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| 1 | 航空发动机叶片机器人精密砂带磨削研究现状及发展趋势显示文摘航空发动机叶片的型面精度及表面完整性对其疲劳寿命和气流动力性等影响巨大。机器人砂带磨削由于其灵活性好、易于调度、通用性强等特点成为提高叶片表面完整性的有效加工方法之一,但是工业机器人一般仅适用于粗加工,而对于半精加工以及精加工,提高机器人的定位精度是决定加工质量的关键问题。因此,对航空发动机叶片机器人砂带磨削研究现状进行归纳总结,为实现叶片精密磨削提供参考。首先,对叶片机器人砂带磨削系统的组成和结构形式进行了论述,从磨削接触廓形、材料去除规律和表面完整性等方面对砂带磨削机理进行了分析;其次,分别从基于CAD模型、数学模型和人工知识学习三方面总结了叶片机器人砂带磨削轨迹规划方法;然后,对叶片机器人砂带磨削运动控制技术研究进行了介绍,并分析了叶片机器人砂带磨削系统及集成技术;最后,对航空发动机叶片机器人砂带磨削研究现状进行了总结,在此基础上对其发展趋势进行了分析。 | 黄云 肖贵坚 邹莱 | 2019 | 航空学报2019，40，3： | 33 |
| 2 | 基于灰色关联分析的叶片砂带抛光参数优化显示文摘针对复杂曲面构件抛光过程中表面粗糙度的最小化与材料去除率的最大化等多目标优化问题,采用正交实验方法设计四因素三水平的钛合金试件数控砂带抛光实验;基于灰色关联分析将多目标优化问题转化为单目标优化问题,利用主成分分析法确定表面粗糙度和材料去除率对灰色关联度的影响权重;通过对实验数据的回归分析,建立灰色关联度与主要抛光工艺参数(砂带粒度、砂带线速度、工件进给速度和抛光深度)的二阶预测模型;基于各工艺参数对表面粗糙度、材料去除率和灰色关联度的影响规律进行分析,确定抛光工艺参数优化方案。利用响应曲面求解工艺参数优化问题并进行叶片抛光实验,结果表明:该优化方法获得的工艺参数组合可在满足表面粗糙度要求的基础上大幅度提高抛光材料去除率。 | 张军锋 史耀耀 蔺小军 段继豪 张宏基 李志山 | 2017 | 计算机集成制造系统2017，23，4： | 24 |
| 3 | 航空发动机叶片材料及抗疲劳磨削技术现状显示文摘随着先进航空发动机向大推重比、轻量化的方向发展,镍基高温合金、钛合金以及陶瓷基复合材料等一系列轻质航空材料不断涌现并被应用,成为航空发动机叶片等关键构件的主要生产材料。然而由于硬质合金的应力集中敏感特性以及复合材料的各向异性和脆断机制,其面临的疲劳失效问题也逐渐凸显。现有研究表明,航空发动机叶片抗疲劳性能与其加工过程有重要关系,进而影响装备的服役性能和服役寿命。磨削作为航空发动机叶片的最终材料去除工艺,在获得精确廓形的同时直接决定了叶片最终的表面完整性状态和抗疲劳性能。为了解新型轻质航空材料特性及其磨削表面抗疲劳性能,进而为面向抗疲劳性能优化的航发叶片加工提供指导,本文对航空发动机叶片的典型材料及抗疲劳磨削技术研究现状进行了归纳总结。首先,简述了典型轻质、高强航空材料特性及其在航发叶片生产中的应用现状;然后,分析了航空发动机叶片的高表面完整性磨削方法及其抗疲劳加工关键技术;最后对航空发动机叶片的抗疲劳磨削研究进行了未来展望。 | 黄云 李少川 肖贵坚 陈本强 张友栋 贺毅 宋康康 | 2021 | 航空材料学报2021，41，4： | 23 |
| 4 | 可控柔性表面抛光研究综述显示文摘随着光电通讯、生物医疗、航空航天等技术的飞速发展,高性能、高精度、高集成的零件及模具不断涌现,其不仅结构复杂,加工精度和表面质量要求高,而且大部分都属于硬、脆难加工材料,传统的抛光方法难以胜任。基于可控柔性理念的抛光技术,为上述零件的高效率和高精度抛光提供了一种新思路,逐渐成为超精密抛光的重要发展方向。首先,介绍了可控柔性抛光技术的基本概念,并就柔性执行装置、柔性'研抛模'、柔性控制系统三种可控柔性抛光方法的柔性可控原理、结构特点以及国内外研究现状等分别进行了综述;其次,对以上可控柔性抛光方法的加工原理、材料去除、抛光精度等进行了深入分析与比较,进一步阐述各类方法的优缺点;最后,对可控柔性抛光方法基本理论的系统研究、抛光精度和效率的提高、抛光工艺的复合化和智能化以及智能材料应用等方面的发展趋势进行了展望。 | 徐志强 王秋良 张高峰 朱科军 姜胜强 | 2017 | 表面技术2017，46，10： | 13 |
| 5 | 复杂叶片机器人磨抛加工工艺技术研究进展显示文摘针对航空、航天、能源等国家战略领域复杂叶片高效高品质加工重大需求,对近年来以工业机器人为装备执行体的机器人磨抛加工技术的研究进展进行了综述。具体围绕叶片机器人磨抛中涉及的加工系统精确标定、测量点云高效匹配、加工轨迹自适应规划,以及柔顺力精密控制等关键工艺技术,系统而全面地分析了国内外已公开发表的相关文献,并以典型的汽轮机叶片和发动机叶片为例,阐述了叶片机器人磨抛工程应用效果。最后从叶片特殊部位一体化加工、磨抛加工颤振抑制、磨抛表面完整性控制、叶片增减材混合加工等方面对该领域未来研究方向进行了展望。 | 朱大虎 徐小虎 蒋诚 李文龙 | 2021 | 航空学报2021，42，10： | 11 |
| 6 | 砂布轮柔性抛光力的建模与参数优化显示文摘砂布轮柔性较大可以实现航空发动机叶片微面切触自适应抛光,提高叶片表面完整性和力学性能。抛光力是影响抛光表面完整性的关键参数,通过单因素试验分析确定了砂布轮抛光力的影响参数及其影响规律,通过正交试验和极差法确定了影响抛光力的主要参数是砂布轮的压缩量和转速;利用二元二次回归正交试验得出了抛光力的预测模型,利用该模型分析了抛光力预测误差变化趋势,明确了不同转速下抛光力主要影响参数的稳定域;整体叶盘的抛光试验表明:通过合理控制抛光力,可以实现表面粗糙度小于0.4μm的抛光效果,且效率比人工提高20%。 | 淮文博 唐虹 史耀耀 蔺小军 | 2016 | 航空学报2016，37，11： | 11 |
| 7 | 基于单颗粒模型的航发叶片砂带磨削微观仿生锯齿状表面形成及实验显示文摘基于鲨鱼皮衍生出来的微观仿生表面被广泛应用于机翼等航空零部件的设计中,对于提高航空零部件的疲劳寿命、气流动力性等服役性能具有重要作用。砂带磨削能实现零部件表面的高完整性要求的加工,故常用于叶片、整体叶盘等复杂曲面的精密磨削,且能实现微观表面形状,但目前缺乏砂带磨削微观表面的系统研究从而难以实现其精确控制。首先,分析了微观仿生锯齿状表面的典型结构特征,基于单颗粒砂带磨削模型,研究了单颗粒砂带磨削去除机理;然后,建立了砂带磨削多颗粒参数化数学模型,提出了微观仿生锯齿状表面砂带磨削方法;最后,以钛合金叶片型面为对象,搭建以钛合金为典型材料的微观仿生锯齿状表面砂带磨削基础实验平台,进行仿生表面的实验验证。通过对磨削后叶片的表面微观形状参数进行检测,结果表明通过砂带磨削方法实现的微观仿生锯齿状表面以锯齿形沟槽为主,其中沟槽的宽度在2.5~8μm之间、平均值为4.91μm,沟槽的高度在3.5~9μm之间、平均值为5.91μm,沟槽的夹角在28°~68°之间、平均值为42.3°,验证了微观仿生锯齿状表面砂带磨削的可行性。 | 肖贵坚 贺毅 黄云 李伟 李泉 | 2020 | 航空学报2020，41，7： | 11 |
| 8 | 航空发动机叶片精密自适应砂带磨削技术及试验研究显示文摘叶片的型面精度和表面完整性直接制约着航空发动机的工作性能及使用寿命。由于叶片具有薄壁易变形、材料难加工及砂带磨削柔性接触等特征而难以实现精密磨削,由此提出了一种基于检测—加工一体化的自适应砂带磨削加工方法。首先根据叶片结构特点,设计了边缘磨削工位磨头和圆角磨削工位磨头,分别用于磨削叶片型面及进排气边缘、阻尼台及根部转角等部位;其次基于模型重构的几何误差进行了自适应软件的研制;最后通过双工位集成的七轴联动数控砂带磨削中心进行了叶片磨削试验。试验结果表明,磨削后的叶片表面粗糙度Ra≤0.4μm,加工误差保持在±0.05mm范围内,叶片型面磨削加工周期仅为3.5h,满足叶片加工要求。因此,自适应砂带磨削技术是实现叶片精密磨削加工的有效技术手段。 | 蓝仁浩 黄云 陈贵林 肖贵坚 刘智武 邹莱 刘秀梅 杨俊峰 | 2018 | 航空制造技术2018，61，15： | 9 |
| 9 | 航空发动机叶片前后缘自由式砂带抛光技术显示文摘由于叶片前后缘(LTE)的轮廓形状和表面质量将对航空发动机的气动性能和叶片的疲劳性能产生直接影响,因此为提高前后缘的轮廓度和表面质量,通过对目前航空发动机叶片前后缘抛光所存在的问题进行分析,结合叶片前后缘抛光工艺要求,并基于自由式砂带抛光的工艺特点,提出了叶片前后缘自由式砂带抛光工艺方法;针对该抛光工艺方法,建立其砂带张紧力控制系统,确定了抛光加工中的砂带走刀步长计算公式及抛光轨迹规划方法;最后以某型号叶片的前后缘作为加工对象进行抛光实验研究。检测结果显示:叶片前后缘轮廓度误差小于0.01mm,其表面粗糙度小于0.4μm,证实了该抛光工艺方法对提高叶片前后缘的轮廓度和表面质量的有效性。 | 张军锋 史耀耀 蔺小军 段继豪 | 2017 | 航空学报2017，38，3： | 8 |
| 10 | 基于压缩量偏差约束的整体叶盘砂布轮数控抛光路径规划显示文摘数控抛光是实现整体叶盘叶片表面光整加工自动化、高效化的关键技术,而抛光路径规划对表面质量有着显著的影响。在抛光曲面时,砂布轮沿接触曲线上的径向压缩量偏差导致材料去除量一致性较差。针对该问题,提出一种基于压缩量偏差约束的路径规划方法。通过对砂布轮受曲面挤压变形几何分析,建立了自由曲面抛光接触线上砂布轮压缩变形量分布模型。在给定刀触点处,以接触曲线上最大压缩量偏差最小化为评价指标构建了刀轴矢量优化模型,并利用改进的粒子群优化(PSO)算法进行求解。基于最优刀轴矢量,完成自由曲面上等参数相邻刀触轨迹曲线的计算。最后,通过数据对比和试验,验证了所提方法的正确性和有效性。结果表明,抛光区域的轮廓度、粗糙度均得到明显的改善。 | 王志伟 蔺小军 史耀耀 高源 张允 | 2020 | 航空学报2020，41，2： | 8 |
| 11 | 双臂自适应夹具加工变形控制方法显示文摘在叶片加工过程中,由于叶片的薄壁和曲率多变特点,易受装夹、切削力和残余应力的影响而产生弯曲、扭转变形。针对该问题,本文提出了一种双臂自适应夹具加工变形控制方法,将加工过程中产生的变形逐层消除。首先,对叶片的变形成因进行分析;然后,通过对无应力装夹和加工应力释放原理进行研究,设计了一种可提供6个自由度的自适应装夹机构,并对该机构进行了工程设计和机构分析;最后,基于这种6自由度双臂自适应装夹机构,形成了本文提出的加工变形控制工艺,不需多次修复基准和更换机床,就可以逐层消除新产生的变形。实验结果表明,采用双臂夹具自适应加工变形控制方法,可以有效控制叶片加工过程中产生的变形,使叶片的轮廓误差降为原来的50%,提高了其加工精度。 | 于建华 陈志同 | 2016 | 航空学报2016，37，5： | 8 |
| 12 | 航空发动机叶片数控加工新技术及应用显示文摘针对航空发动机压气机叶片数控加工技术的发展现状,着重阐述了数控集成一体化加工、叶片快换装夹、局部自适应加工、数控机械抛光等技术的特点以及这些技术在国内航空发动机叶片制造领域的应用现状。介绍这些技术在航空发动机叶片制造领域的技术需求及重要作用,通过试验分析和应用验证,不断跟进新工艺、新技术、新装备发展的进程,加速航空发动机叶片制造技术的发展。 | 吴志新 昂给拉玛 甘丽君 | 2018 | 航空制造技术2018，61，15： | 7 |
| 13 | 叶片前后缘百页轮抛光工艺参数优化显示文摘为改善叶片前后缘的表面质量、提高航空发动机的性能和寿命,对叶片前后缘百页轮抛光工艺进行研究。通过分析前后缘抛光存在的问题,结合砂带百页轮的抛光加工特点,提出前后缘百页轮柔性抛光工艺方法;基于Preston方程对抛光材料去除率进行分析,获得了影响抛光表面粗糙度的主要工艺参数(百页轮粒度、法向力、主轴转速和进给速度);采用响应面法设计抛光加工实验,分析了主要工艺参数及其交互作用对表面粗糙度的影响,建立了主要工艺参数与表面粗糙度的二阶预测模型,并得到最优工艺参数域和最优抛光工艺参数组合。前后缘百页轮抛光实验检测结果表明:前后缘表面质量明显改善,满足表面粗糙度小于Ra0.4μm的质量要求。 | 张军锋 史耀耀 蔺小军 李志山 | 2017 | 计算机集成制造系统2017，23，7： | 7 |
| 14 | 砂布轮抛光叶片表面粗糙度预测与参数优化显示文摘为降低航空发动机叶片表面粗糙度,提高叶片表面完整性和力学性能,分析了砂布轮柔性抛光工艺参数;通过单因素试验分析了砂布轮抛光工艺参数对表面粗糙度的影响规律,并确定了抛光工艺参数的优化范围;利用正交中心组合试验结果和多元二次回归方法建立了粗糙度预测模型,采用方差分析和参差分析验证了预测模型的显著性;利用预测模型得到了每个因素的优化水平,建立了工艺参数的响应面;通过响应面获得了优化的工艺参数;最后,用优化的抛光工艺参数进行叶片抛光试验,结果证明所建立的预测模型和优化的工艺参数能够显著提高叶片抛光表面质量。 | 淮文博 史耀耀 唐虹 蔺小军 张溦 | 2017 | 计算机集成制造系统2017，23，12： | 7 |
| 15 | 基于灰色关联法的航发叶片机器人砂带磨削精度控制技术显示文摘钛合金航空发动机叶片表面完整性及其结构特征对于航空发动机的气流动力性影响巨大。砂带磨削加工被广泛应用于钛合金叶片的表面抛光,对于提高其表面完整性具有重要的作用,但是对于复杂曲面的加工还存在着一定的难度。工业机器人由于具有灵活性高、通用性强的优点在许多领域得到广泛应用,结合机器人灵活性好的特点以及砂带抛光能大幅度提高表面质量的优点,实现对复杂型面高效、高质量的抛光加工。目前机器人的磨抛加工中还存在加工精度不能很好控制,最终影响工件表面完整性和加工质量的问题。提出基于灰色关联法的机器人砂带磨削精度控制,对此方法进行试验研究,得到表面的粗糙度能够达到0.4μm,满足砂带磨削表面粗糙度小于0.4μm的要求,并且钛合金叶片的精度能够达到0.04mm左右。 | 肖贵坚 张友栋 黄云 吕冲 贺毅 | 2020 | 航空制造技术2020，63，9： | 7 |
| 16 | 基于ROS的UR5机器人控制系统设计显示文摘人力加工由于存在局限性而不能满足部分机械加工的需求,机器人凭借其加工代码的复用性、系统的模块化和通用性的优势具备更好的应用前景。本文提出一种基于开源机器人操作系统(ROS)设计控制系统的方法,并以试验性能较好的UR5机器人为例阐述流程。建立机器人模型并导出统一机器人描述格式(URDF)文件到rviz可视化工具中。改进快速拓展随机树(RRT)算法以综合考虑角度和距离的权重,将改进RRT算法作为机器人控制系统的运动避障规划器。采用MoveIt进行仿真测试,发现机械臂能够很好地实现避障且使规划路径平滑;电脑端连接实体UR5机器人进行运动规划试验,观测到机械臂运动过程平稳且位置精度较高,运行过程中的关节角速度曲线平滑无大幅度突变。结果表明:改进的RRT算法在规划和避障上性能较好,ROS系统在机器人系统开发上有很大的应用前景。 | 赵丕洋 洪荣晶 方成刚 | 2022 | 南京工业大学学报(自然科学版)2022，44，2： | 5 |
| 17 | 砂布轮数控抛光力的试验分析与建模显示文摘为科学控制砂布轮的抛光力、提高航空发动机叶片的表面完整性和力学性能,通过单因素试验分析了工艺参数对砂布轮抛光力的影响规律;对抛光力重复性和材料切除量进行试验分析,确定了砂布轮转速和压缩量的二元二次回归正交旋转组合试验范围;利用二元二次回归正交旋转组合试验结果建立了法向抛光力预测模型,分析了法向抛光力和切向抛光力的相关性;分析了抛光力对抛光表面粗糙度的影响规律及机理,并做了整体叶盘叶片(叶背)抛光试验,结果证明,通过合理控制抛光力可以获得合格的表面粗糙度,且效率比人工操作有显著提高。 | 淮文博 史耀耀 唐虹 蔺小军 | 2017 | 计算机集成制造系统2017，23，2： | 4 |
| 18 | 叶片抛光表面粗糙度与残余应力优化分析显示文摘为了改善发动机叶片的表面粗糙度与残余应力,以提高其工作寿命和机械性能,采用单因素实验结合表面微观形貌分析了各工艺参数对粗糙度与表面残余应力的影响规律;设计关于抛光后钛合金叶片表面粗糙度与残余应力的正交试验,结合单因素实验,分别建立粗糙度与残余应力预测模型,根据预测模型对粗糙度与残余应力进行敏感性分析并划分稳定域;通过灰色关联分析和等权关联分析建立优化模型;结合灵敏度分析所得的最终优选区间,对等权关联优化方法和灰色关联优化方法所得结果进行实验验证与对比分析,研究了两种优化方法所得工艺参数抛光叶片的残余应力随深度变化的规律。结果表明,采用灰色关联模型优化所得的最佳工艺参数对钛合金叶片进行抛光,在满足钛合金叶片抛光表面粗糙度要求的同时保留了较大的残余压应力,证明了该方法是可靠有效的。 | 刘德 史耀耀 蔺小军 鲜超 谷志阳 | 2021 | 计算机集成制造系统2021，27，5： | 2 |
| 19 | 砂布轮抛光工艺参数对TC4表面粗糙度影响规律的研究与分析显示文摘砂布轮有较大柔性,可用于复杂曲面抛光。为了掌握砂布轮抛光工艺参数对TC4表面粗糙度的影响规律,提高抛光质量,通过单因素试验分析了工艺参数对表面粗糙度的影响规律,利用正交试验结果建立了表面粗糙度预测模型,验证了模型的显著性;通过响应面法分析了工艺参数对表面粗糙度的耦合影响规律,并对工艺参数进行了优化;航空发动机叶片抛光试验表明,粗糙度预测模型和优化的工艺参数可以实现理想高效的抛光效果。 | 淮文博 唐虹 李虹 | 2017 | 西安理工大学学报2017，33，2： | 2 |
| 20 | 复杂曲面机器人磨抛位姿优化与刀路规划显示文摘近年来,以工业机器人为执行体的机器人磨抛由于其灵活性好、通用性强等特点正逐渐成为复杂曲面磨抛的发展趋势。在机器人磨抛加工过程中,刀具路径点常以曲面上曲率及法线方向为导向进行划分,但尚未考虑机器人实际运动姿态变化对磨抛路径光滑性产生的影响,且可能存在工件与工具干涉问题,因此难以保障最终加工精度。为此,提出了以磨抛姿态变化为约束并光顺干涉处姿态的规划方法。首先,以机器人末端磨抛姿态变化作为刀位点划分阈值,综合考虑其他非法线方向的位姿变换,减缓了刀具路径点之间的姿态变化。然后,在干涉处改变刀具姿态,并以等参数圆进行范围性光顺从而解决干涉问题。最后,综合姿态变化约束和干涉刀位点的姿态光顺,规划出一条光滑无碰撞的机器人磨抛路径。利用机器人砂带磨抛系统对航空发动机叶片进行磨抛试验,结果表明,所提规划方法的关节角速度变化平缓,刀具路径光滑性更好,磨抛后叶片轮廓度满足−0.03~+0.05 mm公差带要求,表面粗糙度由Ra>3.2μm提升至0.2472μm,验证了所提规划方法的有效性。 | 罗来臻 赵欢 王辉 李祥飞 丁汉 | 2022 | 机械工程学报2022，58，3： | 1 |
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