。在特征提取方面，以多尺度排列熵序列偏度最小为优化目标，使用多作用力微粒群算法优化多尺度排列熵参数，实现了排列熵特征参数在轴承不同故障状态下的完全分离；在故障识别方面，提出了加权GK模糊聚类的识别方法，使用ReliefF算法计算特征参数权重，为高敏感度特征参数赋予更大的权值，从而提高GK模糊聚类的聚集度。经轴承故障实验验证，文章提出的排列熵特征参数提取和GK模糊聚类识别方法在此次实验中能够精准识别轴承故障类型，说明文中提出的特征提取和模式识别方法具有一定借鉴意义。

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基于区域特征和质心关系的两步法阀板检测

林建钢, 王东兴, 田洪志, 陈麒麟, 张纪红

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 99-102. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.024

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针对冲压阀板中毛刺、冲压孔堵塞等缺陷的检测问题，提出了一种基于面积特征的通孔数目检测和基于质心关系的快速模板匹配检测的两步视觉检测方案。首先采用通孔数检测初步判定零件是否存在冲压孔堵塞缺陷，之后采用模板匹配精确检测边缘毛刺缺陷。利用区域面积特征实现通孔数检测；提出了一种限定条件的最小二乘法圆拟合方法和一种基于圆心特征的快速模板匹配方法，实现边缘毛刺等缺陷的精确检测。实验结果表明，这种两步检测方案检测速度快精准度高，能够满足阀板生产线的检测要求。

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油泵装配线零部件追溯中数据采集的改进与实现

唐渊, 胡莹, 汪雷

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 103-105,108. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.025

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以油泵装配线为研究对象，通过对产线追溯方法数据采集过程的分析，发现人工手动数据采集方式对装配生产节拍有较大的影响，并且难以保证数据的准确性。为解决这些问题，提出了引入开关量无线控制器、RFID阅读器等硬件，运用射频识别技术（RFID）、Modbus/Tcp协议、轮询和WCF等关键技术对追溯方法进行改进设计，实现改进需求、达到提高生产节拍、防错的目的。对追溯方法采集过程异常情况进行处理，以提高系统的整体可用性。改进后的面向MES系统油泵装配线追溯方法已经上线运行，达到预期效果。

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基于Steger算法的弯管图像中心线检测方法

杨宏, 夏仁波, 赵亮

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 106-108. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.026

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在基于多视几何的弯管三维测量方法中，为了重构弯管三维模型，需要精确稳定的提取弯管图像中心线，文章研究了常用的弯管图像中心线检测方法的不足，结合张量投票算法与Steger算法，提出一种亚像素级的弯管图像中心线检测算法。通过实验验证该算法能够克服光照不均匀带来的影响，提取弯管中心线的精度在0.5像素以内。

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基于FDM彩色3D打印自适应控制系统的设计

李子秋, 甘新基, 宋桂阳, 王志豪, 胡玉鹏

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 109-112. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.027

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随着3D打印技术愈发普及，市面上现有的基于混合多丝的彩色3D打印机因存在颜色库不全、混合颜色分辨率不高等缺陷而无法满足广大需求，为解决这一问题，提出了搅拌混色、实时调色和适宜温度场的综合方案。采用基于CMY-KW（红、黄、蓝、黑、白）调色原理自组开发设计的“五进一出”搅拌喷头；基于改变PWM输出占空比，实现步进电机的速度自由切换的原理搭建配套控制系统；基于调整PWM输出占空比改变多个风扇转速的原理，构建适宜稳定空间温度场，并对温度场进行仿真，以便观察和对比打印效果；通过打印实验，验证搅拌混色的可行性、控制系统的有效性和适宜温度场的优化性。该实验完成了彩色3D打印，为彩色3D打印技术的研究提供了一种新的解决方案。

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打磨机器人控制系统设计与研究

刘祚时, 吉协福, 姜鸿雅

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 113-115. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.028

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为解决卫生陶瓷行业中的干胚打磨粉尘浓度高，噪声大，工作环境比较恶劣，影响工人的身体健康的问题，设计并开发了一套基于6轴工业机器人的自动打磨系统。通过设计机器人末端的力控法兰打磨机构，基于Labview开发了打磨机器人末端力控法兰的上位机软件，与工业机器人通讯，运用PID控制系统，进行恒力打磨实验，结果表明：打磨机器人可以控制输出相对平稳的接触力，验证了力控法兰设计的可行性，满足了卫生陶瓷打磨对接触力控制的需求。

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基于VERICUT的虚拟龙门加工中心建模和仿真关键技术研究

高骏, 杜柳青

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 116-118,123. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.029

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为减少零部件试切，检验数控工艺合理性，构建了虚拟龙门加工中心。研究了龙门加工中心运动，阐述了侧面铣头运动由旋转中心和换刀点控制，提出了虚拟机床侧面铣削运动构建方法，可实现各角度侧面铣。搭建了虚拟加工环境，通过零件仿真加工，完成了零件顶面及4个侧面的铣削加工，验证了数控代码的正确性，检验了数控工艺合理性，减少了零件试切，缩短了开发周期，仿真结果表明虚拟龙门加工中心的正确性。

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微细超声辅助高速微槽铣削加工工艺研究

王俊杰, 郭钟宁, 何俊峰, 庄怀印

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 119-123. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.030

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为了提高6061铝合金板微铣削槽加工质量，搭建一种轴向超声振动辅助高速微槽铣削实验装置。设计单因素实验探究主轴转速、超声功率、进给率三个因素对微槽顺铣侧毛刺长度和底面粗糙度的影响规律。制定正交实验寻求主轴转速、超声功率、进给率三个因素的共同作用对微槽底面粗糙度的影响效应，做显著性检验，寻找最优水平组合。实验结果表明：单因素实验中，相对高的主轴转速、适中的进给率、适中的超声功率铣削出的微槽顺铣侧毛刺较少、毛刺长度较短，相对低的转速、相对小的进给率、适中的超声功率铣削出的微槽底面粗糙度较小。正交实验中，主轴转速和超声功率值的变化对微槽底面粗糙度影响显著，通过正交分析与方差分析，最终确定出最优水平组合。

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人因特性驱动蚁群算法的操作界面布局优化

赵子健, 吕健, 金昱潼, 姬文渊, 尤乾

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 124-127,131. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.031

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以优化复杂机械设备人机界面，提高操作效率、降低操作人员能耗为目的，结合人因工程分析软件Simens Jack（以下简称为Jack）可视域与可达域分析，构建机械设备操纵界面布局优化函数。根据操纵器在空间中位置关系，引入约束条件，对操纵器布局位置进行限定。应用蚁群算法正反馈机制与启发式搜索方法，对目标函数进行求解，将迭代结果映射为操纵器布局排列。通过以上方法对某隧道救援钻机操作台进行改进，将优化后的人机界面与原操作界面在Jack软件中进行对比仿真，验证方法的可行性。

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切削速度对切屑形态和加工表面微观形貌的影响

唐联耀, 唐玲艳, 李鹏南, 邱新义

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 128-131. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.032

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为了研究钛合金车削过程中切削速度和切屑形态特征对已加工表面微观形貌的影响。采用硬质合金涂层刀具车削钛合金TC4，研究了切削速度对切屑形态特征、已加工表面粗糙度和轮廓最大高度的影响规律，分析了切屑底部毛边形貌、已加工表面形貌与表面粗糙度三者之间的关系。结果表明：在切削速度40~120m/min时，切屑底边出现锯齿形毛边，且随切削速度增大锯齿越明显。切屑底部锯齿毛边的形成是造成已加工表面波峰损伤形成的主要原因。影响已加工表面粗糙度的微观形貌特征包括硬质颗粒、粘结现象和波峰损伤。因此，为了获得高质量的加工表面，加工参数选择时必须规避硬质颗粒和严重的粘结现象，并控制切屑底部毛边形态特征。

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基于SIMOTION D425的自动化柔性制造单元设计

李志强, 何华兵, 刘旭

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 132-133,137. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.033

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为了提高多品种、小批量产品的制造柔性和生产效率，缩短制造周期，公司设计、制造了一套自动上下料装置，并将原有的数控机床进行改造，最后集成为一台自动化柔性制造单元。文中自动上下料装置电气控制系统采用西门子SIMOTION D425运动控制器，数控机床为SIEMENS 810D数控系统。应用证明，该单元具有良好的操作性和可靠性，极大的降低了人员劳动强度，提高了劳动生产率。

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PCBN刀具高速切削钛合金TC4切屑形态研究

林伟, 杨凤双

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 134-137. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.034

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试验设计多组切削用量，采用正交试验方法，对不同切削用量参数下，PCBN刀具切削钛合金TC4的切屑形态进行研究，同时对PCBN刀具车削钛合金TC4进行二维有限元仿真，从理论上对锯齿化切屑形成原因进行分析。试验结果表明，PCBN刀具切削钛合金TC4产生的切屑存在锯齿状切屑、长条形带状切屑和弯曲旋状切屑；切削用量对切屑锯齿化存在较大的影响，表现为较小的切削用量条件下形成锯齿状切屑，随着切削用量参数变大，切屑呈现长条带状和弯曲旋状切屑；试验从周期性断裂理论和切削温度角度对切屑形态进行了分析讨论，并得到当PCBN刀具在高速下切削钛合金TC4材料时，形成的切屑并不均是锯齿状的结论。

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优化硬质合金涂层微槽车刀后刀面磨损失效对比研究

蒋宏婉

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 138-140. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.035

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后刀面磨损量是衡量刀具寿命的重要指标，对刀具寿命其决定性作用。针对前期研制的优化硬质合金涂层微槽车刀，文章通过切削实验和理论分析，研究了优化微槽车刀和原车刀在切削过程中刀具后面磨损情况。从两车刀后刀面磨损失效现象的对比分析发现，在相同的切削时间内，微槽车刀后刀面磨损程度低于原车刀，在达到几乎相同的磨损程度情况下，微槽车刀经历的切削时间长于原车刀，即原车刀相较于微槽车刀更容易出现后刀面磨损失效。研究结果为优化硬质合金微槽车刀磨损失效机理的深入研究提供理论依据。

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CVD金刚石厚膜刀具切削参数对切削力及粗糙度影响的研究

师浩浩, 陈枫, 周一丹

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 141-145. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.036

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为了探究CVD金刚石厚膜刀具切削参数（包括刀具后角、刀尖圆弧半径、切削速度、进给量和切削深度）对切削力和被加工表面粗糙度影响的初步规律，采用单因素方法进行了一系列CVD金刚石厚膜刀具车削仿真和试验研究。结果表明：AdvantEdge有限元仿真软件模拟切削力过程有一定的准确性；在试验参数范围内，随着刀具后角的增大，切削力和表面粗糙度都是先减小后增大，当后角为11°时，切削力和表面粗糙度值最小；随着刀尖圆弧半径的增大，切削力逐渐增大，而表面粗糙度则逐渐减小；随着切削速度的增大，切削力和表面粗糙度都是先增大后减小，当切削速度为90m/min时，切削力和表面粗糙度值最大；随着进给量的增大，切削力和表面粗糙度都显著增大；随着切削深度的增大，切削力和表面粗糙度都逐渐增大，但切削深度对表面粗糙度的影响较小。

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铣削7075铝合金表面粗糙度试验研究

毛玺, 毛若鹏, 冯丹侠

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 146-149. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.037

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为进一步探究加工参数与7075铝合金表面粗糙度之间的变化关系。开展铣削7075铝合金表面粗糙度试验，基于单因素试验结果分析加工参数与表面粗糙度之间的影响规律，基于含有交互作用的正交试验结果，分析各加工因素最优参数水平，构建表面粗糙度二、三阶响应曲面预测模型。研究表明：表面粗糙度随着切削速度、进给量、切削深度的逐渐增加而增大；表面粗糙度各因素的最优参数水平为A2B1C1；对比分析F值、复相关系数，表面粗糙度三阶响应曲面预测模型优于二阶。确定的最优预测模型为深入研究加工参数与表面粗糙度之间变化关系奠定了理论基础。

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夹紧力对7075铝合金薄板件铣削变形影响

王奔, 张亚飞, 赵明, 刘娜, 郑耀辉, 孔宪俊

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 150-153. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.038

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针对薄板件装夹及加工时易变形的问题，为研究夹紧力对7075铝合金薄板件铣削变形的影响，对铝合金薄板件进行铣削实验，采用面支撑、四点夹紧的装夹方式，通过改变初始夹紧力的值，对铣削后平面度进行测量。结果表明：在铣削过程中，夹紧力一直处于动态变化中，最大变化幅度为9％，且铣削结束时，夹紧力不会恢复到初始值，初始与结束时夹紧力的最大差值为42N；增大初始夹紧力，切削力也随之增大；铣削后表面的平面度随着初始夹紧力的增大呈现出先增大后减小再增大的趋势。这说明，初始夹紧力的大小对工件变形的影响显著；加工过程中夹紧力的不断变化是影响工件变形的重要原因。

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基于无瞬心包络法的砂轮磨削圆弧直槽的研究

丁国龙, 沈观成, 王贵勇, 吴斌

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 154-158,163. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.039

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基于无瞬心包络法，提出一种使用CBN圆弧砂轮精确磨削圆弧直槽的方法。从砂轮圆弧母面与工件直槽圆弧面的空间啮合关系出发，采用无瞬心包络法，以两曲面间接触点法矢量方向相同建立啮合方程，通过啮合方程求解得到砂轮初始安装角，以磨削后的工件端截面圆弧圆度和半径误差满足精度要求为目标，设计砂轮安装角调整和控制流程，确定砂轮最终的安装位置和安装角。仿真和实际加工结果表明用圆弧砂轮磨削圆弧直槽工件，通过调整砂轮安装位置和安装角可以控制磨削精度，砂轮不用修形也能实现精确磨削。该方法实现用一种砂轮磨削不同尺寸的工件，减少砂轮的种类，提高生产效率，为注塑机螺杆转子的高效磨削提供了一种可行的方法。

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基于SLP与遗传算法的仓储布局优化

侯智, 孟祥超

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 159-163. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.040

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针对现有仓储布局优化方法计算复杂、存在个人主观意愿、易产生局部最优解等问题，采用SLP和遗传算法相结合的方式对仓储布局进行优化。首先，利用社会网络分析法和SLP结合的方式产生初始方案，对遗传算法的初始种群进行改善。其次，将仓储区域按实际需要划分为若干个作业单位，以总物流量与总布置面积最小为优化目标，建立仓储布局优化的数学模型，使用Simtalk编程语言和eM-Plant内置的遗传算法工具箱进行求解，提高仓储布局的效率和效益。最后，以某变速器工厂仓储布局优化为例，采用文中提出的方法进行建模和优化，结果显示，优化后的布置方案减少了24%的物流量，能够有效降低仓储成本。

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智能机器人仓储物流系统设计

杜宇, 姜伟

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(5): 164-168. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.05.041

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随着工业自动化技术的发展，密集型人工模式已经不能适应仓储物流的发展。为提高仓储的效率和质量，文章设计了一套智能机器人仓储物流系统及总控调度软件。该系统创新性集成了自动化立体仓库、AGV、机器人及传感器等硬件，总控调度软件与各机器人间通过以太网通讯，以管理和控制所有机器人，并协调各机器人工作。同时文中提出一种视觉精确定位方法提高AGV定位精度及系统稳定性。该系统具备存储、分拣、装配、配送等基本功能，而且能够适应高度动态的环境变化，最终通过齿轮箱的模拟装配拆解工作对该智能机器人仓储物流系统进行了应用验证。

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刊出日期：2020-05-25

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