2021年, 第0卷, 第10期　
刊出日期：2021-10-20

  

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设计与研究
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  基于改进蚁群算法的AGV多目标路径规划

  李传奇, 黄卫华, 章政, 金震, 张子然

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 1-5. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.001

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  为了有效保证物流仓储环境下AGV运行的高安全、低能耗等目标，设计了一种基于改进蚁群算法的AGV多目标路径规划算法。首先，基于物流仓储环境对AGV作业需求综合分析，选取路径长度、转角和、危险率和避障等待时间等因素作为路径规划的子目标，并采用熵权法确定各子目标的权值，建立AGV多目标规划模型；其次，改进蚁群下一栅格选取方式避免顶点碰撞，并在蚁群算法中引入非支配排序算法改进信息素给予机制，使蚁群寻路时受多个子目标共同引导，将蚁群算法扩展到多个目标函数优化。仿真结果表明，所设计算法实现了AGV合理、安全、有效的多目标路径规划。
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  锁止回路控制流道的流固耦合分析与优化

  彭昭, 吴怀超, 杨炫, 董勇

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 6-9. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.002

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  为了提高重型液力自动变速器锁止回路控制流道的结构合理性，使用ANSYS软件对锁止回路控制流道进行流固耦合分析，研究不同阀口开度L_s和结构参数h时压降和最大Von-mises应力的变化情况。其次，基于CCD-RSM试验建立完全二阶响应面模型，通过诊断图评估回归模型的拟合优度，分析阀口开度和结构参数的交互作用。最后，使用响应面法对目标参数进行优化。结果表明，优化后的锁止回路控制流道进出口压降减小了31.37%，最大Von-mises应力和最大变形量分别减小了31.20%和57.55%，为提升锁止阀的工作性能和使用寿命提供了有力的依据。
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  基于改进粒子群算法的自由曲面轮廓度评定

  万润, 王琳, 盛步云

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 10-13. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.003

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  为提高复杂曲面轮廓度评定精度，建立了曲面轮廓度数学模型。针对标准粒子群算法在求解过程中存在早熟收敛和局部寻优能力较差的问题，采用了一种引入天牛须搜索思想的改进粒子群算法来评定复杂曲面轮廓度误差。通过理论分析和仿真验证，证实了在寻找最佳变换矩阵过程中，多数情况下基于天牛须算法改进的粒子群算法相较于传统的评定方法具有更好的全局搜索性能，评定结果更加准确。同时在点到曲面STL模型距离的计算中，针对出现狭长三角面片的情况做了优化处理，并简化了投影点与三角面片关系判定条件，提升了算法的实用性和适应性。
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  基于DXF的复杂工件标定及相机参数优化

  于跃华, 王好臣, 赵锦泽, 丛志文, 高茂源, 李家鹏

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 14-18. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.004

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  为提高视觉伺服工业机器人对目标工件识别定位的精度，减小标定过程中的各项误差，在VC中设计了提取DXF文件实体段信息的程序。将DXF文件的提取与圆形基准面四点标定法和相交平面六点标定法相结合，为复杂工件的标定提供了准确的CAD图元信息支持；针对相机标定时的参数优化问题提出了一种自适应权重粒子群算法，该方法在使用张正友标定法获取了内参初始值的基础上对参数进行优化，扩大了惯性权重数值范围，同时根据每个粒子不同迭代阶段的适应值来赋予其特定的权重值，使不同的粒子具有适合其位置的速度，在保证收敛速度的同时避免了传统标定方法中算法易局部收敛的问题。实验结果表明：该方法成功减小了镜头畸变造成的误差，比传统方法具有更高的精度。
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  基于变量选择的装配过程质量预测模型构建

  臧阳阳, 栗仕强, 梁昭磊, 汪启华

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 19-22,27. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.005

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  由于装配过程的复杂性和非线性，质量影响因素较多，难以建立精确的质量预测模型，而引起产品质量问题的通常只有少数关键过程因素，据此提出基于变量选择和概率神经网络的质量预测模型。针对数据不平衡特征，采用多分类马修斯相关系数构建了概率神经网络预测模型；并采用后向选择方法自动识别出关键过程因素，实现了对产品质量特性的预测和质量问题的根源定位。在某高精度航空产品的装配过程进行了应用，验证了模型的有效性。
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  基于WATVFEMD-SAM的轴承声信号故障诊断

  杜正昱, 马洁

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 23-27. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.006

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  滚动轴承声信号与振动信号相比其信噪比更低，此外还会受到强脉冲噪声的影响。频谱幅度调制(SAM)是一种新的故障特征提取方法，该方法能够有效识别脉冲噪声并对信号进行非线性滤波。然而尽管其可抑制脉冲噪声，但依然会受到其他背景噪声的干扰导致其滤波效果受到影响。针对上述问题，提出一种加权平均时变滤波经验模态分解WATVFEMD及SAM的滚动轴承声信号特征提取方法。首先对声信号进行TVFEMD分解；其次，提出了一种强调敏感分量的新型指标，利用该指标对各个IMFs加权并重构为WATVFEMD信号；最后，对重构信号进行SAM并提取故障特征频率。仿真研究及实验表明，相比常用的快速谱峭度方法，所提出的WATVFEMD-SAM能够更加有效地提取声信号故障特征频率，该方法的有效性得以验证。
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  基于改进YOLOv4算法的零件识别与定位

  杨琳, 陈赛旋, 崔国华, 朱新龙

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 28-32,37. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.007

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  针对多角度无序零件视觉识别难度大，定位精准性差等亟待解决的问题，提出一种基于改进YOLOv4的零件识别与定位方法。首先，采用AdaBelief (Adaptive"belief"stepsize)优化算法代替原有SGDM (Stochastic gradient descent with Momentum)优化算法，提高收敛速度和识别精度；其次，利用Canny边缘检测和Sklansky算法将原有预测边界框改进为凸包和最小外接矩形框，提高定位精度；最后，在制作的零件数据集上进行零件识别与定位实验。实验结果表明，改进YOLOv4在零件数据集上的测试准确率(Precision)达93.37%，提高了3.47%，F₁(参数α=1时Precision和Recall的加权调和平均)由94.32%提升至96.16%，被检测零件的定位结果从原有预测边界框缩小到可表示零件形状的凸包和最小外接矩形框，以及最小外接矩形框的角点坐标，零件识别精度和定位精准性上均优于原有YOLOv4，满足视觉引导下对零件精准识别与定位的要求。
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  基于有限元法的活动弯头接触特性分析

  安劭侠, 简晓辉, 马利, 霍军周

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 33-37. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.008

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  活动弯头作为高压管汇的接头，其滚道槽经常由于出现压痕而造成弯头转动受阻。为分析滚道槽出现压痕的原因，探究其相对位置对接触特性的影响机理，采用有限元法对某型号活动弯头的接头处进行有限元建模，基于接触区域网格细化和接触参数的最优选择，得到并分析接头处的接触应力和塑性变形区的分布特点，进而对其进行结构优化。结果表明：接头处的接触应力分布不均，呈现出第一列滚道槽的接触应力最大，而第二列滚道槽的接触应力最小的现象；对滚道槽的优化设计能有效降低接头处的接触应力。
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  装配误差及交变温度对航天轴承套圈影响分析

  王兴东, 王郢瑞, 唐伟, 高鹏, 汪龙

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 38-41,46. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.009

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  以空间机械臂输出轴系的薄壁轴-角接触球轴承为研究对象，基于弹性力学组合筒理论建立了轴承内圈装配模型，详尽分析了带有形位误差的大尺寸薄壁轴承安装后和温度场下内圈变形量对径向游隙的影响。结果表明：在带有形位误差的装配中，轴线偏移侧接触面会产生较大的接触应力，随轴线偏移角增大，轴承径向刚度随之增加，并随着过盈量的改变而线性变化；在交变温度场中，角接触轴承径向游隙随环境温度的升高而减少，交变温度对径向游隙的改变比过盈量和形位误差量的影响大。
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  基于改进混合采样均衡化的质量规则获取

  李先飞, 高琦, 张乐

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 42-46. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.010

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  零件加工质量规则获取对于改善零件质量有重要意义。由于零件加工数据存在不均衡的问题，直接挖掘难以得到不合格品相关规则，而现有的采样均衡化方法往往存在误删关键样本、破坏样本总体分布、产生噪声等缺陷，会导致挖掘结果不准确，为此提出了面向不均衡数据集的基于改进混合采样的质量规则获取模型。先利用提出的基于关键规则欠采样与改进SMOTE过采样的混合采样均衡化方法，对质量数据均衡化处理，再使用FP-tree关联规则算法挖掘质量规则。利用企业实际生产数据，与基于FP-tree的方法、基于随机混合采样的方法进行对比分析，得出该模型在不减少获得的合格类规则及保证规则正确性的前提下，可以获取到更多的不合格类规则。
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  机器人交互作业中六维力传感器重力补偿研究

  陈浩文, 李坚, 王兵, 张涛, 管贻生

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 47-51. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.011

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  为使用六维力传感器精确地测量机器人末端执行器的接触力，需对安装于机器人腕部的六维力传感器进行零点校正及重力补偿。通过对不同机器人姿态下末端执行器的受力状态进行分析，根据力的等效原理，建立了零点校正及重力补偿的计算模型，计算零点校正及重力补偿参数，提出了一种六维力传感器的零点校正及重力补偿方法。在此方法下，仅需最少3个不同的机器人姿态信息及相应的六维力信息，即可得任意机器人姿态下对力传感器及末端执行器进行零点校正及重力补偿所需的参数。在静态实验中力和力矩平均相对误差均分别仅为2.07%和1.35%，在动态实验中分别仅为1.50%和0.75%。在实际恒力控制实验中，与采用未经重力补偿相比，经过补偿后能使机器人系统获得更好的力跟踪效果。
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  高液静压无心磨床磨削过程再生颤振的稳定性分析

  徐磊, 赵丽梅, 余炯

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 52-55,60. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.012

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  为了避免高液静压无心磨床在磨削工件时发生颤振，从而提高工件的加工精度和磨削效率，提出了从再生型颤振机理出发，建立高液静压无心磨床磨削过程再生颤振动力学模型，制取无心磨削稳定性叶瓣图，选取适当加工工艺参数的方法。首先，应用再生颤振理论研究高液静压无心磨床磨削过程，进而建立了考虑工件和砂轮再生颤振的动力学模型，并在磨削力模型中利用时间延时来表示再生效应，通过对动力学模型进行求解，得到高液静压无心磨床磨削过程稳定性叶瓣图，并将稳定性叶瓣图划分为符合切入式无心磨削的4个区域，为工艺人员选取磨削工艺参数避免颤振提供了理论依据。
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  基于集成迁移学习的滚动轴承剩余寿命预测

  鲁顺, 汪立雄, 徐增丙, 王志刚

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 56-60. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.013

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  针对滚动轴承剩余寿命(RUL)预测中自动故障边界识别精度不足与构建的健康因子单调性和趋势性不够理想的问题：提出一种基于集成迁移学习的滚动轴承剩余寿命预测方法。首先，利用源域数据协助标记不足的目标域数据训练具有不同激活函数的多个深度信念网络(DBN)，选用预测精度最佳的DBN识别故障边界；其次，将经过训练的DBN作为特征提取器迁移到目标域，利用主成分分析(PCA)将提取的特征进行降维构建轴承健康因子，通过集成策略构建集成的健康因子；最后，采用长短时记忆神经网络作为预测模型。采用XJTU-SY滚动轴承数据集进行验证表明，提出的方法能够有效地识别故障边界和构建的健康因子更好地反映退化趋势，同时提高剩余寿命预测准确度。
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  五轴数控机床三维空间标准球测量研究

  张竹青, 邢康林

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 61-64,68. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.014

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  高效测量标准球球心坐标对保证五轴数控机床精度、校准机床精度至关重要。针对五轴数控机床的通用形式，结合空间坐标变换计算，基于空间标准球及接触式探针测量法，提出了一种空间标准球球心自动测量方法，并研发了一种基于MATLAB的标准球球心测量分析软件。通过实验及仿真，对HU40-T及T-2五轴数控机床的空间标准球进行测量，测量最大误差分别为0.078 mm及0.02 mm,测量过程无碰撞干涉。研究结果证明了空间标准球球心测量方法的有效性及准确性，测量精度高，满足应用要求。
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  基于单元化方法的复杂轮系结构特征建模

  王广建, 王铁龙, 马雅丽, 董昊天, 梁晨

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 65-68. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.015

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  为了实现复杂齿轮传动系统结构方案数字化设计，利用系统单元化处理的思路对复杂轮系的结构特征模型进行了研究。首先，分析了复杂轮系的组成特点，提出了一类能够组成复杂轮系的基本结构单元模型；其次，在研究基本结构单元结构特征的基础上，组建了特征向量来描述基本结构单元的结构，建立了单元中基本构件和运动副的结构特征方程，获得了结构特征模型；最后，创建了单元的结构空间，得到了单元结构空间的运算规则。文章建立的复杂轮系结构特征模型与结构空间为复杂轮系的结构方案分析、结构空间设计奠定了必要的理论基础。
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  面向航空发动机故障知识图谱构建的实体抽取

  韩涛, 黄海松, 姚立国

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 69-73,78. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.016

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  针对航空发动机故障领域知识图谱构建过程中实体抽取的需要，构建了相关数据集，提出了一种融合字、词序列信息的Lattice Transformer-CRF实体抽取方法。该方法先是通过lattice结构，将字、词序列信息同时作为输入，通过Transformer模型进行特征提取后，将信息输入到CRF模型中进行序列标注，从而得到最优解。实验结果表明：在方法有效性验证中，与其他方法对比，在公共数据集上，所提方法的精确率、召回率和F值均取得了较高的得分；在方法适用性验证中，所提方法F值达到了95.02%，表明该方法可解决领域文本实体的自动抽取问题，且相较于其他4种传统方法更为先进、鲁棒性更强。
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  单晶铜四棱锥光功能织构模芯的切削晶面设计及表面质量评价

  周飞, 许志龙, 王大镇, 李煌

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 74-78. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.017

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  四棱锥光功能织构模芯加工质量决定其压印织构膜的表面质量。分析单晶铜各个晶面的结合力，采用结合力最小的(111)晶面构建四棱锥织构的4个侧面，并规划四棱锥织构模芯的切削方案。选择不同基准面加工单晶铜样件，得到(100),(110)和(111)三种晶面的平均表面粗糙度分别为：8.19 nm，9.75 nm，6.08 nm。分析得出4个侧面均为(111)晶面的四棱锥光功能织构模芯表面质量最佳，其平均粗糙度可达6.57 nm，利用逆反射比表面积Ks评价其形状误差，Ks值平均为96.6%，满足四棱锥光功能织构模芯的加工质量要求。
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  机器人激光检测手眼标定误差分析及优化

  刘建春, 马振飞, 黄海滨, 邹朝圣

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 79-82,87. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.018

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  针对小型异构件激光检测精度不稳定、标定复杂、鲁棒性差等问题，建立基于标准球的eye to hand手眼标定模型，研究球心拟合、模型求解两个影响手眼标定精度的重要因素，提出一种基于加权的改进方案。首先，对扫描截面进行半径拟合及分析，获取标准球最优检测区域，降低标定数据采集误差；其次，用最小二乘法初步计算球心坐标，提取各个采集点误差；再次，根据误差设定阈值，通过TuKey权重函数对各采集点重新加权迭代求解，精确求解球心坐标；最后通过重加权最小二乘对标定模型求解，去除误差较大点对标定结果的影响。结果表明：优化方案相较于原有方案最大误差减少了57.2%，平均误差减少了49.7%，提高了标定的精度和抗干扰能力。
控制与检测
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  基于GA-LightGBM的刀具磨损状态在线识别

  朱云伟, 黄海松, 魏建安

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 83-87. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.019

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  在刀具磨损状态识别中，传统机器学习模型如支持向量机(SVM)、BP神经网络(BPNN)等训练过程耗时较长，尤其是在数据量较大的情况下，即实时性不能保证。提出将模型训练速度快、精度高的轻量级梯度提升机(Light Gradient Boosting Machine,LightGBM)应用在刀具磨损状态的识别中，提出采用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)来优化LightGBM模型得到最优参数。在刀具磨损监测实验过程中利用加速度传感器采集刀具X、Y、Z轴上的振动信号，再利用小波系数阈值去噪法对数据去噪处理，并制备不同类别的不均衡样本数据。之后对各个模型进行训练测试。结果表明，在训练集、测试集精度处在相同的区间下，优化后的GA-LightGBM模型在模型耗时、AUC值方面有着明显优势。
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  具有输入约束的参数不确定机器人自适应控制

  樊开夫, 王福杰, 李绍宇, 李超凡, 任斌

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 88-92. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.020

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  机器人在实际工业应用场合中其执行器无法避免会受到输入约束，受限于参数标定精度与负载变化等因素也导致参数不确定性。为此，针对具有输入约束的参数不确定机器人系统开展研究，提出一种具有输入约束补偿的自适应鲁棒跟踪控制器，该控制方案无需建立输入约束的精确模型，同时未建模动态与外部扰动的上确界也不要求已知，极大减少对被控系统的预先标定工作。在进行运动学参数预估时采用投影算法避免产生奇异现象，通过引入Nussbaum增益矩阵实现输入约束补偿与在线轨迹跟踪控制。此外，借助Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性与误差收敛性，最后通过仿真验证了控制方案的有效性。
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  基于机器视觉的短轴零件圆度检测

  韩宗旺, 张伟, 程祥, 邹萌萌, 李锦超

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 93-96. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.021

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  针对目前人工测量轴类零件圆度存在的效率低、综合误差大等问题，搭建了一个基于机器视觉的轴类零件圆度检测平台，基于单目相机对工件轮廓进行三维重构，并提出一种基于最小包容区域原则的自适应搜索逼近法对得到轮廓关键坐标点进行了圆度评定，实现了轴类零件圆度误差的非接触在线测量。其测量结果与文献中极点法所测结果对比精度更高，且与三坐标测量仪测量结果值平均有7.6 μm的误差，较准确地测出了轴的圆度误差，证明该检测平台以及测量评定方法可以成功的对轴类零件进行圆度检测。
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  永磁同步电机的分数阶协同控制器设计

  王晓东, 马强, 冯占雄, 温云

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 97-100. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.022

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  为改进永磁同步电机控制性能，设计了一种基于分数阶的协同控制器。首先，将分数阶微积分与协同控制相结合，设计了分数阶速度控制器；其次，设计了协同负载转矩观测器，将观测值反馈至分数阶速度控制器,以降低负载转矩对系统的干扰；最后，设计了离散时间协同观测器，实现转子位置和转速的精确估计，提高系统的稳定性及速度估计性能。仿真结果表明，所提出的控制方案能够改善系统的瞬态响应和鲁棒性，对抖振抑制具有良好的效果。
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  基于gcCatBoost的扁平振动电机缺陷检测

  杨苗苗, 方夏, 王杰, 黄思思, 王杨

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 101-104,110. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.023

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  为提高扁平振动电机缺陷检测的精度，保证反馈模态稳定、提升产品形象，利用gcForest模型复杂度可根据数据集自适应调整与CatBoost算法的高准确率的优点，提出一种基于gcForest与CatBoost的缺陷检测方法(gcCatBoost)。首先，使用数据采集卡获取电机的电压信号；其次，将电压信号输入gcForest的多粒度扫描结构得到特征向量；最后，将得到的特征向量输入级联CatBoost结构进行分类，识别出电机的5类缺陷信号，将电机的不同品质量化。实验结果验证了该方法应用于电压信号诊断的可行性，比现有缺陷检测方法更精确，准确率达到98.41%，可以满足市场对扁平振动电机的品质需求。
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  基于改进MF-DFA的零件特征提取与缺陷识别

  何涛, 王幸, 王少东, 王正家, 盛文婷

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 105-110. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.024

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  针对现代工业制造背景下的个性化机械零件，通常具有不规则和一定自相似性的分形特性，提出一种基于改进多重分形去趋势波动分析(MF-DFA)法的零件特征提取与缺陷识别方法。首先，选用三角形覆盖模块替代传统MF-DFA法中的正方形覆盖模块，解决传统MF-DFA法存在过度覆盖的问题，为零件图像缺陷识别提供更精准的数据；其次，利用改进MF-DFA法计算零件图像的多重分形谱；再利用核主成分分析(KPCA)方法提取零件图像的缺陷特征值；最后通过支持向量机(SVM)对零件缺陷进行识别。实验结果表明，三角覆盖二维MF-DFA算法能够准确提取零件特征，提高零件缺陷识别的准确率。
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  自适应VMD-FSK对低速重载下的转轴裂纹诊断

  司呈鑫, 章翔峰, 姜宏, 马铜伟, 申勇

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 111-114,119. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.025

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  为了能更好的提取出低速重载下转轴裂纹的微弱故障特征，在充分考虑到微弱故障信号的周期性后，对变分模态分解(Variational Mode Decomposition，VMD)的影响参数使用粒子群算法进行优化。信号经自适应VMD算法分解后，得到若干本征模函数(Intrinsic Mode Function，IMF)，由相关系数法获得最优分量，结合快速谱峭度法(Fast Spectral Kurtosis，FSK)对最优分量进行带通滤波，对滤波信号包络谱中的故障特征进行分析。仿真与实验结果表明，包络谱中转频及其2、3倍频突出,与低速重载下转轴裂纹故障机理分析一致。
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  多孔准直器基本性能测试分析

  颜泽林, 刘善敏, 武晓光, 汪炜

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 115-119. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.026

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  准直器是氢原子钟必不可少的元件，针对目前单孔准直器尺寸大的问题，提出基于电子束曝光制备新型多孔准直器的思路。通过电子束曝光技术和玻璃棒管嵌套拉制法制备的13 μm、20 μm、10 μm、12 μm这4种多孔准直器的对比，探究了孔径形貌、光透过率、内壁粗糙度等基本性能。实验结果表明准直器光透过率按孔径由小到大分别是99.04%、98.06%、98.40%、96.18%，前3种准直器这一项性能指标都较为优越。内壁面粗糙度Sa按孔径由小到大分别是0.757 nm、1.210 nm、6.991 nm、7.350 nm，表明玻璃棒管嵌套拉制法制备的准直器在这一指标上性能较优越。
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  基于双目视觉的机器人快速示教系统

  潘海鸿, 杨竑宇, 田硕, 梁旭斌, 陈琳

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 120-123,128. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.027

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  针对工业机器人传统示教方式存在示教难、示教慢的问题，基于双目视觉提出构建机器人快速示教系统。该系统将双目视觉模块固接在机器人末端工具上，减小示教范围限制；设计出一种带有特征板和位姿测量杆件的手持示教装置，用于对设定点进行快速位姿示教；采用最小二乘法实现特征板到位姿测量杆件末端的平移参数标定。该系统通过双目视觉模块采集手持示教装置特征板图像，并进行图像处理获得末端点的位姿信息；将该位姿信息转换到机器人基坐标系下，实现机器人示教再现。搭建川崎RS010NA六自由度工业机器人的双目视觉快速示教系统，进行空间25点的示教复现测试，机器人示教复现位置平均误差为2.427 mm；采用移动示教后，平均位置误差下降25.3%；测试结果表明该系统具备可行性，且移动示教可以提高示教复现精度。
工艺与装备
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  基于改进遗传算法的磨削能耗预测及工艺参数优化

  李阳, 刘俨后, 张昆, 田业冰, 田承金

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 124-128. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.028

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  针对磨削过程中能耗预测及低能耗加工问题，提出了一种基于改进遗传算法的磨削能耗预测及工艺参数优化方法。首先，基于多元非线性拟合回归理论建立了表面粗糙度和磨削能耗的预测模型，并验证了预测模型的准确性；其次，遗传算法中将能耗预测模型作为目标函数，表面粗糙度预测模型作为约束条件，并采用改进的十进制编码解码和染色体三点同时变异方式进行工艺参数寻优；最后，通过实验数据验证了多元非线性拟合回归预测模型的准确性和求解算法的有效性。实验结果表明：该方法预测的工艺参数理论值可实现磨削加工中能耗最小化。
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  基于数字孪生的全周期智慧车间系统

  肖庆阳, 方建儒, 王龙, 李金钟, 刘冬

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 129-132. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.029

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  为了实现从产线规划到生产监控的全生命周期管理，提高车间的信息化、智能化水平，保证车间的生产效率，降低车间安全事故发生的概率。基于数字孪生技术建立物理产线的数字孪生体，提出“内部驱动仿真—虚拟控制器联调—真实控制器联调”的联合仿真方式，基于OPC UA协议完成数字孪生体与物理产线的“虚实交互”，以高精度、高实时性、高可信度反映物理产线的运行情况，根据数字孪生体对实际生产过程进行指导和改进。建立了汽车减速器壳体生产车间的智慧车间系统，完成了从孪生体搭建、多步仿真调试、信息交互，现场展示到指导生产的全周期智慧车间系统的设计和验证。
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  考虑几何公差的设计与工序公差并行分配研究

  彭和平

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 133-138. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.030

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  设计与工序公差并行分配大多数集中于尺寸公差的并行设计上，较少考虑几何公差。研究的目标是对并行公差模型进行扩展研究，以便考虑几何公差要求。首先，根据几何公差各自的特点，将其转换为等效尺寸公差或仅作为附加加工约束处理；然后，以期望质量损失和制造成本之和最小为目标函数，以产品功能约束、几何公差约束和经济工序边界约束为约束条件，对并行公差分配模型进行扩展，并采用非线性规划技术对扩展后的模型进行求解以获得优化的设计公差和工序公差值；最后，通过滚轮装配的并行公差优化分配实例验证该方法的有效性。
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  基于Plant Simulation的多机器人协作分拣系统仿真分析

  秦德金, 周临震, 肖海宁

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 139-142,146. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.031

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  为了分析并提升多机器人协作分拣系统的效率，构建了其仿真模型并提出对应的路径规划与避碰交通管理方法。首先根据多机器人协作分拣流程，构建了对应的仿真模型；然后，为了提升多机器人路径分布的均衡性，提出了一种多目标优化路径规划算法；其次，设计了一种基于栅格点动态分配的交通管理方法以兼顾多机器人间的避碰及作业区共享需求；最后，利用构建的仿真模型对提出的方法进行分析，仿真结果表明所提出的多目标优化路径规划算法，能够显著提升多机器人路径分布的均衡性，从而提升多机器人系统的分拣效率。
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  抱轴箱体双面卧式数控车镗床设计

  周海泉, 周文锦

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 143-146. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.032

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  针对DJ4、SS4B、SS6B型机车抱轴箱体需一次装夹完成其两端所有内孔、外圆、端面、倒角和切槽等的加工，且在同时保证加工尺寸公差、粗糙度、形位公差均符合图纸要求的需求。通过加工工艺分析，确定采用数控平旋盘可有效地满足此种工序集中的快捷加工要求，据此设计了一款抱轴箱体双面卧式数控车镗床。现该机床已研制成功并交付使用，经使用证明该机床操作简单，可有效地保证各型机车抱轴箱体的加工质量并大幅提高生产效率。
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  Inconel 718镍基合金高速铣削表面粗糙度研究

  盖立武, 吴查穆, 张克栋

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 147-150. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.033

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  Inconel 718镍基合金材料的切削性能较差，零件的表面粗糙度较难保证。为了提高Inconel 718镍基合金零件的表面粗糙度，采用正交试验和极差分析法研究了高速铣削Inconel 718镍基合金时切削速度、每齿进给量、切削深度、切削宽度等4个铣削参数对表面粗糙度的影响规律。运用多元线性回归分析的方法建立了表面粗糙度的预测模型，经过残差图检验具有较高的显著性。利用表面粗糙度预测模型对随机选取的10组切削参数进行表面粗糙度预测，将预测结果与实际测量结果对比，算出综合误差为5.1%，验证了建立的Inconel 718镍基合金表面粗糙度预测模型的有效性，为实际加工中优化切削参数以提高铣削镍基合金零件表面质量提供了一定的理论依据和参考价值。
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  Al₂O₃-TiC复合陶瓷刀具干切削RuT450表面质量研究

  林勇传, 冀全鑫, 赖德斌, 周宇峰, 韦珏宇

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 151-154. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.034

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  为探究和改善蠕墨铸铁RuT450切削加工性能，基于正交试验，采用涂层/无涂层Al₂O₃-TiC复合陶瓷刀具对RuT450进行车削加工，探究涂层和切削参数对工件表面质量的影响及机理，为复合陶瓷刀具切削RuT450提供理论依据。结果表明：涂层复合陶瓷刀具切削一致性更好，更适合加工RuT450；对RuT450表面粗糙度影响最显著的因素是进给速度，其次是切削速度，背吃刀量对表面粗糙度的影响程度相对较小；切削速度(Vc=400 m/min)、进给速度(f=0.05 mm/r)、背吃刀量(a_p=1 mm)时能获得最好的表面粗糙度；表面硬度随着切削速度的增大而增大，而随着进给速度、背吃刀量的增大基本不会出现明显的变化。
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  Ti6Al4V切削过程中动态再结晶模拟

  徐江毅, 何林, 王萌, 周滔, 赵先锋

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 155-160. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.035

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  零件的力学和物理性能很大程度上取决于材料的微观组织和化学成分，针对钛合金在机加工过程中会发生严重的塑性变形和较高的温度下所触发的动态再结晶(DRX)以及动态回复现象成为了微观组织演化的一种机制，通过建立有限元-元胞自动机(FE-CA)耦合的DRX预测模型，该模型包括位错密度模型、晶粒形核模型、晶粒长大模型，目的是为了研究车削钛合金过程中的微观组织演化机制，在不同进给量下温度、应变、应变率对DRX的影响规律，结果表明：温度的增大有利于DRX行为的发生，较高的应变有利于DRX晶粒的长大，较大的应变率增强了形核率的发生而抑制了晶粒的长大；随着进给的增大，切屑更容易发生DRX，切屑晶粒细化程度增强，而已加工表面细化程度减弱，刀具后刀面磨损更易触发已加工表面的DRX。
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  发动机活塞油环刮片自动装配机的研制

  吴嘉明

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 161-162,168. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.036

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  为提高发动机活塞油环刮片装配工序自动化程度、提升合格率水平，通过对刮片装配要求分析和形状特点研究，设计了约束结构合理控制刮片在涨开过程中产生的扭曲变形，使送料模块、定位模块和安装模块间协调动作，实现上下刮片的自动进料、一次性自动装配，缩短了工序流程，实际应用结果表明装配机自动化程度高，生产效率和装配合格率满足设计要求。
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  铝合金螺纹挤压加工载荷仿真及刀具参数优化

  王建文, 李超, 徐兴伟, 文亮, 安庆龙, 陈明

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(10): 163-168. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.10.037

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  面向汽车发动机箱体类零件生产线中的螺纹挤压成型工艺过程优化，基于加工过程有限元仿真和实验验证分析刀具载荷因素影响，优化刀具结构参数。基于Deform-3D实现A356铝合金工件螺纹挤压成型有限元建模仿真，求解加工过程刀具载荷数据，结合多组加工参数下的工件螺纹加工实验验证了仿真模型有效性。基于正交试验法获取多组仿真载荷数据，结合极差法分析刀具结构参数对刀具扭矩和轴向载荷的影响，结果表明：丝锥截面棱边数对挤压扭矩影响最为显著，棱齿铲磨量对挤压轴向力影响最显著。面向自动化生产线螺纹加工的刀具寿命提升和加工能耗控制，以降低刀具扭矩和轴向力为目标，通过仿真试验进行了刀具结构参数寻优，有效提升了刀具性能，缩减了刀具优化设计时间和成本。