2022年, 第0卷, 第1期　
刊出日期：2022-01-20

  

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设计与研究
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  长作业杆复杂环境下自寻优避障规划方法研究

  朱瑞明, 李启光, 马飞, 李超

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 1-5. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.001

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  针对传统的人工势场法在半封闭壳体环境下无法直接规划出作业杆避障路径的问题，提出了一种复合势场和寻优算法相结合的在线自优化避障规划算法。首先，提出半封闭壳体障碍的等效简化模型——约束环模型；其次，引入了控制作业杆位姿的姿态势场以及控制驱动端轨迹的包络面势场，将势场法拓展成兼顾作业杆避障、姿态可控、避障轨迹可调的复合势场法；最后，结合智能寻优算法迭代优化复合势场中的各权重系数，在线规划出适合当前作业需求的最优驱动轨迹。经仿真验证，OSOA算法在满足作业杆避障、姿态控制以及驱动端轨迹范围约束的条件下进行避障路径规划的同时，大幅减小驱动端移动空间范围，使驱动端速度和加速度等运动参数更光顺。
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  螺栓结合面的三维弹塑性接触的有限元分析

  何勇辉, 朱子文, 张二亮, 何声馨

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 6-9. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.002

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  为揭示螺栓结合面的微观接触机理，探究不同加载下三维表面粗糙度参数的变化，基于实测的三维形貌数据，建立了螺栓结合面的三维弹塑性有限元接触模型；进一步通过提取有限元模型表面节点坐标及其变形量，重构受压后的三维形貌。测得的表面粗糙度峰值高度明显降低，其三维粗糙度参数S_a、S_q、S_p、S_v和S_z随着装配载荷的增加而逐渐降低,粗糙表面接触面积逐渐增加。最大的Von Mises应力发生在表面轮廓的波峰处。数值算例的结果表明，建立的数值模型反映了螺栓结合面真实的三维形貌，具有较高的建模精度，实现了装夹塑性变形后粗糙表面三维形貌的预测。
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  角接触球轴承旋转精度数值仿真分析

  王晓明, 余永健, 王东峰, 薛玉君, 李济顺

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 10-14. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.003

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  根据角接触球轴承的几何和运动关系，建立了考虑外圈沟道圆度误差的轴承外圈径向跳动、轴向跳动数值仿真模型，分析了外圈沟道圆度误差阶次、圆度误差幅值和钢球个数对外圈旋转精度的影响，并进行了理论验证。结果表明，轴承外圈径向跳动和轴向跳动随着圆度误差阶次的变化呈周期性变化；当圆度误差阶次与钢球数满足特定关系时，径向跳动明显增大；当圆度误差阶次为钢球数整数倍时，轴向跳动取得最大值。
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  非圆齿轮往复摆动机构反求设计及运动分析

  史诺, 刘琼, 杨晓龙, 李笃

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 15-18,23. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.004

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  为了实现往复摆动运动，利用非圆齿轮构建W-W型行星轮系。首先，根据速度矢量图分析得出两对齿轮副啮合点之间的相对位置变化是产生往复摆动的原因，提出将一对非圆齿轮副特殊化为圆柱齿轮副来简化机构设计的方法；其次，根据预先设定的输出摆角运动规律反求非圆齿轮的节曲线，在此基础上模拟范成加工过程进行齿轮构型，得到非圆齿轮的三维模型；最后，将非圆齿轮、圆柱齿轮、机架装配后进行运动学仿真，将仿真得到的输出响应与理论值进行对比。仿真测试输出的角位移、角速度响应与理论分析保持了较好的一致性，表明使用这种反求设计方法构建往复摆动机构是可行的。
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  新型气磁悬浮轴承的机理研究及仿真分析

  倪喜卓, 曾励, 白文鑫, 张帆, 竺志大, 寇海江

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 19-23. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.005

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  基于静压气体轴承具有可提供较大承载力与主动磁轴承具有无摩擦、无磨损、可控性好的特点，提出了一种新型气磁悬浮轴承。研究了其悬浮机理，基于静压气体轴承压力分析以及主动磁轴承磁路分析，建立了气磁悬浮轴承悬浮力的数学模型；通过有限元仿真分析了气磁轴承的磁场特性、流场特性以及气磁耦合特性，确定了气磁轴承的承载能力。研究结果表明：该气磁轴承转子系统结构紧凑，简化了传统结构的冗杂性，动静态特性良好，具有较高的刚度和承载力。
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  6D姿态实时估计的轻量型YOLO网络

  钟志强, 陈新度, 吴磊, 刁世普

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 24-28,33. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.006

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  针对同类基于卷积神经网络的算法对目标姿态估计存在实时性不足的问题，提出了一种轻量型的6D目标姿态估计算法。该算法通过卷积神经网络对输入的RGB图像进行特征提取，并将目标对象的位置信息映射到三维空间，最后通过目标图像及其三维模型之间的多组2D-3D对应关系，利用PnP和RANSAC方法计算目标的6自由度姿态。实验结果表明，改进后的网络与原网络具有同样优异的检测效果，且检测速度得到了明显的提升，在NVIDIA GeForce RTX 2060 GPU上的运行速度为35 FPS，适用于对处理速度有要求的场合。
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  工业机器人预测式健康管理本体半自动化构建

  柳少峰, 肖红, 黄子豪, 姜文超, 熊梦, 贺忠堂

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 29-33. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.007

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  针对工业机器人预测式健康管理(PHM)案例信息缺乏深度利用、PHM本体人工构建、过程不智能、构建成本高、本体不完备等问题，提出一种工业机器人PHM本体半自动化构建方法。首先，对多源工业机器人PHM语料进行分词、去除停用词等预处理；其次，使用融合词频、文档频率、TF-IDF、C-value等算法进行本体概念综合抽取；接着，基于CSC语义词库和搜索引擎进行概念间上下属关系抽取，同时基于SAO结构进行交叉关系抽取；最后，使用Protégé工具对工业机器人PHM本体进行持久化与可视化。实验平台采用某国产机器人设备，测试数据为机器人PHM记录以及简书博客、维普期刊获取的相关文档共1690篇，与TF-IDF、C-value、LDA主题模型、BRT等算法进行实验对比，该方法在概念抽取阶段准确率提升10%，在概念关系抽取阶段提升3%，实际应用结果表明本方法有效可行。
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  面向人机协作中的安全物理交互仿真分析

  蹇兴强, 穆春阳, 马行, 田国禾, 张春涛

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 34-38,42. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.008

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  以协作机器人Baxter为研究对象，面向人机协作中安全物理交互问题，提出利用Simscape Multibody工具箱建立协作机器人Baxter与人进行物理交互的仿真环境。针对人机协作任务中的安全物理交互问题，建立线性弹簧-阻尼系统用于模拟和计算人机协同任务过程中的接触力；利用计算力矩控制器和机器人逆动力学前馈实现机器人的碰撞检测，并通过安全跟踪关节运动轨迹实现机器人模型与人体模型的安全物理交互过程；然后利用ROS Toolbox工具箱实现与Baxter机器人之间的通信，直接进行实验测试。实验结果显示，在仿真中结合碰撞检测和安全轨迹跟踪算法机器人末端与障碍物发生碰撞后会停止运动，在受到与机器人运动方向相反的外力时表现出顺应性，对机器人在进行实际物理交互时其安全和交互能力有明显的提高。可见安全物理交互仿真分析对实际人机协作任务的参考意义。
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  基于点云去噪算法的发动机舱段测量模型优化

  王琬琪, 周淦, 张世轩, 徐志刚, 王军义

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 39-42. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.009

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  由于激光测量得到的航天发动机舱段点云中通常包含噪声，为提高后续路径规划中模型的精确度，提出一种针对噪声的点云去噪算法。首先，根据张量投票算法，通过点的张量矩阵得到扩散张量；其次，通过扩散张量设计各向异性扩散滤波在不同方向的速率，实现点云的大尺度噪声去噪；最后，通过点云的半径和标准差来实现双边滤波的自适应调参，进一步实现小尺度噪声去噪。对本算法进行了对比实验验证，结果表明该算法和传统算法相比，在有效剔除噪声点的同时，更好地保持了点云的几何特征，是一种高效的去噪算法。
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  改进的差分进化算法在约束优化问题中的应用

  白欢, 袁庆霓, 王鑫, 孙睿彤, 衣君辉, 施辉城

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 43-47,53. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.010

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  针对差分进化算法求解约束优化问题存在寻优精度差和收敛速度较慢的问题，提出一种改进的差分进化算法来求解约束优化问题。首先在初始化及进化过程中利用广义反向学习(GOBL)策略产生反向种群，提高搜索效率同时加快收敛速度；其次采用自适应权衡模型计算出个体的适应值并作排序处理；最后，改进的变异策略和个体选择机制执行变异操作提高多样性。分析了个体排序及GOBL策略的有效性，并通过与GOBL-ACDE、εRDE和ATMES算法作了比较，实验表明所提算法有较高的收敛精度，而且收敛速度较快。
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  滚珠丝杠副轴向静刚度确信可靠性建模与分析

  龚梦辉, 韩军, 周长光, 冯虎田, 欧屹

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 48-53. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.011

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  基于设计裕量、随机不确定性因子、认知不确定性因子，建立了双螺母滚珠丝杠副轴向静刚度确信可靠度模型。与蒙特卡洛法相比，考虑认知不确定性后可靠度变小。基于确信可靠性模型，对随机不确定性因子和认知不确定性因子进行了灵敏度分析，发现在可靠性提升前期随机不确定性对其影响较大，后期认知不确定性影响较大，因此，丝杠设计前期应以减少随机不确定性为主，后期应以减少认知不确定性为主,为确保可靠度大于0.9，须保证认知不确定因子小于0.15。
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  基于Copula函数模型的圆柱滚子轴承旋转精度分析

  魏建波, 朱建新, 满维伟

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 54-56,61. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.012

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  运用Copula函数作为研究圆柱滚子轴承旋转精度的研究方法，较为深入地对滚子直径误差与轴承径向跳动间的相依性进行了研究。在两个滚子存在直径误差的条件下，利用数值仿真程序生成了建模所需的特征变量数据组，并建立了多种Copula函数数学分析模型，运动均方根误差法筛选出了最优的数学模型并进行了合理性验证;基于建立的数学模型分别研究了两组不同分布状态的特征变量与轴承径向跳动的相关系数与条件概率。结果表明，Copula函数能较准确地计算轴承元件尺寸误差与轴承旋转精度的相关系数与条件概率，可以作为研究轴承旋转精度的有效手段。
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  卧式加工中心空间精度预测及量化验证

  陈廷兵, 李志强, 敬正彪

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 57-61. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.013

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  为提高卧式加工中心整机加工精度，且针对卧式加工中心精度预测模型难以量化验证的问题，基于旋量理论建立了精度预测完备模型，在此基础上提出了一种新的精度预测模型量化验证方法。首先，以旋量理论为研究基础，并借助旋量指数积建立了某多自由度机器人末端运动学正解；其次，在分析了卧式加工中心几何误差的基础上，结合该机床运动链分析结果构建了卧式加工中心精度预测模型；进而借助“十二线法”完成了几何误差分离过程，并最终输出了机床精度预测结果云图；最后，基于ISO230-6的体对角线实验设计进行了精度预测模型量化验证。实验结果表明四条体对角线预测值与实验值符合程度较高，PPP、NPP、PNP、PPN预测与实际数据的平均偏差分别为-0.21 μm、-1.06 μm、-1.68 μm、-0.05 μm，有效验证了该卧式加工中心精度预测模型的正确性及合理性。
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  轴承试验机磁性离合机构的设计分析

  李明岩, 司东宏, 余永健, 李济顺, 马喜强

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 62-66,70. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.014

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  针对轴承轴向加载试验中当试验轴承外圈与滚子发生高温胶合时，现有的轴承试验机中所使用的轴向加载装置不能及时与试验轴承分离进而损坏试验装置的问题，设计了一种磁性离合机构。基于永磁体的等效磁荷模型，分别建立了磁性离合机构中永磁体在三种布置方式下的三维静态及瞬态磁场解析式；应用MATLAB以及Ansoft Maxwell电磁分析软件分别计算了在这三种布置方式下试验轴承处的磁感应强度；并对这三种布置方式下永磁体所产生的磁力进行了仿真计算及测量。结果表明永磁体在成对垂直布置时所产生的磁力提高了150%左右，试验轴承处的磁感应强度降低了67%左右；即该布置方式在提供可靠轴向力的同时，有效地减小了试验轴承被磁化的影响。
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  基于NCSIMUL的五轴机床虚拟仿真技术研究

  陆建军, 仲秋, 胡劲松

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 67-70. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.015

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  针对五轴加工机床存在程序编制复杂，人工检查困难，加工过程中易碰撞等问题，以Mikron HEM 500U五轴加工中心机床为例，研究了双摆台五轴加工中心结构，提出了应用NCSIMUL软件构建虚拟机床的方法，搭建了虚拟加工环境，通过叶轮零件仿真加工，完成了APT刀位源文件到NC代码的自动转换，实现了零件五轴联动加工，验证了NC代码的正确性，检验了加工工艺合理性，保障了机床安全性，减少了零件试切时间，缩短了加工周期，仿真结果验证了虚拟五轴加工中心仿真加工的可靠性。
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  机械产品关键质量特性综合识别方法

  鞠萍华, 许文林, 谷豪东, 冉琰

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 71-75. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.016

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  针对机械产品质量特性多样化和复杂性，关键质量特性识别存在主观性强、识别结果不准确等问题，提出了一种机械产品关键质量特性权重综合识别方法。通过建立机械产品质量特性层次模型，统计分析得到质量特性分层集合，采用可拓层次分析法计算主观权重，信息熵法计算客观权重，模糊Borda法计算综合主客观权重，并对结果绘制帕累托图，根据“20/80原则”识别出关键质量特性。对数控转台的齿轮转动元动作单元的实例分析，验证了该方法的有效性和合理性。
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  直觉梯形模糊数与熵权-TOPSIS的可靠性分配

  赵永胜, 丁紫远, 杨聪彬, 程强, 刘志峰

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 76-80,84. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.017

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  可靠性分配是数控机床可靠性优化设计的重要任务，传统上可靠性分配方法存在分配影响因子单一和主观经验过多等缺陷。为了解决这些问题，运用主客观相结合的方法，综合考虑了多种影响因素，根据影响因素重要性给予不同的直觉梯形模糊数，运用最大熵有序加权算子(ME-OWA)赋予影响因素有序的权重最后综合多位专家判断，利用逼近理想点排序法(TOPSIS)来灵活分配子系统的可靠性。通过以数控机床八个子系统例分析并且与传统的FOO与模糊分配方法比较，证明了所提出的方法有效性、准确性。
控制与检测
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  基于结构光的焊缝表面质量检测

  张天宇, 夏仁波, 赵吉宾, 付生鹏, 徐子恒

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 81-84. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.018

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  焊接质量检测是保证焊接质量的重要技术手段，人工检测焊接质量存在主观性强、效率低、准确率低等问题，为此提出了一种基于结构光的焊缝表面质量检测方法。首先，搭建了基于工业机器人和面结构光传感器的焊缝质量检测系统；其次，分析了焊接件的表面点云，采用随机采样一致性算法拟合平面以分割出焊缝点云，利用主成分分析算法得到焊缝点云的主方向，通过点云切片获取焊缝轮廓线，结合斜率分析提取轮廓线的特征点；最后，建立了焊缝表面质量评价指标，并进行了焊缝表面质量检测实验。实验结果表明，提出的方法具有速度快、效率高的优点，无需补偿和矫正基准方向，可以获得满意的焊缝质量检测性能。
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  基于改进滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

  张祺琛, 刘细平, 王方凯文, 朱文健, 郭高胜

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 85-88,93. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.019

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  针对永磁同步电机无传感器控制中传统滑模观测器(SMO)在估计转子转速和转子位置时存在严重的抖振现象，提出一种改进的滑模观测器控制系统。采用积分滑模面代替传统的滑模面，以提高电流误差值收敛到零的速度，增强系统的抗干扰能力；采用边界层可变的分段幂函数代替传统的符号函数，并引入随系统自适应变化的滑模增益，结合双幂次趋近律设计滑模控制律；利用Lyapunov定理证明了该滑模观测器的稳定性；最后，使用改进锁相环(PLL)提取转子位置信息。仿真结果表明所设计的滑模观测器可有效削弱系统的抖振现象，并且具有更强的鲁棒性。
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  嵌入式高精度激光测距系统设计

  胡宁波, 王晗, 张平, 张家峰, 胡钊雄

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 89-93. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.020

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  针对因激光测距系统在数据传送过程中产生的系统误差而影响系统测量性能的问题，研究开发了一套以相位式激光测距原理为基础的嵌入式激光测距系统，系统硬件部分主要采用ARM Cortex系列内核的STM32F1作为主机控制器、STM32F0作为从机激光测距模块的控制器，软件部分是在此硬件基础上借助Keil平台进行下位机软件开发，同时结合虚拟仪器LabVIEW来开发上位机测量操作界面，其中通过主机控制器搭载μC/OS-III实时操作系统实现系统多任务管理。通过对实验数据的测试分析，提出了一种通过自定义HEX通信协议来提高系统测量精度和稳定性的方法。经过实验验证系统,最大相对误差不超过2%，测量精度±2 mm，可以满足系统在精度，稳定性上的设计要求。
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  基于EC双流模型的焊接缺陷图像识别

  陈琳, 陈英蓉, 庞再军, 刘冠良, 潘海鸿

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 94-97. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.021

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  由于焊缝缺陷X射线图像背景较为复杂，造成识别准确率及效率低。为提高缺陷识别准确率，提出一个由并行EfficientNet网络为基本框架的粗-细两阶段EC双流模型。该模型通过CBAM注意力机制提高网络的局部特征注意力，获取更加丰富的焊接缺陷细特征信息，并将其与提取原始粗特征结合输入全连接层，以更加精确实现焊接缺陷的分类；为降低训练参数、模型过拟合现象以及提高模型泛化性能，并利用全局平均池化层GAP和BN算法优化整个训练过程；此外，在小孔、夹渣、未焊透和裂纹等焊接缺陷数据集上，将EC双流模型与VGG16、BCNN (VGG16)、Xception进行对比实验。实验结果表明，以EfficientNet作为基础网络的EC双流模型的分类识别结果的平均F1为99.1%，平均精度为99.4%，平均准确率可达99.13%。该模型有效实现焊接缺陷的检测与分类，可减小误判率。
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  基于侧边基准面标定的叶片型面光学检测

  欧登荧, 殷鸣, 王宗平, 刘浩浩, 郑昊天

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 98-102. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.022

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  叶片型面精度直接影响其工作性能和使用寿命，高效和精确的叶片型面检测对其质量控制至关重要。对此，建立了一套面向叶片型面精度测量的四轴光学检测系统，提出了一种基于叶片侧边基准面快速标定其回转轴线的型面光学检测方法。该方法可在不引入外部标定物的情况下，完成叶片型面的快速测量与重构。该方法测得实验数据与三坐标机检测数据相比，其轮廓度平均偏差在0.010 0 mm以内，最大标准偏差为0.010 4 mm，在简化检测流程、优化检测方法的同时，保证了叶片型面的检测精度，为叶片型面光学检测提供了一种新的解决思路。
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  基于模型线性自抗扰的PMLSM位置控制

  熊东海

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 108-111. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.024

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  永磁直线同步电机(PMLSM)由于受到摩擦力变化和外部扰动等不确定性的影响，降低了伺服系统的位置控制精度。针对该问题，提出了一种基于模型信息的线性自抗扰控制算法。将PMLSM运行过程中受到所有的不确定性归为未知总扰动，建立了简化的PMLSM伺服系统控制模型。设计了融合模型参数信息的模型线性扩张状态观测器和带有加速度前馈的改进线性状态反馈控制律，实现对未知总扰动的快速准确观测和实时动态补偿。仿真和实验结果表明：与PID控制和常规线性自抗扰控制方法相比，所提方法超调量小，稳定时间短，且对于扰动的抑制能力更强。因此，该方法有效满足PMLSM伺服系统快速准确定位以及强抗干扰能力等要求。
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  超低温加工用液氮稳定传输射流调控系统

  孔繁泽, 杨子健, 王永青, 刘阔

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 112-115,121. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.025

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  为满足超低温加工中液氮射流稳定可调的需求，基于漂移通量模型研究了液氮两相流管路内流动机理，提出了增大管路热阻、改变管路局部阻力损失系数来调节液氮质量流量的液氮稳定传输射流调节策略。基于AMESIM仿真平台建立了换热管路液氮两相流模型，验证了管路中传感器布置方法的合理性，分析了液氮两相流流动规律和射流流量的可控性，设计了集液氮传输、状态监测、流量控制于一体的液氮稳定传输射流调控装置。结果表明，管路整体隔热效果良好，改变调节阀开度可有效地调节射流流量，采用合适的控制方法可以维持中低流量下液氮射流的相对稳定。
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  桥式吊车二级摆型新型分层模糊滑模控制器设计

  丁明波, 程骅, 刘惠康, 柴琳

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 116-121. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.026

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  针对桥式吊车产生的二级摆问题，提出了一种新型自适应分层模糊滑模控制方法。该方法通过使用凸形滑模面，实时改变非线性系统各层滑模面的滑模面斜率，使系统在开始时响应快，在接近滑模面时减少超调量；其次，为改善非线性系统在滑模面附近出现的残摆和“抖振“现象，本研究方法引入了低通滤波器，降低了滑模面的开关频率；同时，利用模糊控制对滑模增益进行调节，以达到增强系统的自适应性和鲁棒性，并通过李雅普诺夫定理验证系统的稳定性。通过仿真和实验结果对比分析，与该研究领域前沿团队相比，该控制方法在抑制摆角的同时，二级摆摆角值降低了约16%，控制器性能较好。
工艺与装备
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  液体磁性磨具光整加工氧化锆陶瓷试验研究

  孙金言, 孙桓五, 纪刚强, 段海栋, 杨冬亮

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 122-126. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.027

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  为解决氧化锆陶瓷难加工、加工效率低、表面质量差的问题，采用液体磁性磨具光整加工技术对氧化锆陶瓷进行加工。通过配置不同磨料的液体磁性磨具对氧化锆零件进行光整加工，研究磨料种类对加工效果的影响。通过设计单因素试验，研究加工时间、工件转速、磁感应强度和轴向运动速度等主要工艺参数对氧化锆陶瓷表面粗糙度Ra和材料去除率MRR的影响规律。结果表明：在加工过程中使用高硬度的金刚石磨料可以获得比其他磨料更高的材料去除率，加工后能获得更好的表面质量。表面粗糙度Ra随时间的增加而降低，加工60 min以后Ra不再继续下降。Ra随工件转速、轴向运动速度的增大而减小，随磁感应强度的增大Ra先减小后增大；MRR随工件转速、磁感应强度的增大先增大后减小，随轴向运动速度的增大而增大。采用液体磁性磨具光整加工技术可以在提高氧化锆陶瓷材料去除率的同时有效降低其表面粗糙度。
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  螺钉卡扣自动安装系统设计

  余稳胜, 梁顺可

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 127-129. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.028

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  针对汽车零部件中存在大量螺钉卡扣安装的问题，设计一套螺钉卡扣自动安装系统，该系统包括机械系统和自动安装控制系统。机械系统包括振动盘、自动上螺钉机、机器人、末端执行机构和工件治具五部分。自动安装控制系统包括PLC控制程序、机器人控制程序和控制界面程序。螺钉、卡扣分别由振动盘和自动上螺钉机输送至末端执行机构，再由末端执行机构进行安装，螺钉安装时通过扭力控制以控制其安装深度。该系统取代人工安装螺钉卡扣，通过更换工件治具，能够适应不同工件的螺钉卡扣安装，降低工人劳动强度，操作方便，工作可靠，大大提高螺钉卡扣安装的质量和效率。
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  基于PCA和SVM的微铣刀磨损状态识别

  彭明松, 王二化, 张屹

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 130-133. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.029

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  刀具磨损的状态识别精度对机床加工的质量和生产效率至关重要，为了提高刀具磨损状态的识别度，提出了一种能够有效识别微铣刀磨损状态的方法。首先对采集到的振动信号进行时域和频域分析，提取多个时域特征和频域特征，然后应用主成分分析法对提取的特征进行信息融合，再以融合后的特征向量作为支持向量机的样本输入，避免由于支持向量机初始参数选择不合适而带来的局部最优和过拟合的问题，建立遗传算法优化支持向量机的模型。结果表明，与其它算法相比，提出的基于花朵授粉算法的支持向量机模型能够有效准确识别微铣刀的各种磨损状态，优化后的支持向量机模型的总体识别率有了明显的提升，达到了95.5%，在分类性能和计算效率方面都具备优势。
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  单向磨料流加工工艺特性研究

  侯博伟, 宋桂珍, 李银光, 程建明

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 134-137,143. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.030

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  针对不能通过往复驱动流体磨料而采取单向磨料流加工工艺进行抛光的零件，首次揭示了沿着料流方向被加工孔道表面的粗糙度改善逐渐减弱的问题。分析确定从介观尺度研究单个磨粒的工作过程，采用CFD仿真，解析单向磨料流加工工艺的技术特性，包括速度、入口非稳定流动等随粘度变化的特性；使用Central Composite Design方法取值,通过仿真分析以及参数拟合，得出了预判加工孔道极限长度的判据；最后，分别用长度为80 mm、140 mm，内径为0.8 mm的不锈钢毛细管进行了实验验证，并指出必要时可增加掉头加工工序、适当减小压力或选用小粒径磨料等提高抛光质量的措施。
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  航发叶盘类零件不同抛磨工艺的仿真对比分析

  闫泽昭, 李文辉, 李秀红, 张演

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 138-143. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.031

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  为提高整体叶盘抛磨加工均匀一致性，对比分析了回转式、振动式及振动回转式抛磨加工。通过离散元软件EDEM对整体叶盘的模拟件进行仿真分析，在磨损量、滚抛磨块速度及各自的变异系数等方面对比分析回转式、振动式及振动回转式抛磨加工整体叶盘模拟件的优缺点。仿真结果显示，相较于回转式加工和振动式加工，振动回转式加工后的模拟件缩短了顶部至根部、前缘至后缘方向的磨损量差值和滚抛磨块速度差值，增大了表面磨损量并提高了加工均匀一致性。结果表明，无论从加工效率还是加工均匀性的角度分析，振动回转式的加工方式都要优于回转式加工和振动式加工。
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  汽车发动机缸盖排气座圈底孔深度检具设计

  刘旭

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 144-146,151. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.032

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  为了实现汽车发动机缸盖批量化生产过程中排气座圈底孔的深度测量，针对待测孔结构特点，提出了一种专用检具的设计方法，对待测孔技术要求、测量原理、检具结构以及安装调试等方面进行了详细描述。检具设计完成后进行了测量验证，可重复性与再现性满足使用要求。所设计的检具能准确、快速检测出缺陷产品，大大提高了检测效率，节约了经济成本，可为同类产品的检测提供借鉴。
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  基于机器视觉的废弃线路板芯片回收设备的设计

  陈文杰, 张屹, 栾文龙, 侍相龙

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 147-151. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.033

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  针对目前废弃线路板芯片回收设备在国内不能实现全自动切割以及无法适应多种规格的线路板和芯片尺寸的问题，设计了一种废弃线路板自动拆解设备，分析了该机构的组成及其工作步骤，编写了具体的识别系统，设计了控制系统的总体架构，并给出切割作业的控制流程。根据现场切割实验表明，该废弃线路板芯片回收设备实现了全自动化，可适应不同尺寸的线路板板型和不同大小的芯片等高值电子器件的自动化回收设备。达到了设计目标，满足国内的要求。
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  基于内共生算法的混装线平衡和排序协同优化

  王壮, 张新敏

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 152-155,159. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.034

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  为解决以串行的方式进行混流装配线平衡和排序的优化难以求得整体最优的问题，对混流装配系统进行研究。在综合分析平衡和排序相互影响的基础上，提出以整体的思想进行平衡和排序协同优化的方法；对传统组合方案的评价指标进行改进，构建了以实际工作负载均衡、实际闲置时间最小为目标的优化模型，克服了综合评价指标偏向于衡量平衡或排序单个因素的缺陷；设计的内共生进化算法在协同进化算法中添加内部竞争机制，提高了种群多样性和算法的求解速度。实例求解结果证明该模型能够克服传统串行求解的缺陷，求得使混流装配线整体最优的组合解，内共生进化算法具有最佳的寻优性和收敛性。
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  半轴法兰盘钻铰锥孔专用机床设计

  韩海群, 吴俊杰, 李春燕

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 156-159. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.035

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  设计了一款适应多型号半轴加工的钻铰锥孔专用机床，能够一次加工8个圆周均布的孔，并完成打底孔、铰锥孔、内倒角三个工步。浮动V形块初定位、双顶尖定位、法兰盘面夹紧、螺杆移位装置等结构的设计，满足了半轴零件不同型号多轴径多长度的装夹需求。半轴水平安装、X/Y/Z三轴控制主轴定位，满足了机械手或桁架上下料的需求。为车间整体智能化、网络化建设提供了支持。
先进管理技术
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  基于区间数TOPSIS法的绿色工艺方案决策

  周涛, 汪永超, 李汶俊, 张栩静, 毛凯宁

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 160-163. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.036

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  工艺方案的制定是机械制造的重要环节，工艺方案的选择是一个复杂的多目标决策问题。为了快速精确地制定绿色加工工艺方案，提出了一种基于区间数逼近理想排序法(TOPSIS)的绿色工艺方案决策模型。该模型采用模糊层次分析法(FAHP)确定决策指标的权重，借助区间数避免了加工过程中复杂的干扰因素和人们对事物的主观性造成的决策指标的不确定性，运用TOPSIS法求解模糊判断矩阵的正、负理想解和各方案的接近度，根据接近度的大小选择最优加工工艺方案。最后，对某车间中间轴齿轮的3套加工工艺方案进行决策，验证了该模型的实用性和高效性。
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  基于叠加授权和TOPSIS的绿色车间方案优化

  李汶俊, 汪永超, 张栩静, 毛凯宁, 周涛

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(1): 164-168. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.01.037

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  立足于从底层环节减少浪费与污染，降低生产成本，实现生产加工环节的绿色化，对绿色制造车间优化方案的评估选择进行了研究。从5个方面建立制造车间的优选模型，采用三角模糊数学理论分层次进行分析；其次考虑到层次赋权的主观性，掺入了CRITIC法的客观权重因素，对各指标进行叠加授权，得到各指标所占权重；最后通过TOPSIS法比较各优化方案的理想程度，选择最合理的优化方案，并以某科技企业附属的基础配件的底层生产加工车间优化方案选择为例，证明该算法的可行性。