数控机床三维建模与设计

数控机床三维建模与设计I

数控机床三维建模与设计

摘要

数控车床是装有数字程序控制系统的自动化车床。其通过数字化信号由伺服系统对机床运动及加工过程进行控制，最终实现车床自动完成对零件的加工。与其他控制相比，数控的最大特点是运动的执行与程序的编制相互独立。其集中了自动化机床、精密机床和通用机床的优点，具有高效率、高质量和高柔性的特点。

计算机建模技术将机械设计的参数化应用于数控机床的设计与研究，以提高机床产品的质量，加快数控机床的更新换代。在传统机械设计的基础上，使用功能强大的Pro/e 工程建模软件建立数控机床主轴部件的实体模型，并模拟机床主轴部件的装配过程、主传动、换刀运动等过程，使设计者在制造样机之前，及时发现设计过程中潜在的缺陷，为下一步的设计提供良好的条件。

关键字：计算机建模，参数化，数控机床，主轴部件，装配过程，主传动，换刀运动

陕西科技大学毕业设计说明书II NUMERICAL CONTROL MACHINE THREE DIMENSIONAL

MODELLING AND DESIGN

ABSTRACT

Numerical control (NC) lathe is an automatic lathe that installed numerical program control system. It transmits numerical signal to control the machine tool’s movement and machining process by servo system, eventually realizes that it automatically completes to processing of parts. With NC’s biggest characteristics that other control compare, Discharge movement and program mutually independent. It collects the advantages of automatic machine tools, precise machine tools and general purpose machine tools, having the characters of high-efficiency, high-quality and high-flexibility.

The calculator is set up the mold technique to turn the parameter that the machine design to apply in the design and researches that the number control the tool machine, with the quantity of the exaltation tool machine product, the renewal that speeds number to control the tool machine changes the generation. On the foundation that the traditional machine design, the strong engineering of Pro/ e of the usage function sets up the entity model that the mold software builds up number to control the tool machine principal axis parts, and imitate the assemble process, lord of the tool machine principal axis parts to spread to move, change the knife the sport etc. process, make design is before make the kind machine, discovering to design the process in time in the latent blemish, provide the good condition for the design of the next move.

KEYWORDS: Computer modelling，Parametrization，Numerical control machine，Main axle part，Assembly process，Master drive，The knife movement trading

数控机床三维建模与设计III

目录

摘要.................................................................... I ABSTRACT................................................................ II 1绪论.. (1)

1.1 数控机床的产生与发展 (1)

1.1.1 数控机床的产生与发展 (1)

1.1.2 数控机床的技术发展趋势 (1)

1.2 设计的主要任务 (2)

2 主传动设计 (3)

2.1 驱动源的选择 (3)

2.2 转速图的拟定 (3)

2.3传动轴的估算 (4)

2.4齿轮模数的估算 (6)

3 主轴箱展开图的设计 (7)

3.1各零件结构和尺寸设计 (7)

3.1.1设计的内容和步骤 (7)

3.1.2 有关零部件结构和尺寸的确定 (7)

3.1.3 各轴结构的设计 (8)

3.1.4 主轴组件的刚度和刚度损失的计算： (9)

3.2 装配图的图纸设计 (12)

3.2.1 标注尺寸 (12)

3.2.2 编写技术要求 (12)

3.2.4 列出零件明细表及标题栏 (13)

4 主轴部件的实体建模及运动模拟 (14)

4.1 零部件的实体建模 (14)

4.1.1 各轴的实体建模 (14)

4.1.2 轴承的实体建模 (16)

4.1.3 箱体的实体建模 (18)

4.1.4 齿轮的实体建模 (18)

4.2 主轴部件的装配 (21)

4.2.1 主轴部件的装配 (21)

4.2.2 主轴部件装配的动态模拟 (21)

4.3 主轴部件的运动演示 (22)

4.3.1 主传动的运动演示 (23)

陕西科技大学毕业设计说明书IV

5 零件工作图设计 (24)

5.1 零件工作图设计的基本要求 (24)

5.1.1 零件工作图设计的基本要求 (24)

5.2 主要零件工作图的设计要点 (24)

5.2.1 轴类零件工作图的设计要点 (24)

5.2.2 齿轮零件工作图的设计要点 (25)

5.2.3 机体零件工作图的设计要点 (25)

5.3主要零件工作图的绘制完成 (26)

6 设计的总结 (27)

致谢 (28)

参考文献 (29)

数控机床三维建模与设计 1

数控机床三维建模与设计 1

1绪论

1.1 数控机床的产生与发展

1.1.1 数控机床的产生与发展

微电子技术，自动信息处理，数据处理以及电子计算机的发展，给自动化带来了新的概念，推动了机械制造自动化的发展。

采用数字控制技术进行机械加工的思想，最早在20世纪40年代提出的，当时美国的一个小型飞机工业承包商帕森公司在麻省理工学院伺服机构试验室的协助下，经过三年时间的研究，于1952年试制成功世界第一台数控机床试验性样机。这是一台采用脉冲乘法器原理的直线插补三坐标连续控制铣床，这便是数控机床的第一代。在早先的数控机床都采用专用控制计算机的硬逻辑数控系统，装有这类数控系统的机床为普通数控机床（简称NC机床）。随着计算机技术的发展，小型计算机的价格急剧下降。小型计算机开始取代专用数控计算机，数控的许多功能由软件程序实现。这样的数控系统称为计算机数控系统（简称CNC）。近20年来，微处理机数控系统的数控机床得到了飞速发展和广泛应用。

1.1.2 数控机床的技术发展趋势

数控技术的应用不但给传统制造夜带来了革命性的变化，使制造也成为工业化的象征。当前世界上数控技术及其装备的发展呈现出高速、高精密化发展趋势。

1）．高速

新一代数控机床（含加工中心）只有通过高速化大幅度缩短切削工时才能进一步提高其生产率。超高速加工，特别是超高速铣削与新一代数控机床特别是高速加工中心的开发与应用紧密相关。依靠快速、准确的数字量传递技术对高性能的机床执行部件进行高精密度、高响应速度的实时处理，由于采用了新型刀具，车削和铣削的速度已达5000m/min-8000m/min以上，主轴转速在10000r/min以上；工作台移动速度：分辨率为1μm时在100m/min以上，分辨率为0.1μm时在24m/min以上；自动换刀速度在1s 以内；小线段插补速度达12m/min。根据高效率、大批量生产需求和电子驱动技术的飞速发展，高速直线电机的推广应用，已开发出一批高速、高效的高速响应的数控机床。2）．高精密度

从精密加工到超精密加工，是世界个工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级，其应用范围日益广泛。随着科学技术的发展，对超精密加工技术不断提出了新的要求。新材料及新零件的出现，更高精密要求的提出等都需要超精密加工工艺，发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，以适应现代科技的发

陕西科技大学毕业设计说明书 2 展。

1.2 设计的主要任务

数控机床主轴部件是机床的核心部件。目前，高速主轴单元在国外有很大的发展，其数控机床的转速已经达到10000-20000r/min,主轴功率可达22KW；较先进的数控机床主轴转速可达20000-60000r/min，主轴功率达20-60KW。而我国对高速高精度机床虽然也取得了一定的成果，但无论在转速还是精度方面与国外先进水平还有很大的差距，其已成为我国发展超高速加工技术的“瓶颈”。

本设计主要通过对现有数控机床主轴部件现状的分析，探讨合理的结构形状，优化其参数，提高机床主轴部件的工作性能；采用计算机建模技术，设计数控机床主轴部件的数控样机。因此，将数字化技术应用于数控机床的主轴部件的设计与研究，对于稳定机床产品的质量，提高生产率，推动机床功能部件的发展，加快产品的更新换代具有重要意义。

数控机床三维建模与设计 3

2 主传动设计

2.1 驱动源的选择

机床上常用的无级变速机构是直流或交流调速电动机，直流电动机从额定转速nd 向上至最高转速nmax是调节磁场电流的方法来调速的，属于恒功率，从额定转速nd向下至最低转速nmin是调节电枢电压的方法来调速的，属于恒转矩；交流调速电动机是靠调节供电频率的方法调速。由于交流调速电动机的体积小，转动惯量小，动态响应快，没有电刷，能达到的最高转速比同功率的直流调速电动机高，磨损和故障也少，所以在中小功率领域，交流调速电动机占有较大的优势，鉴于此，本设计选用交流调速电动机。

根据主轴要求的最高转速4000r/min，最大切削功率5.5KW,选择北京数控设备厂的BESK-8型交流主轴电动机，其基本转速是300r/min，最高转速是4500 r/min。

2.2 转速图的拟定

根据交流主轴电动机的最高转速和基本转速可以求得交流主轴电动机的恒功率转速范围

Rdp=nmax/nd=3 （2-1）

而主轴要求的恒功率转速范围Rnp=26.7,远大于交流主轴电动机所能提供的恒功率转速范围，所以必须串联变速机构的方法来扩大其恒功率转速范围。

设计变速箱时，考虑到机床结构的复杂程度，运转的平稳性等因素，取变速箱的公比Фf等于交流主轴电动机的恒功率调速范围Rdp，即Фf=Rdp=3，功率特性图是连续的，无缺口和无重合的。

变速箱的变速级数

Z=lg Rnp/lg Rdp=lg 26.7/ lg 3=2.99 (2-2)

取 Z=3

确定各齿轮副的齿数：

取S=116

由u=1.955 得Z1=39 Z1′=77

由u=1.54 得Z2=46 Z2′=70

由u=4.6 得Z3=20 Z3′=96

由此拟定主传动系统图、转速图以及主轴功率特性图分别如图2-1、图2-2、图2-3。

陕西科技大学毕业设计说明书 4

图2-1 主传动系统图

图2-2转速图图2-3主轴功率特性

2.3传动轴的估算

数控机床三维建模与设计 5

传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度要求。强度要求保证轴在反复载荷和扭

转载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大的变形。

因此疲劳强度一般不是主要矛盾。除了载荷比较大的情况外，可以不必验算轴的强度。

刚度要求轴在载荷下（弯曲，轴向，扭转）不致产生过大的变形（弯曲，失稳，转角）。

如果刚度不够，轴上的零件如齿轮，轴承等由于轴的变形过大而不能正常工作，或者产

生振动和噪音，发热，过早磨损而失效。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。通常，

先按扭转刚度轴的直径，画出草图后，再根据受力情况，结构布置和有关尺寸，验算弯

曲刚度。

计算转速n j 是传动件传递全部功率时的最低转速，各个传动轴上的计算转速可以从

转速图上直接得出如表2-1所示。

表2-1 各轴的计算转速

各轴功率和扭矩计算：

已知一级齿轮传动效率为0.97（包括轴承），同步带传动效率为0.98,则：

Ⅰ轴：P 1=P d ×0.98=7.5×0.98=7.35 KW

Ⅱ轴：P 2=P 1×0.97=7.35×0.97=7.13 KW

Ⅰ轴扭矩：T 1=9550P 1/n 1 =9550×7.35/682=1.029×105 N.mm

Ⅱ轴扭矩: T 2=9550P 2/n 2 =4.539×105 N.mm

[φ]是每米长度上允许的扭转角（deg/m ），可根据传动轴的要求选取，其选取的原

则如表2-2所示。

表2-2 许用扭转角选取原则

根据表3-2确定各轴所允许的扭转角如表3-3所示。

表2-3 许用扭转角的确定

把以上确定的各轴的输入功率N=7.5KW 、计算转速n j （如表2-1）、允许扭转角[φ]

（如表2-3）代入扭转刚度的估算公式

陕西科技大学毕业设计说明书 6

(2-3)

可得传动轴的估算直径：d=40mm;

主轴轴径尺寸的确定：

已知车床最大加工直径为D max=400mm, 则：

主轴前轴颈直径D1=0.25D ma x±15=85～115mm 取D1=95mm

后轴颈直径 D2=(0.7～0.85)D

1=67～81mm 取D

2

=75mm

内孔直径 d=0.1D

max

±10=35～55mm 取d=40mm

2.4齿轮模数的估算

按接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算齿轮模数比较复杂，而且有些系数只有在齿轮的各参数都已知方可确定，故只有在装配草图画完后校验用。在画草图时用经验公式估算，根据估算的结果然后选用标准齿轮的模数。

齿轮模数的估算有两种方法，第一种是按齿轮的弯曲疲劳进行估算，第二种是按齿轮的齿面点蚀进行估算，而这两种方法的前提条件是各个齿轮的齿数必须已知，所以必须先给出各个齿轮的齿数。

根据齿轮不产生根切的基本条件：齿轮的齿数不小于17，在该设计中，即最小齿轮的齿数不小于17。而由于Z3,Z3’这对齿轮有最大的传动比，各个传动齿轮中最小齿数的齿轮必然是Z3。取Z3=20,S=116，则Z3’=96。

从转速图上直接看出直接可以看出Z3的计算转速是682r/min。

根据齿轮弯曲疲劳估算公式

mω≥

根据齿轮接触疲劳强度估算公式计算得: m=2.84

由于受传动轴轴径尺寸大小限制，选取齿轮模数为m =3mm，对比上述结果，可知这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，故取同一变速组中的所有齿轮的模数都为m=3mm。

可得两轴中心距为a=175mm.

现将各齿轮齿数和模数列表如下：

表2-4 齿轮的估算齿数和模数列表

数控机床三维建模与设计7

3 主轴箱展开图的设计

主轴箱展开图是反映各个零件的相互关系，结构形状以及尺寸的图纸。因此设计从

画展开图开始，确定所有零件的位置，结构和尺寸，并以此为依据绘制零件工作图。

3.1各零件结构和尺寸设计

3.1.1设计的内容和步骤

这一阶段的设计内容是通过绘图设计轴的结构尺寸及选出轴承的型号，确定轴的支

点距离和轴上零件力的作用点，计算轴的强度和轴承的寿命。

3.1.2 有关零部件结构和尺寸的确定

传动零件，轴，轴承是主轴部件的主要零件，其它零件的结构和尺寸是根据主要零

件的位置和结构而定。所以设计时先画主要零件，后画其它零件，先画传动零件的中心

线和轮廓线，后画结构细节。

1）传动轴的估算

这一步在前面已经做了计算。

2）齿轮相关尺寸的计算

为了确定轴的轴向距离，齿轮齿宽的确定是必须的。

齿宽影响齿的强度。但如果太宽，由于齿轮的制造误差和轴的变形，可能接触不均，

反而容易引起振动和噪声，一般取齿宽系数Φm =(6-10)m。这里取齿宽系数Φm=10, 则齿宽B=Φm×m=10×3=30mm.现将各个齿轮的齿厚确定如表3-1所示。

表3-1 各齿轮的齿厚

齿轮的直径决定了各个轴之间的尺寸，所以在画展开图草图前，各个齿轮的尺寸必

须算出。现将主轴部件中各个齿轮的尺寸计算如表3-2所示。

表3-2 各齿轮的直径

由表3-2可以计算出各轴之间的距离，现将它们列出如表3-3所示。

陕西科技大学毕业设计说明书8

表3-3 各轴的中心距

3）确定齿轮的轴向布置

为避免同一滑移齿轮变速组内的两对齿轮同时啮合，两个固定齿轮的间距，应大于滑移齿轮的宽度，一般留有间隙1-2mm，所以首先设计滑移齿轮。

Ⅱ轴上的滑移齿轮的两个齿轮轮之间必须留有用于齿轮加工的间隙，插齿时，当模数在1-2mm范围内时，间隙必须不小于5mm,当模数在2.5-4mm范围内时，间隙必须不小于6mm，且应留有足够空间滑移，据此选取该滑移齿轮三片齿轮之间的间隙分别为

d 1=17.5mm,d

2

=15mm。

由滑移齿轮的厚度以及滑移齿轮上的间隙可以得出主轴上的两个齿轮的间距至少

是60mm，现取齿轮之间的间距为64mm和70mm。

4）轴承的选择及其配置

主轴组件的滚动轴承既要有承受径向载荷的径向轴承，又要有承受两个方向轴向载荷的推力轴承。轴承类型及型号选用主要应根据主轴的刚度，承载能力，转速，抗振性及结构要求合理的进行选定。

同样尺寸的轴承，线接触的滚子轴承比电接触的球轴承的刚度要高，但极限转速要低；多个轴承的承载能力比单个轴承的承载能力要大；不同轴承承受载荷类型及大小不同；还应考虑结构要求，如中心距特别小的组合机床主轴，可采用滚针轴承。

为了提高主轴组件的刚度，通常采用轻型或特轻型系列轴承，因为当轴承外径一定时，其孔径（即主轴轴颈）较大。

通常情况下，中速重载采用双列圆柱滚子轴承配双向推力角接触球轴承（如配推力轴承，则极限转速低），或者成对圆锥滚子轴承，其结构简单，但是极限转速较低，如配空心圆锥滚子轴承，其极限转速显著提高，但成本也相应的提高了。高速轻载采用成组角接触球轴承，根据轴向载荷的大小分别选用25°或 15°的接触角。轴向载荷为主且精度要求不高时，选用推力轴承配深沟球轴承，精度要求较高时，选用向心推力轴承。

该设计的主轴不仅有刚度高的要求，而且有转速高的要求，所以在选择主轴轴承时，刚度和速度这两方面都要考虑。主轴前轴承采用3182119型轴承一个，后支承采用30215型和8215型轴承各一个

3.1.3 各轴结构的设计

Ⅰ轴的一端与带轮相连，将Ⅰ轴的结构草图绘制如图3-2所示。

数控机床三维建模与设计9 Ⅱ轴其结构完全按标准确定，根据其轴向的尺寸可将结构简图绘制如图3-1所示。

图3-1 Ⅱ轴的结构简图

图3-2 Ⅰ轴的结构简图

3.1.4 主轴组件的刚度和刚度损失的计算：

最佳跨距的确定：

取弹性模量E=2.1×105 N/mm2, D=(95+75)/2=85;

主轴截面惯距：I=

(D4-d4)

2

π

=2.48×106 mm4;

截面面积：A=4415.63 mm2主轴最大输出转矩：

M

n =9550000

P

n

=4.775×105 N.mm

Fz Mn

450

2

=2122.2 N

Fy=0.5F

z

=1061.1 N

故总切削力为：

F=

估算时，暂取L

/a=3,即取285mm. 前后支承支反力Ra=3163.59 N

Rb=790.897 N

取Ka=13.976×105 N/mm

陕西科技大学毕业设计说明书 10

Kb=2.67×105 N/mm

η=×a3

EI Ka =0.435 则L 0/a=2.96.

则L 0=281mm

因在上式计算中，忽略了y s 的影响，故L 0应稍大一点，取L 0=300mm

计算刚度损失：

取L=385mm,χ=4.61

由L ≠L 0引起的刚度损失约为3.68％,可知，主轴刚度损失较小，选用的轴承型

号及支承形式都能满足刚度要求。

主轴端部挠度的验算：

传动力的计算：

已知齿轮最少齿数为39，模数为3，则分度圆直径为78mm,

则齿轮的圆周力：P=2T 2/d min =11638.46 N

径向力：P r =0.5P t =5819.23 N

则传动力在水平面和垂直面内有分力为：

水平面： Q H =P tH +P rH =4365.717 N

垂直面： Q v =P tv +P rv =11547.18 N

取计算齿轮与前支承的距离为185mm, 其与后支承的距离为200mm.

切削力的计算：

已知车床拖板最大回转直径D max =200mm,

则主切削力：P v =P c =4539.004 N

径向切削力：P H =0.5P c =2269.5 N

轴向切削力：P r =0.35P c =1588.65 N

数控机床三维建模与设计 11

当量切削力的计算：

P=（a+B ）p ′/a 对于车床 B=0.4D max =160mm

则水平面内：P H =6091.8 N

垂直面内：P v =4264.27 N

主轴端部挠度的计算：

Y p =P 〔 3

3a EI (1+L a )+χ(1)a a EA L ++221211(1)()a a K L K L ++ 〕 (mm) Y PH =2.47×10-2mm, y Pv =1.73×10-2mm

传动力作用下，主轴端位移的计算公式见5-17：

Y Q =Q 〔-

2

12()11(1)(1)6bc L c a b a ab EIL K L L K L ++-+- 〕 (mm)

式中：“-”号表示位移方向与力反向，b 表示齿轮与前支承的距离，c 表示齿轮与后支

承的距离，将各值代入，得 y Q =-16.896×10-7Q

Y QH =-7.376×10-3 mm y QV =-1.951×10-2 mm

则水平面内：y H =y PH +y QH =1.7324×10-2 mm

垂直面内：y v =y PV +y QV =-0.221×10-2 mm

则主轴最大端位移为：y max =0.0174mm

又已知主轴端部位移的许用值「y 」=0.0002L,L=385mm

则「y 」=0.0002×385=0.077mm.

y max ﹤「y 」, 符合要求。

主轴倾角的验算：

如果轴承处的倾角过大，会破坏轴承的的正常工作，缩短轴承的寿命，因此需要加以限

制。而前轴承所受的载荷较大，故只需校核前轴承。通常在计算主轴倾角时，不考虑支

承弹性的影响。

在切削力P 作用下主轴前轴承处的倾角为：

水平面内：PH θ=

1.4263H P La EI =×10-4 rad 垂直面内：PV θ=3v P La EI =9.982×10-5 rad 在传动力Q 作用下主轴前轴承处的倾角为：

水平面内：QH θ=()6H Q bc L c EIL

-+=-7.8547×10-5 rad

陕西科技大学毕业设计说明书 12

垂直面内：VH θ=()6V Q bc L c EIL

-+=-2.0775×10-4 rad 则主轴前轴承处的倾角为：

水平面内：H θ=PH QH θθ+=6.4053×10-5 rad

垂直面内：V θ=PV QV θθ+=-10.793×10-5 rad

则max θ×10-4 rad

又已知主轴倾角的许用值为「θ」=0.001 rad

所以max θ﹤「θ」, 符合要求。

3.2 装配图的图纸设计

根据主轴展开图第一阶段的设计，已将主轴部件的各个部分的零件确定下来，但作

为完整的展开图，必须包含主轴部件的各个视图，尺寸，技术要求，技术特性表，零件

编号，明细表和标题栏。

主轴箱展开图上必须完成的内容主要有标注尺寸，编写技术要求，对所有的零件进

行编号，列出零件明细表及标题栏。

3.2.1 标注尺寸

展开图上标注的尺寸有：

1）特性尺寸：传动零件的中心距。

2）配合尺寸：主要零件的配合处都应标注尺寸，配合性质和精度等级。配合性质和精

度的选择对主轴部件的工作性能，加工工艺及制造成本都有很大的影响，所以都是根据

手册中有关资料认真确定的。

3）外形尺寸：主轴部件的总长，总宽，总高等。它是表示主轴部件大小的的尺寸，以

便考虑所需空间的大小及工作空间的大小及工作范围等。

3.2.2 编写技术要求

展开图上都要标注一些在视图上无法表达的关于装配，调整，检验，维护等方面

的技术要求。正确制定这些技术要求将保证主轴部件的各种性能。技术要求通常包括下

面几方面的内容：

1）对零件的要求：在装配前，应按图纸检验零件的配合尺寸，合格的零件才能装配。

所有的零件要用煤油或汽油清洗。机体内不能有任何的杂物存在，机体内壁应涂上防侵

蚀的涂料。

2）对润滑剂的要求：润滑剂对传动性能有很大的影响，起着减小摩擦，降低磨损和散

热冷却的作用。同时也有助于减振，防锈及冲洗杂质。所以一般在技术要求中应标明传

动件及轴承所用的润滑剂的牌号，用量，补充及更换时间。选择润滑剂时，应考虑传动

数控机床三维建模与设计13

类型，载荷性质及运转速度，一般对高速，重载，频繁启动，反复运转等情况，由于形成油膜条件差，所以一般选择粘度高，油性和极压性能好的润滑油。对轻载，间隙工作的传动件可取粘度较低的润滑油。

3）对密封的要求：在试运转过程中，所有的联接面及轴伸密封处都不允许漏油。

4）对安装调整的要求：在安装滚动轴承时，必须保证一定的轴向游隙。应在技术要求中提出游隙的大小，因为游隙的大小将会影响轴承的正常工作。游隙过大，会使滚动体受载不均，轴系窜动；游隙过小，则会阻止轴系因发热而伸长，增加轴承阻力，严重将会将轴承卡死。当轴承支点跨距大，运转温升高时，应选较大的游隙。

5）对试验的要求：作空载试验正反转各转一小时，要求运转平稳，噪音小，连接固定处不允许有松动的现象。负载运转时，油温不得超过40°C。

3.2.3 对所有的零件进行编号

零件的编号方法，可以采用不区分标准件和非标准件，统一编号，也可以将标准件和非标准件分开，分别编号。相同的零件应只有一个编号，编号线不能相交，并且与剖面线平行。对于装配关系清楚的零件组可以使用公共编号引线。编号可以按顺时针或者逆时针方向顺序排列整齐，字高比尺寸数字大一号或者两号。

3.2.4 列出零件明细表及标题栏

明细表是主轴部件所有零件的详细目录，填写明细表的过程也是最后确定材料及标准件的过程。应尽量减少材料和标准件的品种和规格。明细表由下向上填写。标准件必须按规定的标记，完整的写出零件的名称，材料，主要尺寸及标准代号。材料应注明牌号。

经过如上步骤和要求，最后产生了主轴部件的展开图,为了表达主轴部件内部各轴之间的相互位置关系，在画出装配图的同时，同时画出了主轴部件的位置关系图.

陕西科技大学毕业设计说明书14

4 主轴部件的实体建模及运动模拟

在主轴部件的展开图完成后，可以直接根据主轴部件的展开图直接进行零件图的拆画，但为了使主轴部件产品质量的可靠性和减少主轴部件产品的重复性，在生成零件图之前，有必要对其装配的过程和部分运动过程进行计算机演示。通过计算机的动态模拟，可以让设计者很容易的发现设计过程中缺陷，此时只需要修改前阶段产生的主轴部件的展开图。

支持计算机实现三维实体的软件有很多，其中Pro/e就是一款比较具有代表性的强大的工程建模软件，它有众多模块，用它不仅可以制作零件的实体以及装配零件，而且可以模拟装配体的运动过程，对零件进行强度分析等高级功能，它使产品的设计变得简单，在产品没有制造出来之前，就能对产品的各项性能指标进行检验，使产品的设计周期变短。故这款软件特别适合于复杂产品的设计。

理论上，直接用Pro/e进行实体建模，接着进行装配和工作的模拟，最后，使用该软件直接产生工程图。但由于对机械设计的经验比较少，再加上对Pro/e的使用不是很熟悉，只能按传统的机械设计方法，即先画出装配图，然后再画零件图的方法进行设计，最后才使用Pro/e按前面设计的进行实体建模，运动分析等工作。

4.1 零部件的实体建模

4.1.1 各轴的实体建模

1）Ⅰ轴的实体建模

分析Ⅰ轴的结构，除了齿轮，其它结构的创建都比较简单，采用简单的拉伸，以及旋转就可以完成。Ⅰ轴的实体模型如图4-1所示。

在两轴承的装配面两边分别留有退刀槽，一是为了加工的方便，二是使轴承固定。2）Ⅱ轴的实体建模

Ⅱ轴其上有两个键槽其实体模型如图4-2所示。

Ⅱ轴的结构较Ⅰ轴复杂，Ⅱ轴上的其它结构，如退刀槽等结构与Ⅰ轴上对应的结构建立的方法相似，在此就不重复说明了。

3）Ⅲ轴的实体建模

Ⅲ轴的实体模型如图4-3所示。

数控机床液压系统设计

摘要 本论文针对目前国内外数控车床的现状、发展动态和发展方向及其在现代工业中的重要作用，运用液压元件的基本理论，对其主关键结构液压系统箱进行了原理分析和优化设。根据设计的实际需要，对车床液压系统开展研究，并对液压系统的结构元件和液压控制系统的结构进行了优化设计。并介绍了一种在三爪卡盘上加装摆动式液压缸和平面螺旋机构的螺旋摆动式液压缸增力机构的结构。叙述了主要的设计步骤和参数的确定。 关键词：数控车床液压油泵液压油缸液压控制阀三爪卡盘性能分析参数优化设计 G RADUATE D ESIGN (T HESIS) 设计(论文)题目：数控机床液压系统设计 指导教师：李洪奎 I

Abstract The present paper in view of the present domestic and foreign numerical control lathe present situation, the development tendency and the development direction and in the modern industry vital role, the utilization hydraulic unit basic theory, has carried on the static analysis and the optimized design to its important structure lathe bed, then achieved the instruction designs and enhances the numerical control lathe technical performance the goal. According to the design actual need, the method of hydraulics systems used in the actual project the related theory and the realization principle has carried on the elaboration, and has carried on the lathe bed champing and drive module design as well as the optimized design. The research process mainly divides into hydraulic system analysis and hydraulic control of the optimization designs, obtained the lathe bed static stress and the strain, and has carried on the optimized design to the lathe bed structure, has carried on a more scientific appraisal to the product. Key word：Numerical control lathe ;Hydraulic pumps ;Hydraulic cylinders ;control valves;performance analysis ;Optimized design II

典型零件的三维造型及数控加工程序的设计

典型零件的三维造型及数控加工程序的设计 摘要 科学技术和社会的蓬勃发展，对机械加工产品的质量、品种和生产效率等各方面都提出了越来越高的要求。在这种社会背景下，数控加工技术应运而生，并逐步成为现代机械加工企业不可或缺的得力助手。 应用数控加工技术不仅能提高加工质量和生产效率，而且还能解决若干普通机械加工所解决不了的加工技术问题，大大降低了加工成本，提高了综合经济效益，同时还极大的改善了工人的劳动条件。然而在加工前，如果能用相关软件对所需加工的零件进行简单而精确地三维造型，则会使数控加工如虎添翼，起到事半功倍的效果。本文就如何应用三维造型及数控加工技术，精确加工出所需零件进行了简明扼要的阐述。 通过此次研究设计，首先更加系统化了自己对三维造型和数控加工综合应用的能力，同时也表达出了自己对相关技术的一些个人见解。 关键词：CAD/CAM，三维造型，数控加工技术，模拟仿真，刀具轨迹

BUSINESS RULE DISCOVERING AND RULE ENGINE APPLICATION RESEARCH ABSTRACT KEY WORDS：关键词1，关键词2，关键词3，关键词4，关键词5，关键词6

目录 前言 (1) 第1章标题...................................................................... 错误！未定义书签。 §1.1 为什么要提出业务规则方法 ................................ 错误！未定义书签。 §1.2 业务规则入门 ....................................................... 错误！未定义书签。 §1.2.1 什么是业务规则 ............................................ 错误！未定义书签。 §1.2.2 业务规则方法的基本原则............................. 错误！未定义书签。第2章业务规则发现及管理 ........................................... 错误！未定义书签。 §2.1 业务规则的发现方法 (4) §2.1.1 业务规则的功能分类 (4) §2.1.2 业务规则的一般分类 (4) §2.1.3 规则描述的方法 (4) §2.2 管理业务规则 (5) 第3章业务规则引擎及其应用 ....................................... 错误！未定义书签。 §3.1 业务规则引擎介绍 (6) §3.1.1 规则引擎产生的背景 (6) §3.1.2 规则引擎的工作原理 (6) §3.2 规则引擎的工作过程和应用方法 (6) 第4章基于Spring框架的规则引擎............................... 错误！未定义书签。 §4.1 J2EE中的Spring时代 (7) §4.1.1 轻量级Spring框架介绍 (7) §4.1.2 Spring框架与重量及侵入式框架EJB比较 (7) §4.2 基于Spring框架设计规则引擎 (7) 第5章基于规则引擎的虚拟银行贷款申请系统实现..... 错误！未定义书签。 §5.1 功能需求 (8) §5.2 业务规则发现 (8) §5.3 基于业务规则贷款申请系统设计 (8) §5.3.1 Struts设计表示层的UI界面 (9)

三维建模数字化设计与制造

附件4： 山西省第九届职业院校技能大赛（高职组） “三维建模数字化设计与制造”赛项规程 一、赛项名称 赛项名称：三维建模数字化设计与制造 赛项组别：高职组 赛项归属产业：加工制造类 二、竞赛目的 本项竞赛旨在考核机械制造、数控技术应用等机械类相关专业的学生，组队完成三维逆向扫描、逆向建模设计、机械创新设计、数控加工技术应用等方面的任务，展现参赛队选手先进技术与设备的应用水平和创新设计等方面的能力，以及跨专业团队协作、现场问题的分析与处理、安全及文明生产等方面的职业素养。引领全省职业院校机械制造类专业将新技术、新工艺、新方法应用于教学，加快校企合作与教学改革，提升人才培养适应我国制造业更新换代快速发展的需要。 三、竞赛内容与方式 （一）竞赛内容 竞赛内容将以任务书形式公布。 针对目前批量化生产的具有鲜明自由曲面的机电类产品（或零部件）进行反求、建模，并对产品(或产品局部)外形进行数控编程与加工，对无自由曲面的结构或零件根据机械制造类专业知识按要求进行

局部的创新（或改良）设计。 整个竞赛过程，分为第一阶段“数据采集与再设计”和第二阶段“数控编程与加工”这两个可以分离、前后又相互关联的部分，分别为60%和40%的权重。 1、第一阶段：数据采集与再设计 该阶段竞赛时间为3小时，竞赛队完成三项竞赛任务。 任务1：样品三维数据采集。利用给定三维扫描设备和相应辅助用品，对指定的外观较为复杂的样品进行三维数据采集。该模块主要考核选手利用三维扫描设备进行数据采集的能力； 任务2：三维建模。根据三维扫描所采集的数据，选择合适软件，对上述产品外观面进行三维数据建模。该模块主要考核选手的三维建模能力，特别是曲面建模能力； 任务3：产品创新设计。利用给定样品和已经完成的任务2内容，根据机械制造知识，按给定要求对样品中无自由曲面部分的结构或零件或附属物进行创新设计。该模块主要考核选手应用机械综合知识进行机械创新设计的能力。 2、第二阶段：数控编程与加工 竞赛时间为3小时，竞赛队完成两项竞赛任务。 任务4：数控编程与加工。赛场提供第一阶段被测样品的标准三维数据模型,选手根据这组三维模型数据和赛场提供的机床、毛坯，选择合适软件对该产品进行数控编程和加工。主要考核选手选用刀具，以最佳路径和方法按时高质量完成指定数控加工任务。并考核选

《三维建模技术》课程教学大纲

《三维建模技术》课程教学大纲 课程代码：020032031 课程英文名称：Three-dimensional Modeling Technology 课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0 适用专业：车辆工程、装甲车辆工程、能源与动力工程专业 大纲编写（修订）时间：2017.5 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 本课程为车辆工程、装甲车辆工程和能源与动力工程专业学生的一门专业基础选修课，是一门计算机软件学习与应用课程。三维建模软件是工程人员提高设计水平与效率、改进产品质量、缩短产品开发周期、增强竞争能力的有力工具。通过本课程的学习，使学生掌握Catia软件中几个基本模块的操作和应用，培养学生应用大型工程软件解决问题的能力，使学生毕业后能够适应社会的发展。为毕业设计的顺利进行知识储备并奠定基础，为今后从事科学研究和工程技术工作打下扎实的计算机应用基础。 通过本课程的学习，学生将达到以下要求： 1．掌握Catia软件中几个基本模块的操作和应用，建立三维建模的概念； 2．能够进行基于草图的三维模型建立并合理添加约束进行装配； 3．能够对所设计零件或装配进行工程图设计，并进行合理标注； 4．能够进行简单的曲线和曲面设计。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.基本知识：掌握三维建模的基本构成及软件的安装等基本知识。 2.基本能力：掌握应用catia软件进行三维建模、装配及工程图设计等基本技能。培养学生分析和处理实际问题的能力，能够独立面对问题、分析问题、解决问题。 （三）实施说明 1．教学方法：课堂讲授中重点对基本命令和建模思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生对学习生活中的实际模型进行建模练习，培养学生的自学能力；增加实例强化学生对命令的理解，调动学生学习的主观能动性。 2．教学手段：采用现场教学模式，即教师在讲授基本命令后，对命令的应用示例在教师机上讲授演示,学生在自带的笔记本上同步操作演练，强化教师与学生的互动，学生当场对软件相关命令进行吸收并应用，并在练习中增加变换，使学生在实际应用中能举一反三，灵活运用。 课程的教学目标通过教师演示讲授，学生课堂练习和课后作业三个环节来实现。 （四）对先修课的要求 要求学生先修：《机械制图》并达到课程的基本要求。本课程将为《虚拟样机技术》、ANSYS技术》、课程设计以及毕业设计的学习打下良好基础。 （五）对习题课、实践环节的要求 1．根据课程的要求，结合专业特点安排一定的实例，通过课堂练、教师讲解相结合和课后作业完成。对重点、难点命令如多截面实体等加强习题练习以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的，课堂学生完成指定任务的先后顺序作为评定平时成绩的一

数控机床三维建模与设计

数控机床三维建模与设计I 数控机床三维建模与设计 摘要 数控车床是装有数字程序控制系统的自动化车床。其通过数字化信号由伺服系统对机床运动及加工过程进行控制，最终实现车床自动完成对零件的加工。与其他控制相比，数控的最大特点是运动的执行与程序的编制相互独立。其集中了自动化机床、精密机床和通用机床的优点，具有高效率、高质量和高柔性的特点。 计算机建模技术将机械设计的参数化应用于数控机床的设计与研究，以提高机床产品的质量，加快数控机床的更新换代。在传统机械设计的基础上，使用功能强大的Pro/e 工程建模软件建立数控机床主轴部件的实体模型，并模拟机床主轴部件的装配过程、主传动、换刀运动等过程，使设计者在制造样机之前，及时发现设计过程中潜在的缺陷，为下一步的设计提供良好的条件。 关键字：计算机建模，参数化，数控机床，主轴部件，装配过程，主传动，换刀运动

陕西科技大学毕业设计说明书II NUMERICAL CONTROL MACHINE THREE DIMENSIONAL MODELLING AND DESIGN ABSTRACT Numerical control (NC) lathe is an automatic lathe that installed numerical program control system. It transmits numerical signal to control the machine tool’s movement and machining process by servo system, eventually realizes that it automatically completes to processing of parts. With NC’s biggest characteristics that other control compare, Discharge movement and program mutually independent. It collects the advantages of automatic machine tools, precise machine tools and general purpose machine tools, having the characters of high-efficiency, high-quality and high-flexibility. The calculator is set up the mold technique to turn the parameter that the machine design to apply in the design and researches that the number control the tool machine, with the quantity of the exaltation tool machine product, the renewal that speeds number to control the tool machine changes the generation. On the foundation that the traditional machine design, the strong engineering of Pro/ e of the usage function sets up the entity model that the mold software builds up number to control the tool machine principal axis parts, and imitate the assemble process, lord of the tool machine principal axis parts to spread to move, change the knife the sport etc. process, make design is before make the kind machine, discovering to design the process in time in the latent blemish, provide the good condition for the design of the next move. KEYWORDS: Computer modelling，Parametrization，Numerical control machine，Main axle part，Assembly process，Master drive，The knife movement trading

浅谈三维建模技术的研究与应用

浅谈三维建模技术的研究与应用 兰文涛 新疆油田公司风城油田作业区 摘要：以应用为主的三维地理信息系统模型，通过Skyline TerraExplorer Pro和3ds Max模型制作，并发布应用到GIS,从而推进了GIS应用，实现了油田设施在计算机中的展示、研究与管理步伐，加快了数字油田建设，并促进了克拉玛依标志性建筑三维模型的早日完成。 关键词：3ds Max；Skyline TerraExplorer Pro；建模；GIS；应用 1.1 前言 2000年，中国石油天然气股份有限公司新疆油田分公司（以下简称油田公司）在“数字地球”技术背景下，提出了数字新疆油田的宏伟战略，并制定了“数字新疆油田”信息建设“三个阶段”的战略部署。不仅将从根本上建立从分散到集中，从无序到有序的信息化建设新秩序，而且标志着“数字新疆油田”规模化建设的开始。 但是“数字油田”是一个庞大，复杂的工程，涉及的内容之多，之广，它涉及数据建设，信息系统建设，网络工程建设等，其中信息系统的建设，是由二维地理信息来表示的。二维 GIS始于二十世纪六十年代的机助制图，今天已深入到社会的各行各业中，如土地管理、电力、电信、城市管网、水利、消防、交通以及城市规划等。但二维GIS存在着自身难以克服的缺限，本质上是基于抽象符号的系统，不能给人以自然界的本原感受。随着应用的深入，第三维的高程信息显得越来越重要。一些二维GIS 和图象处理系统现已能处理高程信息，但它们并未将高程变量作为独立的变量来处理，只将其作为附属的属性变量对待，能够表达出表面起伏的地形，但地形下面的信息却不具有，因此它们在国际国内也被俗称为2.5维的系统。考虑到2.5维这一概念并不严密，作者称之为“地形面三维”或简称面三维。我们认为，面三维的GIS本质上仍然是二维GIS系统。 二维GIS只能处理平面X、Y轴向上的信息，不能处理铅垂方向Z轴上的信息。它在表达上通常是将Z值投影到二维平面上进行处理，因此对于同一（x, y）位置的多个Z值不能表达。 世界的本原是处在三维空间中的，二维GIS将现实世界简化为平面上二维投影的概念模型注定了它在描述三维空间现象上的无能为力，克服这一缺陷迫切需要真正的基于三维空间的GIS的问世。三维地理信息系统就是在这一前提下进行的开发，它充分体现了三维建模技术，对三维物体进行了真实再现，从而满足生产、科研、管理、决策等对空间信息的可视化需求。 2.1 三维地理信息系统的定义与特点 2.1.1 三维地理信息系统的定义 三维地理信息系统（Geographical Information System）简称三维GIS，三维GIS是近年来迅速发展起来的一门融计算机图形学和数据库技术于一体的新型空间信息技术,它把现实世界中对象的空间位置和相关属性有机地结合起来,满足用户对空间信息管理的要求 ,并借助其特有的空间分析功能和可视化表达,进行各种辅助决策。从而满足了生产、科研、管理、决策等对空间信息的可视化需求。 从不同的角度出发，GIS有三种定义：①基于工具箱的定义：认为GIS是一个从现实世界采集、存

数控机床进给系统设计

数控机床进给系统设计

第一章、数控机床进给系统概述 数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示： 图1-1数控机床进给系统伺服 由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求 （1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min 或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 （2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 （3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。 （4）电机应能随频繁启动、制动和反转。 随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。 数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类 数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反

馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。 进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和闭环系统。闭环控制方式通常是具有位置反馈的伺服系统。根据位置检测装置所在位置的不同，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。前者把丝杠包括在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。全闭环系统的位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包括在位置环之内。 开环系统的定位精度比闭环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。 全闭环系统控制精度高、快速性能好，但由于机械传动部件在控制环内，所以系统的动态性能不仅取决于驱动装置的结构和参数，而且还与机械传动部件的刚度、阻尼特性、惯性、间隙和磨损等因素有很大关系，故必须对机电部件的结构参数进行综合考虑才能满足系统的要求。因此全闭环系统对机床的要求比较高，且造价也较昂贵。闭环系统中采用的位置检测装置有：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁尺、光栅尺和激光干涉仪等。 数控车床的进给伺服系统中常用的驱动装置是伺服电机。伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机之分。交流伺服电机由于具有可靠性高、基本上不需要维护和造价低等特点而被广泛采用。 直流伺服电动机引入了机械换向装置。其成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低，散热差。为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。 交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。 1.3、主要设计任务参数 车床控制精度：0.01mm（即为脉冲当量）；最大进给速度：V max=5m/min。最大加工直径为D =400mm，工作台及刀架重：110㎏；最大轴，向力=160㎏；导轨静摩擦系数=0.2； max 行程=1280mm；步进电机：110BF003；步距角：0.75°；电机转动惯量：J=1.8×10-2㎏.m2。

机械机床毕业设计62数控车床刀架及其液压系统的设计

1 引言 1.1毕业设计的背景及目的 制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国或地区经济的实力，科技水平，生活水准和国防实力。国际市场的竞争归根到底是各国制造生产能力及机械制造装备的竞争。 随着机械制造生产模式的演变,对机械制造装备提出了不同的要求.在50年代“刚性”生产模式下，通过提高效率，自动化程度,进行单一或少品种的大批量生产，以“规模经济”实现降低成本和提高质量的目的。在70年代主要通过改善生产过程管理来进一步提高产品质量和降低成本。在80年代，较多地采用数控机床，机器人，柔性制造单元和系统等高技术的集成来满足产品个性化和多样化的要求，以满足社会各消费群体的不同要求。从90年代开始，为了对世界生产进行快速响应，逐步实现社会制造资源的快速集成，要求机械制造装备的柔性化程度更高,采用拟实制造和快速成形制造技术[1]。 工业发达国家都非常注重机械制造业的发展，为了用先进技术和工艺装备制造业，机械制造装备工业得到先发展。对比之下，我国目前机械制造业的装备水平还比较落后，表现在大部分工厂的机械制造装备基本上是通用机床加专用工艺装备，数控机床在机械制造装备中的比重还非常低，导致“刚性”强,更新产品速度慢，生产批量不宜太小，生产品种不宜过多；自动化程度基本上还是“一个工人，一把刀，一台机床”，导致劳动生产率低下，产品质量不稳定。因此，要缩小我国同工业发达国家的差距,我们必须在机械制造装备方面大下功夫，其中最重要的一个方面就是增加数控机床在机械制造装备中的比重[1]。 通过这次毕业设计，可以达到以下目的：1，培养综合运用专业基础知识和专业技能来解决工程实际问题的能力；2，强化工程实践能力和意识,提高本人综合素质和创新能力；3，使本人受到从事本专业工程技术和科学研究工作的基本训练,提高工程绘图、计算、数据处理、外文资料文献阅读、使用计算机、使用文献资和手册、文字表达等各方面的能力；4，培养正确的设计思想和工程经济观点，理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度以及积极向上的团队合作精神。

三维模型轻量化技术

三维模型轻量化技术 1 模型轻量化的必要性 设计模型是一种精确的边界描述(B-rep)模型，含有大量的几何信息，在现有的计算机软硬件条件下，使用设计模型直接建立大型复杂系统装配、维修仿真模型是不可能的，因此需要使用轻量化的模型建立仿真模型，以达到对仿真模型的快速交互、渲染。 2 细节层次轻量化技术 90年代中期以来，模型轻量化技术得到了快速的发展，出现了抽壳(hollow shell)技术和细节层次(Level of Details, LOD)技术。抽壳技术只关心产品模型的几何表示而不考虑产品建模的过程信息，LOD技术将产品几何模型设定不同的显示精度和显示细节，根据观察者眼点与产品几何模型之间的距离来使用不同的显示精度，以此达到快速交互模型的目的。 LOD技术是当前可视化仿真领域中处理图形显示实时性方面十分流行的技术之一。LOD模型就是在不影响画面视觉效果的条件下，对同一物体建立几个不同逼近精度的几何模型。根据物体与视点的距离来选择显示不同细节层次的模型，从而加快系统图形处理和渲染的速度。保证在视点靠近物体时对物体进行精细绘制，在远离物体时对物体进行粗略绘制，在总量上控制多边形的数量，不会出现由于显示的物体增多而使处理多边形的数量过度增加的情况，把多边形个数控制在系统的处理能力之内，这样就可以保证在不降低用户观察效果的情况下，大大减少渲染负载。 通常LOD算法包括生成、选择以及切换三个主要部分。 目前轻量化的技术有多种，具有代表性的有JT和3DXML两种。3DXML是Dassault、微软等提出的轻量化技术，JT是JT开放组织提出的轻量化技术。SIEMENS公司的可视化产品都采用JT技术，如我们使用的VisMockup软件。 JT技术用小平面表示几何模型，采用层次细节技术，具有较高的压缩比，模型显示速度很快。 jt、ajt模型及其结构 jt模型文件是三维实体模型经过三角化处理之后得到的数据文件，它将实体表面离散化为大量的三角形面片，依靠这些三角形面片来逼近理想的三维实体模型。 模型精度不同，三角形网格的划分也各不相同。精度越高，三角形网格的划分越细密，三角形面片形成的三维实体就越趋近于理想实体的形状。模型曲面精度由Chordal、Angular 两个参数控制。图1(a)，Chordal表示多边形的弦高的最大值，图1(b)，Angular表示多边形相邻弦的夹角的最大值。?????????????????????????????? 图1 Chordal和Angular示意图 jt模型有三种结构形式，都保持了原来的产品结构。分别是： (1)Standard(标准结构形式)。包含一个装配文件和多个零件文件，其中零件文件都放在一个和装配文件同名的目录下。我们建立的虚拟样机模型都采用这种结构形式。 (2)Shattered(分散结构形式)。包含多个子装配文件和多个零件文件，其中子装配文件和零件文件都放在一个目录下。这种结构的优点是有子装配文件，并可以直接使用子装配，缺点是文件管理比较乱、不清晰。

建模技术三种方法

建模技术是虚拟现实中的技术核心，也是难点之一，目前主要有三种方法实现。 虚拟现实是在虚拟的数字空间中模拟真实世界中的事物，这就需要真实世界的事物在数字空间中的表示，于是催生了虚拟现实中的建模技术。虚拟现实对现实“虚拟”得到底像不像，是与建模技术紧密相关的。因此，建模技术的研究具有非常重要的意义，得到了国内外研究人员的重视。 数字空间中的信息主要有一维、二维、三维几种形式。一维的信息主要指文字，通过现有的键盘、输入法等软硬件。二维的信息主要指平面图像，通过照相机、扫描仪、PhotoShop等图像采集与处理的软硬件。对于虚拟现实技术来说，事物的三维建模是更需要关心的核心，也是当今的难点技术。按使用方式的不同，现有的建模技术主要可以分为: 几何造型、扫描设备、基于图像等几种方法。 基于几何造型的建模技术 基于几何造型的建模技术是由专业人员通过使用专业软件（如AutoCAD、3dsmax、Maya）等工具，通过运用计算机图形学与美术方面的知识，搭建出物体的三维模型，有点类似画家作画。这种造型方式主要有三种: 线框模型、表面模型与实体模型。 1. 线框模型只有“线”的概念，使用一些顶点和棱边来表示物体。对于房屋、零件设计等更关注结构信息，对显示效果要求不高的计算机辅助设计（CAD）应用，线框模型以其简单、方便的优势得到较广泛的应用。AutoCAD软件是一个较好的造型工具。但这种方法很难表示物体的外观，应用范围受到限制。 2. 表面模型相对于线框模型来说，引入了“面”的概念。对于大多数应用来说，用户仅限于“看”的层面，对于看得见的物体表面，是用户关注的，而对于看不见的物体内部，则是用户不关心的。因此，表面模型通过使用一些参数化的面片来逼近真实物体的表面，就可以很好地表现出物体的外观。这种方式以其优秀的视觉效果被广泛应用于电影、游戏等行业中，也是我们平时接触最多的。3dsmax、Maya等工具在这方面有较优秀的表现。 3. 实体模型相对于表面模型来说，又引入了“体”的概念，在构建了物体表面的同时，深入到物体内部，形成物体的“体模型”，这种建模方法被应用于医学影像、科学数据可视化等专业应用中。 利用三维扫描仪 理论上说，对于任何应用情况，只要有了方便的建模工具，有水平的建模大师都可以用几何造型技术达到很好的效果。然而，科技在发展，人们总希望机器能够帮助人干更多的事。于是，人们发明了一些专门用于建模的自动工具设备，被称为三维扫描仪。它能够自动构建出物体的三维模型，并且精度非常之高，主要应用于专业场合，当然其价格也非常“专业”，一套三维扫描仪价格动辄数十万，并非普通用户可以承受得起。三维扫描仪有接触式与非接触式之分。

数控机床进给系统设计

第一章、数控机床进给系统概述 数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示： 图1-1数控机床进给系统伺服 由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求 （1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 （2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 （3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。 （4）电机应能随频繁启动、制动和反转。 随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。 数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类 数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。

三维建模数字化设计与制造

附件4：山西省第九届职业院校技能大赛（高职组） “三维建模数字化设计与制造”赛项规程 一、赛项名称 赛项名称：三维建模数字化设计与制造 赛项组别：高职组 赛项归属产业：加工制造类 二、竞赛目的 本项竞赛旨在考核机械制造、数控技术应用等机械类相关专业的学生，组队完成三维逆向扫描、逆向建模设计、机械创新设计、数控加工技术应用等方面的任务，展现参赛队选手先进技术与设备的应用水平和创新设计等方面的能力，以及跨专业团队协作、现场问题的分析与处理、安全及文明生产等方面的职业素养。引领全省职业院校机械制造类专业将新技术、新工艺、新方法应用于教学，加快校企合作与教学改革，提升人才培养适应我国制造业更新换代快速发展的需要。 三、竞赛内容与方式 （一）竞赛内容 竞赛内容将以任务书形式公布。 针对目前批量化生产的具有鲜明自由曲面的机电类产品（或零部件）进行反求、建模，并对产品(或产品局部)外形进行数控编程与加工，对无自由曲面的结构或零件根据机械制造类专业知识按要求进行局部的创新（或改良）设计。 整个竞赛过程，分为第一阶段“数据采集与再设计”和第二阶段“数控编程与加工”这两个可以分离、前后又相互关联的部分，分别为60%和40%的权重。 1、第一阶段：数据采集与再设计 该阶段竞赛时间为3小时，竞赛队完成三项竞赛任务。

任务1：样品三维数据采集。利用给定三维扫描设备和相应辅助用品，对指定的外观较为复杂的样品进行三维数据采集。该模块主要考核选手利用三维扫描设备进行数据采集的能力； 任务2：三维建模。根据三维扫描所采集的数据，选择合适软件，对上述产品外观面进行三维数据建模。该模块主要考核选手的三维建模能力，特别是曲面建模能力； 任务3：产品创新设计。利用给定样品和已经完成的任务2内容，根据机械制造知识，按给定要求对样品中无自由曲面部分的结构或零件或附属物进行创新设计。该模块主要考核选手应用机械综合知识进行机械创新设计的能力。 2、第二阶段：数控编程与加工 竞赛时间为3小时，竞赛队完成两项竞赛任务。 任务4：数控编程与加工。赛场提供第一阶段被测样品的标准三维数据模型,选手根据这组三维模型数据和赛场提供的机床、毛坯，选择合适软件对该产品进行数控编程和加工。主要考核选手选用刀具，以最佳路径和方法按时高质量完成指定数控加工任务。并考核选手工艺编制、程序编制、机床操作等方面的能力。 任务5：职业素养。主要考核竞赛队在本阶段竞赛过程中的以下方面： （1）设备操作的规范性； （2）工具、量具的使用； （3）现场的安全、文明生产； （4）完成任务的计划性、条理性，以及遇到问题时的应对状况等。 （二）竞赛方式 1、竞赛采用团体赛方式。 2、竞赛队伍组成：每支参赛队由2名正式学生比赛选手组成，其中队长1名。每队设指导教师2名。

三维数字城市建模技术

三维数字城市建模技术 发表时间：2017-10-16T16:33:38.407Z 来源：《基层建设》2017年第18期作者：梁莉 [导读] 摘要：数字理念应用于城市规划，工程检测，交通服务，政策决定等方面，并在应用中进一步推广了数字应用的纵深发展。 天水三和数码测绘院甘肃省 741000 摘要：数字理念应用于城市规划，工程检测，交通服务，政策决定等方面，并在应用中进一步推广了数字应用的纵深发展。使用较为先进的信息化手段，能够为城市的规划、建设、管理、运营以及一些应急措施的应用发挥良好作用。三维数字城市的建模，能够在很大程度上有效提高政府的实际服务和管理水平，从而有效增强城市的管理效率，为有效节约城市资源发挥重要的作用。 关键词：三维数字；城市建模；建模技术 1引言 城市三维空间信息则具有直观性强、信息量大、内容丰富等优点。三维GIS作为一种能够综合地处理各种空间和属性信息的工具在城市规划、国土监测、交通管理、辅助决策等方面都有广泛的应用，随着人们对三维GIS的认识的不断深入，对城市三维信息需求的不断增加进而提出了三维城市模型的概念。通过对三维GIS中三维城市模型理论及相关的技术方法的探讨，对今后三维城市模型的研究有更为深刻的认识，为今后的工作提供指导。 1.1数字城市概述 随着信息技术的高速发展，美国率先提出了国家信息基础设施和全球信息基础设施计划，随之越来越多的国家加入到全球信息化的行列，从而演变出了数字城市的基本概念。数字城市主要是通过对空间信息的应用，构筑一个虚拟的平台，其中，关于一些社会资源、基础设施、自然资源、人文以及经济方面的信息和内容，能够通过数字形式进行有效获取，从而为社会和政府提供众多的服务。通过数字城市的建设，能够为实现城市信息的综合应用，提供良好的效果。可持续发展是当前社会的重要发展原则之一，对于社会生产生活具有重要影响。建设数字化的城市，能够有效促进可持续发展，增强城市的发展效力。 1.2数字城市是数字地球建设中的重要节点，在实现数字地球计划中占有举足轻重的地位。数字城市建设随着计算机水平的提高，目前正向三维数字城市方向快速发展。自“数字地球”的概念提出以来，在国际国内已引起广泛的关注。数字城市作为数字地球的一个节点，是数字地球中一个不可缺少的重要组成部分。数字城市的建设不仅仅是城市地图的数字化和大比例尺地图测绘、计算机化，它有自身的技术体系。因此，进行相关技术的研究和理论的探讨对数字城市的建设不仅是必要的，而且是必须的。数字城市的建成将为城市各行各业提供权威的、唯一的、通用的空间信息平台，有力促进各部门地理信息资源共享与应用，充分发挥地理信息在政府宏观决策、应急管理、社会公益服务、人民生活改善等方面的作用。 2三维技术构建及建模方法 数字城市需要一个逼真的模拟，实时动态的环境中，考虑到硬件限制和虚拟现实系统。数字城市建模和模拟的动画要求建模方法有一个显着不同的数字城市建模模型分割和纹理映射技术。目前众多世界城市虚拟场景结构在以下方面：基于模型和BR这两种方法可以实现在3DSMAX中验证。多边形模式是第一次使用的建模技术，用一个小平面来模拟表面，从而形成各种形状的三维对象的一个小的平面可以是三角形，矩形或其它多边形，但在实践中更多的使用三角形或矩形。多边形建模的，直接创建基本几何体，根据要求修改调整对象的形状，或使用放样面片建模，组合对象创建的虚拟现实工程，多边形建模的主要优点是简单、方便、快捷，但它产生一个光滑的表面，因此适于构建规则形状的对象，如大多数的人造物体的多边形建模技术是困难的，同时可根据要求，只可通过调整的参数建立的虚拟现实系统该模型可以得到不同的分辨率的模型的虚拟场景的实时显示的需要和适应。 目前实现三维建模的方法大致有以下几种：一是直接利用三维建模软件，如计算机辅助设计软件（AutoCAD）、三维动画渲染和制作软件（3DStudioMax）等工具人机交互式三维建模；二是直接利用GIS的二维数据和高度信息建立三维模型，但这种方法只局限于规则对象的建模；三是基于数字摄影测量原理对物体快速建模。随着数据采集技术的不断发展和自动化，根据三维激光点云数据自动构建三维模型正成为研究的热点。 3三维数字城市建模技术 3.1数字摄影测量技术 数字摄影测量技术的飞速发展与高分辨率卫星影像的出现，使三维数据大批量地快速获取已成为可能。这种建模方法主要的原理是基于遥感影像数据，根据遥感影像之间的相互关系，利用数字摄影测量的基本原理，建立相应的交会模型，进而得到实际地物点的三维坐标，并且建立数字地表模型，再通过相应的纹理映射关系，实现三维景观模型的建立。该技术能够帮助设计人员进行目标建筑物的几何空间与高程数据的快速构建，并且精度高、快速成像。因此，数字摄影测量技术在三维建模中具有十分重要的作用。 3.2航空摄影测量技术 在三维建模领域，航空摄影测量技术的应用较早，在多年来的发展中，已经非常成熟。使用该技术，能够创建立体环境，实现三维模型数据的位置、高度、形状信息的快速与准确获取。然后结合外业纹理采集与正射影响屋顶信息能够进行精细三维模型的构建。然而该技术对建筑物纹理进行提取的过程中，侧面纹理无法被有效获取，因此，同新时期我国的精细化城市三维建模的要求不符。 3.3机载/车载激光扫描技术 在对该技术进行应用的过程中，所构建而成的模型在细节方面可以被充分的表现出来，因此能够形成较高的精度，不需要进行大量的外业就能够完成建模。然而，在应用该技术提取数据的过程中，需要经历复杂的算法过程，可供操作的软硬件短缺，在构建三维模型的时候，应对大量的数据进行应用，如果三维场景模型范围较大，那么在后期传输、存储数据以及浏览的时候，难度较高。 3.4倾斜摄影测量技术 在对近景测量技术和航空摄影技术进行综合应用的过程中，就产生了倾斜摄影测量技术。使用倾斜摄影技术时，能够有效及时地获取到较为丰富的空间影像情况，还能够将其分级别地进行应用，这对于三维建模工作的有效进行，具有较为明显突出的作用。倾斜摄影技术主要是通过倾斜的角度进行成像的，因而，相较于传统的直观角度，这种技术能够让用户们从多个角度进行观察，对于形象、直观地展示地理实际形态具有重要作用，有效改善了正射影像的不足之处。该技术可以从多个层面对建筑物进行观察，同时也能够对贴图纹理进行批量提取，拥有较快的建模速度，也能够更加真实的对地物周边环境进行反映，同时仅需要应用少量的数据就能够完成建模。该技术已经成

数控车床横向进给系统设计

1、数控机床进给系统概述 1.1 伺服进给系统概述 数控机床的伺服进给系统由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构和执行部件组成。它的作用是接收数控系统发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动电路作转换和放大后，经伺服驱动装置（直流、交流伺服电动机，功率步进电机，电业脉冲马达等）和机械传动机构，驱动机床的工作台、主轴刀架等执行部件实现工作进给和快速移动。数控机床的伺服进给系统与一般机床的进给系统有本质的差别，他能根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置，以及几个执行部件按一定运动规律所合成的运动轨迹。 1.2 伺服进给系统分类 数控私服进给系统按有无位置检测和反馈进行分类，有以下三种： (1)开环伺服系统 (2)半闭环伺服系统 (3)闭环伺服系统 1.3 伺服进给系统的基本要求 (1)精度要求 (2)响应速度 (3)调速范围 (4)低速、大转矩 2、运动设计 2.1传动方案拟定 数控机床按控制方式分为开环、闭环、半闭环，由于采用直流式交流伺服电机的闭环控制方案，结构复杂，技术难度大，调试和维修困难，造价也高。闭环控制可以达到很好的机床精度，能补偿机械传动系统中各种误差，消除间隙、干扰等对加工精度的影响，一般应用于要求高的数控设备中，由于数控车床加工精度不十分高，采用闭环系统的必要性不大。若采用直流或交流伺服电机的半闭环控制，精度较闭环控制的查，但是稳定性好，成本较低，调试维修较容易；但是对于经济型数控机床来说必要性不大。故在本次设计中，采用开环控制步进电机驱动。 确定设计任务后，初步拟定三种传动方案即1电机直接与丝杠相连；2电机通过同步带的传动带动丝杠转动；3电机通过齿轮传动带动丝杠转动。 步进电机具有如下优点 :