针对大型分段船体自动化喷涂车间喷涂作业时产生大量毒害气体以及固体颗粒物,难以进行实时喷涂情况的监测,以及喷涂现场实例数据与工艺系统性能不匹配导致成膜质量差等问题,提出基于数字孪生技术的智能监测方法。建立数字孪生五维模型的系统架构及孪生模型,采用模型数据驱动技术,提出针对喷涂膜厚的数字孪生建模新方法。通过实验-仿真比对验证,该数字孪生系统能够高度还原喷涂膜厚及其均匀性。结合喷涂过程循环迭代的特点,通过累积、处理现场数据,可在加工前、加工时、加工后对喷涂工艺参数进行迭代优化,提高喷涂效率与喷涂质量。

采用液压胀形工艺加工成形后的金属波纹管具有厚度均匀、疲劳强度高、回弹少、表面光洁度高、尺寸精度高等优点,同时节省了材料。介绍了金属波纹管液压胀形工艺的加工过程和成形特点,阐述了电辅助成形技术用于金属波纹管加工应用原理,分析了金属波纹管液压成形质量的影响因素以及常见的成形缺陷,总结了金属波纹管液压胀形工艺在生产工艺方面的研究进展。利用有限元分析方法研究金属波纹管变形过程,可以对金属波纹管液压胀形工艺参数进行优化,并预测可能产生的制造缺陷。

为实现冲击液压成形下LY12铝合金薄壁深腔构件的一道次成形,采用响应面法结合冲击液压成形实验进行成形中的工艺参数优化研究。以减薄率和贴模率为响应量,压边力和冲击压力为优化变量,建立响应量与优化变量间的响应模型。选择中心复合设计法进行实验设计,通过Design Expert 12软件设计实验方案,分别建立关于减薄率的一阶响应模型和关于贴模率的二阶响应模型。优化结果表明当压边力为1.443MPa、冲击压力为12.594MPa时可满足减薄率和贴模率优化条件。通过验证实验得到的筒形件其减薄率和贴模率与预测值相对误差不超过5%。研究结果表明建立的响应面模型准确性和预测性良好,采用优化后的工艺参数成形的筒形件满足减薄率和贴模率要求。

为了提高钛合金干式车削加工质量,采用响应曲面法对主要车削工艺参数进行了优化,以工件表面粗糙度Ra和刀具磨损量VC作为评价指标,设计了切削速度、背吃刀量和进给量三因素的Box-Behnken实验模型。利用方差和拟合残差概率分布分析三因素的显著性及交互作用,并结合实验检验所建表面粗糙度和刀具磨损二阶响应预测模型的有效性。响应曲面法优化后的最佳工艺参数为:切削速度20 m/min、背吃刀量0.1788 mm、进给量0.1 mm/r,此时得到的表面粗糙度和刀具磨损量为1.031μm和155.6μm,与预测值的误差分别为:9.93%和1.58%。结果表明:基于响应曲面法的钛合金干式车削表面粗糙度和刀具磨损量预测模型准确有效。

针对少量历史加工案例支撑下的工艺参数优化问题,提出一种融合支持向量回归和多目标蜻蜓算法的高速滚齿工艺参数优化方法。建立高速滚齿加工效果评价模型,设定ε-支持向量回归参数核函数类型、惩罚因子和松弛变量,利用多目标蜻蜓算法生成支持向量回归参数组,利用支持向量回归生成包括主轴转速、进给量在内的工艺参数组,计算包括加工质量、加工时间、加工成本、环境影响在内的目标值,运用多目标蜻蜓算法中的Pareto最优方法寻找非支配解,循环上述过程,满足终止条件得到支持向量回归参数和工艺参数非支配解集,即优化支持向量回归参数组和工艺参数组。通过与实际滚齿加工比较验证了所提方法的可行性,并通过与单独支持向量回归等算法的对比说明了该方法在少样本的情况下具备一定优势。

针对航天用SiC反射镜在加工过程中的低加工效率、表面质量差等难题，在半精磨阶段采用超声振动磨削技术对其进行加工试验以研究其去除机理及存在的缺陷。为进一步解决超声振动磨削SiC反射镜存在的缺陷。在精加工阶段对其进行了抛光试验。通过采用正交试验的方法对影响SiC表面粗糙度的各工艺参数进行抛光试验设计及分析得到抛光压力、抛光盘转速、抛光液磨粒粒度及抛光时间对表面粗糙度的影响规律及其最优参数组合。研究结果表明在抛光压力40kPa，抛光盘转速400r／min。抛光液磨粒粒度0．5μm，抛光时间2h的最佳工艺参数下可获得表面粗糙度为21nm的加工表面。

针对ELID磨削轴承钢内圆存在的金属结合剂超硬磨料砂轮整形难题，采用电火花整形技术对金刚石微粉砂轮进行工艺试验研究。在单脉冲放电能量理论指导下。进行正交试验探究脉冲电流、放电电压及占空比对砂轮表面三维粗糙度的影响及其最优参数组合。研究结果表明在脉冲电流10A，放电电压70V，占空比20％的最佳工艺参数下进行电火花精密整形得到砂轮表面三维粗糙度的评价参数SP、SQ、SSK及SSK分别为13．05pm、4．89μm、-0．35、5．307和得到精度为4．18μm的砂轮圆度。最后将电火花精密整形后的W40粒度金刚石砂轮应用在ELID磨削轴承钢内圆中得到表面粗糙度为96nm的加工表面。

湿性机械抛光技术具有环保性，能有效减少粉尘污染，是一种具有广泛应用前景的光整加工工艺。为了提高湿性机械精抛光工艺质量和效率，采用正交试验方法，选取抛光轮转速‰、工件转速ng抛光法向压力Fn与抛光滴液间隔Td作为主要影响因素，并选取表面粗糙度作为精抛光工艺试验评价标准，得到影响表面粗糙度的因素排列顺序和较优工艺参数组合。针对抛光法向压力Fn进行理论与实际生产试验分析，找到最优生产抛光法向压力Fn，从而进一步优化工艺参数，提高产品生产效率。

为探究GCr15轴承钢超精密加工的新途径,采用ELID精密镜面磨削技术对其进行试验研究。在ELID磨削原理及精密镜面磨削机理的指导下,采用二次通用旋转组合方法对影响GCr15轴承钢表面粗糙度的各工艺参数进行ELID磨削试验设计。首先利用DPS数据处理系统对试验结果分析得到表面粗糙度二次回归数学模型及各工艺参数对表面粗糙度的单因素影响规律,然后利用lingo软件优化得到GCr15轴承钢ELID磨削最佳工艺参数为砂轮线速度26.41 m/s,电解电压90 V,电解间隙0.2 mm,占空比53.59%,并在此最佳工艺参数的基础上磨削GCr15轴承钢,获得表面粗糙度为14 nm的已加工表面。

采用Deform-3D有限元软件建立20CrMnTi钢同步齿套铣削仿真模型,分析了不同切削参数对切削仿真结果的影响。得到了不同轴向切深、切削速度及每齿进给量下的切削力分布规律,为20CrMnTi钢同步齿套铣削过程的研究和铣削工艺参数的优化提供理论参考。