数控加工进给速度参数优化研究现状与展望

进给速度工艺参数优化是实现数控智能加工环节中至为重要的一环，也是未来智能制造领域内亟需解决的关键性问题。针对数控加工中进给速度参数优化问题，整体上从以加工效率、加工质量、机床运行平稳性和恒定切削力为目标的进给参数离线优化、恒定切削力和恒定功率的自适应进给参数在线优化，和离线与在线联合应用3种优化方式角度，详细阐述了国内外学者对进给速度优化的研究现状和理论成果，总结了各种优化方法的应用效果和优势与缺点所在，并对工艺参数智能优化方法提出了几个代表性的突破方向和未来的发展趋势，以期能更好地实现数控系统的自主决策和智能优化，提高加工效率和加工质量，提升数控系统应用性能，推动自主化发展和智能制造的发展进程。     

迈向智能数控系统的需求与展望

对数控系统的发展历史及现状进行了分析,重点从组成结构、驱动特点、工艺方法及功能等方面总结了不同发展阶段的体征。随着PC及开放体系结构的影响,数控系统呈现百花齐放的发展。数字化、网络化到智能化成为智能制造发展的共识,数控系统从诞生开始就走着数字化的道路,现场总线、实时以太网及工业互联网技术不仅使数控系统自身,而且与外界实现网络化互联。在分析数控机床智能化需求的基础上,对国内外智能化数控系统的技术路线和实现案例进行了剖析,指出了发展智能数控系统的关键技术。     

智能数控机床及其技术体系框架

首先简要介绍了数控机床的发展趋势,其次结合当前学术界及工业界的实践,对智能机床的概念进行了定义,然后提出了智能机床的技术体系框架,并详细阐述了智能数控系统、智能元器件以及智能化应用技术等智能机床中的关键技术.     

精密磨削机床智能监测系统开发与应用

以大口径光学元件精密与超精密磨削为监控对象,搭建磨削机床智能监测系统,探索智能磨削监控共性技术。监测系统以NI-PXI为主要运行硬件平台,建立与数控系统的通信,以机床内部、内置和外置传感器相结合的方式,自动获取机床运行过程和磨削加工过程的重要动态过程信号以及其他相关数据,通过对磨削机床全生命过程延伸数据体系的管理与分析,实现机床热平衡监测与热误差补偿、磨削液循环监控以及砂轮磨削性能退化在线评估等目标,以智能监控方式确保磨削机床长期平稳运行和加工质量稳定。     

航空结构件智能化加工设备的发展方向

随着工业4.0时代的到来,航空结构件的加工将逐步从数字化时代进入智能化时代,其主要特点是机床软、硬件设备等多智能体系统(Multi-Agent System,MAS)的集成及应用,核心技术在于机床对加工程序的智能化识别,在此基础上实现智能化装夹与基准识别、加工系统实时监控、加工参数的智能化匹配、加工系统智能预警。     

电机智能制造中轴料加工工艺的改进

针对批量的电机轴料加工的过程进行研究,在智能制造前提下,通过对轴加工工艺改进,设计了智能轴料加工的工艺模型。在双动力智能车床组合的基础上,由集成工控机集中协调机床组合、桁架机器人和关节机器人,搭配自动上、下料系统,组成一个智能化的自动轴料加工单元。自动加工单元具备软硬件双重保护功能,有很强的检测、监测运行功能,并自带数字通信系统,纳入智能数字化车间管理系统。     

面向铣削参数实时优化的智能数控系统构建

智能数控机床是"工业4.0"时代下智能化工厂的生产终端设备,其网络化、智能化以及协同制造技术的实现离不开高稳定性、高精度保持性的开放式智能数控系统。以实现铣削过程中切削参数的实时优化为目标,在具有开放式模块化的数控系统平台上设计并开发了可实现该功能的软件模块。在数控系统的系统协调模块中集成了智能控制算法,该算法可根据切削过程中实时采集的切削力信号实时调整主轴转速和进给速度,最终通过薄壁件切削试验验证了智能数控系统功能的有效性。     

基于华中HNC-8试验平台控制系统设计

介绍了试验平台基于华中HNC-8系列数控和伺服驱动单元的控制系统设计。重点介绍了平台数据采集和智能监控技术及机床自检功能的应用,为国产数控系统在航空领域的应用提供了测试验证示范平台。     

智能化制造管理系统助力数字化工厂建设

数字化工厂的发展及前景越来越成为制造业甚至国家关注和重视的事宜,2012年5月30日温总理主持召开的国务院常务会议,讨论通过了《"十二五"国家战略性新兴产业发展规划》,其中明确提出要做大做强智能制造装备,促进制造业智能化、精密化、绿色化发展. 企业的智能化是基于现有数字化系统,以三维展示界面为平台,面向不同管理人员定制用户接口,整合现有企业多个数字化管理系统,保证信息高度融合,通过对数据的有效抽取和分析,实现企业科学管理,领导有效决策.     

金属切削机床的智能化技术应用现状与发展趋势

<正>智能金属切削机床不仅具有常规的数控加工功能,而且能够借助先进的检测装置和方法,通过信息集成与知识融合,实现对加工系统的自主监测与控制,从而获得最优的加工性能与最佳的加工质效。金属切削机床的智能化是制造业产业升级的必然需求,在我国由制造大国向制造强国迈进的过程中,也起着重要的基础支撑作用。     

数字化车间及航空智能制造实践

智能制造作为一种新的制造模式已经成为制造业未来的发展方向。世界各国纷纷采取措施,推进本国智能制造技术发展。在航空制造领域,智能制造也成为未来的发展趋势。在现有数字化车间基础上,提出了涵盖基础物理层、中间管理层及顶端智能管控层的飞机结构件智能数字化车间架构,并对智能工艺、智能装备、智能管控等飞机结构件智能制造关键技术进行了研究,以为智能制造在航空工业领域的应用提供参考。     

航空专用焊接数据库及专家系统

焊接数据库及专家系统是焊接数字化体系的重要组成部分。近年来,随着航空制造业向数字化、智能化方向转型步伐的加快,吸引了越来越多的航空企业开展航空专用焊接数据库及专家系统设计与开发方面的工作。目前在航空制造领域建立的焊接数据库,已实现航空材料焊接基础数据、焊接参数数据、焊接性能数据及典型案例数据的有效存储和共享。焊接工艺设计专家系统的应用,可辅助焊接工艺文件自动设计与管理,大大缩短了焊接工艺文件编制周期;焊接缺陷诊断专家系统可根据缺陷特征判断缺陷类型,或根据缺陷类型分析缺陷成因,对控制和预防各类缺陷的产生及控制焊接质量具有重要的实际应用价值;焊接信息管理平台在数据库平台、专家系统平台以及用户权限管理基础上,实现了焊接工艺流程的在线智能化协同办公。结合航空制造业焊接数字化发展进程,在已有焊接数据库及专家系统研究的基础上,把焊接质量预测专家系统和制造业大数据分析挖掘技术运用到航空焊接数据库及专家系统设计中,将成为未来航空焊接专家系统的发展趋势。     

Towards intelligent design optimization: Progress and challenge of design optimization theories and technologies for plastic forming

Plastic forming is one of enabling and fundamental technologies in advanced manufacturing chains. Design optimization is a critical way to improve the performance of the forming system, exploit the advantages of high productivity, high product quality, low production cost and short time to market and develop precise, accurate, green, and intelligent (smart) plastic forming technology. However, plastic forming is quite complicated, relating to multi-physics field coupling, multi-factor influence, multi-defect constraint, and triple nonlinear, etc., and the design optimization for plastic forming involves multi-objective, multi-parameter, multi-constraint, nonlinear, high-dimensionality, non-continuity, time-varying, and uncertainty, etc. Therefore, how to achieve accurate and efficient design optimization of products, equipment, tools/dies, and processing as well as materials characterization has always been the research frontier and focus in the field of engineering and manufacturing. In recent years, with the rapid development of computing science, data science and internet of things (IoT), the theories and technologies of design optimization have attracted more and more attention, and developed rapidly in forming process. Accordingly, this paper first introduced the framework of design optimization for plastic forming. Then, focusing on the key problems of design optimization, such as numerical model and optimization algorithm, this paper summarized the research progress on the development and application of the theories and technologies about design optimization in forming process, including deterministic and uncertain optimization. Moreover, the applicability of various modeling methods and optimization algorithms was elaborated in solving the design optimization problems of plastic forming. Finally, considering the development trends of forming technology, this paper discusses some challenges of design optimization that may need to be solved and faced in forming process.     

精密复杂曲面零件多轴数控加工技术研究进展

多轴数控（CNC）加工是现代工业中的标志性加工技术,在能源、动力、国防、运载工具、航空航天等制造领域的关键零部件加工中占据着主导地位。随着这些领域中高端装备性能要求越来越高,涌现出一大批加工难度大、性能指标要求苛刻的精密复杂曲面零件,其加工已由以往单纯的形位精度要求,跃升为形位与性能指标并重的高性能加工要求,给传统的复杂曲面零件数控加工技术带来了严峻挑战。针对精密复杂曲面零件形位精度保证、加工效率提升及动态切削过程可控等关键技术问题,从多轴数控加工的高效加工路径设计、进给率规划以及加工动力学分析等方面,详细论述相关加工技术的研究现状、存在的难点和核心问题,指出可行的解决途径、突破方向和未来的发展趋势,为实现复杂曲面零件的高性能数控加工提供参考和依据。     

Machining fixture for adaptive CNC machining process of near-net-shaped jet engine blade

Low stiffness and positioning problems are difficulties and challenges in the precise machining of near-net-shaped blades. This paper aims to achieve high accuracy in manufacturing by fixture- and deformation-control in the adaptive CNC machining process. Adaptive CNC machining technology is first analyzed, and new fixture-evaluation criteria and methods to evaluate the adaptive CNC machining process fixture design are built. Second, a machining fixture is designed and manufactured after analyzing its positioning scheme, clamping scheme, materials (PEEK-GF30), and structure characteristics. Finally, the designed fixture is analyzed by FEA and experimentally verified by a cutting experiment. The results show that the deformation of the blade is an overall rigid-body displacement, the main deformation of the blade-fixture system occurs on the four clamping heads, and this fixture can effectively protect the blade from local deformation. The proposed clamping-sequence method reliably and effectively controls the local maximum deformation of the blade. The system stiffness is increased by 20 Hz, with each clamping force increased by 200 N. Both high- and low-frequency displacement in roughing milling or finishing milling are acceptable relative to the accuracy demand of blade machining. This fixture and an adaptive CNC machining process can achieve high accuracy in blade manufacturing.     

基于轻量化BIM的高空台液压加载试验智能管控技术

为了使航空发动机高空模拟试车中的液压加载试验智能高效地运行,完善并优化其试验平台,提出一种基于轻量化建筑信息模型（BIM）的液压加载试验智能管控技术。建立了支持管控平台运行的高空台液压加载试验软硬件协同运行架构,提出了基于WebGL的数据在Web端3维模型上实时展示的技术,以提高试验操作人员对试验进行监测的直观性。所设计的智能管控平台同时集成了试验设置与试验操作、数据管理、试验过程分析、故障诊断分析等功能。结果表明：所提出的基于轻量化BIM的智能管控技术可使试验操作人员直观、便捷、高效地进行试验流程管控、数据综合管理、设备健康状况分析,提高了高空台液压加载系统试验的智能化、自动化水平。     

先进制造环境下质量控制的理论与方法

分析介绍了AMT环境下质量控制的新特点及其主要的理论与方法,其中包括统计过程控制(SPC)、统计过程诊断(SPD)、统计过程调整(SPA)、质量方法论、集成质量系统(IQS)、面向质量的设计(DFQ)、虚拟环境下的质量保证技术以及质量控制的自动化与智能化技术。     

语音技术在智能仪器中的应用初探

在智能仪器中采用语音技术可改变传统仪器的“聋哑”状况 ,使仪器运行状况更为明晰 ,仪器操作更为可靠。本文介绍了语音的合成与输出技术 ,并就智能仪器中使用语音技术的方法进行了探讨。     

国内外智能制造的发展及对我国商用航空发动机发展的启示

多个国家在全球范围内部署了智能制造发展战略,建设航空发动机智能工厂是《中国制造2025》重点支持的方向。通过介绍国外商用航空发动机公司智能制造发展现状,探讨我国建设商用航空发动机智能工厂的关键问题,明确发展行业智能制造标准化工具,促进产品智能化改造,实现生产组织数字化、网络化、智能化是实现商用航空发动机智能制造的关键技术手段。     

Collaborative manufacturing technologies of structure shape and surface integrity for complex thin-walled components of aero-engine: Status,challenge and tendency

Presently, the service performance of new-generation high-tech equipment is directly affected by the manufacturing quality of complex thin-walled components. A high-efficiency and quality manufacturing of these complex thin-walled components creates a bottleneck that needs to be solved urgently in machinery manufacturing. To address this problem, the collaborative manufacturing of structure shape and surface integrity has emerged as a new process that can shorten processing cycles, improve machining qualities, and reduce costs. This paper summarises the research status on the material removal mechanism, precision control of structure shape, machined surface integrity control and intelligent process control technology of complex thin-walled components. Numerous solutions and technical approaches are then put forward to solve the critical problems in the high-performance manufacturing of complex thin-wall components. The development status, challenge and tendency of collaborative manufacturing technologies in the high-efficiency and quality manufacturing of complex thin-wall components is also discussed.