2021年, 第0卷, 第12期　
刊出日期：2021-12-20

  

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设计与研究
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  基于稀疏光流法的改进ORB特征匹配算法

  陶卓, 黄卫华, 章政, 姚艺, 何佳乐

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 1-5. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.001

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  考虑到无人机运动、机载摄像头采集效果、信号传输以及环境变化等因素，针对传统ORB特征匹配算法存在匹配精度低、鲁棒性差等问题，提出了一种基于稀疏光流法的改进ORB特征匹配算法。首先，采用高斯滤波对无人机采集的图像进行预处理，并采用Harris算子剔除特征点中伪角点，提高图像特征点的质量；其次，采用K-means++算法实现图像特征点的聚类处理，由此减少暴力匹配的计算量；在此基础上，将稀疏光流法引入ORB特征匹配算法，计算特征点的运动向量并根据估计特征点在待匹配图像中的二维坐标，实现剔除偏离聚类中心较远的特征点匹配对，再经过随机抽样一致性算法优化后最终特征匹配结果。实验结果表明了所设计的改进ORB特征匹配算法可行性和有效性。
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  基于传动误差的齿轮系统时变频响函数辨识

  朱子文, 贾山虎, 何声馨, 张二亮

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 6-9. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.002

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  针对齿轮系统传动过程中典型的时变特性，研究了一种齿轮时变系统的数据驱动建模方法。以负载扭矩引起的广义力为输入，以动态传动误差为输出，运用周期时变系统辨识理论，建立了齿轮系统时变频率响应函数的辨识方法。数值算例的结果表明，所辨识出的频率响应函数可以准确刻画齿轮系统的时变特性，与理论时变传递函数吻合较好。因此，所提出的方法具有较高的建模精度，为齿轮系统动态特性的分析奠定了基础。
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  基于改进一维卷积神经网络的多轴工业机器人故障诊断

  潘屹豪, 肖红, 周玉彬, 黎萍, 姜文超, 熊梦, 贺忠堂

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 10-14,18. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.003

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  针对工业机器人运行过程中故障诊断精度较低、速度较慢的问题，提出一种基于改进一维卷积神经网络的多轴工业机器人故障诊断模型正交正则化一维卷积神经网络（SRIPCNN-1D）。首先，通过随机采样和Mixup对工业机器人故障数据进行增强；其次，采用正交正则化（SRIP）一维卷积神经网络（CNN-1D）将工业机器人原始运行数据进行端到端训练；最后，利用训练后的模型对工业机器人进行快速故障诊断。实验平台采用某国产机器人设备，采集力矩、速度、位置、电流等运行变量数据300万条，对诊断精度指标进行实验测试，并与WDCNN，CNN-1D模型进行实验对比，结果表明SRIPCNN-1D方法可以有效诊断工业机器人故障。
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  喷涂机器人IMU采样示教及其误差补偿

  黄耀聪, 高伟强, 刘达, 刘建群

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 15-18. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.004

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  针对喷涂机器人示教效率低、使用惯性测量元件（IMU）获取的示教数据精度不足等问题，提出了融合IMU采样数据与激光线阵定位数据的示教轨迹定位方法。首先，使用支持向量机（SVM）进行运动状态识别，并计算出喷枪在机器人坐标系的运动轨迹；其次，使用激光线阵定位数据进行轨迹误差的分段补偿，实现轨迹定位。在算法推导的基础上进行了实验，数据表明该算法采样示教精度能达到3 mm，能够解决IMU累积误差的问题、满足机器人喷涂示教的需要。
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  基于静压轴承的非圆轨迹成型及控制

  詹烁, 潘伟, 张艺馨, 黄冉, 路长厚

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 19-22,26. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.005

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  为了实现机床的非圆曲面加工，采用了基于主动控制型静压轴承系统的非圆轨迹成型技术。系统由静压轴承和压电薄膜节流器组成，主要原理是通过节流器对静压轴承进油量的主动调节实现主轴的非圆轨迹运动。同时对系统进行动力学建模和参数辨识进而得到了系统模型。通过实验中主轴非圆轨迹的运动，验证了系统模型的有效性。此外，对于该系统在加工中存在的外部扰动进行了分析，从而得到在外部扰动下主轴轨迹的变化情况，最后通过PID控制器对主轴的运动进行调节。仿真结果显示，PID控制器能够较好地对误差进行调节。
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  基于跳距修正的WSNs的无线传感网络节点定位算法

  陈卡

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 23-26. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.006

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  针对DV-Hop算法的定位精度不高问题，提出基于跳距修正的节点定位算法（Hop Distance-Corrected Localization，HDCL）。HDCL算法先利用无偏估计对跳距进行修正，并依据共线度概念筛选适宜的锚节点，再利用这些锚节点估计未知节点。最后，构建基于定位误差的目标函数，再利用Jaya算法估计未知节点位置。仿真结果表明，相比于基于平均跳距优化的DV-Hop改进算法（Average Hop Distance Optimal DV-Hop，AHDD）算法，HDCL算法的平均定位误差平均下降了约11%。
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  基于MLS-SVR多响应曲面法的FDM参数优化

  崔庆安, 赖旭东

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 27-31,36. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.007

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  提出基于多输出最小二乘支持向量回归（MLS-SVR）的多响应曲面法优化FDM工艺参数，以降低打印件侧面尺寸误差、表面翘曲，约束打印时间。首先，在利用拉丁超立方抽样设计实验的基础上运用MLS-SVR对尺寸误差、翘曲和打印时间进行多输出拟合；然后，运用带约束遗传算法在打印时间输出不大于1173 s的约束条件下，对由尺寸误差、翘曲输出组成的复合响应进行寻优并进行实验验证；最后，在相同条件下运用传统多响应曲面法对尺寸误差、翘曲进行优化。结果显示，所提方法尺寸误差、翘曲优化结果分别为3.71‰、0.177 mm。同传统多响应曲面法相比尺寸误差减少53.39%，翘曲减少71.13%，同时可有效约束打印时间。所提方法对FDM多输出复杂系统建模能力和优化能力更强，更加适用于多输出复杂系统的建模和优化。
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  基于改进蚁狮算法的仓储机器人路径规划

  周晟, 郦佳燕

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 32-36. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.008

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  针对仓储机器人工作时间最优化设计，优化算法引入混沌序列、随机分形自适应搜索策略和自适应边界策略，提出一种改进蚁狮算法。通过转换思路将传统的时间优化问题转换为仓储机器人工作时，路径最短且转弯次数最少的多目标路径规划问题，运用效用函数构造多目标求解函数式，选用栅格法模拟库房存在障碍物时的工作环境，合理设置初始条件后在MATLAB工具箱中进行多障碍路径规划仿真，仓储机器人均能完成堆垛任务，验证了算法的有效性，为后续研究奠定基础。
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  DDPG优化算法的机械臂轨迹规划

  张浩博, 仲志丹, 乔栋豪, 赵耀, 杨遨宇

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 37-40. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.009

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  针对传统深度确定性策略梯度算法（Deep Deterministic Policy Gradient，DDPG）在机械臂轨迹规划中学习效率低、规划时间长的问题，提出了一种基于SumTree数据结构的加权采样DDPG算法。首先，对Q-learning的动作价值函数进行优化并引入OU随机噪声模型；其次，对经验池中的样本添加一个优先权，优先权大的样本有更大的概率被采样出来进行训练，从而提高样本的利用率；最后，基于ROS平台搭建虚拟机器臂的实验环境进行仿真。实验结果表明，在优化后的DDPG算法下，智能机械臂达到最大累积奖励时间提前了53.8%，学习效率提高了一倍以上，明显优于传统的DDPG算法。
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  基于切削微元的盘铣刀铣削力预测研究

  孙兴伟, 戚朋, 杨赫然, 董祉序

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 41-44. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.010

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  针对螺杆转子盘铣刀加工过程中的铣削力预测问题，提出了瞬时铣削微元的盘铣刀铣削力预测方法。首先，根据实际加工工况分析螺杆转子铣削过程，建立盘铣刀和工件的坐标系，在此基础上建立稳定切削位置的微元铣削力模型，该模型由盘铣刀刀刃微元切削弧长、微元切削宽度和瞬时切削厚度组成；其次，结合瞬时铣削力系数和平均铣削力系数辨识方法提出了基于瞬时切削微元和加工参数的铣削力系数辨识方法；最后，通过辨识实验求解出铣削力系数并进行实验结果对比分析。实验结果表明，铣削力预测模型及系数辨识方法可对螺杆转子盘铣刀铣削力进行准确预测，进而为螺杆转子加工参数的优化提供了理论依据。
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  基于kriging模型的大功率液力变速器支撑优化

  谢国平, 杨旭东, 孙栋, 周志祥, 陈波

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 45-48. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.011

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  针对现有大功率液力变速器支撑结构稳定性差，提出了一种仿真结构分析与参数调整相结合的研究方法对支撑结构进行优化设计。该研究方法利用了Abaqus软件对多个支撑模型进行模态分析，得到不同支撑块数量和不同约束的各阶固有频率，经对比分析后，选定0支撑块8约束模型为基础进行参数设计，之后采用拉丁超立方抽样对设计变量进行抽样，并分析出对应的响应值，而后导入MATLAB中拟合kriging模型，经PSO算法对该模型进行优化后得到参数，并通过以上参数建立三维模型进行kriging模型精度检验。经仿真实验后显示其结构优化结果良好，结果误差仅为0.31%，优化后模型目标函数提高31.97%，振动稳定性得到提升，且质量减轻了51.414 kg。达到了简化大功率液力变速器支撑结构，提高机械性能的研究要求。
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  基于2DSVD特征提取的工业设备故障诊断

  王正家, 刘鸣, 何嘉奇, 陈长乐

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 49-52,57. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.012

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  工业设备数据通常具有“多变量+时序”的复杂二维特性，而在当前工业设备故障诊断领域，主流的特征提取方法只提取了一维特征。针对特征提取不充分的问题，提出一种基于2DSVD特征提取的工业设备故障诊断方法，该方法首先使用故障诊断训练样本集构造行-行以及列-列的协方差矩阵，然后通过协方差矩阵的特征向量提取样本特征，最后结合KNN算法对特征集合进行分类，实现故障诊断。使用2DSVD方法提取的特征矩阵不仅行数及列数比原故障诊断样本低，而且充分考虑了样本的二维特性。同时，构建了基于2DSVD+KNN的故障诊断模型，并利用自动洗车机实验数据与传统的只基于1维特征提取的方法以及无特征提取的方法进行对比实验，实验结果表明基于2DSVD特征提取方法的故障诊断准确率有明显的提高。
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  单目机器人手眼标定研究

  邓仕超, 梅枫, 高兴宇, 杨龙, 梁晨光

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 53-57. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.013

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  手眼标定是研究机械手工具坐标系与相机坐标系之间的转换关系。提出了一种单位八元数手眼标定算法，具有较好的精度和抗噪声能力。该算法在传统的对偶四元数的基础上结合数据在特殊正交群上的特点，有效地恢复数据在特殊欧几里得群的同步问题，通过手眼关系AX=XB的模型，实现旋转和平移矩阵的同步最优解，使手眼标定以一种更简单的方法来解决。实验结果表明，相比于传统的对偶四元数算法速度更快、鲁棒性好，具有较好的稳定性和实用性的优良效果。
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  基于改进贪心算法的Delta机器人分拣路径优化

  赵铁军, 王玲

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 58-61,66. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.014

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  针对双传送带高速分拣系统分拣效率不高的问题，提出一种基于改进贪心算法的高速分拣系统。根据贪心算法只能选取当前局部最优解的特征，达到实时规划排序路径和优化每个轨迹的目的。通过分析双传送带生产线的工作过程，用改进的梯形加速度算法对“门”型分拣轨迹进行规划，同时采用改进的贪心算法对路径进行排序规划，缩短了Delta机器人完成任务分拣的总行程，提高生产线的效率。对基于改进贪心算法的分拣系统进行验证，与现有的方案相比，分拣系统的效率提高了8%，验证了改进贪心算法在双传送带分拣系统中具有可行性和高效性。
控制与检测
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  Delta机器人增广非线性PD控制研究

  王钰奉, 陈伟堤, 施祥玲, 祁佩, 于文凯

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 62-66. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.015

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  针对Delta机器人高速运动时的精度控制问题，基于虚功原理和从动臂集中质量方法建立机器人动力学模型，有效地提高了模型求解效率。在此基础上，结合逆动力学模型进行力矩前馈补偿，并引入非线性饱和函数代替传统定常控制参数，实现对Delta机器人的增广非线性PD控制。为了验证该算法的控制效果，联合ADAMS与Simulink软件建立机器人虚拟样机，同时在自研的机器人实物样机上搭建运动控制试验平台。仿真和试验结果表明：跟增广PD控制相比，增广非线性PD控制能获得更高的控制精度，且高速运动时精度提升更为明显。
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  多轴伺服系统的非线性PID交叉耦合轮廓控制

  盛贤君, 路赛利, 刘宁

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 67-70. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.016

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  针对多轴伺服系统动态特性不匹配及轴间耦合带来的轮廓控制问题，在分析系统轮廓误差的基础上，将非线性PID控制器（NLPID）应用于单轴位置控制和交叉耦合控制（CCC）。对于任意轮廓曲线，非线性PID交叉耦合轮廓控制（NLPID-CCC）在加快伺服轴动态响应提高单轴跟踪精度的同时，实时估计轮廓误差后进行动态增益补偿至各轴，实现轴间信息共享减小系统轮廓误差。利用X-Y平台以典型的圆轮廓进行实验，结果表明：与变增益CCC方法相比，NLPID-CCC方法在轮廓误差的均方根值、最大值和平均值分别减少了30.77%、32.65%和30.43%，有效加快了伺服轴动态响应，提高了系统的轮廓加工精度。
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  典型几何特征在机测量评定算法研究

  丁文政, 王明涛, 陈勇, 卞荣

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 71-74,78. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.017

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  复杂工件轮廓在机测量中，由于单个几何特征数据量小，转接处易受噪声干扰，单纯使用最小二乘法拟合评定具有一定的局限性。基于数控加工中心在机测量系统，首先提出了特征辨识和滤波算法，将复杂工件轮廓测量数据分解成水平直线段、倾斜直线段和圆弧段等典型几何特征；然后开发了相应的特征评定算法，并计算出几何特征的标注尺寸；最后进行了实例分析。结果表明：在工件随机放置的状态下，特征辨识和滤波算法能准确有效地提取出几何特征点，实现典型几何特征的分解，特征评定算法精度高，能满足智能制造在机测量的需求。
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  基于机器视觉的锂电池正负极冗余度缺陷检测

  陈家智, 吴永明

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 75-78. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.018

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  针对锂电池正负极冗余度缺陷的检测要求，应用机器视觉技术，研究一种在线、高效的检测算法。从X射线原始图像中提取需要检测的感兴趣区域（ROI），对ROI图像进行频域降噪处理，然后采用空域滤波、形态学操作、轮廓提取等一系列空域操作，将负极片冗余区域提取出来，再运用直线检测技术找出线段信息，排除干扰项，找到目标冗余线段，提取其长度和角度等特征信息，设计分类器，将正负极冗余度等不满足技术要求的锂电池识别出来。实验表明，该算法准确率达98.5%、平均检测时间为721 ms，具有稳定性好、运行速度快等优点，满足工业检测中的实际需要。
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  面向航电集成测试的故障诊断系统

  张文林, 李玄玄, 王凯, 李伯宁

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 79-82,86. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.019

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  为了提高航电系统的诊断效率，提出了一种基于网络结构的航电故障诊断系统的设计方法。首先，以航电集成测试系统为平台，提出了一种面向航电集成测试的故障诊断架构；其次，利用贝叶斯网络构建出故障诊断模型，并通过SMILE接口来实现调用；最后，进行实例分析，构建的故障诊断系统通过自动获取到ARINC664总线的BITE信息作为观测证据，并融合其他观测证据进行综合诊断，动态输出具体部件的故障概率与维修决策。仿真结果表明，该故障诊断系统可以实现航电系统故障的动态诊断与全面推理，简化和优化排故流程，提高了维修效率，对于真实航线维修具有一定的理论价值。
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  改进的Faster-RCNN在焊缝缺陷检测中的应用

  唐茂俊, 黄海松, 张松松, 范青松

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 83-86. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.020

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  针对传统检测算法在焊缝缺陷检测上的局限性，以及现有检测模型准确率较低等问题，提出了一种改进Faster-RCNN焊缝缺陷检测模型。该模型以基于ResNet101的Faster-RCNN目标检测网络为原型，引入K-means算法对锚框进行优化，改善目标框定位问题。为避免由于数据集过小产生的过拟合现象，采用传统图像增强方法对样本进行扩充。引入FPN多尺度检测网络并加入DCR解耦分类细化结构提高精度与检测速度。结果表明，该改进模型训练所得模型具有良好的鲁棒性，相比原始Faster-RCNN算法召回率提高了14.7%，精确度提高了2.4%，AP值提高了0.113，每副图像检测时间为0.245 s。在真实样本中表现好，可有效利用于焊缝缺陷检测。
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  不同重力环境下DFFSR自适应神经鲁棒控制

  武宁宁, 孟广耀

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 87-91. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.021

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  针对自由漂浮双臂空间机器人（Dual-Arm Free Floating Space Robot，DFFSR）在地面装调与空间作业不同重力环境下的轨迹跟踪控制问题，提出了一种自适应RBF神经网络鲁棒控制方法。首先，根据第二类拉格朗日建模方法，获取DFFSR的动力学基本表达形式；其次，基于DFFSR名义模型设计经典PI控制器，实现模型精确条件下的轨迹跟踪控制；进而，利用RBF神经网络的非线性逼近特性，对动力学方程中的惯性矩阵以及重力不确定项进行在线逼近，设计自适应RBF神经网络控制器，并通过设计鲁棒控制器对逼近误差以及外部扰动进行控制补偿，以实现不同重力环境下的DFFSR的关节鲁棒控制。MATLAB/Simulink仿真结果表明，所提控制方法能在两种不同重力环境下，实现关节角度的精确跟踪，且能有效克服外部扰动带来的影响，具有较强的鲁棒性。
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  基于FS和GA的特征选择方法及其刀具状态监测

  黄称意, 朱锟鹏

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 92-96. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.022

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  在现代精密数控机床加工过程中，从原始多源信号中提取并选择出对刀具状态变化敏感的特征子集是实现刀具状态监测的重要环节，对保证加工质量、提高加工效率具有重要意义。针对Fisher score （FS）特征选择方法在多分类问题中无法区分出样本分布不均匀以及选择的特征子集存在信息冗余等不足，提出了一种改进的FS结合遗传算法（GA）的两步特征选择方法，根据特征判别性得分以概率的形式对种群进行初始化，同时考虑特征维数和信息冗余，保证了特征子集的综合性能。最后，利用高速铣削加工实验中收集的多传感器数据，从不同方面的定量分析与比较验证了提出的方法的有效性。
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  基于逻辑回归的测量图像亚像素边缘定位

  段振云, 庞文琦, 张静, 赵文珍, 赵文辉, 杜坡

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 97-100. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.023

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  针对现有的高精度零件图像中亚像素边缘定位算法精度不高，光强标定复杂等问题，提出一种基于逻辑回归的边缘定位算法。视觉测量图像中的点分别属于前景区域或者背景区域，图像边缘定位实质上就是高精度提取前景区域与背景区域的分界，采用人工智能等领域经典的逻辑回归算法可以有效解决前景和背景分离的二分类问题。根据像素点的灰度值，利用逻辑回归算法对图像中的点进行分类，其边界即为亚像素边缘。在一定实验条件下，用量块直线边缘和轴承的外圆边缘和内圆边缘进行实验，并与现有的亚像素算法进行比较，证明本文算法简单且精度较高。算法中设有光强补偿系数，简化了光强标定方法，可以有效补偿光源强度造成的边缘定位误差。
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  三泵控直驱液压系统动态特性及复合控制方法

  刘喜涛, 张树忠, 张兰, 张雪峰

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 101-104. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.024

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  为解决双泵控直驱液压系统中非对称缸低压侧压力过低导致稳定性差的问题，提出了一种三泵控直驱液压闭式系统及带有位置预测补偿的速度/位置复合控制方法。介绍了双泵控非对称缸系统和三泵控非对称缸系统两种系统的工作原理，分析了其动态特性，建立液压系统各元件数学模型，而后在MATLAB/Simulink中建模仿真，探讨负载、速度大小及方向改变对系统动态特性的影响。结果表明，该三泵控非对称缸系统较双泵系统具有更好的动态特性；所提出的复合控制方法与PID位置控制方法相比，能更加快速稳定地到达目标位置。
工艺与装备
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  基于姿态传感器和发光点的手持示教器设计

  潘海鸿, 杜晓枫, 杨竑宇, 陈旭红, 梁旭斌

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 105-108,112. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.025

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  针对目前工业机器人示教低效的局限性，设计在双目视觉下的具有姿态传感器和发光点的手持示教器。手持示教器结构主要包括姿态传感器和发光点，通过姿态传感器直接测量角度，减少求解手持示教器姿态的计算量；设计单个发光点通过双目视觉测量得到位置，减小环境光的干扰，降低图像处理难度。分析手持示教器示教的坐标变换，建立手持示教器与机器人坐标系关系，搭建实验平台，采用最小二乘法标定手持示教器发光点和末端点的相对位置，得到手持示教器末端和机器人的关系，实现示教。设计实验验证手持示教器示教的可行性，并对复现结果进行分析，实验表明位置复现最大误差为2.5 mm，表明所设计的手持示教器可以实现快速示教。
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  缸孔位置度影响因素分析及稳定性提升研究

  邵丁, 李瑞亮, 刘耀, 郑升鸿, 姜永军

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 109-112. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.026

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  缸孔是发动机的核心结构，其加工质量是否稳定直接影响到发动机的整机性能。结合实际生产中某专机设备其缸孔位置度能力CPK不满足1.33，存在过程质量风险的现状，以发动机缸体的定位装夹、加工工艺排布展开分析，重点对影响缸孔位置度的过程因素：粗镗能力稳定性、定位系统、主轴定位精度、工件温度等进行研究、排查，采用SPC质量工具对过程进行管控并持续改善，通过实验验证及数据统计发现，稳定来料工件温度在区间22°～26°时，连续6个月缸孔位置度能力均大于1.33，可有效提高并稳定缸孔位置度能力，降低了过程缸孔位置度不合格的风险，也为行业内研究其他机床特性参数的能力提供了方向和可行性意见。
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  多层纳米TiN-Al-Ag涂层的摩擦性能研究

  土旗, 赵一舟, 林诗翔, 唐正强

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 113-116,120. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.027

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  为了探究纳米多层涂层在不同载荷下的摩擦磨损性能，采用多靶位磁控溅射的方式制备Ag、Al隔断的TiN多层纳米涂层。采用SEM、EDS、XRD等对涂层的物理化学性质及表面微观形貌进行研究，采用球面摩擦磨损试验机对涂层摩擦磨损性能进行测试。实验结果表明：涂层中出现较多TiN、Ti-Al间化合物与单质金属相，载荷为2 N时涂层摩擦系数仅为0.092，不同载荷下涂层磨损改善分别为20%、53.40%、87.30%、60.20%。随着载荷增加，涂层的裂纹逐渐减少，磨粒磨损增加，并且随着载荷增加，涂层的剥落减少，犁沟的数量增多，深度减少。
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  QP980高强钢激光焊温度场及接头组织演变仿真分析

  宋涛, 张大斌, 曹阳, 陈素, 陈大江, 文梦蝶

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 117-120. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.028

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  为了探究QP980高强钢激光焊接热循环过程微观组织演变机理，通过材料的合金成分，用JMatPro软件计算QP980高强钢的高温热物理性能，将这些参数代入Sysweld软件模拟了试件温度场的分布，通过仿真结果与实验结果对比验证该模型的准确性。并结合焊接热循环过程的冶金相变等理论知识，分析了QP980高强钢激光焊接接头在焊接热循环作用下的微观组织演变的机理。结果表明：在焊接过程中焊缝中心的铁素体迅速奥氏体化，冷却后焊缝中心的铁素体和残余奥氏体的相体积分数分别由初始状态的51.9%、10.6%全部转变成马氏体组织，马氏体则由初始状态的37.5%增加到接近100%；而亚临界热影响区的热循环峰值温度低于Ac1，产生回火马氏体导致接头软化。
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  汽车油管自动压装机设计

  朱俊, 朱良峰

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 121-124. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.029

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  润滑油进油管是保证汽车涡轮增压器正常工作的重要管路之一，其圆接头和管料采用过盈连接，通过压装方式完成装配。设计了一种汽车油管自动压装机，通过气液增压缸轴向固定管料，倍力串联气缸产生压装力。通过压装力的理论计算选型了倍力串联气缸和气液增压缸。实现了管料和圆接头的自动上料，整机采用PLC控制，触摸屏作为人机交互界面。实际运行结果表明：自动压装机每小时能完成900件汽车进油管的压装，工作效率高，能压装480 mm～600 mm之间不同长度的管料，具有一定的柔性，节约人力成本，在相关制造类企业具有一定的推广价值。
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  EA4T轨道车辆用车轴表面滚压强化设备的研发及试验研究

  应宇翔, 吴焕, 吴庆堂, 修冬, 段学俊, 王凯, 王泽震, 魏巍, 李珊, 郭波

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 125-128,131. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.030

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  车轴表面车削和磨削加工技术会在车轴表面产生残余拉应力，降低了车轴抗疲劳性和耐蚀性，为改善磨削加工后的表面应力状态，采用滚压强化技术对车轴表面进行强化处理，以满足EA4T轨道车辆用车轴表面耐磨性、耐蚀性和配合性的使用要求。结合车轴在加工过程中的应力状态，提出了EA4T轨道车辆用车轴滚压强化技术方案，并针对系统参数的要求，通过设计计算分析，完成了传动部件的选型和一体式铸铁床身、高刚度主轴系统、X向伺服液压驱动、液压尾顶系统、滚压装置等关键部件的结构设计，最后通过滚压实验，确定最佳车轴表面粗糙度为Ra0.183 μm，表面硬度可以达到251 HB，满足车轴的尺寸精度和表面质量要求，完成了对所设计滚压强化设备性能的验证。
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  基于RobotStudio的机器人上下料工作站仿真设计

  庞党锋, 崔世钢, 刘旭

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 129-131. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.031

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  以切削加工自动生产线机器人上下料为研究对象，利用RobotStudio和SolidWorks搭建了工作站，规划了各生产单元布局，运用Smart组件创建了机器人夹具、机床安全门和卡盘，完成了机器人为数控机床自动上下料的离线编程。仿真设计结合机器人运动关节的速度、角位置和加速度分析，可以优化工作站布局设计和提高调试效率，该研究可对数控机床机器人上下料自动生产线设计和调试提供参考和理论依据。
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  18CrNiMo7-6外圆磨削温度对表层残余应力影响的研究

  王栋, 张锦涛, 林洪旭, 张银霞, 刘治华

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 132-135,139. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.032

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  为研究磨削温度对残余应力形成的影响，运用红外热像仪对工件表面的辐射率值进行测定，并对横向磨削过程中工件表面的温度进行检测，分析了工件每转的横向进给量、工件转速对磨削表面温度的影响，进而揭示了磨削温度这一过程量对残余应力形成的影响程度。相比于工件转速，工件每转的横向进给量对磨削温度的影响较大。随着工件每转的横向进给量的增大，工件表面的温升先快后慢。无论磨削温度的高低，在残余应力形成的过程中磨削的热效应始终与机械效应相抵消，并且在各个方向上的效果大致相等。在18CrNiMo7-6外圆磨削过程中存在温度阈值，当工件温度超过该值（约340℃）时，工件表面将会出现拉应力，并且拉应力水平随着磨削温度的升高而增大。此外，干式磨削也可以带来较好的表面质量，适用于小进给精加工。
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  蚁狮算法在第二类多目标装配线平衡问题中的应用

  陈帅, 晁永生, 江韩

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 136-139. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.033

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  针对第二类装配线平衡问题，以最小化生产节拍、占地面积均衡指标、学习成本为优化目标，建立多目标优化数学模型，在单目标蚁狮算法基础上提出一种多目标蚁狮算法求解。引入解码、基于牛顿二分法的解码装配任务方法保证种群中的个体都满足装配线平衡的基本约束；引入Pareto支配规则确保得到的精英蚁狮群为最优解集；以基于非支配排序和拥挤度的精英保留策略替代单目标蚁狮算法中的蚁狮捕食规则，从而获得多个目标值较优、多角度综合的解。通过对实例算例求解并与改进多目标粒子群算法对比分析，验证了该算法的有效性和优越性。
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  工位状态驱动的离散制造车间信息动态推送服务

  陈生, 郭宇, 钱伟伟, 汪伟丽, 王胜博, 陈伟

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 140-143,146. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.034

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  针对离散制造车间内信息传递与展示过程中所存在的精准性与实时性不足的问题，提出一种工位状态驱动的信息推送服务方法。首先，以工序为核心，通过工件和其他制造要素与工位进行关联，实现对车间制造信息的组织与管理；其次，给出工位加工状态的判别依据，并根据工位加工状态确定待推送信息的优先级；在此基础上，提出了基于优先级排序的信息循环推送算法，实现工位上不同加工状态下的信息循环推送；最后，结合某卫星制造车间案例分析，结果表明，所提方法在实现信息差异化显示的同时，保证推送信息的完整性，满足车间工位的信息动态推送需求。
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  高效铣削不锈钢薄壁件刀具优化研究

  王宝恒, 李红丽, 朱飞, 冯志彪, 王鲜辉, 张刚, 余昕, 王永国

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 144-146. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.035

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  针对不锈钢薄壁件在加工时易发生振动而影响加工质量的难题，通过分析产品的加工特性，开发了一种焊接式硬质合金刀具，并优化加工参数，经过实验验证：加工参数优化后，切削参数为：转速n=260 r/min，进给速度：v_f=180 mm/min时，得到了较好的切削效果，使其工件的加工效率提升50%，刀具寿命较优化前可提升7倍。
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  基于PWM自追踪的零转换降压转换器设计

  徐俊武, 张姨平, 熊博文

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 147-150. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.036

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  针对传统降压转换器电流电压应力大、开关损耗严重和电能转换效率低所造成的电磁干扰等诸多不良影响的问题。对零转换PWM电路的控制策略进行了研究，提出了PWM自动追踪算法，采用该算法设计了零转换降压转换器。首先，设计拓扑结构中谐振电路与主开关并联从而优化负载电压电流峰值，然后，改善检测器触发器进而提高转换器的换流效率。最后，基于MATLAB平台搭建仿真实验和设计搭建了100 W/10 kHz小功率样机对转换器的各项功能进行实验验证，实验结果验证了所设计的转换器可以有效减少电流电压应力、降低损耗和提高电能转换效率。
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  单晶硅微细铣削表面粗糙度预测模型及实验研究

  许顺杰, 曹自洋, 王浩杰

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 151-155. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.037

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  为优化单晶硅的加工工艺参数，首先，构建了单晶硅微细铣削表面粗糙度的预测模型，分析了主要切削要素对表面粗糙度的影响及切削要素和切削方式对表面形貌的影响。此外，对模型进行了回归系数的计算和显著性检测，并进一步进行了验证实验。研究表明：切削参数对单晶硅表面粗糙度的影响程度依次为f_z、n、a_p。在实验参数范围内获得了最优工艺参数。铣削微槽两侧的加工方式中逆铣的表面质量优于顺铣的表面质量。对构建的预测模型进行显著性检测，得到F=21.89>F（3，12）=3.49，R²=0.85，且样本点的残差值都在5%置信区间内，说明该模型是高度显著的。验证实验的预测值误差在2%～8.5%之间，进一步表明此模型具有较高的可靠性。
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  高压涡轮偏心环精度修复

  杨嵩, 史昊天, 徐保平

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 156-159. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.038

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  高压涡轮偏心环在额定使用寿命期内连续工作一段时间后出现径向尺寸微缩精度超差的情况，导致与之有着过盈配合关系的高压涡轮外中内三层蜂窝封严零件配合失效，影响到高压涡轮正常工作性能。通过对高压涡轮偏心环进行材料力学性能分析及微观金相组织变化机理研究，采用固溶+时效的热处理方法可解决高压涡轮偏心环尺寸微缩问题，经试验验证固溶+时效的修复技术对解决高压涡轮偏心环尺寸微缩问题的可行性和有效性。固溶+时效修复技术可缩短高压涡轮机组的维修周期，大幅节约维修成本，并对解决镍基高温合金材料出现尺寸微缩的问题提供一些技术参考和经验借鉴。
先进管理技术
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  基于博弈论的用户需求驱动模块划分

  丁翔宇, 刘丹

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 160-164. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.039

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  为减少模块划分过程中专家打分等量化方法主观性太强对结果的影响，提供一条从用户需求出发的设计路径，将博弈论和模糊聚类算法结合，设计一套客观的、贴近客户实际需求的模块划分方法和方案评价体系；采用合作博弈中的核与Sharpley Value等理念从产品数据中提炼出设计所需的参数，建立关联矩阵；然后采用改进模糊聚类算法生成模块划分的动态聚类树；接着采用合作博弈中的核仁解等理念对各种模块划分方案进行评价，得到最优方案。最后以消费类机电产品中的洗衣机为例，验证方法的可行性和有效性。
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  基于改进蚁群算法的物料配送方法

  涂海宁, 刘佩, 黄剑

  组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(12): 165-168. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.12.040

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  针对生产车间中物料配送不及时、效率低的问题，建立了基于装配车间送料路径寻优的数学模型，提出了一种改进的蚁群算法对该模型求解。算法主要针对状态转移概率方程以及信息素更新方式进行改进，并引入动态调整惯性因子的粒子群算法以确定蚁群算法的初始参数，取代以往按照经验取参的方式。最后对该算法进行实例仿真，改进算法总的迭代次数大于传统算法，但是寻优效果比传统算法好，符合工程实践要求，验证了改进算法的寻优效果优于传统蚁群算法。