组合机床与自动化加工技术

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吴传珣, 胡小锋

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 1-5,10. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.001

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汽轮机总装有严格的交货期,但装配过程中存在物料配送延迟和返工作业等干扰因素，导致原有装配计划无法执行。若频繁地调整装配作业顺序，则会加剧装配作业混乱，降低效率。针对汽轮机总装过程异常干扰影响装配作业计划问题，分析了工人和行车等约束，在满足交货期前提下，以最小化工人成本为目标，以装配工人分配和加班计划作为调整参数，建立多项目汽轮机总装逆调度模型。在此基础上，提出基于粒子群的装配工人动态分配和基于禁忌搜索的加班动态配置相融合的逆调度算法。通过案例测试，同时考虑工人分配与加班计划能够最大程度避免项目延期，同时降低装配成本。

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基于运动学约束的移动机器人组合导航算法

高春雷, 赵宾

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 6-10. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.002

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为提高GNSS受扰情况下移动机器人的组合导航性能，研究一种基于增强型运动学约束辅助的组合导航方法。分析移动机器人正常行驶过程中加速度特点构建组合导航系统状态模型，并在卫星/惯导位置、速度组合观测模型基础上，根据移动机器人侧向和垂向速度为零的约束条件构建虚拟观测模型，采用卡尔曼滤波进行组合导航算法设计。仿真验证结果表明，该方法可在不进行系统硬件更新的前提下，进一步提高GNSS受扰情况下移动机器人的组合导航性能，对工程应用具有重要的参考价值。

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高速滚珠丝杠副轴向结合部动态刚度特性分析

杨俊杰, 库祥臣, 苏春堂, 赵杨

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 11-14,19. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.003

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为提高滚珠丝杠副的动态刚度，基于弹性力学中的赫兹接触理论，推导了滚珠丝杠副结合部接触刚度的计算方法，根据滚珠丝杠副动态受力分析模型，考虑速度、加速度对载荷的影响建立了滚珠丝杠副轴向动态接触变形模型。分析了工况和结构参数对滚珠丝杠副轴向接触变形的影响规律，速度的增大会使螺母侧的变形增大，丝杠侧不变；加速度的增大会导致螺母侧和丝杠侧的变形都迅速增大；螺旋升角和滚道曲率比对接触变形的影响不大；接触角增大会使螺母侧和丝杠侧的变形都减小。运用有限元软件对滚珠与螺纹滚道组成的结合面进行建模并对其进行接触变形分析，结果验证了模型的准确性。

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基于磁流变原理的TBM主机系统抗振结构设计

季文博, 张占葛, 叶尔肯·扎木提, 霍军周

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 15-19. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.004

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TBM在掘进过程中振动剧烈，经常导致主机系统关键部件失效。针对TBM在掘进过程中振动剧烈问题，提出一种基于磁流变原理的TBM主机系统抗振方案。首先基于ADAMS多刚体动力学仿真平台所建立的TBM主机系统动力学模型，通过对推进油缸阻尼系数的灵敏度分析，确定磁流变阻尼器的最佳阻尼系数为2.5×10⁶N·s/m，出力为400kN，此时刀盘轴向加速度幅值降低16.06%，主梁前段轴向加速度幅值降低21.75%；然后结合某工程开敞式TBM实际安装空间，确定磁流变阻尼器的安装位置；最后根据出力目标和TBM推进系统工作原理，设计了一款单筒单出杆剪切阀式磁流变阻尼器，有效的抑制了TBM主机系统关键部件的轴向振动，提高了隧道施工的安全和效率。

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球头铣刀曲面加工的铣削接触区域建模

祝孟豪, 韩雷, 江磊, 马术文

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 20-24. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.005

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机械加工中，铣削力源于刀具与工件在铣削接触区内的相互作用，因此确定铣削接触区域是研究铣削力的基础。针对球头铣刀曲面加工，提出了一种铣削接触区域建模方法。通过定义瞬时加工坐标系和瞬时刀具坐标系，参数化描述曲面加工中球头铣刀与工件之间的相对位姿关系和铣削接触状态。分析了铣削接触区域边界的形成原理，应用解析和数值的方法对边界曲线进行快速求解，建立了铣削接触区域边界曲线模型，并通过加工试验和仿真实例对模型进行验证。结果表明，铣削接触区域边界曲线模型能够高效准确地描述球头铣刀曲面加工中的铣削接触区域。

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航空螺纹紧固件扭矩系数变化规律的试验研究

张守阳, 赵兵, 倪红军, 王辉, 张加俏

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 25-28. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.006

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为了改善航空螺纹紧固件连接性能的一致性，从而提高产品的装配质量及性能，对航空螺纹紧固件扭矩和预紧力的转化关系进行了研究。以一种搭配自锁螺母使用的航空螺纹紧固件为研究对象，具体讨论了不同润滑状态和拧紧速度对扭矩系数的均值及其离散程度的影响。在处理扭矩系数离散性的问题上，考虑了离散自锁扭矩的影响并细化了扭矩系数标准差的来源，提出了一种去离散自锁扭矩系数标准差的计算方法。通过对试验结果的分析发现：润滑状态下螺纹紧固件的平均扭矩系数要小于无润滑的状态，并且相应的去离散自锁扭矩系数的离散性也更低；扭矩系数表现出随拧紧速度增加而增加的趋势；无润滑状态下拧紧速度和预紧力之间存在交互作用，而在有润滑状态下这种交互作用并不明显；对扭矩系数标准差来源的细化分析能够更加全面地表达扭矩系数的离散性特征。

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高液静压无心磨床砂轮主轴的优化设计研究

徐磊, 赵丽梅, 张成

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 29-32. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.007

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为了改善高液静压无心磨床砂轮主轴的受载变形情况，提升磨削时的旋转精度，提出结合砂轮主轴的结构和加工过程中的受力及变形情况，采用遗传算法对砂轮主轴进行优化设计。首先，分析了砂轮主轴的结构原理及实际受力情况，提出通过提升砂轮主轴的刚度来减少主轴变形，接着建立了以主轴刚度最大、体积最小为目标函数的数学模型，最后在MATLAB里利用遗传算法编制程序对模型进行计算，并分析了迭代过程中砂轮主轴的刚度和体积变化情况。研究结果表明，砂轮主轴优化后刚度提升了2.23%，从而改善了砂轮主轴磨削加工中的变形，提升了主轴的旋转精度；体积缩小了1.35%，节省了制造成本，同时为相关轴类零件的优化设计提供理论依据。

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数据缺失条件下基于ANFIS与k-means的轴承故障分析

史海鹏, 陈家兑, 吴永明, 王波, 陈琳升

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 33-36. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.008

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针对轴承信号数据信息采集过程中轴承数据缺失导致轴承故障类型无法识别问题，提出了一种基于自适应神经模糊推理系统(ANFIS)和k-means聚类算法相结合的轴承故障分析模型和方法。首先，基于ANFIS算法建立数据预测模型，利用75%的轴承故障数据作为训练样本，对缺失信号数据进行预测，同时与采集到的信号数据整合形成完整的数据集，然后利用k-means算法进行轴承故障诊断，最后将ANFIS-k均值方法与传统k-means算法进行比较，实验结果表明本文提出的模型和方法分类效果更加准确。

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偏心对镍钛锉力学性能和容屑率的影响分析

陈传雨, 周敏, 高强, 刘凯乐

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 37-41. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.009

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在相同载荷条件下，研究偏心和截面形状对镍钛根管器械弯曲刚度和最大Vos-mises应力的影响。通过三维软件建立4种截面形状(正三角形、细矩形、矩形、正方形)下的3种偏心度(0、10%、20%)共12个有限元模型，采用超弹性镍钛合金材料进行实验模拟。先让器械尖部偏转4mm，再让器械绕中心轴线旋转360゜，分析器械在模拟中的Vos-mises应力分布状况并计算弯曲刚度。正方形截面的弯曲刚度和最大Vos-mises应力最大，细矩形截面最小。偏心会降低器械的弯曲刚度和最大Vos-mises应力，提高使用寿命和容屑率。在截面不变时，偏心截面器械比未偏心截面器械具有更优的机械性能。因此在优化器械机械性能上，有很大的潜力。

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基于改进双种群烟花算法的机器人逆解研究

章路平, 何高清

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 42-46. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.010

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一般机器人的逆运动学求解过程中存在着推导公式复杂，求解精度低的问题。为此，将双种群烟花算法进行了一定的改进，提出了一种基于改进双种群烟花算法的高精度机器人逆解算法。该算法采用两个种群并行对解空间进行搜索，增加了种群的多样性；优化过程中采用协作算子进行种群间的信息交换，得到了更快的收敛速度；同时引入了算法早熟扰动机制来提高搜索的成功率，避免陷入局部最优解。最后以6R一般机器人作为实验对象进行实验，结果表明：改进双种群烟花算法不仅提高了收敛精度，而且在运算速度和收敛成功率上也有很大的提升。

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一种局部特征尺度分解局部均值点求取方法

崔伟成, 杨利斌, 桑德一

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 47-51,56. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.011

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局部特征尺度分解是一种基于信号时域局部特征的自适应分解方法，其核心在于准确估计局部均值点。为保证局部均值点的估计精度，进而提高分解质量，给出了一种基于分段三次样条插值的局部特征尺度分解均值点求取方法。估计某一个极值点时刻对应的局部均值点时，首先，找出与该极值点相邻的4个不同类型的极值点，基于三次样条方法插值出极值点之间的局部包络线；其次，在包络线上求取极值点时刻对应的镜像极值点；最后，把原始极值点与对应的镜像极值点取算术平均值作为局部均值点。通过对仿真信号和齿轮断齿振动信号的自适应分解发现了该方法能有效提高分解质量。

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基于静动态力学分析的微细铣刀几何参数优化

邹子川, 赵先锋, 史红艳, 何林, 姜雪婷

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 52-56. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.012

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在微细铣削过程中,刀具悬伸量、刃口长径比等参数的选择至关重要,适宜的刀具结构参数能有效提高刀具刚度及整体强度，降低刀具折断的概率。针对直径为0.1mm的双刃微细立铣刀展开研究，基于Ansys有限元仿真软件，对具有不同刃口形状、悬伸量、刃口长径比结构的微细铣刀进行应力及模态分析，探讨各参数对微细铣刀刚度的影响，分析刀具折断的主要因素。研究表明：刀具刃口形状以及刃口长径比对微细铣刀模态不造成影响，刀具悬伸量是影响模态的主要因素，在实际加工过程中，应控制刀具悬伸量在15mm~20mm区间内，刃口长径比小于4；针对微细铣刀刀头根部与刀颈的连接处施加圆角进行优化设计，有效改善了应力集中现象。文章的研究成果可以为微细铣削刀具结构优化设计提供理论依据。

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超精密静压导轨油膜支撑特性分析

郭昂, 李梦阳, 王飞龙, 王骁

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 57-61,66. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.013

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当机床静压导轨滑块偏移时，油膜间隙厚度发生了改变，从而导致了机床静压导轨不同位置油膜的承载力和刚度均发生了变化。为了研究在不同供油压力下滑块的偏移量对静压导轨液膜承载力和刚度的影响，从流体仿真角度对超精密磨床静压导轨上起支撑作用的油膜进行分析，并对导轨滑块进行模态分析。首先对超精密机床进行建模并分别对其固体区域和流体区域进行网格划分；其次通过西门子旗下的STAR CCM+软件对静压导轨液膜进行了流体分析，得到供油压力和液膜厚度对油膜承载力，刚度特性的影响规律；最后将油膜的刚度数据在ANSYS Workbench中简化为弹簧并进行模态分析，通过模态分析对超精密机床液压导轨进行识别，可以更好的掌握机床导轨性能。

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TBM刀盘系统动力学分层求解方法

安劭侠, 郭正刚, 李海周, 王明华, 霍军周, 徐兆辉

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 62-66. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.014

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全断面硬岩掘进机(TBM)作为一种高效的地下掘进设备，其复杂多变的工况环境往往造成其诸多的不确定因素，这些不确定因素往往会对动力学的求解造成很大的影响。针对这种情况，文章以区间理论为基础，提出了一种考虑不确定因素下的刀盘系统动力学分层求解的方法。首先，建立刀盘系统的动力学模型，并与不确定因素进行结合建立了含不确定因素的动力学微分方程；其次，进行典型动力学求解方法对比分析，来确定不确定因素下的动力学响应区间中值的求解方法，并利用中央差分理论求解动力学响应区间半径；最后，通过分层求解得到刀盘系统相应的动力学响应边界与实测数据的对比分析，发现文章提出的分层方法能够很好地包络实测的数据，也验证了该文方法的可行性和有效性。

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滚柱导轨副预紧拖动力与静刚度关联性研究

顾清宇, 梁医, 任选锋, 冯虎田, 周长光

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 67-71,75. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.015

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基于预加载的滚柱导轨副力学分析，利用Hertz接触理论，建立预紧拖动力和滚柱过盈量的关系式以及垂直静刚度和滚柱过盈量的关系式，推导出预紧拖动力与垂直静刚度的关联性模型，分别对单根导轨不同位置及同批次多根导轨的预紧拖动力和垂直静刚度进行测量。试验结果表明：无外载荷、无润滑、无密封圈时的导轨副预紧拖动力与20%额定动载荷下的静刚度呈正相关，验证了理论模型的正确性，可利用该模型通过预紧拖动力对其静刚度进行预测计算。

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基于非时间参考系的贝塞尔轨迹跟踪算法

刘国平, 徐彪, 蔡建兵

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 72-75. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.016

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为了提高复杂环境下机器人底盘高速运动轨迹跟踪精度，设计一套基于Bezier曲线路径的轨迹跟踪算法。该算法针对机器人移动速度大小，速度方向，控制周期三个控制要素提出了相应的控制策略，使用非时间参考的状态参量，避免由于时间参考产生的累积误差，以达到较高的轨迹跟踪精度。通过Matlab对该算法进行仿真分析，验证其可行性；并使用实验室自主研发的全向移动机器人进行实验测试，结果表明：该算法能够有效避免累计误差产生，极大提高长距离轨迹跟踪的精度；并且在不考虑误差累计的情况下，也具有很高的跟踪精度。

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复杂曲面柔性抛光材料去除模型研究

朱天宝, 金晓怡, 陈志鹏, 奚鹰

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 76-79,83. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.017

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针对目前复杂曲面产品的需求，首先，通过采用Preston方程与Hertz接触理论建立复杂曲面柔性抛光的材料去除模型，采用ANSYS软件对模型进行仿真分析，并与经理论计算得到的表壳工件的接触区域压强与接触面积进行了对比分析。结果表明：两者之间的相对偏差约为20%；其次，引入修正后的Preston方程，建立了最终的材料去除模型且更加符合抛光的实际过程。研究表明：材料的去除量与法向抛光力、抛光轮线速度、进给速度、接触面几何性质、抛光工具与工件的材料性质均有关；最后，通过对进给速度的修正，在恒定不变的法向抛光力下，工件材料去除量不受抛光轮磨损的影响而改变。为了合理控制接触压强和抛光轮的磨损，随着抛光的进行，进给速度逐渐减慢，可加工的工件数减少。

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基于改进EWT-SVD的轴承故障特征提取

车守全, 包从望, 江伟, 陈俊, 肖钦兰

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 80-83. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.018

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文章针对轴承早期故障特征的提取，提出了基于改进EWT-SVD的算法。首先，改进的经验小波(EWT)提出了模态分解数量确定的思路，自适应地将预处理信号分解到合适数量的模态分量，通过相关度系数验证了分解模态的信号有效性；其次，通过计算各分量的峭度值确定最优的特征提取模态分量，并通过变阈值奇异值分解(SVD)对模态信号进行去噪；最后，通过对重构特征信号进行Hilbert变换包络处理提取振动信号频率特征。实验证明了文章算法的可行性，同时，算法还具有计算速度快、以数据为主要驱动的特点。

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基于RISE的多移动机器人渐近轨迹跟踪控制

黄安贻, 许剑鑫, 侯至丞, 张弓, 李亚锋

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 84-89. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.019

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针对目前多移动机器人轨迹跟踪控制精度不高的问题，基于RISE(robust integral of signum of error)方法提出了一种渐进轨迹跟踪控制算法。首先，建立了差速机器人的动力学模型，并进行系统解耦及反馈线性化，得到一般的二阶系统模型；其次，对多机器人系统，基于RISE方法提出了对二阶可导且有界的时变信号的跟踪算法，实现领导者输入未知的情况下对时变信号的渐进轨迹跟踪。且该算法基于分布式结构，机器人无需知道全局状态信息。另外，应用李雅普诺夫稳定性理论、代数图论的方法证明了算法的稳定性，并给出系统稳定必要条件。在文章最后，给出了仿真实例和实验数据，证明了算法有效性。

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基于大数据深度迁移模型的机械故障诊断

曾德贵, 赵建明

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 90-94. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.020

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针对现有机械故障诊断方法在小样本条件下检测率低的不足，提出一种基于深度迁移学习模型的机械大数据故障诊断方法研究。构建深度学习模型，计算模型的稀疏特性和分类错误率指标，并基于此提取机械大数据的故障特征类型；针对实际检测中有效样本较少的不足，利用迁移学习方法将实验数据用于辅助机械故障特征大数据的训练与测试，不断地调整输出结果并提高对故障点的定位与诊断精度。实验结果表明，提出诊断方法的G-Mean指标优于现有方法，在故障比为1:1000的条件下，故障查准率仍可达到96.34%。

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不落轮对镟床车轮踏面非圆化在机测量系统

罗春刚, 王建民, 刘飞

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 95-98. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.021

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针对轨道机车车轮踏面轮廓的非圆化测量问题，文章结合不落轮对镟修机床数控系统，开发了基于数控系统的嵌入式不落轮对镟床车轮踏面非圆化在机测量系统。重点就在机测量系统中的数据处理方法、阶次评价方法和嵌入式测量系统的构建进行了研究。最后，在实际测试中验证了所开发的测量系统的合理性，测量结果证明不落轮对镟床车轮踏面非圆化在机测量系统具有较高的测量精度与工作效率，能够满足机床加工和实际测量的需求。

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考虑多因素影响的进给系统等效惯量辨识方法

湛承鹏, 杨啸, 赵万华

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 99-103. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.022

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为准确辨识进给系统等效惯量值，提出一种考虑电流环滞后及Stribeck摩擦影响的进给系统等效惯量离线辨识方法。首先建立考虑电流环滞后及Stribeck摩擦力影响的伺服进给系统离散模型。而后根据所建模型构造适应度函数，将参数辨识问题转化为参数优化问题。最后，基于差分进化算法求解该优化问题，获得进给系统等效惯量值。所提方法的有效性通过实验及仿真进行了验证。结果显示，与现有仅考虑库仑摩擦力的辨识方法相比，本文方法在不同幅值辨识指令下惯量辨识结果差异更小，惯量辨识结果更加准确。

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轮廓Hu不变矩的工件图像匹配与识别

江波, 徐小力, 吴国新, 左云波

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 104-107,111. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.023

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协作机器人在工业生产的流水线中得到广泛应用，目前，采用传统模板匹配和识别方法的协作机器人在识别与抓取工件时，对存在角度与模板不一致的工件往往识别与定位准确率明显降低。提出了一种通过计算工件最外层轮廓的Hu不变矩，采用轮廓Hu不变矩的方法进行工件图像的匹配与识别。首先对采集的工件图像进行灰度处理，滤波去噪等预处理，接着计算工件图像外轮廓的Hu不变矩和图像匹配系数，并设计旋转角度法计算工件图像角度的定位，最终实现工件的匹配和识别。实验验证结果表明，该方法与归一化相关匹配法比较，抓取准确度从63.6%提升到96.7%，耗时小于150ms，达到稳定性可靠、精度高、实时性强等设计要求。

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基于视觉的机器人目标抓取研究

李志昂, 李少波, 白强, 宋启松, 张星星

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 108-111. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.024

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为了减少机械臂在产品分类和抓取过程中的执行时间，减少定位误差，提高生产效率，提出基于视觉反馈机制的机器人控制方法。针对传统机器人只根据待抓物体特征点进行识别的局限性，根据机械臂系统可同时检测对象颜色和形状属性，提出基于RGB颜色空间和surf算法结合的目标对象特征提取方法；结合机械臂空间移动过程方法的研究，从机械臂逆运动学的角度出发，对以完成位姿定位的物体进行抓取；使用众为创造科技有限公司生产的xArm机器人验证所提方法的有效性和鲁棒性，结果表明该视觉识别方法有效提高了机器人抓取的精准性。

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开关磁阻电机电感模型非线性补偿与控制

党选举, 施亚洲, 姜辉

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 112-116,122. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.025

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为了有效抑制开关磁阻电机(SRM)转矩脉动，针对SRM强非线性电感特性难以建模，而基于线性电感模型的转矩控制产生转矩脉动过大的问题，文章提出强化学习与模糊推理相融合的SRM电感模型非线性补偿与控制方法。根据SRM转矩脉动特性，设计模糊推理规则，构建模糊补偿器，在基于线性电感模型的闭环控制系统中，利用能体现SRM模型误差的转矩偏差及其变化率，实现对线性电感模型的非线性前馈补偿，间接描述了电感的强非线性特性；引入强化学习，设计回报函数，与模糊补偿器相配合，进一步实现电感模型的非线性自适应优化补偿。此方法与直接对电感非线性特性建模的方法不同，是采用了一种非线性前馈补偿的方法，避免了对强非线性电感特性的直接建模。仿真结果表明，所提出的方法能更好适应SRM非线性电感特性，改善控制系统动态品质，有效地抑制SRM转矩脉动。

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基于切削力控制的薄壁件变铣削工艺参数研究

丁宏健, 邹斌, 薛锴, 孔维森, 陆荣

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 117-122. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.026

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由于具有比强度高的优点，铝合金成为航空航天薄壁零件的主要材料之一。但航空航天铝合金薄壁件的刚度一般较低，在加工过程中易受刀具磨损、切削力等影响，造成零件的加工质量降低。针对加工适配器壳体零件，基于恒切削力控制的方法，采用加工过程中变进给量的工艺策略进行切削参数的优化，分别对恒进给速度、以控制切向力为目标的变进给速度和以控制轴向力为目标的变进给速度，共三种条件下的加工效率、铣刀磨损和加工零件表面粗糙度开展研究，通过比较三项指标，得出最适合该零件的切削加工工艺为：以控制轴向力为目标的变进给工艺策略。

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钛合金对CFRP/Ti叠层构件螺旋铣孔表面质量的影响

王奔, 王禹封, 赵华, 孙磊, 庄鑫, 王明海

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 123-125,129. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.027

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为研究CFRP/Ti叠层构件螺旋铣孔时钛合金对复合材料孔表面质量的影响，通过对比复合材料孔下方有无钛合金支撑，对复合材料加工过程中的加工损伤进行分析。结果表明，无钛合金支撑的复合材料孔在稳定加工阶段轴向切削力及波动幅度较大；两种加工方式下复合材料孔入口处无明显缺陷，孔出口处存在毛刺现象；无钛合金支撑的复合材料的孔壁存在加工损伤，且出口侧存在纤维拔出。因此在CFRP/Ti叠层构件螺旋铣孔时，复合材料孔下方有钛合金支撑能有效降低复合材料在稳定加工阶段的轴向切削力及其波动幅度，还能提高复合材料孔出口质量及孔壁质量。

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副车架侧梁多机器人焊接工作站设计与仿真

吴亚赛, 许焕敏

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 126-129. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.028

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针对目前对于副车架的生产制造的研究较多的是对其前期结构设计和优化，而对其自动化生产的研究较少的情况，通过分析其焊接过程，设计一种由两台焊接机器人和两台搬运机器人组成的自动化焊接工作站。在机器人仿真软件RobotStudio中根据机器人焊接工作站布局建立仿真环境，在仿真系统中创建Smart组件并设计组件内部信号连接以实现动画过程，为4台机器人导入各自的机器人系统，并为各系统创建I/O信号，通过工作站逻辑将各系统间信号进行连接实现各系统间通信。最后按遗传算法规划的最优焊接路径，利用仿真软件自动编程。仿真过程表明了所建工作站布局的正确性，为汽车副车架侧梁的自动化焊接和类似的仿真设计提供了指导。

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叶序排布砂轮磨削微结构化表面的仿真研究

陶思远, 吕玉山, 汪宇晨, 宋征

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 130-133,138. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.029

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结构化表面在减小零件摩擦和表面拖曳阻力、改善零件的耐磨性方面均起到了一定的作用，能够有效地改善零件的机械性能。文章从仿生学中的叶序排布理论出发，设计了磨粒叶序排布超硬材料砂轮。利用不同形状磨粒叶序排布砂轮对平面形成结构化表面进行磨削，建立了砂轮磨削的运动轨迹方程，并应用MATLAB软件对磨削过程进行运动学仿真。仿真结果表明:不同形状磨粒的砂轮均可以实现凹坑、沟槽、凸台等结构化表面，且通过恰当的选择磨削用量和砂轮磨料的排布参数，可以获得不同形态的结构化表面。

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¹⁰B/Al复合材料超精密车削表面成形机理与影响因素分析

汪兴均, 王立平, 杜丽, 冯可

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 134-138. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.030

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为了满足精密物理实验纳米量级加工精度的需求，采用天然金刚石刀具对¹⁰B/Al复合材料切削加工是必然选择。通过分析¹⁰B/Al复合材料特性，研究了材料增强相受力状态与增强相破坏方式的映射关系，并研究了3种不同破坏方式：拔出、压入、断裂的切削表面成形机理。设计了考虑冷却润滑条件、切削深度、转速、进给的四因素三水平正交实验，结合表面成形机理，讨论分析了不同切削条件对切削表面质量的影响规律，结论认为，高转速、小切深、小进给、非油雾润滑更易获得好的表面质量。

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PVD-TiAlN涂层硬质合金刀具高速干车削TC4合金磨损演变机理

常垲硕, 郑光明, 李阳, 李学伟, 徐汝锋

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 139-141,146. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.031

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以难切削材料TC4合金的加工刀具为研究对象，采用PVD-TiAlN硬质合金涂层刀具进行高速干车削试验，研究刀具在切削中不同磨损阶段的磨损形式演变以及磨损机理。研究表明：涂层刀具主要的失效拐点在稳定磨损阶段后期。在高速车削不同刀具磨损阶段，随切削时间的增加，刀具前刀面主要磨损形式由月牙洼逐渐变为积屑瘤、崩刃以及涂层剥落，主要磨损机理为粘结磨损、氧化磨损；刀具后刀面的磨损形式由切屑与氧化物的粘结逐渐变为积屑瘤、崩刃、沟痕、涂层剥落以及高温烧蚀，主要的磨损机理为氧化磨损、粘结磨损以及磨粒磨损。

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一种三维几何公差标注信息审查方法

付超凡, 彭义兵

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 142-146. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.032

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为检查三维几何公差标注中存在的不规范和难以检测等问题，对几何公差的自动化审查方法进行了研究。对MBD(Model Based Definition)模型中的标注信息和几何信息进行提取和处理；采用混合式知识表达方法，将相关标准和知识等总结成审查规则；以基于规则的推理作为审查方式，并使用相关数据信息驱动推理，完成对几何公差信息的审查，并给出了三维几何公差自动化审查的总体过程。通过对3DDFM(Design For Manufacture)原型系统的继续开发，并以三维零件模型为实例，验证了该方法的有效性。

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基于改进灰色关联的飞机结构件变型设计

郝博, 董明强, 宋阳

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 147-150,153. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.033

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飞机结构件具有典型的多品种、小批量特点，为了提高设计经验与设计知识的积累和重用，提出了基于改进灰色关联理论的实例检索与实例匹配的变型设计技术。以典型飞机结构件为例，以CATIA软件为平台，CAA为开发工具，建立飞机结构件实例库，运用改进灰色关联理论检索出飞机结构件实例库中与设计问题相似度最高的实例模型，利用 CATIA 中超级拷贝功能按照新的建模基准拷贝检索出的实例模型特征，然后对其进行模型特征的更改，完成飞机结构件的变型设计。该变型设计技术提高了飞机结构件设计质量与效率，减少了设计反复，提高了飞机结构件设计知识的重用。

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基于机器视觉的柴油机缸套尺寸测量

任永强, 涂德江, 韩暑

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 151-153. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.034

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为满足柴油机对缸套尺寸的高精度需求，提出了一种基于RANSAC(随机抽样一致性)拟合缸套亚像素轮廓的内外径尺寸检测方法。根据生产线上工业相机获取的CCD图像结构和灰度的信息特征，该测量方法先采用双边滤波和形态学梯度算法对图像预处理，去除噪声提高对比度；然后在用大律算法(QTSU)和Canny边缘检测算子获取图像边缘的像素级坐标；通过双线性插值算法对像素级坐标进行亚像素的重新定位，获取边缘亚像素坐标；最后采用RANSAC拟合算法对缸套内外径进行尺寸测量。通过仿真与实际尺寸对比，该方法具有更好的定位精度和抗噪性，相比最小二乘法RANSAC检测更可靠。

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TiAlN涂层与Al₂O₃复合涂层刀具高温合金切削性能研究

龙重旺, 陈领, 郭智兴, 郭鑫, 刘俊波, 赵武

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 154-157. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.035

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为提升高温合金加工刀具的加工质量与效率，设计制备了用于金属陶瓷刀具的TiN/Al₂O₃/TiC/TiCN复合涂层(Al₂O₃复合涂层)与用于硬质合金刀具的TiAlN涂层。开展了进给量为单因素变量的切削实验，并从切削力变化、刀具磨损情况及被加工表面质量三方面验证对比刀具的切削性能。试验表明，涂层刀具的刃口钝化处理导致了其加工过程切削力的升高，其中TiAlN涂层硬质合金刀具切削力变化较平稳；Al₂O₃复合涂层刀具加工过程中出现了涂层剥落现象，而TiAlN涂层刀具磨损较小；TiAlN涂层硬质合金刀具获得的加工表面质量优于Al₂O₃复合涂层刀具。TiAlN涂层硬质合金刀具在耐磨性、涂层粘着力及加工质量三方面均优于Al₂O₃复合涂层金属陶瓷刀具。

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超声辅助切削微V形槽的切削特性研究

李煌, 许志龙, 皮钧

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 158-161. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.036

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针对常规切削V形槽微结构时产生较多毛刺和凹坑等表面质量问题，对超声辅助切削微V形槽的切削特性进行理论分析和实验研究，并与常规切削的微V形槽进行对比。利用单晶金刚石刀具，通过改变切削深度和切削速度对黄铜这一延性材料进行切削试验。实验表明，超声辅助切削的切削力显著降低，加工边界的毛刺和凹坑等缺陷明显得到抑制，最小侧面粗糙度可达13 nm。超声辅助切削可以有效减少V形槽毛刺的产生，降低其侧面粗糙度，提高加工质量。

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基于NSGA-Ⅱ的航发叶片粗铣加工工艺参数优化研究

李许庆, 石艳, 胥云, 黄兵, 廖映华

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 162-166. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.037

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针对航空发动机叶片粗铣时因工艺参数选择不当，导致铣刀温度过高(可达400℃以上)和金属去除率低的问题，采用了正交组合设计工艺参数集，基于Deform平台完成了叶片铣削加工模拟仿真，分析了刀具、工件温度场分布及刀具最高温度随时间的变化规律。应用多元二次回归方法建立刀具最高温度与切削速度v_c、每齿进给量f_z和轴向切深a_p的相关性数学模型，采用了方差分析检验数学模型与试验值的拟合度(P<0.0001)。以相对低的刀具最高温度和相对高的金属去除率为优化目标，利用NSGA-Ⅱ多目标优化算法获取Pareto最优解集。结果表明：在未考虑切削液的情况下，通过NSGA-Ⅱ优化算法能够有效的获取优选的粗铣叶片加工工艺参数组合，达到了控制刀具成本和提高加工效率的目的。

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基于双层编码的柔性作业车间分批调度研究

张奎, 朱斌, 郭岳, 李渊, 王振江, 丁凯

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 167-170. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.038

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针对柔性作业车间分批调度问题，提出一种基于双层编码的柔性分批调度算法。算法采用批量分割和工序调度相结合的双层编码方式，可同时对工件的批量分割和工序调度进行优化；并针对等量分批规则缺乏柔性的问题，提出一种FR柔性分批方法，使工件的批量分割可得到柔性调节。此外，该算法也考虑了生产车间的上期遗留任务问题。通过实例仿真分析，验证了该分批方法可有效减小子批数量，并明显缩短生产周期，同时也证明了该算法的有效性和可行性。

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基于属性相似度与聚类的知识服务匹配研究

郭宗祥

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 171-174. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.039

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针对云制造环境下产品研发知识服务匹配问题，在对知识资源属性详细描述的基础上，文章提出基于属性相似度衡量知识服务资源间的差异性，以达到知识服务匹配的精准性。基于相似度，以改进的K-means聚类算法对知识服务资源聚类，形成属性相近的类簇；基于可拓论完成类簇的初选，在类簇中完成知识服务匹配，以减小知识服务匹配的搜索空间。仿真结果表明，基于属性相似度与改进K-means聚类的知识服务匹配策略可极大提升知识服务匹配的效率，有效解决知识服务匹配问题。

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实时数据驱动的离散制造车间自适应调度方法

杨能俊, 郭宇, 方伟光, 黄少华, 吴鹏兴

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 175-179,184. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.040

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针对离散制造车间生产调度存在的缺少信息反馈、动态响应能力弱、决策实时性不足等问题，提出了一种实时数据驱动的自适应调度方法。首先，以物联设备实时采集的大量生产数据为基础，提出一种数据驱动的“感知-调度-执行”闭环决策机制；其次，设计了一种改进的协同多智能体Q-learning算法，通过经验共享机制解决多智能体间的信息交互问题，在此基础上，采用基于学习次数的动态搜索策略来提高不同生产状态下算法的学习效率，从而实现对不同工位的自适应调度；最后，以某航天产品机加车间为案例，验证了所提方法的有效性和可行性。

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基于改进蚁群算法的机械加工零件物流配送路径研究

余冬财, 朱华炳, 王烽, 高崧, 姚卫杰

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(9): 180-184. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.09.041

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针对机械加工过程中，蜗轮减速器零件的工艺路线问题，考虑车辆负载、配送路径长度与时间惩罚等约束，为了规划出最优配送方案，构造以运输成本最小为优化目标的调度模型，采用改进蚁群算法进行模型求解。将时间窗、节约矩阵作为先验信息引入状态转移策略以及对信息素更新的优化，采用蚁群算法对蜗轮减速器零件的配送路线问题进行求解，寻求最优配送方案以及对VRP问题的基准算例仿真，与其他算法对比，表明了该文算法的有效性。

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2020年, 第0卷, 第9期　
刊出日期：2020-09-25

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