制造技术与机床

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王蕴馨, 马金奎, 陈淑江, 路长厚, 聂玉龙

制造技术与机床. 2021, 0(2): 13-17. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.001

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以新型动静压差速转台为研究对象，采用圆光栅和NI6356仪器构建数据采集与测试系统，通过对光栅输出信号的分析与处理，对转台的低速运动平稳性进行了实验研究。结果表明，新型转台在结构上增加中盘，让上盘（工作台）在流动的油膜上启动运行，不仅能够有效减小动静摩擦力之差，抑制上盘的爬行效应，而且能够降低上盘的功率消耗，为提高转台的低速运动平稳性提供了一种新途径。

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气动平衡器O形密封圈密封性能分析与试验

邵瑞影, 王洪军, 宋娟, 葛伟伟

制造技术与机床. 2021, 0(2): 18-23. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.002

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可视化

针对气动平衡器中O形密封圈的密封问题，利用ANSYS软件建立有限元分析模型，得出不同预压缩率和工作压力下应力的变化规律。研究结果表明，随着预压缩率和工作介质压力的增大，密封圈所受到的最大接触应力和von Mises应力随之增大，预压缩率取20%时，von Mises应力受到工作压力的影响较小，密封效果较好。搭建气动平衡器密封圈密封性能测试试验平台，通过测量重物最终稳定时下降的距离计算出装置的泄漏量，通过泄漏量检验密封效果，根据试验结果，证明选用的O形密封圈具有良好的密封性能，可以满足现场工作的需要。

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均压腔闭式止推轴承静动特性分析

赵鹏宁, 杨光伟, 张敏, 王虎, 阳红, 刘有海

制造技术与机床. 2021, 0(2): 23-28. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.003

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在传统静压气浮轴承模型中节流小孔被简化为一个点，同时对于闭式轴承，上下两个止推轴承的耦合效应被忽略。针对这一问题，建立了包含均压腔的修正雷诺方程，在考虑闭式轴承耦合效应的基础上采用有限单元法与摄动法计算了气膜厚度、供气压力、均压腔深度对闭式轴承静动态特性的影响规律。结果表明上下轴承耦合效应对闭式轴承性能有显著影响，并且可以通过优化均压腔深度提高轴承刚度同时避免气锤自激。

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一种基于头架主轴为变速运动的曲轴随动磨削加工方法研究

范晋伟, 李晨宝, 李伟华, 谢本田

制造技术与机床. 2021, 0(2): 29-31,35. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.004

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针对曲轴传统磨削加工方式影响曲轴精度和表面质量的问题，提出一种基于头架主轴为变速运动，砂轮做恒速进给的随动磨削方式。通过推导随动磨削加工瞬时位置方程，建立随动磨削运动轨迹控制模型，仿真分析对比两种磨削加工方式。分析结果显示主轴为变速运动的随动磨削加工方式受砂轮半径影响小，磨削点相对于转动中心的速度和受力状态更稳定，大大提高曲轴的表面加工质量。

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基于PCA特征提取和驱动电流的数控机床进给轴状态检测

符垚慧梅, 徐强, 陈学振

制造技术与机床. 2021, 0(2): 32-35. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.005

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数控系统伺服驱动模块可替代外置传感器直接获取数控机床状态信息。融合PCA特征提取方法，制定出空载状态下基于驱动电流的进给轴状态检测策略。结果表明，该方法不但能有效提升数据采集的快速性和有效性，且可靠性高，能够用于工业现场的数控机床进给轴快速状态检测。

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基于3D视觉的散乱堆放工件机器人抓取技术研究

崔旭东, 谭欢, 王平江, 余凌波, 陈吉红

制造技术与机床. 2021, 0(2): 36-41. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.006

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自动化生产线上工件的上下料，尤其是工件处于散乱堆放的情形下，其自动上料一直是一个尚未很好解决的难题。利用机器视觉二维、三维测量及信息融合的方法，采用双目立体视觉的技术，对散乱堆放状态下的工件进行二维、三维测量，获取堆放状态下工件的三维点云数据；再通过对整个三维点云数据的分割，获得属于注意力集中条件下单个工件可见部分的三维数据；最后通过与已建立的工件CAD模型离散得到的单个工件的三维数据，进行三维点云的匹配，确定目标工件在散乱堆放中的三维位姿，并自动生成控制六关节机器人执行抓取的运动轨迹与动作程序，从而完成工件的分拣工作。

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世界主要科技强国发展战略对比研究

苏铮, 李丽

制造技术与机床. 2021, 0(2): 42-45,50. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.007

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分析了德国、美国、日本三个世界主要科技强国的科技发展战略，通过梳理三国的科技战略制定历程，分析各国科技战略成功因素，总结利用举国体制促进科技发展的经验，为我国新型举国体制的建立和实施提供参考。

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机加大型薄壁筒段专用支撑架的设计与应用

冯鹏升, 杨爱萍, 王丽鹏, 王江勇, 李青

制造技术与机床. 2021, 0(2): 46-50. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.008

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以大型薄壁筒段为研究对象，采用有限元分析方法，在Workbench平台上对其车削过程进行分析。首先，利用UG软件建立筒段初始结构的力学模型并基于Workbench进行静力学分析，得出其车削变形和等效应力趋势；在此基础上，设计了一种控制筒段车削变形的专用工艺装备，对该工装的结构及特点进行介绍，并且对关键件进行了结构受力分析。结果表明：使用该工装后，再次车削筒段时最大变形量减小了99%，最大应力减小了75.5%，满足了筒段的加工要求，从而为其他薄壁筒类的车削提供了参考。

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自适应神经网络的机械臂终端滑模鲁棒控制

王蕊, 陈书立, 王东辉

制造技术与机床. 2021, 0(2): 51-57. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.009

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针对带有未知负载力矩和模型误差等不确定性的机械臂系统，同时考虑电机动态特性的影响，提出了一种自适应神经网络的终端滑模鲁棒控制方法。首先建立了包含不确定性和电机动态的机械臂系统模型，然后通过设计终端滑模面来抑制传统滑模面的抖振现象，并提出了终端滑模鲁棒控制律，同时引入RBF神经网络来准确估计不确定性，并且设计了自适应律来实时更新权值向量，从而有效改善了控制效果。通过对比仿真验证了提出的方法能够快速估计不确定性，并准确跟踪指令信号，角度、角速度和角加速度的跟踪误差分别为0.1°、0.1°/s和0.1°/s²，不确定性估计误差仅为0.2 A，实现了对机械臂系统的高精度鲁棒控制。

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轻量化龙门式激光加工机床主体结构动态特性分析

杜洋, 赵凯, 邓文敬, 朱忠良, 张骏

制造技术与机床. 2021, 0(2): 57-60. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.010

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以一种轻量化非接触式龙门激光加工机床主体结构为研究对象，使用有限元分析方法在ANSYS平台上建立了该机构的有限元模型，并基于模态分析理论，求解了该结构前六阶固有频率及振型，分析了其刚度分布特点及结构设计合理性。进一步通过模态叠加法，得出了变形最大点及实际关心点的位移响应特性，发现了主体结构最应该避开的两个敏感频率：48.63 Hz和55.31 Hz，为轻量化龙门式激光加工机床动态设计和优化提供了理论参考依据。

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正交弧线齿面齿轮传动的啮合接触分析

赵玉龙, 郭吉苹, 郭正华, 盛伟, 陈勇

制造技术与机床. 2021, 0(2): 61-65. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.011

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根据正交弧线齿面齿轮啮合原理，推导弧线齿面齿轮的齿面方程，通过Matlab实现齿面可视化，在面齿轮展成坐标系下，研究了面齿轮啮合过程中的齿面接触特性。在不考虑误差影响的点接触正交面齿轮传动接触特性分析中，提出了一种求解面齿轮齿面啮合点的方法，以方程推导联合齿面接触轨迹仿真实现了面齿轮齿面啮合轨迹的可视化；得出了圆柱齿轮和正交面齿轮接触点处主曲率的变化规律，并对接触斑点进行了可视化仿真；推导了正交弧线齿面齿轮上接触特性方程；得到了接触特性的变化规律，并结合赫兹弹性接触力学理论，分析了面齿轮啮合点的接触区域和应力情况。

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面向飞机结构件数控加工的DFM方法研究

刘适

制造技术与机床. 2021, 0(2): 66-69. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.012

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随着新一代飞机结构件的结构大型化、整体化趋势更加显著，对数控加工提出了更高要求。然而飞机的结构设计和制造的协同性仍然较差，设计对零件可制造性的考虑不多，给制造带来了困难。文章对DFM技术加以探索，以知识工程为方法手段，以典型加工特征为载体，重构数控加工工艺知识，形成面向设计的工艺知识库，提炼出规范标准，找到了设计与制造的平衡点，使面向制造的设计成为可能，为飞机结构件的设计和制造知识的获取、重用和融合创造了条件，为新一代飞机的结构件的高效、高质量的设计与制造打下了坚实基础。

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自制硬质合金刀具加工钛合金时的铣削性能研究

吴春亚, 王广洲, 李曦光, 齐彪, 陈妮, 陈明君

制造技术与机床. 2021, 0(2): 70-75,80. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.013

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利用有限元仿真手段，以切削力和切削温度作为评价标准，完成了钛合金加工用硬质合金四刃平头立铣刀几何参数的设计与优选，并基于优化后的参数自行制备得到了硬质合金刀具实体。通过开展自制立铣刀在Ti-6Al-4V材料表面的槽型铣削实验，系统研究了切削用量对加工表面质量，尤其是槽型边沿毛刺的影响趋势。根据自制与商用四刃平头立铣刀在相同切削条件下的加工效果及刀具磨损情况对比，证实了自制刀具在减小毛刺尺寸、降低加工表面粗糙度以及提高刀具使用寿命等方面的性能优于商用刀具。

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基于S形曲线的电磁线圈排线控制算法

曾寿金, 周佳辉, 叶建华

制造技术与机床. 2021, 0(2): 76-80. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.014

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针对电磁开关线圈因排线过程导针速度突变引起线圈出现跨线、凸起等问题，通过对绕线机的排线工作原理进行分析，提出一种基于5段S形曲线的加减速运动控制排线算法。为了解决线圈排线过程中的速度冲击，运用ADAMS软件对电磁线圈的排线运动过程进行模拟仿真，得到了运动过程中速度变化曲线和位移曲线，验证了S形曲线能够减小线圈排线速度变化的冲击。通过实例验证线圈排线控制算法的可行性，得到了5段S形曲线可以提升绕线机排线精度的结论。

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微铣削单晶高温合金切屑去除机理和实验研究

高奇, 郭光岩, 靳泼

制造技术与机床. 2021, 0(2): 81-84. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.015

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单晶高温合金零件在高温环境中应用广泛，微铣削过程中产生的不规则切屑严重影响工件的表面质量，属于典型的难加工材料。针对单晶镍基高温合金材料DD98，采用微小刃径铣刀对其进行高速铣削，并对铣削过程中的切屑形貌进行了分析，建立了切屑去除的理论模型。结果表明：去除切屑形貌为微观节状切屑，切屑表面呈锯齿状，微铣削单晶高温合金材料在低于宏观的高速切削速度条件下同样产生了绝热剪切变形。

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蠕墨铸铁专用粗铣刀磨损机理及优选的研究

艾晓南, 马伟, 丁泽, 王坤, 张连杰, 孟祥东

制造技术与机床. 2021, 0(2): 85-89. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.016

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蠕墨铸铁作为制造新一代柴油发动机的理想材料，有着高强度、高延伸率和高热稳定性等优点，但其本身难加工问题一直阻碍着蠕墨铸铁的广泛应用。为了解决蠕墨铸铁平面铣削加工过程中出现的刀片磨损过快问题，通过自主开发新式专用刀具，改变刀具涂层和槽型，与现用刀具进行对比试验。结果表明，采用超细颗粒硬质合金基体，TiAlN物理涂层，大前角槽型的刀片进行铣削加工时，在保证加工质量的前提下，刀具寿命为原有刀具的3倍，有效提高了加工效率，并且大大降低了加工成本，为进一步推广蠕墨铸铁的广泛应用提供了有力支持。

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一种箱体结构件焊接变位机夹具

牛双敏

制造技术与机床. 2021, 0(2): 89-90. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.017

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工程机械用油箱多为薄板类箱体结构件，种类多，生产批量大，对制造工艺及快速切换生产要求较高。介绍了一种结构简单、通用化程度高的夹具形式，为箱体类结构件在焊接变位机上的焊接提供解决方法和思路。

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图像识别在轴承孔径检测中的应用

梁中源, 钟佩思, 刘鹏伟, 张超

制造技术与机床. 2021, 0(2): 91-95,100. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.018

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针对轴承内外圈等圆周类机械零件的尺寸检测问题，结合MATLAB图像处理模块，以提高精度和检测速度为原则，设计了基于图像识别的孔径自动检测系统。通过对采集的工件图片进行图像预处理、边缘检测准确提取出了轴承的外径和内径轮廓，采用最小二乘法对边缘点进行圆拟合，计算出了轴承的外径和内径尺寸。实验数据表明，该检测系统满足测量精度要求且准确度较高，解决了传统手工检测的效率低、浪费劳动力等问题，为机械零件的自动化尺寸检测提供有益参考。

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基于ELID磨削在位电火花精密修形加工液的开发

关佳亮, 郭奎崇, 张孝辉, 尚海洋, 徐真真, 王建杰

制造技术与机床. 2021, 0(2): 96-100. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.019

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针对以去离子水为介质电火花加工存在的导电率不稳定，放电火花不均匀，导致砂轮轮廓精度等级差和以煤油为介质的电火花加工存在易燃和污染环境的难题，以去离子水为基体进行电火花加工液成分优选的正交实验，探究爆炸剂、润滑剂、消泡剂及分散剂在加工液中的配比和含量对砂轮轮廓精度的影响规律；通过基恩士二维激光测距仪将砂轮的横截面轮廓数据进行采集，用MATLAB导入数据作砂轮截面轮廓求解峰值包络线图，评价砂轮修整前后的轮廓截面精度。开发基于ELID磨削在位电火花精密修形加工液。实验证明：当采用爆炸剂4%，润滑剂0.6%，消泡剂6%，分散剂3%时的加工液进行在位电火花精密修形后的砂轮能够达到精密成形加工所要求的精度等级。

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基于西门子840D sl数控系统的测头误差监测及数据上传

唐智, 訾文良

制造技术与机床. 2021, 0(2): 101-106. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.020

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在西门子840D sl数控系统上，使用Renishaw OMP60测头，运用刀具管理功能和测量循环，在日常工件测量过程中，实现了测头误差监测。再运用过程数据共享功能，将测量结果数据自动向网络地址持续上传，实现了测头物联化。对测头误差监测的原理、程序逻辑、及数据上传方法进行了详细的介绍。

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双层钢板搭接区域内的裂纹缺陷检测仿真

薛慧玲, 戚青丽, 杜文华

制造技术与机床. 2021, 0(2): 107-110. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.021

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以双层钢板搭接区域内裂纹缺陷为检测对象，考虑钢板包覆和焊缝包围对检测信号的影响，提出利用SH0模态导波对裂纹缺陷进行检测的方法。基于Comsol多物理场仿真平台，建立双层钢板搭接三维结构模型，并在搭接区域内构建不同长度裂纹缺陷。结果表明，检测波长为12.8 mm，裂纹缺陷长度为10 mm时，缺陷回波信号与无缺陷时噪声信号基本重叠，无法检测；裂纹缺陷的长度从10～40 mm变化时，裂纹缺陷越长，回波信号越明显；裂纹缺陷的计算位置与实际位置的误差为1.79%。研究为双层钢板搭接区域内缺陷在线检测提供理论依据。

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面向中小型制造业生产线改善方案设计及研究

王佳林, 孙江宏

制造技术与机床. 2021, 0(2): 111-115. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.022

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提出一种基于IE方法的生产线改善标准流程，针对生产效率低、成本高的中小型制造企业，结合实际生产状况制定合适的优化方案，做到因地制宜，精准优化。并以Z公司冰箱生产线为例，根据优化流程选择合适的优化方法对其进行改善，最终将Z公司生产线平衡率提高了26%，单日最大产能提高了64%，取得了良好的成效。

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基于多目标优化的制造资源分配研究

王有远, 刘瑞

制造技术与机床. 2021, 0(2): 115-119. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.023

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为了实现智能制造环境下企业制造资源的有效利用，提出了一种基于多目标优化的制造资源分配优化方法。构建了考虑加工成本、加工时间、加工质量和制造单元适合度的多目标优化模型，采用一种基于时变速度和位置加权更新的改进的粒子群算法，对该优化模型进行求解。最后通过仿真验证了所提方法的可行性。

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航天智能制造生产线刀具管理系统研究

张素燕, 张泽, 何万林, 吴雪松, 刘鑫, 刘争, 赵洪杰, 落海伟

制造技术与机床. 2021, 0(2): 120-124. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.024

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针对生产线智能化刀具管理系统建设需求，基于TDM刀具管理软件，通过对刀仪、立体库、RFID射频识别等硬件搭建和软件集成，实现了工艺设计阶段、生产准备阶段、生产加工阶段刀具信息的传递与共享，最终实现了刀具全生命周期管理。研究成果对提高生产线刀具管理信息化、智能化水平有着非常重要的意义。

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微织构对三油楔滑动轴承动静特性的影响

张扬, 陈淑江

制造技术与机床. 2021, 0(2): 125-130. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.025

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为进一步提升三油楔动压滑动轴承运行时的动静态特性，采用表面织构技术来提升轴承承载力、摩擦学性能以及动态稳定性。该研究在动压润滑状态下，建立含球冠状微凹坑织构三油楔滑动轴承的数学模型，用有限差分法求解，并利用MATLAB软件仿真在织构参数多重因素影响下的轴承动静态特性。结果表明，当织构个数一定时，布置在楔形间隙升压区出口处，面积率较大的球冠状织构，存在最优织构深度，使三油楔滑动轴承静态特性最佳，此时油膜刚度系数、阻尼系数也较大，轴承动态稳定性能优异。

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大型立车超长刀排的结构设计与工程应用

张斌, 巩丽, 申鹏, 谢龙飞

制造技术与机床. 2021, 0(2): 131-133,139. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.026

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针对常规立车刀架垂直行程有限，难以满足大型工件一次装夹车削的问题，完成了大型立车超长刀排的结构设计与工程应用。设计了实心、空心、空心加固等3种不同刀排截面结构，基于有限元软件分别对其变形量、应力值及固有频率等进行了对比分析，并通过工程应用对刀排的结构性能进行进一步对比验证，确定了空心加固为超长刀排最优截面结构型式，并筛选了其最佳切削参数，解决了某大型发电设备部件单工位状态下的内孔全尺寸覆盖的车削难题。

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基于CCD传感器的超精密车床光学精确对刀及其应用

宋颖慧, 刘有海, 张敏, 戴晓静, 阳红, 陈东生

制造技术与机床. 2021, 0(2): 134-139. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.027

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对刀精度是影响加工工件面形精度的主要因素之一，为了实现平面或球面零件在超精密车削过程中的高精度对刀，设计了一种基于CCD传感器的光学对刀装置。通过LVDT对刀装置粗定位、光学对刀装置精定位的粗精结合的方法，快速准确地测得刀具的中心高、刀尖圆弧半径以及刀具定心坐标，重复对刀精度达到1 μm，实现精确对刀。对刀装置应用于自研三轴金刚车SGDT350机床，实现了直径75 mm、顶部球径为250 mm的凸球面铝件超精密加工，其面形精度PV达到0.24 μm。进一步证明了该对刀装置的精度以及该方法的有效性，同时大幅提高了对刀效率。

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矿用防爆灯散热器钻攻夹具设计

徐乐, 朱玉斌, 陈本茁, 郎超男

制造技术与机床. 2021, 0(2): 140-142,146. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.028

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针对矿用防爆灯散热器在普通钻床钻孔攻丝时，采用传统夹具不能准确定位及有效夹紧的问题，根据工件结构材质及工艺要求特点，设计制作一种能在数控机床上同时装夹5个工件且在一次装夹下完成钻孔、倒角和攻丝工序加工的专用夹具，彻底解决了由于工件材质软、反复装夹等引起的工件定位、工件夹紧难题。通过对加工工件质量检测证明，设计制作的夹具操作安全可靠，工件安装便捷高效，定位误差小，加工辅助时间短，有效保证了工件加工精度，提高了生产效率。

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A/C双摆角铣头C轴精度控制技术研究与应用

谢靖超

制造技术与机床. 2021, 0(2): 143-146. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.029

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数控机床各项精度相辅相成，通过对A/C双摆角铣头C轴精度的误差分解，针对每一项引起C轴精度异常的原因，逐项分析误差检测方法及精度控制研究，最终将C轴精度由局部改善变为全面改善，有效提高C轴加工精度，避免由于C轴精度偏差所导致的零件质量问题。

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基于双样条拟合的五轴插补算法

黎红石, 樊留群, 赵建华, 黄云鹰

制造技术与机床. 2021, 0(2): 147-150,156. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.030

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五轴加工在精加工中应用越来越广泛，在某些加工应用中如果直接采用单样条曲线拟合，会在插补时出现加工速度及加速度难以调控的情况。而采用双样条拟合可以实现刀位文件里刀轴矢量与刀尖点坐标的分开计算，使得在不损失拟合精度的同时，还能有效改善加工时刀具的运动学表现。通过采用双样条拟合方法对S样件的加工进行仿真研究，采用B样条最小二乘法曲线拟合及S型曲线速度规划，并与常见的五轴样条插补方法进行了综合比较，从而证明双样条插补的可行性和实用性。

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基于NX MCD的数控机床虚拟调试

林裕程, 韩勇

制造技术与机床. 2021, 0(2): 151-156. https://doi.org/10.19287/j.cnki.1005-2402.2021.02.031

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为有效提高数控机床设计、研发和调试的效率，借助虚拟调试技术节省机床调试的成本并降低实物调试的风险。提出了一种基于NX MCD的数控机床软件在环虚拟调试方法。通过PLCSIM Advanced构建虚拟PLC，运用TIA博图作为数据通讯和实时监测的虚拟验证手段，并以数控机床的模型和PLC控制程序的联合仿真为应用案例，验证了基于NX MCD的数控机床虚拟调试方案的可行性和有效性，并为数控机床和自动化设备的设计和调试提供了一种思路。

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2021年, 第0卷, 第2期　
刊出日期：2021-02-28

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2021年, 第0卷, 第2期 刊出日期：2021-02-28

2021年, 第0卷, 第2期　
刊出日期：2021-02-28