组合机床与自动化加工技术

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孙昱, 孟祥群, 郁苗成, 唐厚君

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 1-6. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.001

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提出一种对六轴工业机器人进行半约束路径规划的方法。利用任务约束的冗余自由度对路径点在笛卡尔空间进行离散采样，增加了路径规划时逆解选择的灵活性，提高了机器人避障、避奇异点的能力；通过在关节空间构造路径搜索图进行最优路径搜索，有效平滑了路径，减少了机器人运动过程中的冲击和磨损。以ABB IRB1200型号机器人为对象进行了仿真和实验测试。结果表明，对60个笛卡尔空间路径点在采样数量为30的情况下的规划用时约为5 s，且得到了连续光滑的关节空间路径，验证了该方法的正确性和有效性，为通用工业机器人的运动控制系统开发提供一定参考。

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线圈内置式阀用电机械转换器设计与分析

郭泽峰, 许小庆, 陈志鹏

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 7-10. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.002

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为了简化电液伺服比例阀用动圈式电机械转换器的结构，增加其可靠性，提出了一种新型的线圈内置式电机械转换器，取消了安装永磁体的套筒，降低了装配难度。通过线圈内置式电机械转换器的磁路模型明确了与输出推力相关的结构参数，利用Maxwell分析了各结构参数对输出推力的影响规律；在此基础上，获得有限尺寸下推力最大的结构形式。通过对最终结构进行有限元仿真，得到其静态特性曲线和带载工作时的动态特性曲线，并分析了动态响应过程中动子的运动规律。结果表明：线圈内置式阀用电机械转换器输出力可达45 N，带载响应时间为15 ms，可满足实际工作要求。

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基于自适应经验小波分解和深层Wasserstein网络的轴承工况识别

左大利

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 11-15. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.003

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传统滚动轴承工况识别方法需要对采集到的轴承振动信号进行人工特征提取，提出一种基于自适应经验小波分解(adaptive empirical wavelet decomposition，AEWD)和深层Wasserstein网络(deep Wasserstein network，DWN)的工况识别方法。首先，改进经验小波分解频谱的分割方法，进而将滚动轴承振动信号自适应分解为本征模态分量；其次，筛选出最能反映轴承运行工况特征的分量并进行信号重构；最后，构造深层Wasserstein网络，将重构后的轴承振动信号输入DWN进行自动特征提取与工况识别。实验结果表明：AEWD结合DWN方法相比于其它深度学习方法在工况识别准确率方面更具优势。

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基于疲劳寿命预测曲轴再制造可行性分析

魏效玲, 顾林宾

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 16-18. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.004

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采用有限元分析软件，构造曲轴的疲劳寿命模型。考虑到零部件疲劳失效对再制造能力评估的影响，分析疲劳寿命与再制造要求之间的定性关系，提出再制造临界阈值的定义和定量模型。借助已有再制造评价体系，来建立再制造评价函数。同时，将疲劳寿命预测与再制造性评价相结合，提出基于疲劳寿命预测的再制造性评价方法，通过实例证实曲轴可满足再制造要求，证实该方法具有一定的可行性，为曲轴的再制造可行性提供依据。

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基于组合赋权的TOPSIS模型在刀具优选中的应用

韩文东, 李晶

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 19-22. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.005

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刀具的选择是一个多指标因素的综合决策问题，往往会受到主观因素的影响。针对这一问题进行分析后，提出基于博弈论思想将AHP与熵权法进行组合赋权，来降低主观因素的影响；再将影响刀具选择的评价指标进行分析总结，并结合TOPSIS理论建立博弈论组合赋权的TOPSIS刀具评价选择模型；应用博弈论组合赋权的TOPSIS刀具选择模型对备选刀具方案进行评价，确定出刀具的最佳方案。并以实际案例作为模型验证对象表明：博弈论组合赋权的TOPSIS刀具优选模型的合理性和实用性。

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基于刚度分析的机器人铣削加工刀具角度优化

黄蓓, 陈凤腾

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 23-26. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.006

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为提高多轴机器人铣削的加工精度，提出一种新型的刀具方向角优化方法。该方法综合考虑了串联机构的固有特性及其与机器人刚度的关系，从而在生成精加工刀具方向角时选择最佳的机器人姿势。由于在不改变刀具轨迹的情况下，通过优化选择刀具的方向角来减少加工误差，该优化方法无需修改原始刀具轨迹以便补偿预测偏差。在多轴铣削机器人系统上的实验结果验证了该方法的有效性。研究结果表明，该方法能够加工出具有精细表面的三维形状，并减少了由于刀具向机器人刚度最低方向位移所引起的偏差。相比基于体积刚度性能指标的刀具方向角优化方法，RMS误差减少了0.05 mm。

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圆盘锯齿刀超声切削Nomex蜂窝芯力热分析

袁信满, 赵清泉, 鄢旭东, 候天齐, 宁海峰, 王贵鑫

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 27-30,35. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.007

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为探究Nomex蜂窝芯圆盘锯齿刀超声切削过程中切削参数与切削力热的映射关系，开展圆盘锯齿刀超声切削Nomex蜂窝芯复合材料仿真及试验研究，分析主轴转速、进给速度、切削宽度和切削深度对切削过程中切削力热的影响，建立了切削温度随进给速度、主轴转速的一次回归模型。结果表明：所建立仿真模型最大误差为11.2%，可有效预测切削力与切削温度；三向切削力随着切削宽度，切削深度，进给速度的增大而增大，随着主轴转速的增大而减小；进给速度与主轴转速对切削温度影响显著；实际加工中，应采用大切削深度与切削宽度增加切削效率，采用小进给速度和主轴转速以降低切削温度，减少刀具磨损。

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基于自我学习遗传算法的云制造资源优选

宋士琳, 赵柱, 薛鹏, 马沁怡, 周茂军

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 31-35. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.008

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为进一步提高云制造环境下制造资源方案的优选水平，并在满足资源需求者需求的情况下提高资源提供者生产效率，确定了一种基于自我学习算法改进后的遗传算法的云制造资源优选方法。该方法以最大化资源提供者生产效率和满足资源需求者需求为优化目标，建立了一套可以根据资源供需双方可选数据进行资源方案优化的数学模型，最后利用基于Sarsa算法改进后的遗传算法予以实现。当生产制造任务确定的情况下，该方法可以有效优化云制造平台的资源方案，从而有效减少当前制造任务的完成时间，为云制造服务模式下制造资源优选提供了一种解决方案。

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基于双椭圆滤波算法的傅里叶变换轮廓术

徐友洪, 童根树

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 36-39,43. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.009

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傅里叶变换轮廓术(FTP)技术通过计算傅里叶变换、在空间频域中滤波和逆傅里叶变换来解析被测对象轮廓数据，实现将相位信息转换为被测对象的高度。FTP重建三维曲面时，用来提取基频成分的带通滤波算法对测量精度有很大影响，该技术的关键问题是无法精确提取到一阶频谱尤其是在频域比较复杂的情况下，传统滤波算法在FTP滤波过程中已被证明是不够准确的。因此提出一种双椭圆滤波算法的傅立叶变换轮廓术，双椭圆滤波算法能更好的滤出携带有物体高度信息的一阶频谱，结合光栅投影技术能更有效提高被测物体梯度限制和减少误差，实验结果表明该双椭圆滤波算法优于其它现有的FTP滤波技术。

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基于卷积神经网络与虚拟训练集的零件识别

李昌明, 李东年, 陈成军, 赵正旭

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 40-43. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.010

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针对工业环境中零件识别效率低，准确率不高以及难以获取大量训练集的问题，对基于深度学习的零件识别进行了研究，提出一种基于卷积神经网络与虚拟训练集的零件识别方法。首先，通过OpenSceneGraph (OSG)在虚拟场景内渲染大量深度图像训练集；然后，构建了两种不同深度与结构的卷积神经网络模型并使用虚拟深度图像进行训练；最后，使用深度相机采集零件真实深度图像对网络模型进行测试并选择适合的零件分类模型。结果表明，该方法使用虚拟训练集训练，实现了对真实零件的精准识别，使用深度图像对于零件反光和少纹理情况具有一定的鲁棒性，为工业自动化分拣装配提供稳定的信息基础。

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面向混流生产线排序问题的改进回溯搜索算法

张天瑞, 王译可, 谢薇, 徐佳楠, 王瑞麟

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 44-47,51. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.011

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针对产品工艺的复杂性和多样性导致的混流生产线生产效率低下的问题，建立各个工作站零件利用率最大化和总体均衡化的函数模型，提出了一种基于改进多个目标回溯搜索算法的混流生产线排序方法，利用多权重下的最优个体精英历史种群引导当前种群进化，以提高全部搜索能力的收敛速度。将该算法应用于装配线排序问题上，为混流生产车间的作业排序提供有效的依据；同时将多目标回溯搜索算法与遗传算法、回溯搜索算法进行对比，结果表明改进的回溯搜索算法在混流生产线排序问题上的优越性。

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基于四元数乘法可易性的机器人手眼标定算法

吴庆华, 李子奇, 李宗耀, 邱捷锋

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 48-51. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.012

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为解决在基于四元数和矩阵奇异值分解的传统手眼标定方法中，机器人末端执行器旋转角度受到限制的问题，提出一种基于四元数乘法可易性的机器人手眼标定算法。首先，使用四元数乘法可易性改写手眼标定旋转矩阵，将组合后的矩阵直接进行奇异值分解，使旋转角不受限制；其次，通过筛选最小奇异值求取旋转矩阵的最优解；最后，将旋转矩阵代入求解手眼标定平移向量。仿真和验证实验的结果表明，相对传统算法，文中算法旋转部分和平移部分的均方根误差分别减少了0.007 4和0.033 4。

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双磁盘磁力钝化参数对刀具刃口的影响

赵雪峰, 秦浩, 杨勇, 李辉

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 52-56,61. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.013

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刀具钝化技术对提高刀具寿命具有重要的作用，为了探究双磁盘磁力钝化对刀具刃口的影响，首先分析了双磁盘磁力钝化的基本原理及磁性磨粒的材料去除机制；其次采用了Ansys maxwell仿真软件对硬质合金刀具在不同磁盘间距，不同磁盘厚度下的磁感应强度、磁力线分布进行了有限元分析，发现了磁盘间距、磁盘厚度对刀具轴向和端面磁感应强度及钝化压力的变化规律；最后通过试验法对不同钝化时间下刀具刃口的变化进行了探究，并基于B样条曲线对刀具刃口进行了绘制。最终得出了在磁盘伸入量为15～35 mm时，磁性磨粒对刀具的钝化压力最大，且为了保证刀具刃口的非对称性，磁盘间距应保持在12～18 mm之间，同时，在对平头类刀具进行钝化加工的时候，磁盘间距应保持在18～30 mm之间，考虑到成本和时间效益的影响，磁盘厚度不宜超过120 mm、钝化时间不宜超过10 min。

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基于t-SNE和核马氏距离的滚动轴承健康状态评估

胡启国, 杜春超, 罗棚

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 57-61. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.014

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针对滚动轴承在健康状态评估过程中，退化状态特征筛选和健康指数难以构建等问题，提出了一种基于t-SNE (t-distribution Stochastic Neighbor Embedding)和核马氏距离的滚动轴承健康状态评估方法。首先，利用随机森林算法筛选出重要性较高的退化状态特征，并构建高维相对退化状态特征；其次，为防止退化状态特征冗余对评估结果产生影响，利用t-SNE对高维相对退化状态特征集进行降维，将退化状态特征进行融合；最后，将其与等距映射(Isometric mapping,Isomap)、KPCA方法对比，以验证t-SNE流形学习算法进行退化状态特征降维的有效性与优越性，结果表明t-SNE算法具有一定优势。最终结果验证了所提方法的有效性。

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滚动直线导轨副运动精度试验台设计

王旭东, 梁医, 裴君婷, 王凯, 冯虎田

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 62-65,71. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.015

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为了测量滚动直线导轨副的运动精度，基于接触式测量原理，设计试验台机械结构，并完成运动、气压监控系统、数据监控采集系统和测控软件，以此来获取导轨副运动过程中滑块相对于导轨基准的位移变动量。经过计算得到导轨副的顶面平行度、侧面平行度、绝对高度、滚转角、偏摆角、俯仰角。最后，利用试验台对国产35型号2级精度导轨副进行测量，结果表明，平行度和绝对高度指标满足2级精度要求，且角度指标重复性最大为0.943，重复性较好，综合验证了试验台的测量可行性。

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基于最小外接矩形和Hough变换的定位算法

黄超, 茅健, 徐斌, 周玉凤

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 66-71. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.016

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为了实现表面贴装生产线中，视觉机器人适应工件位置变化，自动校正抓取位置，提出了基于最小外接矩形和Hough变换的定位算法。对工件图像进行预处理，分割出目标并增强目标特征；采用格雷厄姆法和凸壳边界旋转法求解目标轮廓的最小外接矩形，引入矩形区域宽高比和最小面积以筛选出目标轮廓的外接矩形，结合图像矩获取中心坐标；分别采用Hough法和主轴法计算目标旋转角度及其偏移量，并进行矢量校正实现精确定位目标。仿真实验结果表明，算法的定位误差不超过0.5 mm，Hough法角度误差不超过0.2°，主轴法角度误差不超过0.5°,满足定位精度要求，Hough法比主轴法计算精度高且计算时间缩短了约35%。最后，经实际生产验证，证实了该方法的有效性。

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面向电力巡检的四旋翼无人机非线性控制器设计

吴健, 花国祥, 席万强, 俞斌

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 72-75,80. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.017

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为了提高四旋翼无人机在电力巡检时的控制性能，提出了一种基于反步法-积分滑模的控制策略。在用四元数描述姿态运动模型的基础上，根据牛顿-欧拉法推导出四旋翼非线性动力学模型，获得了系统输入输出关系；分别设计了位置环和姿态环的非线性控制策略，其中反步法能够提高闭环系统状态量的收敛速度，积分滑模能有效抑制系统的集总干扰；同时，也在Lyapunov理论框架下证明了系统误差可以渐进收敛；最后，通过电力巡检仿真算例对本文所设计控制系统的有效性进行了验证。仿真结果表明，控制器的性能要优于反步法-动态滑模控制和反步法-终端滑模控制，能有效解决四旋翼电力巡检问题，具有一定的工程应用价值。

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船舶小组立焊接工位特征提取和检测

赵超奇, 习俊通

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 76-80. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.018

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为实现无人工干预的船舶小组立工件的智能焊接，采用线激光设备采集小组立工件表面点云，并制定针对性的算法对海量三维点云进行特征提取和检测。根据小组立流水线焊接工位现有条件和需求，制定基于二轴位移机构的线激光扫描式测量方案。针对海量线激光点云，从算法复杂度和准确性两方面，设计基于随机采样的底板提取算法，分割底板和加强筋。通过角点提取算法计算底板角点坐标和关键尺寸，对加强筋进行聚类分割和基于线条点云聚类阈值的噪点去除，并通过对比焊接前后的加强筋点云评估焊接质量。通过现场测量实验，验证了测量方案和算法的可靠性，表明机器视觉的方案可以为船舶智能制造提供技术基础。

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基于鲁棒局部线性嵌入投票的轴承故障诊断

殷海双, 胡泽彪, 刘远红, 李伊文

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 81-84,89. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.019

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针对基于局部线性嵌入的特征选择方法对噪声和K近邻点敏感等问题，提出一种基于鲁棒局部线性嵌入投算法(Robust locally lineally embedding vote,RLLE vote)。将矩阵的1范数和2范数(L₁和L₂正则化技术)引入到局部线性嵌入的高维重构模型中，使其能够自适应选择样本的K-近邻点，进而提高了图形保持框架的鲁棒性；通过采用相对保守的最小角回归弹性网络(Least angle regression-elastic net,LARS-EN)迭代算法计算得到一个稀疏的重构权重矩阵以实现对噪声的抑制；利用度量准则衡量重构特征与原始特征之间的差异选择出原始高维数据中最具有代表性的特征。在标准轴承故障数据集(CWRU)和从实际操作平台采集的轴承数据集上的实验表明，与传统的方法相比，实验结果证明了所提方法的优越性和有效性。

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基于均方根和相关熵的测量数据筛选及应用

段子誉, 姚振强

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 85-89. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.020

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针对某型缸盖凸轮轴轴承盖非连续安装面整体加工平面存在常值性系统误差的问题，对30件同一铝合金缸盖工件平面度测量数据的均方根误差和相关熵估计进行统计分析；利用面型的评价标准，对平面测量值进行筛选，识别出能够反映整体常值性系统误差的数据。依据加工轨迹，对轴承盖安装面的五列分别进行加工补偿。对同列多面采用同一补偿值进行高度补偿，根据同列各面测量数据相对于最小二乘平面的波动大小分配每个面的补偿权重系数。实验结果表明，用此方法进行加工补偿后，发动机凸轮轴承盖安装面的整体偏差减小60%，加工精度得到显著改善。

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基于RBF神经网络和扰动观测器的PMLSM位置控制

张博, 周达, 蒋波涛

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 90-93. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.021

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针对永磁直线同步电机的位置控制，其控制精度易受模型误差和负载扰动等因素的影响，设计了一种改进型的滑模趋近律控制器，提出了基于RBF神经网络的建模误差逼近器和非线性负载扰动观测器。首先，利用改进型的滑模趋近律算法，加快到达滑模面的速度，降低系统的滑模抖振；其次，采用RBF神经网络算法逼近系统的建模误差；最后，非线性扰动观测器对系统的负载扰动进行估计。此外，系统采用前馈补偿控制策略，以提高系统的控制精度。仿真结果表明：通过与传统的滑模趋近律控制方法相比，文章提出的方法提高了系统的控制精度、增强了系统的鲁棒性。

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基于SSD和ICA降噪的滚动轴承故障诊断

陈森, 张浩, 甄冬, 师占群

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 94-98. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.022

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针对轴承故障信号在早期由于能量小容易受到噪声影响而被淹没的问题，提出了一种奇异谱分解(SSD)和独立分量分析(ICA)的滚动轴承故障诊断方法。首先，通过SSD对原始故障信号分解，得到一系列不同频段的奇异谱分量(SSC)；其次，利用SSC分量构造观测信号和虚拟噪声信号，将观测信号与虚拟噪声信号组成观测矩阵；然后通过ICA对观测信号降噪；构造虚拟噪声通道信号；最后，将分离出来的独立分量进行Hilbert解调，对解调后的信号做FFT运算，并识别故障类别。通过仿真和实验表明了所述方法能够满足对滚动轴承振动信号降噪要求，准确清晰地提取故障特征频率。通过与EMD-ICA方法对比分析，验证了该方法对滚动轴承的早期故障诊断更加有效。

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基于复合材料的五轴机床动态数据采集系统

甄守乐, 闫新华

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 99-101. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.023

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针对国内高端复合材料五轴机床基础研究数据较少的问题，基于labview设计了一套完整的动态数据采集系统。该系统可以实现对机床关键部位多状态下振动、温度数据的实时监控，并可按连续、阈值触发、手动触发等多种方式，同步采集存储各监测点动态数据，建立机床数据库，满足机床基础研究对试验数据的需求，为产品设计研发提供理论数据支撑。

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刀尖跟随轨迹精度测量方法及其试验研究

周怡帆, 蔡绍鹏, 刘兴宝, 米良

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 102-104,108. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.024

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刀尖跟随轨迹精度作为评价五轴联动数控机床RTCP功能重要的动态性能指标之一，直接影响零件加工精度。为了准确评价五轴机床动态性能,进行刀尖跟随轨迹测量方法的研究,在测量的基础上,建立测量误差模型，分析其测量误差影响因素，进行测量不确定度评定，并以一台商用转台加摆头式(RTTTR型)五轴联动数控机床为实验对象开展刀尖跟随轨迹精度动态测量试验，确定了各不确定度因素对测量结果的影响关系。试验结果表明，该方法可有效地评价五轴联动数控机床刀尖轨迹精度，并为提高测量精度提供方向指导意见。

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基于视觉的非接触外螺纹关键参数测量方法

刘阳, 刘超

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 105-108. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.025

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针对外螺纹零件关键参数测量效率低、工作强度大、精度低，且难以实现在线自动检测的问题，提出一种基于视觉的非接触外螺纹关键参数测量方法。首先，针对螺纹图像中不存在明显直线的情况，设计一种基于Hough变换的特征圆提取螺纹图像倾角校正算法，利用特征圆圆心构造螺纹虚拟直线以实现螺纹倾角计算并旋转图像；进一步，在螺纹的感兴趣区域(ROI)区域内进行一系列图像处理得到螺纹轮廓点，采用最小二乘算法拟合螺纹上、下轮廓点直线，实现螺纹的大径与小径高精度测量。现场测试表明所提方法能对螺纹图像倾斜进行有效校正，大径与小径尺寸测量精确达到0.008 5 mm，验证提出方法可行性和有效性。

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基于柔性生产线的数控加工过程研究

王丰, 陈建波, 周进, 周文昌, 谢睿

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 109-112,117. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.026

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为了提升数控加工的质量和效率，实现数控加工的自动化、智能化，在分析了现有的数控加工技术手段之后，结合柔性生产线特点和实际的生产流程，对数控加工的柔性生产线进行研究。在搭建柔性数控生产线的过程中，分别对定位装夹技术、自动找正技术、过程监控技术、数控编程技术和加工仿真技术这5个关键技术进行改进和论证，提出了一种基于柔性生产线的数控加工模式，在实际生产中，该种柔性生产线极大地减少了操作人员的劳动强度，提升了机床加工的效率。

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基于CBR的飞机典型零件快速变型设计

郝博, 刘芳, 王明阳, 王建新, 孙铭赫

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 113-117. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.027

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飞机产品具有典型的品种多，批量小的特点。为了提高飞机零件设计效率，降低飞机零件的复杂程度，在参数化建模的基础上，将实例推理技术(CBR)引入到飞机零件的变型设计中。借助CATIA二次开发平台，建立飞机典型零件实例库，运用最近相邻算法计算相似度，检索出飞机典型零件实例库中与设计问题相似度最高的实例模型。利用特征造型和参数化设计相结合的三维建模方法，通过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，在已有的设计基础上，进行模型特征的更改，完成飞机典型零件的变型设计。该技术有效地减少了设计反复，提高了飞机零件的设计效率和对复杂产品的设计能力。

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基于深度学习的杂乱场景下零件实例分割

王杨, 李东年, 陈成军, 赵正旭

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 118-121,125. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.028

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为了检测和分割箱盒内杂乱摆放的零件，同时针对卷积神经网络需要大量和高质量图像进行训练的问题，提出了一种基于零件合成训练集对Mask RCNN网络进行训练的方法。首先，利用三维仿真技术，通过OpenSceneGraph (OSG)和Bullet建立了杂乱场景零件训练集合成系统，生成大量的合成图像；其次，建立了三种不同的训练集，分别对Mask RCNN网络训练；最后，利用Kinect视觉传感器采集真实图像进行测试。实验证明，该方法的准确率为97%，可以对杂乱场景下的零件有效地进行检测和分割。

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高速切削钛合金的涂层硬质合金刀具粘结磨损

胡小龙, 邵芳, 高占雨, 姚淑霞

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 122-125. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.029

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针对粘结磨损对涂层硬质合金刀具使用寿命的影响问题，为了优化刀具涂层材料，降低刀具磨损率，基于热力学理论，计算了硬质合金刀具涂层材料的焓值，分析了涂层材料的耐磨性，研究了涂层硬质合金刀具粘结磨损规律。通过涂层硬质合金刀具切削加工钛合金的实验，使用EDS分析仪和白光干涉仪分别对涂层硬质合金刀具切削加工后的元素能谱和表面形貌进行了分析。结果表明：采用热力学理论分析方法可以获得较好的粘结磨损预测精度，高速切削时刀具磨损区域发生了粘结磨损，磨损原因与元素扩散密切相关；粘结磨损主要发生在中速切削时；随着切削速度的提升，粘结磨损率先增加后降低。所得结论将为优化切削参数、提高刀具寿命提供有益的参考。

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基于快换夹具和视觉的机器人装配工作站仿真设计

冯凌云, 郭灿彬, 朱旭义, 王彩芳

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 126-130,134. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.030

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以机器人关节产品的自动装配为例，介绍了一种基于快换夹具和视觉引导的产品虚拟装配仿真解决方案。首先，结合RobotStudio和SolidWorks搭建了装配工作站的三维仿真模型；其次，根据装配工艺和流程设计了便于快速更换的末端夹具以及夹具、视觉相机等设备对应的Smart组件，并通过I/O建立了组件间的逻辑连接。之后，经过路径规划、关键程序数据设定等步骤完成离线程序编制；最后，通过仿真调试和信号分析功能确认了装配工艺路线的正确性和合理性。该方案可以指导实际装配工作站的设计，为相关企业降低开发、调试成本，优化提升性能、效率提供参考与借鉴。

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基于数字孪生的飞机装配工艺技术研究

王胜任, 郭岩, 乔兴华, 胡烨, 乐洪博

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 131-134. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.031

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针对现有飞机产品在进行装配的过程中，传统工艺规划方式无法有效利用产品全生命周期的数据进行工艺方案优化，同时不能响应生产实际情况等问题，提出了利用数字孪生技术对动态数据进行有效的融合和管理，通过利用实时产生的数据来进行工艺决策，实时修正工艺方案，实现赛博和物理空间的虚实映射，在飞机装配工艺应用方面提供了实时决策和分析优化的方法，为计算机辅助工艺设计技术的智能化转变和飞机装配工艺瓶颈问题的解决提供了有效的途径。

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新型液动快件自动化分拣装置设计

范景峰, 黄双成, 梅二召, 范冰冰, 曹志广

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 135-137,142. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.032

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为了加快物流分拣的自动化程度，设计一种新型液动快件自动化分拣装置，利用三维软件UG建立该装置的整体结构示意图，详细介绍了该装置中的托盘机构，利用液压控制回路控制托盘的运动。同时，利用单片机模块控制托盘的三工位动作，实现托盘左、右倾斜和复位，并对该装置中的液压动力装置模块、电机运动控制模块进行详细介绍。试验结果表明，该装置能够满足快件自动化分拣，具有结构简单、运行稳定、效率高、成本低等特点。

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微动工况下裂纹扩展仿真分析

赵一舟, 李俨, 土旗, 唐正强

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 138-142. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.033

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工件在加工过程中出现的微裂痕会使结构内部出现裂纹、断口等不可逆伤害。利用有限元软件ABAQUS围道积分裂纹扩展法和自编Python程序实现网格重划分和裂纹任意路径扩展，模拟实现微动往复运动下多裂纹的任意路径扩展，施加不同往复位移幅值和不同下压深度，对应力强度因子K₁、K₂值和裂纹最终扩展轮廓进行对比研究。在分析多裂纹扩展图像中，发现不同位移幅值对裂纹扩展不会因裂纹条数增加产生明显变化；不同下压深度对裂纹扩展轮廓影响较大；裂纹之间的应力场相互作用，对裂纹各项参数造成影响。此外，裂纹扩展发生交叉时，裂纹会立即停止扩展。

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基于GF智能制造单元的批量瓶模加工工艺

金涨军, 熊瑞斌, 裘腾威, 张威

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 143-145,150. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.034

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以GF智能制造单元平台为基础，对塑料瓶身模具批量加工工艺进行研究。首先介绍了GF智能制造单元的基本组成和控制结构，然后结合瓶身模具的结构和材料特点，详细分析了瓶身模具的加工工艺。基于GF智能制造单元，实现模具零件的自动定位和装夹、尺寸自动检测、加工坐标系自动标定，制定了自动化生产工艺流程。最后通过批量生产实例，证实智能制造单元的实施可有效提高生产效率，降低成本。

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菠萝铣刀切削CFRP1表面形貌研究

周进, 袁信满, 鄢旭东

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 146-150. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.035

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碳纤维增强复合材料是典型的各向异性材料，在铣削加工过程中极易出现毛刺、撕裂等缺陷。以碳纤维增强复合材料最常用的菠萝铣刀为研究对象，进行碳纤维增强复合材料不同进给速度及切削距离下的切削形貌试验，并进行了数字化表征，基于表征结果，研究了切削缺陷产生的机理，分析了刀具结构设计对加工质量影响，为碳纤维增强复合材料高效、低损伤加工提供理论基础。

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HPM 1850U虚拟机床的构建与多轴数控加工仿真验证

王智杰, 曹岩, 姚慧

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 151-154,157. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.036

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HPM 1850U机床是一种能进行高速高精度加工的五轴联动加工中心，由于其结构复杂，主轴灵活且还可进行立卧转换，所以在数控加工过程中存在无法人为判断数控程序的正确性和刀轴的干涉碰撞等问题。为解决此问题，利用三维软件搭建了1850U机床实测尺寸模型，并在数控虚拟仿真加工软件VERICUT中构建该机床的虚拟仿真环境，以某叶轮为例，验证了该虚拟仿真环境的正确性。结果表明：该机床的虚拟仿真环境可实现数控加工过程动态仿真，也可以验证刀具轨迹和数控程序的正确性，并同时检验刀轴干涉的碰撞，从而缩短产品生产周期，提高生产效率，并且为其他同类型多轴机床虚拟仿真提供技术支持，也为数字化集成制造提供了虚拟仿真机床和技术。

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旋转涡旋管分离器分离效率数值分析

汤浩, 李丽, 毕云栋, 谭晓东

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 155-157. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.037

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对一种具有可旋转叶片的新型旋转涡旋管分离器性能进行数值模拟，分析该涡旋管分离器颗粒大小、叶片数、出口压力、叶片转速4个参数对分离器分离效率的影响。通过正交试验设计方法和ANSYS Fluent软件进行数值计算，仿真结果研究表明，涡旋管分离器设计参数对分离效率影响从大到小依次为颗粒大小、叶片数、出口压力、叶片转速。该旋转涡旋管分离器可以有效分离固体颗粒和气体，分离效率可高达98%以上，研究结果为涡旋管分离器优化设计奠定基础。

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贮箱金属膜片翻转行为的非线性仿真研究

袁森, 马志仓, 李永聪, 周小容

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 158-161. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.038

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金属膜片是航天飞行器推进系统中金属贮箱实现储能的核心部件，其翻转行为对贮箱性能起着决定性的作用。针对近半球形金属贮箱膜片，利用非线性仿真软件Patran系统研究了切线角度为87°~91°时，切线角度对膜片翻转行为的影响及不同材料的膜片对切线角度影响的敏感程度。结果表明，87°~89°为有效切线角度区间；不同变形阶段其曲线的变化趋势不同；不同材料的膜片对切线角度的敏感性有较大差异。最后通过试验验证了优化结果，为航天飞行器推进系统中储能金属贮箱膜片的研发提供了一定的参考价值。

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基于视觉检测的玻璃切角开槽全自动设备设计

周晶, 郭联金, 熊长炜, 刘沅, 梁权胜

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 162-164. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.039

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针对目前加工平板玻璃过程中，对玻璃原料进行切角开槽的精细加工后，表面质量检测过程以人工为主，效率低下的问题，设计了一套基于视觉检测的玻璃切角开槽全自动设备，论述玻璃切角开槽系统设计的整体方案，结构组成，视觉系统的硬件设计及检测效果，采用模块化设计，可以提高设计效率，适应不同尺寸和加工要求的产品，便于调节生产节拍，提高了工作效率。采用机器视觉进行自动检测，提高了玻璃的切割面和边缘的表面质量检测效率。

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基于零件特征单元的零件相似度评价

谢京玮, 谌炎辉

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 165-168. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.040

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可视化

通过零件的相似性将零件归到一类，便于在设计制造阶段共享某些参数及结构。通过零件特征单元与特征之间的拓扑关系，采用体素构造的方法，将特征单元转化为多维空间内的数值形式构建了零件的数字化模型。首先，统计所有零件的特征单元及特征之间拓扑关系的数量置于二维空间内，通过欧式距离聚类的方法计算每个零件之间的距离并形成树状图，除去极不相似的零件；其次，建立零件拓扑关系相似性、位置相似性、几何相似性的数学评价模型，形成综合数学评价模型计算零件之间的相似度；最后，通过实例验证表明该方法可以灵活、准确的定量表达不同零件间的相似度，对设计者之后的研发提供了一定的借鉴作用。

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基于LSTM和声发射的金刚石砂轮磨损状态识别

苏史博, 毕果, 郑守红, 刘杉

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 169-172. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.041

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针对超精密磨床磨削加工中对砂轮磨损状态监测和识别的需求，基于长短时记忆网络(LSTM)建立砂轮磨损状态识别模型，通过小波包分析提取砂轮磨损敏感频段的特征，继而使用降维后的敏感频段频域特征为输入来训练模型以识别砂轮的磨损状态，并对比了不同超参数下的LSTM网络以及传统前馈神经网络的识别效果以获取最佳模型。完整寿命周期的金刚石砂轮磨削熔石英玻璃实验结果表明基于LSTM的网络模型可以准确识别砂轮的磨损状态，且误差比传统BP神经网络模型降低了61.3%，证明了模型的有效性，并为进一步使用数据驱动模型研究砂轮剩余寿命预测提供了理论基础。

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不同磨损量PCBN刀具椭圆振动车削仿真研究

陈佳鑫, 张敏良, 李莹, 董慧婷, 刘晓峰

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 173-177. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.042

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通过改变刀具磨损量建立具有不同磨损状态的PCBN刀具切削镍基高温合金Inconel 718的仿真模型，设置边界散热条件模拟浇注式切削液冷却环境，分别进行椭圆振动切削仿真和普通切削仿真。研究了具有不同磨损量的PCBN刀具对椭圆振动切削过程中切削力、切削温度、切屑形态的影响规律，并与普通切削进行对比。结果表明：在刀具磨损量相同的情况下，椭圆振动切削的切削力、切削温度的曲线斜率是大于0并且小于普通切削的，而切削力、切削温度是影响刀具使用寿命的重要因素，因此相比于普通切削，椭圆振动切削的刀具寿命更长；椭圆振动切削所形成的切屑弯曲半径比普通切削小，有利于断屑。此外该研究结果数据也可以为椭圆振动切削加工Inconel 718过程中PCBN刀具磨损的实时监测提供依据。

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晶圆片盒传输机械手设计与运动仿真

万喜新, 周益华, 曾裕民, 王学仕

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 178-181. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.043

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为满足立式扩散炉设备中晶圆片盒传输效率及定位精度高的要求，设计了一种五自由度混合型机械手，主体结构由Y、Z轴方向模组及SCARA机械手组成。利用改进型D-H法建立各连杆间的运动学模型，并进行运动学正逆求解；针对无穷逆解的问题，通过构造目标优化函数结合粒子群优化(PSO)算法进行求解。最终基于MATLAB完成仿真分析，结果表明所建立的运动学方程正确，机械手的工作空间满足使用要求，所得最优逆解可使机械手末端达到设定的定位精度。

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发动机缸体卧式铣削组合机床设计

刘媛君, 马耀威, 杨鹏

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(8): 182-184. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.08.044

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通过分析发动机缸体自动加工生产线的整个生产工艺规划并结合多年生产线工艺规划经验，根据生产线的输送形式及加工参数，确定了各个工序工件姿态及加工内容，进而确定了卧式单面铣削组合机床的整体方案，设计了专用夹具、强力铣削头、专用液压自锁等结构，说明了各自的工作原理。通过机床的设计和制造，测得精度和效率均达到了设计要求。此机床已经在某企业投入使用。

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2021年, 第0卷, 第8期　
刊出日期：2021-08-20

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