制造技术与机床

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张臣宏, 于建华, 周立峰

制造技术与机床. 2021, 0(1): 21-24. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.001

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薄壁环形结构广泛应用于航空发动机零件，大径厚比的薄壁环形工件在装夹、加工过程中极易产生变形，导致零件质量一致性差。以带周向特征的薄壁环形件作为研究对象，主要从装夹方案和装夹布局方面分析变形机理。通过建立有限元分析模型，对不同装夹布局下工件的变形情况进行预测，实现薄壁环形件装夹布局的最优化。最后，通过切削试验，验证了优化后的装夹布局对薄壁环形工件加工质量的提升效果。上下端面平行度和内外环同心度有效控制在0.02 mm以内，所提出的薄壁环形件装夹布局设计方案可以在各类薄壁环形件加工中应用。

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谐波齿轮传动柔轮的应力和疲劳强度分析

王玉玲, 张旭刚, 张华, 江志刚

制造技术与机床. 2021, 0(1): 25-29. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.002

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柔轮的工作应力和寿命决定了整个谐波减速机的传动性能，对柔轮的应力和疲劳强度的研究，有利于提高谐波传动精度和柔轮使用寿命。从理论的角度计算了某型号谐波齿轮减速机的杯型柔轮空载下的应力峰值和负载时柔轮的疲劳安全系数，利用Inventor建模和ANSYS Worbench仿真软件验证了计算结果的可靠性，得到了柔轮最大等效应力和变形随负载变化的规律。结果表明：柔轮最大变形量在柔轮长轴和短轴区域；柔轮最大等效应力在齿圈部分，齿圈与筒体过渡部分和凸缘与筒体的过渡部分；扭矩的增大对柔轮最大位移影响较小，而最大应力随负载的增大而增大；柔轮最佳工作段为负载小于100 N。基于上述静力学分析，在仿真软件中输入柔轮材料的S-N曲线可以得到柔轮在不同负载下的寿命云图和安全系数云图，可以确定该柔轮在受到110 N左右的扭矩时易发生疲劳断裂。

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基于变密度法的超声辅助焊接小车车架优化及疲劳强度预测

邓海龙, 刘行, 郑丽, 刘其晨, 郭玉鹏

制造技术与机床. 2021, 0(1): 30-34. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.003

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磁铁安装车架作为超声辅助焊接小车的重要功能部件，对焊接小车超声波辅助空化系统稳定性、安全性及可靠性起到关键作用。基于变密度法和优化准则迭代法，对焊接小车进行拓扑优化分析，以结构柔度最小（外力功最小）为目标函数，体积分数≤54%为约束条件，得到了车架结构的新方案；结合车架材料疲劳失效机理对其进行了疲劳强度预测，构建了车架材料疲劳强度预测模型。结果表明：优化后的车架模型质量减轻了37.5%，较好地达到了优化目标；与原试验数据相比，预测的疲劳强度误差较小且可靠。因此，该方法为超声辅助焊接小车的结构设计及疲劳强度预测提供了良好的思路和借鉴。

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一种大型方铝块输送装置

叶穗, 汤彩萍, 黄俊桂

制造技术与机床. 2021, 0(1): 35-37. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.004

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介绍了一种大型方铝块的输送装置，用于大型龙门铝锭铣床的上、下料配套，即用于大型铝锭铣床自动生产线上输送工件。该装置通过使用具有双输出轴的减速机及无间隙联轴器，使输送线承载力大、震动小、噪音小，并使由多个辊子组成的托辊机构能实现同步传动。另外，为防止大型方铝块在输送过程中跑偏，所设计的托辊机构能使工件自动居中，使输送过程平稳，从而实现了输送线工作的高可靠性与高生产效率。

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数控磨床主轴系统的可靠性建模与评估研究

范晋伟, 薛良良, 刘强, 李伟华

制造技术与机床. 2021, 0(1): 38-42. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.005

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对北京第二机床厂某系列数控磨床主轴系统的故障数据进行处理，绘制主轴系统的概率密度函数散点图，初步假定函数模型，再利用最小二乘法估计未知参数，利用卡方检验和相关系数法进行拟合优度检验，最终确定主轴系统的分布类型为指数分布。根据所属分布类型计算主轴系统的平均故障间隔时间MTBF，平均维修时间MTTR，以及固有可用度A，对主轴系统的可靠性进行评估。所得结果已反馈到生产厂家并获得认可，对数控磨床整机可靠性的提升有重要意义。

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基于虚拟材料的滚珠丝杠进给系统建模及其时变特性研究

陈勇将, 汤文成, 郭魂, 华洪良, 刘宵阳

制造技术与机床. 2021, 0(1): 43-47. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.006

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为了建立准确的滚珠丝杠进给系统的动力学模型并对其时变特性进行分析，提出了单独获取法和整体获取法两种基于多目标优化方法获取结合部虚拟材料模型的参数，从而构建精确的结合部虚拟材料模型，并通过实验对此两种参数获取方法进行了验证。结果表明：基于多目标优化方法整体获取全部结合部虚拟材料模型参数的获取方法计算量大，但操作简单且获取参数更为可靠。工作台负载质量对进给系统固有频率虽有影响，但不如螺母位置对进给系统固有频率的影响大。

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发挥新型举国体制优势解决装备“卡脖子”问题的研究

苏铮, 李丽

制造技术与机床. 2021, 0(1): 47-50. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.007

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对新型举国体制与传统举国体制进行了区分，列举了新型举国体制的优势，分析了新型举国体制与市场经济的关系，探究了新型举国体制解决装备“卡脖子”问题的方式，并就解决机床工具行业“卡脖子”问题给出了相应的政策建议。

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基于仿真的装配生产线布局设计与优化

李扬, 丁顺玉, 何月杰, 刘岩, 王飞, 康景麟

制造技术与机床. 2021, 0(1): 51-55. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.008

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基于离散事件仿真技术（DES），对某装配生产线开展了基于仿真的布局设计及优化研究工作，建立该仿真系统的目的是在现有制造模式的基础上，进行不同类型的生产线布局仿真设计试验，提出了一个装配生产线布局解决方案，减少生产线劳动力需求，解决生产瓶颈问题。在分析典型制造零件的制造工艺和生产线现有设备的基础上，提出了直线型布局、U型布局和平行U型布局装配生产线3种布局设计方案。在Witness软件平台上，利用装配生产线数据及经验数据，构建了基于DES的仿真系统。随后，在仿真系统中对这3种布局方式均进行了测试，通过结果对比对3种布局方案在生产线节拍平衡、制造成本和生产效率方面的仿真结果进行分析。结果表明，平行U型布局装配生产线方案是该装配生产线最佳的布局模式。

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新型微调千斤顶的设计与制造

王峰, 李迎华, 徐佳子, 杨翔麟

制造技术与机床. 2021, 0(1): 55-58. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.009

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微调千斤顶广泛应用于机械加工、交通运输等领域。但是在某些场合，如找正大型零部件时，传统的微调千斤顶存在找正慢、调整范围小等问题。为了提高生产效率，分析微调千斤顶的结构，对其进行改进。根据所设计的微调千斤顶参数给出了多种详细的制造工艺过程，研究结果对微调千斤顶的设计和研究具有借鉴意义。

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连杆零件柔性加工单元研究

罗英俊, 张军, 李广军, 蒙娟, 宁玉红, 王阳

制造技术与机床. 2021, 0(1): 59-63. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.010

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以连杆零件柔性加工单元为平台，研究了柔性加工单元的主体架构，阐述了柔性加工单元的软件硬件配置，介绍了现场智能设备的通讯方式以及柔性生产的实现方法，并对柔性生产的关键步骤进行了详细说明，总结了柔性加工单元的一般实施步骤。

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管接头零件转位加工技术研究及夹具设计

李志豪, 温良, 王强, 周庆, 王永洪

制造技术与机床. 2021, 0(1): 64-67. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.011

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根据管接头零件的结构特点，并结合数控车床上分度卡盘的应用情况，研发出可实现无偏心管接头和具有偏心结构管接头零件的高效装夹、自动转位加工技术及相应转位夹具。其转位夹具具有快速设计制造、通用性强、结构简单及使用方便等特点；通过数控自动转位高效加工彻底解决了管接头零件因种类多、数量大，模锻件不易装夹定位等造成的生产加工瓶颈问题，降低了操作者的劳动强度，提高了零件加工质量，为企业柔性生产线的构造打下了良好的基础。

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AlTiN涂层刀具精铣TC4钛合金工艺参数的影响与优化

王胜, 周明安, 魏小华, 余文利, 郑丽文

制造技术与机床. 2021, 0(1): 68-72,76. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.012

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采用AlTiN涂层4刃φ10 mm硬质合金立铣刀，在VMC850立式加工中心上对TC4钛合金进行铣削精加工试验。利用高精密数字化检测设备，对加工成形的TC4钛合金试件表面粗糙度、平面度、平行度、表面形貌、残余应力及显微硬度测量。分析AlTiN涂层刀具在设定不同工艺参数条件下TC4钛合金的整体加工质量和表面形貌变化规律。结果表明：在主轴转速n=8 000 r/min、每齿进给量f_z=0.04 mm/z、切削深度Δd=0.5 mm的最优精铣工艺参数下，TC4钛合金工件的加工质量和表面形貌好，刀具寿命长，其平面度为0.39 μm，平行度为0.33 μm，表面粗糙度为0.70 μm，表面残余应力为-175 MPa，表面显微硬度为269 HV_0.2，实现了TC4钛合金的高质量高效率的精铣加工。

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经济型数控车床刀位改装高精工艺研究

张祝, 童成前

制造技术与机床. 2021, 0(1): 73-76. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.013

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经济型数控车床的加工能力受限于原有刀位数量，通过在滑板上加装刀位虽扩大了加工能力，但因改装和调刀误差造成钻、扩、铰刀具安装的偏心误差较大，不宜直接在车床上钻、扩、铰深孔，且调刀难度较大，故需研究刀位的改装工艺，在提高精度的同时降低调刀难度。通过对车床孔加工特点分析，设计了针对性的排刀架结构，并根据车床自身结构特点和精度来制定改装排刀架的制造工艺。研究结果表明，设计的排刀架结构适合于车床刀位数量的增加，改装工艺取得的位置精度取决于机床自身精度，更换刀具时无需在x轴和y轴上调刀，最大限度地提高了孔加工的精度。该设计实现了快速换刀，消除了调刀误差，提高了生产效率。

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曲面铝合金锤击平整技术研究

杨帆, 杜曼殊, 林晓辉

制造技术与机床. 2021, 0(1): 77-81. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.014

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以曲面铝合金为例，利用工业机器人锤击的方式对曲面类零件表面进行平整，并探究各锤击工艺参数对其表面的粗糙度、硬度及表面形貌的影响。将锤击装置装夹到工业机器人上，控制工业机器人以矩形光栅式运动路径对曲面铝合金表面进行锤击加工，并对锤击后表面的粗糙度、硬度及表面形貌进行测量观察。结果表明：经锤击加工后的铝合金表面粗糙度可达0.5 μm，表面硬度可以提升91%左右，且采用小的锤击节距及锤击进给速度，高的锤击频率可在减小表面粗糙度的同时提升其表面硬度，因此工业机器人锤击可用于曲面类零件表面的平整，且对铝合金表面具有很好的表面强化能力，是一种有效、无材料去除以及环保的表面平整方式。

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大规格薄壁衬筒的低应力压装工艺研究

李志栋, 陈亮, 秦楚山, 石尚

制造技术与机床. 2021, 0(1): 82-84. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.015

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对飞机起落架缓冲器铝质外筒内孔压装超长薄壁衬筒工艺难点及关键技术进行了深入研究。在分析了压装工艺实施过程及工件结构性能后，提出了一种利用材料热胀冷缩性能对衬筒深冷、筒体加热的方法，研发制造专用自动压装设备进行快速、准确定位压装的先进制造工艺，突破关键技术瓶颈，确定可靠的实施方案，获取压装参数，研制出相应的工艺装备，实现了低应力或无应力防衬筒失稳变形压装，形成了稳定、高效的产品实现工艺，也为降低起落架缓冲器铝质外筒内孔磨损或损伤，提高起落架产品寿命和良好的维修性能提供了可靠的解决方案。

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轮廓度公差控制车身装配间隙的图样标注研究

徐旭松, 孙志英, 吴德辉, 华武

制造技术与机床. 2021, 0(1): 85-90. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.016

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针对如何使用轮廓度公差控制汽车装配间隙及其均匀性时的图样标注问题，首先以汽车前后车门装配为例分别研究了复合轮廓度和附加“OZ”符号的组合轮廓度在控制装配间隙时的图样标注和应用特点。其次，以面板和按钮装配为例研究了复合轮廓度和附加“OZ”的组合轮廓度在控制半封闭轮廓装配间隙及其均匀性方面的差异，指出对于封闭/半封闭或曲率较大轮廓之间的间隙控制，标注附加“OZ”的组合轮廓度比复合轮廓度更合理。最后，分析了带“OZ”的组合轮廓度公差在封闭轮廓-汽车油箱盖与车身装配间隙控制的图样标注及检测。研究结果可为车身装配间隙及均匀性公差控制时的图样标注提供借鉴和参考。

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VMD的AR模型和关联维数在齿轮故障特征提取中的应用

周小龙, 张耀娟, 王尧, 马风雷

制造技术与机床. 2021, 0(1): 91-95. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.017

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针对齿轮故障信号的非线性及常伴有大量噪声干扰的问题，提出一种基于变分模态分解（VMD）的自回归（AR）模型和关联维数相结合的故障特征提取方法。该方法采用VMD将齿轮振动信号分解为一系列固有模态函数（IMF），通过频域互相关系数准则选取对信号特征敏感的IMF分量进行信号重构，对重构信号建立AR模型，并以AR模型自回归参数的关联维数作为特征量对齿轮的工作状态和故障类型进行识别。通过实测齿轮振动信号的分析，证明了所提方法的有效性。

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弧形金属基超硬磨料砂轮在位精密修形的研究

关佳亮, 尚海洋, 张孝辉, 郭奎崇, 徐真真, 王建杰

制造技术与机床. 2021, 0(1): 96-100. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.018

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采用电火花在位修形技术，对弧形金属基超硬磨料砂轮进行了精密成形修形实验，结果表明：与传统“对磨法”相比，修形精度和效率上都有大幅度提高：当放电间隙为55 μm，放电电流为15 A，占空比为20%，砂轮转速为1 200 r/min时，获得轮廓偏差PV值为4.58 μm的高精度砂轮。修形精度提高12.09%，修形效率提高37%。

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基于数字化测量技术的装配阶差间隙预测方法

陈洪宇, 朱绪胜, 陈雪梅, 王顺龙, 吕传景

制造技术与机床. 2021, 0(1): 101-107. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.019

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提出了基于数字化测量技术的装配阶差间隙预测方法，并以舱门-门框装配为例进行了详细阐述。首先介绍了摄影扫描组合测量方法的原理及测量流程；接着以飞机舱门装配为例，从约束关系建立、位姿调整和阶差间隙求解3个方面详细阐述了数据分析步骤；最后以某型飞机舱门试验件为验证对象，对装配阶差间隙值进行了预测分析，并将预测值与装配后的实测值进行了对比，验证了方法的有效性及可行性。

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交换托盘安全式定位锥的创新设计

高秀峰

制造技术与机床. 2021, 0(1): 108-110. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.020

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针对目前液压式拉紧定位锥可靠性较差、碟簧式拉紧定位锥尺寸较大、自锁式拉紧定位锥价格较高的问题，自主创新设计了一种全新的安全式定位锥。该产品可靠性高、尺寸小巧、价格低廉，并且可以在动力源意外丧失或者加工中心停机导致动力源丧失之后，仍然能够实现定位锥对拉钉的可靠拉紧。

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卧式铣床的高速主传动系统研制

周萌

制造技术与机床. 2021, 0(1): 111-113,118. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.021

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针对客户对高速卧式数控铣床的需求，设计了一套新的主传动结构，并对制造过程中的主轴箱体振动问题进行了分析并提出改进方法，对改进前后的主轴进行了剩余不平衡量以及切削振动检测，同时在最大扭矩工况下检验了传动轴的刚度。对比发现，采用碳纤维材质的传动轴动平衡效果和切削振动效果改善明显，并且刚度足以满足机床极限工况。

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一种基于最小二乘法的RTCP自动测量循环

黄玉彤, 方跃炽, 刘沛, 李兴岳, 李耀东, 杨立波

制造技术与机床. 2021, 0(1): 114-118. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.022

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五轴机床的RTCP功能正常工作，需要对机床的相关几何参数进行正确的标定。标定的精度直接影响到机床的RTCP动作精度。通过测头实现机床的RTCP相关参数自动标定，可以有效提高机床的RTCP参数标定效率，并保证机床的精度稳定性。提出一种基于最小二乘拟合的方法来实现机床的RTCP参数自动高精度标定，具有标定精度高，标定速度快，全程无需人工干涉等优点。该功能在配备GNC60数控系统的机床上实现。最终通过检验运行自动标定循环后的机床的RTCP精度和S型试件加工的精度，证明了该方法的有效性。

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三次多项式加减速算法的应用研究

符爱周, 韩震宇, 葛伊伦

制造技术与机床. 2021, 0(1): 119-123. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.023

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为减少加工过程中速度突变对加工精度和效率的影响，数控系统应具有速度控制的功能。采用三次多项式加减速控制方法，并结合时间分割法插补原理，给出了直线段、圆弧段以及两者间的过渡轨迹的详细加减速控制算法，并提供了微小线段的加减速控制策略。文中提及的算法应用在笔者参与研发的桌面型开放式数控车床上，可以保证进给速度的柔性变化，从而验证了算法的可行性。

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数控机床关键点设置的开发与应用

马国艳

制造技术与机床. 2021, 0(1): 123-127. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.024

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详细地阐述了在机床数控系统上关键点设置的三种方法，并开发了关键点设置的人机界面，分析了关键点设置的三种方法的利弊，最后提出并分析了关键点位置确认的两种方法。

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基于数字孪生的数控设备互联互通及可视化

黄祖广, 潘辉, 薛瑞娟, 王金江, 张维, 高知国

制造技术与机床. 2021, 0(1): 128-132. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.01.025

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全球制造业正在向着智能化、规模化的方向快速发展，但是数控设备之间存在数据接口不统一、设备数据交互困难、现场设备状态监测成本较高等难题。现提出一种基于数字孪生的数控设备互联互通及可视化技术，首先利用三维激光扫描技术构建车间数控设备数字孪生模型，通过OPC UA通讯构架读取数控设备的实时运行数据，并转化格式后存入数据库作为指导虚拟现实引擎的源数据，使用Unity数据驱动引擎去驱动数字孪生模型，从而实现物理模型与数字孪生模型的同步运动。最后，对车间数控设备的生产过程进行了数字孪生技术的实现，验证了所提方案的有效性和正确性，为面向互联互通的数字孪生数控设备提供了技术支持。

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刊出日期：2021-01-30

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