第19 屆全國特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議部分優(yōu)秀學(xué)生報(bào)告概要展示

全體作者：緱延強(qiáng)，孟憲凱，黃 舒，張 宇，周建忠

作者單位：江蘇大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院

全體作者：關(guān)均銘，趙永華

作者單位：南方科技大學(xué)機(jī)械與能源工程系

全體作者：李 贊，王燕青，賈建宇，呂 明，楊勝強(qiáng)

作者單位：太原理工大學(xué)機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院

全體作者：孫哲飛，耿大喜，劉逸航，姜興剛，張德遠(yuǎn)

作者單位：北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院

全體作者：王 健，奚學(xué)程，張亞歐，趙萬生

作者單位：上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院

全體作者：孟德滿，徐正揚(yáng)，王玉弟，王京濤

作者單位：南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院

全體作者：向 露，袁衛(wèi)鋒

作者單位：西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院

全體作者：詹順達(dá)，趙永華

作者單位：南方科技大學(xué)機(jī)械與能源工程系

編者語：第19 屆全國特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議圓滿落下帷幕，會(huì)議涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的學(xué)生報(bào)告。 這些報(bào)告有的學(xué)術(shù)邏輯清楚、研究事實(shí)清晰，有的契合學(xué)術(shù)研究熱點(diǎn)、體現(xiàn)前沿創(chuàng)新精神，有的結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際需求、解決工程應(yīng)用難題，在一定程度上反映出當(dāng)代特種加工青年科技工作者的學(xué)術(shù)能力與學(xué)術(shù)追求。 為了貫徹落實(shí)黨的二十大精神，更好地促進(jìn)學(xué)術(shù)研究成果交流、鼓勵(lì)青年科技工作者銳意進(jìn)取，本刊特此集結(jié)，對(duì)部分優(yōu)秀學(xué)生報(bào)告作簡(jiǎn)要介紹，以供廣大讀者學(xué)習(xí)參考。

1 《激光沖擊/刻蝕制備2024-T351 鋁合金超疏水性功能表面》

全體作者：緱延強(qiáng)，孟憲凱，黃 舒，張 宇，周建忠

作者單位：江蘇大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院

內(nèi)容概要：

超疏水表面具有巨大的應(yīng)用潛力，目前已探究出了氣相沉積、陽極氧化、溶膠-凝膠、激光刻蝕等多種制備方法，然而這些方法疏水織構(gòu)的制備過程復(fù)雜、成本較高，所制備的微納多級(jí)超疏水織構(gòu)易發(fā)生折斷、脫落，基體材料力學(xué)性能較低。

該報(bào)告針對(duì)超疏水表面制備后基體材料力學(xué)性能強(qiáng)化問題，提出激光沖擊/刻蝕制備2024-T351 鋁合金超疏水性功能表面的工藝方法。 研究結(jié)果表明：在激光沖擊強(qiáng)化材料表面采用激光刻蝕的方法制備微納多級(jí)疏水織構(gòu)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，激光沖擊的引入有效減小了激光刻蝕后基體材料的晶粒尺寸，使第二相分布更加均勻，拉伸強(qiáng)度和延伸率分別提高17.3%和12.6%，并在基體材料內(nèi)部產(chǎn)生高幅殘余壓應(yīng)力，提高了航空鋁合金超疏水表面制備后基體材料的力學(xué)性能，促進(jìn)了超疏水制備工藝在航空領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

2 《單晶碳化硅晶圓高效精密放電減薄技術(shù)基礎(chǔ)研究》

全體作者：關(guān)均銘，趙永華

作者單位：南方科技大學(xué)機(jī)械與能源工程系

內(nèi)容概要：

單晶碳化硅（SiC）作為新一代的功率半導(dǎo)體材料，在智能電網(wǎng)、新能源汽車、軌道交通、工業(yè)機(jī)器等重要領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景；然而，單晶SiC 是一種典型的高硬脆性材料，具有接近金剛石的硬度，這使得基于金剛石磨料切削的晶圓機(jī)械加工方法在加工單晶SiC 時(shí)變得極其困難且成本極高。

該報(bào)告針對(duì)SiC 晶圓減薄過程中存在的工具磨損嚴(yán)重、晶圓易受力破碎、亞表面損傷大等問題，從改變材料去除機(jī)理出發(fā)，探索了基于放電的非接觸式晶圓減薄工藝方法。 研究結(jié)果表明：基于放電的減薄方法可實(shí)現(xiàn)等同于機(jī)械研磨的加工效率（＞10 μm/min），可將亞表面損傷控制在1 μm 以內(nèi)，并得益于非接觸加工特性降低了晶圓破碎風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了厚度小于30 μm 的SiC 晶圓減薄加工。 以上結(jié)果還表明，基于放電的SiC 晶圓減薄方法具有一定的可行性和有效性，可為大尺寸SiC 晶圓減薄加工難題提供新的解決方案。

3 《線電極電火花磨削微細(xì)軸表面的液體磁性磨具拋光試驗(yàn)研究》

全體作者：李 贊，王燕青，賈建宇，呂 明，楊勝強(qiáng)

作者單位：太原理工大學(xué)機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院

內(nèi)容概要：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的高精尖產(chǎn)品大量應(yīng)用微小零件或微結(jié)構(gòu)。 采用線電極電火花磨削技術(shù)制造的微細(xì)軸是一種典型的微軸類零件，然而電火花加工表面存在電蝕凹坑、重熔層和微裂紋等缺陷，難以直接應(yīng)用在較高需求的場(chǎng)合，但可以通過拋光技術(shù)提高表面質(zhì)量和去除重熔層。

該報(bào)告將液體磁性磨具的拋光裝置集成到現(xiàn)有機(jī)床，實(shí)現(xiàn)微細(xì)軸的在線拋光，同時(shí)避免因重復(fù)裝夾造成的同軸度誤差。 針對(duì)線電極電火花磨削中采用的直徑約100 μm 的鎢材質(zhì)微細(xì)軸，報(bào)告探究了加工時(shí)間、磁場(chǎng)強(qiáng)度、主軸轉(zhuǎn)速、運(yùn)動(dòng)軌跡、微細(xì)軸直徑和磨料粒徑對(duì)材料去除量和表面粗糙度的影響。 研究結(jié)果表明：液體磁性磨具在線拋光裝置可有效對(duì)鎢材質(zhì)微細(xì)軸進(jìn)行拋光處理，有效去除因電火花加工產(chǎn)生的重熔層，并且拋光后線粗糙度值明顯降低，數(shù)值最小可降至Ra0.019 μm。

4 《緊固孔精強(qiáng)一體化波動(dòng)式超聲制孔工藝研究》

全體作者：孫哲飛，耿大喜，劉逸航，姜興剛，張德遠(yuǎn)

作者單位：北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院

內(nèi)容概要：

在飛機(jī)的裝配過程中，仍有大量的緊固孔被用來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件的機(jī)械連接。 由于孔是高度應(yīng)力集中的部位，其表面完整性直接決定了自身的疲勞性能。

該報(bào)告對(duì)比了現(xiàn)有緊固孔表面強(qiáng)化技術(shù)，提出一種緊固孔精強(qiáng)一體波動(dòng)式超聲制孔工藝方法，在制孔過程中引入垂直于孔表面的超聲振動(dòng)，并且設(shè)計(jì)了超聲橢圓換能器來完成了鈦合金/鋁合金材料緊固孔的制孔工藝研究。 研究結(jié)果表明： ①波動(dòng)式超聲鉸鈦合金孔的表面損傷明顯減少， 并且其表面粗糙度值降低了35.16%～61.96%；②波動(dòng)式鉸孔可將孔徑精度提高一級(jí)，孔徑精度在H7 公差范圍內(nèi)，這主要是由于高頻、斷續(xù)切削帶來的降力和降熱效果可以使波動(dòng)式鉸孔工藝系統(tǒng)變得更加穩(wěn)定；③波動(dòng)式鉸孔工藝可顯著增加孔的亞表面塑性變形層深度、提高殘余壓應(yīng)力和顯微硬度，實(shí)現(xiàn)緊固孔結(jié)構(gòu)件疲勞壽命成倍地提高。

5 《基于Hausdorff 距離的圓錐曲線變步長(zhǎng)高精度逼近》

全體作者：王 健，奚學(xué)程，張亞歐，趙萬生

作者單位：上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院

內(nèi)容概要：

具有圓錐曲線邊界及型腔的零部件被廣泛應(yīng)用于模具、齒輪制造等工業(yè)領(lǐng)域。由于標(biāo)準(zhǔn)NC 代碼僅支持直線和圓弧等簡(jiǎn)單幾何形狀， 并且考慮到刀具補(bǔ)償后的曲線往往不具有原曲線的形式，CAM 系統(tǒng)通常采用直線段逼近曲線后生成刀具軌跡；然而，直線逼近達(dá)到較高精度時(shí)所需直線段的長(zhǎng)度較小且數(shù)量龐大，易造成機(jī)床沖擊且加工效率較低。

該報(bào)告提出了一種基于Hausdorff（豪斯多夫）距離的變步長(zhǎng)高精度逼近算法。 該算法基于曲線幾何特征選擇逼近曲線，根據(jù)Hausdorff 距離和變步長(zhǎng)策略控制逼近誤差及逼近曲線段長(zhǎng)度。研究結(jié)果表明：所提出的算法可以在保證加工精度的基礎(chǔ)上顯著提升最小逼近曲線長(zhǎng)度、降低加工代碼數(shù)量，這對(duì)于減少機(jī)床沖擊、速度頻繁波動(dòng)以及降低速度規(guī)劃前瞻功能的實(shí)時(shí)計(jì)算量有著重要作用。

6 《脈動(dòng)態(tài)電解加工TiAl45XD 合金試驗(yàn)研究》

全體作者：孟德滿，徐正揚(yáng)，王玉弟，王京濤

作者單位：南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院

內(nèi)容概要：

電解加工在航空裝備的核心部件制造中獲得了廣泛關(guān)注和應(yīng)用，但仍存在間隙內(nèi)產(chǎn)物排出能力差和加工精度低等問題，脈動(dòng)態(tài)電解加工將工具振動(dòng)與脈沖給電優(yōu)化耦合，改變了間隙狀態(tài)、提高了產(chǎn)物排出能力和精度，是一種有效的解決方案。

該報(bào)告基于課題組在所研制脈動(dòng)態(tài)電解加工機(jī)床裝備上優(yōu)化的給電脈寬與工具振動(dòng)耦合策略， 針對(duì)TiAl45XD 合金開展了脈動(dòng)態(tài)電解加工試驗(yàn)研究，并與直流振動(dòng)電解加工進(jìn)行了對(duì)比，詳細(xì)分析了加工參數(shù)對(duì)葉片表面質(zhì)量和精度的影響規(guī)律。 研究結(jié)果表明：該脈動(dòng)態(tài)電解加工方法表現(xiàn)出很好的工藝效果，為航空發(fā)動(dòng)機(jī)TiAl 葉片的高精度制造提供了解決途徑，并可用于其他復(fù)雜型面類部件的電解加工。

7 《仿生超疏水表面結(jié)構(gòu)的制備》

全體作者：向 露，袁衛(wèi)鋒

作者單位：西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院

內(nèi)容概要：

以自然界中動(dòng)植物為靈感設(shè)計(jì)的仿生超疏水表面結(jié)構(gòu)在液滴定向運(yùn)輸研究中受到許多關(guān)注。 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，冰島野罌粟花苞表面的絨毛結(jié)構(gòu)能儲(chǔ)存空氣，使花苞遇水呈現(xiàn)超疏水性，并且處于絨毛叢之間的水滴能克服重力，自行從絨毛根部運(yùn)動(dòng)到頂部。

該報(bào)告借助仿生思想提出一種方法，通過制備毫米尺度的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)表面超疏水性能和液滴定向運(yùn)輸，首先將碳納米管加入到光固化樹脂中提高樹脂固化后的強(qiáng)度， 再以此為材料采用光固化3D 打印技術(shù)在平面底板上制備表面柱桿陣列，最后將碳納米管摻入特制的有機(jī)混合液中，以抽濾的方式附著在柱桿表面，制成仿生冰島野罌粟花苞絨毛的超疏水結(jié)構(gòu)。 研究結(jié)果表明：將結(jié)構(gòu)浸入水中時(shí)，柱桿陣列會(huì)被空氣膜包圍，液態(tài)水無法侵入柱桿之間的空隙而與底板接觸，仿生結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出優(yōu)異的疏水性；另外，向柱桿陣列底部間隙中注射水滴時(shí)，水滴會(huì)從柱桿根部自行運(yùn)動(dòng)到柱桿端部。 此仿生表面結(jié)構(gòu)的疏水性能穩(wěn)定、制備工藝簡(jiǎn)單，在微滴分離和液滴定向運(yùn)移等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

8 《仿生超疏水表面結(jié)構(gòu)的制備》

全體作者：詹順達(dá)，趙永華

作者單位：南方科技大學(xué)機(jī)械與能源工程系

內(nèi)容概要：

在微細(xì)電解加工中，工具電極側(cè)壁雜散電流以及加工間隙內(nèi)傳質(zhì)困難問題會(huì)導(dǎo)致加工精度和表面質(zhì)量降低，同時(shí)對(duì)于化學(xué)惰性材料以及表面易鈍化材料，電解加工難以順利進(jìn)行。

該報(bào)告為了拓展微細(xì)電解加工的性能，提出了一種等離子體輔助微細(xì)電解的加工方法。 研究結(jié)果表明：一方面，通過在工具電極表面誘導(dǎo)產(chǎn)生等離子體來強(qiáng)化極間傳質(zhì)效率，可以使電解產(chǎn)物快速從加工區(qū)域排出，從而提高電解加工的表面質(zhì)量，并且等離子體層和氣體層的包裹對(duì)工具電極能起到側(cè)壁絕緣的效果，從而保證了電解加工的精度；另一方面，在等離子體高溫以及離子化過程中形成的活性粒子，能提高化學(xué)惰性材料的電解加工效率。 該報(bào)告還進(jìn)一步地通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了等離子體輔助微細(xì)電解加工在微結(jié)構(gòu)和微棒加工上的應(yīng)用。