超精密机床多尺度设计方法和仿真研究

家电产品的造型设计方法

家电产品的造型设计方法&工业设计的概念资料 随着社会的进步，人们生活水平的不断提高，追求完善已成为时尚．人们对消费产品的要求已不仅仅满足于基本功能的完备，同时更注重外观的美感．家电产品在不断提高和完善其功能的同时，在外观造型上要求越来越高，多以复杂方式自由地变化的曲线曲面即所谓自由型曲线曲面组成．而这一类形状单纯用画法几何与机械制图是不能表达的．这就给家电产品的设计及制造带来了挑战． 计算机技术和计算机图形学的不断发展，为人们提供了强有力的工具，三维CAD/CAM/CAE集成化软件被广泛应用于制造业．然而，要快速高质量地完成一个家电产品的造型设计，必须根据家电产品的特点，总结出一套建模方法和技巧．这样才能大大缩短设计周期，提高设计效率，满足客户对产品的各种特殊需求． 1 掌握三维CAD造型的原理，充分了解应用软件中的造型方法 CAD的三维模型有三种，即线框、曲面和实体。早期的CAD系统往往分别对待以上三种造型。而当前的高级三维软件，例如UGII,PRO/E,EUCLID等则是将三者有机结合起来，形成一个整体，在建立产品几何模型时兼用线、面、体三种设计手段。其所有的几何造型享有公共的数据库，造型方法间可互相替换，而不需要进行数据交换。此在进行产品造型时，必须首先充分了解应用软件中的各种造型方法，总结出造型方法的特点、相关参数及应用技巧，减少造型时的盲目性，便能快捷有效地获得满意结果。 1.1线框造型 线框造型可以生成、修改、处理二维和三维线框几何体。可以生成点、直线、圆、二次曲线、样条曲线等，又可以对这些基本线框元素进行修剪、延伸、分段、连接等处理，生成更复杂的曲线，线框造型的另一种方法是通过三维曲面的处理来进行，即利用曲面与曲面的求交，曲面的等参数线，曲面边界线，曲线在曲面上的投影，曲面在某一方向的分模线等方法来生成复杂曲线。实际上，线框功能是进一步构造曲面和实体模型的基础工具。在复杂的产品设计中，往往是先用线条勾划出基本轮廓，即所谓“控制线”，然后逐步细化，

《机床夹具设计》机床夹具概述.pdf

模块1机床夹具概述 【知识目标】 机床夹具的基本概念； 机床夹具的基本结构及其分类方法； 机床夹具的发展方向。 【技能目标】 掌握生产一线工件在机床夹具中的装夹方法； 能够辨别生产一线常见的机床夹具类型； 初步具备辨识常见机床夹具的能力。 用来固定加工对象，使其处于正确位置，以接受加工或检测的装置，统称为夹具。它广泛地应用于机械制造过程中，如焊接过程中用于拼焊的焊接夹具，零件检验过程中用的检验夹具，装配过程中用的装配夹具，机械加工过程中用的机床夹具等，都属于这一范畴。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。机床夹具就是在机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置，其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着零件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。本模块所讲述的仅限于机床夹具，以后简称为夹具。 【任务描述】 如图1-1所示为生产一线常见的钻床夹具示意图，试分析如何正确去使用该夹具。 图1-1生产一线常见的钻床夹具示意图 1—钻模板；2—压紧螺母；3—压板；4—工件；5—长方形基础板； 6—方形支撑；7—V型块 【任务分析】 图1-1是生产一线常见的钻床夹具示意图，要正确使用该夹具，必须明确该夹具的基本组成、工作原理、工作特性以及装夹方式。要想进一步了解并认识此夹具的设计过程及其在 生产中的作用，就要学习本模块的内容。 【任务引导】 （1）该钻床夹具在生产中有什么作用？ （2）该钻床夹具作为机床夹具的典型代表，其基本组成是什么？

（3）便于认识和更好的使用机床夹具，如何对机床的夹具进行分类？ （4）生产一线对机床夹具还有什么新的要求？ （5）在生产实习时，应对常见机床夹具的基本结构及其分析有所认识。 【知识准备】 学习情境 1.1机床夹具 1.1.1机床夹具的基本概念 工件在机床上进行加工时，为了保证其精度要求，工件的加工表面与刀具之间必须保持 一定的位置关系。机床夹具就是机床上用以装夹工件和引导刀具的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。 因此，工件必须借助于夹具占有正确位置。夹具是指夹持工件的工具，如卡盘、顶尖、 平口钳等。刀具也必须借助于辅具使其保持一定位置。辅具是指夹持刀具的工具，如钻夹头、丝锥夹头及刀夹等，如图1-2所示为丝锥夹头。 图1-2丝锥夹头 1.1.2机床夹具在机械加工中的作用 在机械加工中，工件通过定位元件在夹具中占有正确的位置，工件和夹具通过连接元件 在机床上占有正确位置，工件和夹具通过对刀元件相对于刀具占有正确位置，从而保证了工件相对于机床位置正确、工件相对于刀具位置正确，最终保证工件的加工要求。因此，机床夹具在机械加工中应具有以下作用： 1.能稳定地保证工件的加工精度 使用机床夹具来对工件定位，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置。工件的位置精度完全由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致， 保证工件加工精度高且稳定。 2.能减少辅助工时，提高劳动生产率 由于机床夹具的存在，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时；用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此，可增大切削用量；可以使用多件、多工位夹具装 夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。另外，采用夹具后，产 品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，明显降低了生产成本。 3.能扩大机床的使用范围，实现“一机多能” 根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。例如，在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工了。 4.能减轻工人的劳动强度 用夹具装夹工件方便、快速，当采用液压、气动等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度。

机床夹具设计课程设计

机床夹具设计课程设计 说明书 设计题目：钻床夹具设计 系别：机械与电子工程学院 专业：机械设计制造及其自动化

前言 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、智能、复合、 环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 本次的设计任务是加工零件（板件）上的两个孔。零件属于大批量生产，钻孔要 求精度高，所以需要设计一个专用夹具，保证零件加工质量。由于夹具的利用率高， 经济性好，使用元件的功能强而且数量少，配套费用低，降低生产成本；采用夹紧装 置，缩短停机时间，提高生产效率。 设计钻床夹具，首先要分析加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方 法，拟定夹具设计方案；在满足加工精度的条件下，合理的进行安装、定位、夹紧； 完成草图后考虑零件间的连接关系和螺钉、螺母、定位销等的固定方式，设计合理结 构实现零部件间的相对运动，根据零件要求选择材料。 完成钻床夹具的所有设计后，用 AutoCAD进行二维图的绘制，首先画好零件图，最 后进行装配，标注相关尺寸及技术要求，并用 Pro/ENGINEER绘制最终三维效果图，最 终进行说明书，任务书的撰写、整理、修改完成设计任务。

目录 第一章对加工零件的工艺分析 .......................................................错误！未定义书签。 1.1夹具设计 ...........................................................................错误！未定义书签。 1.2零件分析 ...........................................................................错误！未定义书签。 1.2.1零件图 (1) 1.2.2加工零件图分析 (2) 第二章定位方案及误差分析 ...........................................................错误！未定义书签。 2.1拟定定位方案 .....................................................................错误！未定义书签。 2.1.1定位方案拟定 (2) 2.1.2定位方案选定 (2) 2.2定位误差分析 .....................................................................错误！未定义书签。 2.2.1相关概念 (3) 2.2.2定位误差分析 (4) 第三章对刀导向方案 .......................................................................错误！未定义书签。 3.1对刀导向方案 .....................................................................错误！未定义书签。 3.2对刀导向元件详细参数 .....................................................错误！未定义书签。 第四章夹紧方案及夹紧力分析 (5) 4.1 夹紧方案分析 .............................................................................错误！未定义书签。 4.2夹紧力分析 .........................................................................错误！未定义书签。 4.2.1夹紧力估算 .....................................................................错误！未定义书签。 第五章夹具体设计及连接元件选型 ...............................................错误！未定义书签。 5.1夹具体设计 ..........................................................................错误！未定义书签。 5.2连接元件选型 ......................................................................错误！未定义书签。 5.2.1标准件 .............................................................................错误！未定义书签。 5.2.2非标准件 .........................................................................错误！未定义书签。 第六章夹具零件图和装配图及标注 ...............................................错误！未定义书签。 6.1零件图 (8) 6.2钻模板零件图 ...................................................................................................... 1 1 6.3装配图 .................................................................................................................. 2 1第七章三维效果图...........................................................................错误！未定义书签。 14 总结 .................................................................. 14 参考文献 ..............................................................

数控机床外观造型的改进设计

数控机床外观造型的改进设计 □黄朝亮王晨升 【内容摘要】数控机床外观造型设计对于提高数控机床产品附加值，增强市场竞争力具有重要意义。进入21世纪，伴随科技的快速发展，我国数控机床的产量与质量都得到了大幅度的提高。但是传统观念认为机床的外观设计以满足机床加 工功能要求为目的，在设计过程中不重视人的因素。对数控机床行业来说，讲究产品的外观造型，不单出于对美的 追求，更多的是为了适应市场的变化，客户的需求，更好地提高机床产品的竞争力。本文通过对现有数控机床的外 观造型设计相关技术及理论基础研究，提出改进设计方法，该方法基于色彩的运用、形态的运用、宜人性的运用和“绿色机床”的运用。并在此基础上结合实际以一台数控机床为例进行了外观造型的改进设计。 【关键词】数控机床；创新设计；外观造型 【作者简介】黄朝亮（1985．10 ），男，湖南湘西人；北京邮电大学自动化学院硕士研究生；研究方向：人机交互王晨升（1964．5 ），北京邮电大学自动化学院副教授，博士；研究方向：工程图学、先进设计与制造技术 一、引言 数控机床是当代加工制造业的重要装备，21世纪初中国已成为世界上最大的数控机床进口国家。经过几十年的努力，国产数控机床与国外数控机床在技术上差距不断缩小，但在外观造型设计上水平明显还很落后。如今市场竞争日趋激烈，功能已经不再是决定客户购买产品的唯一因素，外观造型上的独特性、创新性等愈来愈受到重视。过去的“中国制造”往往给人以廉价、劣质的印象，数控机床作为科技密集型产品，在满足功能的前提下研究其外观造型设计，赋予其视觉上的科技感、时代感，提高其外在质量，是国内数控机床制造业刻不容缓的问题。本文针对国产中低档数控机床外观造型设计提出改进设计方法，并结合实际进行了创新设计。 二、数控机床外观造型改进设计的意义 我国在高档数控机床市场目前还缺乏竞争力，主要原因在于高精技术上的差距，这一问题无法在短时间内解决。在数控机床市场，国产品牌依靠较低廉的价格和并不逊色的技术质量占有较大市场份额。但是目前国内大多数控机床设计以满足产品的功能性为主要目标，外观造型设计服务于机床功能的实现，在审美需求、宜人性、节能环保等方面较少考虑。纵观数控机床发展史，从劳动密集型向科技密集型发展是历史发展的趋势。随着数控机床科技含量的不断提高，外观造型上也应与时俱进。研究数控机床的外观造型设计方法，目的在于提高数控机床产品的外观质量和宜人性，增强产品的附加值与整体造型效果，提高我国数控机床产品的市场竞争力，树立企业品牌价值，满足市场竞争的需要，创造更高的经济效益。 三、数控机床外观造型现有设计的方法 当前的数控机床外观造型设计一般采用计算机辅助数控机床外观造型设计方法。由于我国目前机电产品外观造型设计水平较低，大多数设计师会先从网上广泛地搜集、整理、分析国内外同类产品的造型。在工作中一般选用Au-todesk公司的3D Studio Max和AutoCAD等软件利用其提供的概念设计模块、草图设计模块、工业设计模块等系统模块进行造型设计。 现有的数控机床外观造型设计尚未有统一的设计方法或模型，通常是设计者根据自身所掌握的相关专业知识，从最初的设计要求出发，通过产品定位、设计问题的解决、综合及细化等一系列操作，使设计对象逐步清晰、明确，从而得到设计对象的完整表达信息，形成最终的设计结果。 四、改进设计的方法 为了满足数控机床产品外观造型的审美需求、宜人性、节能环保等功能，需要综合运用色彩理论、形态理论、人机工程理论、绿色机床理论等知识。一是色彩的运用。数控机床主要由人来操作，所以色彩选用时要考虑人的活动和审美要求。现有的中低档数控机床选用色彩灰暗沉闷，容易使人郁闷，产生疲劳。改进设计时考虑到操作者需要长时间操作、观察机床，所以应选择使其觉得安全、稳定、舒适的颜色搭配。机床主体可以采用纯度低的颜色如浅蓝、浅黄等使人觉得舒适、亲近；增强稳定感则可以选用上轻下重、上明下暗的处理。二是形态的运用。目前国产中低档数控机床形态设计过于简单、生硬，往往给人以不自然的感觉，造型随意，往往各种部件之间风格不统一。针对这些缺点，在改进设计时要依循形式美的法则，考虑机床外观造型尺度大小、比例的协调、对称与均衡、韵律与美感等。同时数控机床作为高科技产品，在形态设计上要体现出其科技感、时代感。三是宜人性的运用。数控机床的设计应该以人为本，符合人的操作习惯，提高操作准确度和工作效率。现有机床设计较多的是人适应机器，所以出现了诸如数控面板过高，不便于观察与操作；舱门位置不合理，把手横置不符合用力习惯；缺少安全 · 65 ·

数控机床外观造型工业设计

参考资料1. 数控机床外观造型工业设计 设计是一种艺术的造物活动，其本质是“按照美的规律为人造物”，这就决定了对设计的研究不能脱离审美的范畴。虽然“美”不是设计的惟一属性和最终目的，但就设计成果而言，美的因素却成为考虑其优劣程度的标准之一。 对于机械造型美，最早可以追溯到19世纪。英国著名的建筑师、工艺美术家威廉?莫里斯要求艺术能为大多数人服务，为整个社会服务。1907 年，在莫里斯等人的影响下，德国一些工程师和工业设计师创办了“德意志艺术工业联盟”。这个组织在大工业机器生产的基础上将艺术和劳动结合在一起，在提高机械产品的质量，特别是在改进产品外观造型上作出显著成效。因此，德国的工业机械产品立即在国际市场上畅销，从而促进了世界各国对机械产品造型的重视。 我国以前对美在机械造型中的作用重视不够，出口的机械产品不太重视把美学运用到造型中去，因此，产品虽然在性能、坚固等方面达到国际水平，但仍不受欢迎而缺乏竞争能力。此外，机械造型忽视和人体工程学的结合，明显与外市场的需求不相适应，从而失去竞争能力。因此，优良的机械产品必须和美的创造结合，才能达到最大的社会效益和经济效益。 一、数控机床外观造型要素分解 数控机床的整体造型是由外观件组成，数控机床外观件的造型体现了机床的整体造型风格。以数控机床的造型对人视觉印象造成主要影响为依据，可将数控机床外观件分为外罩、门、观察窗、把手、数控系统、排屑装置、水箱、油箱、电控柜、标牌等外观部件。每个外观部件作为数控机床整体造型的特征要素，其对整体造型的影响是各不相同的，一般的外观件只是研究机床门、把手和标牌等对机床外观造型影响较大的外观件。数控机床整体造型与外观件造型、外观件与外观件造型之间的关系是有机的协调关系，整体造型通过外观件造型的有机统一来实现其造型的目的。外观件的设计对数控机床整体外观质量以及机床使用的操作性有着重要的影响，因此外观件造型设计是数控机床造型设计的重点。 外罩：机床的外罩造型是影响整体造型风格的最重要因素。外罩是数控机床主体上最主要的部件，其造型的视觉冲击力和表现力直接影响人们对机床的第一印象乃至最终评判。现有机床的外罩造型从其正立面上大体可以概括为曲面造型、直面造型和斜面造型。这三种特征的外罩造型给人的感觉各不相同。以曲面、曲线为基调的外罩造型给人圆润、流畅、活泼、亲切的感觉。以直面、直线为主的造型风格给人规整、均衡、庄重的感觉。正立面以斜面为主的造型，其面与面之间的转折变化较为丰富，给人以有生气、活力、轻巧的感觉。 门：机床门位于机床主体部分的正面中央，是机床造型设计的重点之一。机床门的造型要受到机床外罩正立面造型的约束，其外轮廓线要与机床外罩正立面的轮廓线相匹配。现有的造型大致可以按造型感觉分为曲门、直门和折门三种，其造型的变化要随外罩造型的变化而变化。

多尺度耦合理论

多尺度耦合理论

何国威、白以龙 中国科学院力学研究所，非线性力学国家重点实验室 多尺度力学是当代科学技术发展的需求和前沿。在生物科学，材料科学，化学科学和流体力学中，许多重要问题的本质都表现为多尺度，它们涉及从分子尺度到连续介质尺度上不同物理机制的耦合和关联。例如，在生物和化学科学里，在分子尺度上的不同性态产生了生物体尺度上的复杂现象；在固体破坏中，不同尺度的微损伤相互作用产生更大尺度上的裂纹导致材料破坏；在流体力学中，不同时空尺度的涡相互作用构成复杂的流动图案。这些问题的共同特点是不同尺度上物理机制的耦合和关联。只考虑单个尺度上某个物理机制，不可能描述整个系统的复杂现象。因此，多尺度力学的核心问题是多过程耦合和跨尺度关联。 多尺度力学是传统的针对多尺度问题研究的发展，但有着本质的不同。它们都研究不 能通过解耦进行求解的多尺度耦合问题。但是，传统的多尺度问题具有相似性或弱耦合，即：不同尺度上的物理过程具有相似性，因此我们可以求相似解；或者，不同尺度上的物理过程具有弱耦合，因此我们可以采用平均法求解。然而，多尺度力学的研究对象具有多样性和强耦合，即：不同尺度上的物理过程既不具有相似性，耦合也不再是弱的了。因此，传统的相 似解和平均法对多尺度力学的问题都不适用。 动力系统理论和统计力学为多尺度现象的研究提供了基本方法。在一个给定尺度上的物理过程可以用动力学方程描述，而动力学方程的建立主要依赖于经典力学和量子力学。问题的关键在于不同尺度上物理过程的相互耦合。如果可以忽略耦合，单个尺度上的物理过程完全可以由经典力学或量子力学描述，剩下的就是类似于解方程那样的认识过程，原则上并不是什么困难的事情。在平衡态统计物理里，不同尺度之间物理过程耦合的基本假设是基于等概率原理的统计平均。但是，大多数多尺度问题涉及统计力学中非平衡态的非线性演化过程，不同的尺度之间存在强耦合或敏感耦合，不能简单地采用绝热近似、统计平均以及微扰等方法处理，而必须将不同尺度耦合求解。特别是存在敏感耦合的情形，小尺度上的某些无序性细节在非线性演化过程中可能被强烈地放大，变成大尺度上的显著效应。统计力学为处理这类问题提供了一个基本出发点。一个直接的方法是从第一原理出发，利用分子动力学，计算分子尺度上的所有细节，然后求得连续介质尺度上的物理性质。但是，由于现有计算机的限制，从第一原理出发的直接法并不现实。一个比较现实的方法是寻找中间尺度进行过渡，它包括基于区域分解的准连续方法和基于粗粒化的粒子动力学法。这些构造模型的方法在不同的问题上都取得了一定程度的成功，但是，它们都不具有普适性。最新的发展是建立在齐次化方法上的非均匀齐次法，它试图给出解决跨尺度关联问题的一般框架。 现代力学中两个典型的多尺度问题是流体湍流和固体破坏，它们既有共同点，但又有 所区别：流体湍流表现为不同尺度上多个物理过程的耦合，它没有尺度分离；固体破坏表现为不同尺度上物理机制的跨尺度关联，它具有尺度分离。现详细讨论如下： （1）流体湍流： 在流体湍流里，不同尺度上的涡相互作用构成了复杂的流动图案，它们具有不同的物理机制而又相互耦合。在上个世纪，针对不同尺度上物理过程相似的问题，流体力学家发展了求相似解的方法；针对不同尺度上物理过程耦合较弱的问题，流体力学家发展了小参数摄动法。正是相似解和摄动法解决了航空航天中诸如湍流边界层这样的重大问题，形成了力学史上的一个黄金时代。但是，现在对湍流问题的研究与过去有了根本的不同，它表现为要认识不同尺度上不同的物理过程的强耦合。对于这类问题，经典的相似解和摄动法并不适用。 因此，必须发展能解决多尺度现象里多样性和强耦合问题的理论和数值方法。 湍流具有从耗散尺度到积分尺度的连续谱，它没有尺度分离，因此平均法并不适用。 统计物理为湍流的多尺度模型提供了工具。一般而言，湍流的统计特性可以用矩和概率密度函数描述。但是，矩方程含有非线性引起的高阶矩耦合，概率密度函数方程含有耗散引起的

数控机床外观造型设计中的审美分析

106艺术设计月刊 March ???????????????? ??????? Art & Design 总第１６７期 20073 数控机床外观造型设计中的审美分析 Aesthetic Analysis of Designing the Form of NC Machine Tool 卢晓梦 Ｌｕ　Ｘｉａｏｍｅｎｇ ｜　内容摘要　｜　本文通过分析数控机床外观造型设计视觉传达中艺术与技术的关系，进一步阐述了了解美的规律，灵活掌握数控机床外观造型的表现形式，从而能更形象、生动、快捷地传达机械产品信息的观点。 ［关键词］数控机床外观造型／艺术美／技术美 设计是一种艺术的造物活动，其本质是“按照美的规律为人造物”，这就决定了对设计的研究不能脱离审美的范畴。虽然“美”不是设计的惟一属性和最终目的，但就设计成果而言，美的因素却成为考虑其优劣程度的标准之一。 对于机械造型美，最早可以追溯到１９世纪。英国著名的建筑师、工艺美术家威廉?莫里斯要求艺术能为大多数人服务，为整个社会服务。１９０７年，在莫里斯等人的影响下，德国一些工程师和工业设计师创办了“德意志艺术工业联盟”。这个组织在大工业机器生产的基础上将艺术和劳动结合在一起，在提高机械产品的质量，特别是在改进产品外观造型上作出显著成效。因此，德国的工业机械产品立即在国际市场上畅销，从而促进了世界各国对机械产品造型的重视。 我国以前对美在机械造型中的作用重视不够，出口的机械产品不太重视把美学运用到造型中去，因此，产品虽然在性能、坚固等方面达到国际水平，但仍不受欢迎而缺乏竞争能力。此外，机械造型忽视和人体工程学的结合，明显与国外市场的需求不相适应，从而失去竞争能力。因此，优良的机械产品必须和美的创造结合，才能达到最大的社会效益和经济效益。 一、数控机床外观造型要素分解｜｜｜ 数控机床的整体造型是由外观件组成，数控机床外观件的造型体现了机床的整体造型风格。以数控机床的造型对人视觉印象造成主要影响为依据，可将数控机床外观件分为外罩、 门、观察窗、把手、数控系统、排屑装置、水箱、油箱、电控柜、标牌等外观部件。每个外观部件作为数控机床整体造型的特征要素，其对整体造型的影响是各不相同的，一般的外观件只是研究机床门、把手和标牌等对机床外观造型影响较大的外观件。数控机床整体造型与外观件造型、外观件与外观件造型之间的关系是有机的协调关系，整体造型通过外观件造型的有机统一来实现其造型的目的。外观件的设计对数控机床整体外观质量以及机床使用的操作性有着重要的影响，因此外观件造型设计是数控机床造型设计的重点。 外罩：机床的外罩造型是影响整体造型风格的最重要因素。外罩是数控机床主体上最主要的部件，其造型的视觉冲击力和表现力直接影响人们对机床的第一印象乃至最终评判。现有机床的外罩造型从其正立面上大体可以概括为曲面造型、直面造型和斜面造型。这三种特征的外罩造型给人的感觉各不相同。以曲面、曲线为基调的外罩造型给人圆润、流畅、活泼、亲切的感觉。以直面、直线为主的造型风格给人规整、均衡、庄重的感觉。正立面以斜面为主的造型，其面与面之间的转折变化较为丰富，给人以有生气、活力、轻巧的感觉。 门：机床门位于机床主体部分的正面中央，是机床造型设计的重点之一。机床门的造型要受到机床外罩正立面造型的约束，其外轮廓线要与机床外罩正立面的轮廓线相匹配。现有的造型大致可以按造型感觉分为曲门、直门和折门三种，其造型的变化要随外罩造型的变化而变化。 观察窗：观察窗作为数控机床正立面的视觉中心，其造型对整体造型风格的表现起着画龙点睛的作用。现有的数控机床的观察窗造型变化较多，但均要求与整体造型风格相协调。方形观察窗带有小圆角，常与以直线、平面为主，边角较硬直的外罩造型相匹配，给人以规整、精确的感觉。而带有大圆角的观察窗造型常与以曲面感觉为主的或面与面之间过渡较为圆滑的外罩造型相匹配。现有数控机床的观察窗造型已不再以方形为主，尤其是国外的数控机床造型越来越多地采用曲线造型和一些不规矩形作为观察窗的外形，以满足机床造型风格多样化的需求。 把手：把手虽然在数控机床外观部件中体 积较小，但其造型的视觉冲击力却不小。把手的造型和安装的位置都要考虑人机工程学方面的因素，以方便操作者使用。把手的造型主要由其截面形状和外形轮廓线决定。现有机床的把手截面多以圆形为主，但方形截面把手也有少量的应用。现有的把手外形轮廓线可归纳为直、曲、折三种，每种造型可分别与不同造型风格的机床造型搭配，但要考虑风格协调问题。直把手多用于方正的机床造型；曲把手多用于曲面的造型，以体现整体形态的张力；而折把手多应用于面与面之间转折变化丰富的机床造型，形成整体风格的统一。 二、数控机床外观造型设计中的艺术美｜｜｜ 数控机床是多种技术的综合体，因而在设计过程中，仅仅局限于使其安全、快捷以及功能性的提高已经无法满足人们的需求。设计师还应注重机床的外观质量，比如形态、色彩、质感和装饰等综合整体给予人们的审美形象。要塑造美的形式很大程度上受到相对独立的审美法则的制约，机床造型设计同样也需要一些审美法则来加以指导，在数控机床造型设计中贯彻。例如：对立与统一、比例与尺度等造型设计法则，有利于处理好机床局部部件造型与整体造型之间的关系，以获得风格统一、比例协调的机床造型。 宇宙间万物的形态无论有多复杂，都可以归纳为点、线、面、体四个基本要素。不同造型要素的组合，在造型意义上可以产生不同的性格，既能产生和谐，又能产生动态的紧张。数控机床外观艺术形式大体可分以下几种： 现代艺术与设计 Modern Art and Design

数控机床人机界面设计原则

数控机床人机界面设计原则 有学者认为，人机界面设计可理解为广义的人机界面设计和狭义的人机界面设计。狭义的人机界面是计算机系统中的人机界面，又称人机接口、用户界面，它是计算机科学与心理学、图形艺术、认知科学和人机工程学的交叉研究领域，是人与计算机之间传递和交换信息的媒介，是计算机系统向用户提供的综合操作环境。从广义的人机界面角度来讲，它主要是研究人与机关系的合理性。人机界面中的“人”是指作为工作主体的人，包括操作人员、决策人员等。人的生理特征、心理特征以及人的适应能力都是重要的研究方向。人机界面中的“机”是指人所控制的一切对象的总称，包括人操作和使用的一切产品和工程系统。设计满足人的要求、符合人的特点的“机”，是人机界面设计探讨的重要问题。数控机床的人机界面可分为软件人机界面和硬件人机界面。 1、数控机床软件界面设计原则 软件在数控机床中的作用非常重要，其用户界面直接影响着数控机床的工作效率和效果。数控机床软件界面的设计原则可归纳如下：(1) 一致性原则。 软件人机界面的一致性原则主要是指在不同的系统之间及应用系统内部具有相似的界面外观、布局、人机交互方式及信息显示格式等。

一致性原则有助于用户学习机床的操作，并减少使用时的出错率。(2) 提供信息反馈。 信息反馈是指机床对用户的操作所作的反应，它可以表明用户的操作是否为机床所接受、是否正确，以及操作的效果怎样。反馈方式可以是文本、图形和声音等。 (3) 保持界面空间布局的合理性。 界面空间的布局应简洁明了。设计师应根据对现实操作物的理解设计出能给用户带来方便的界面。例如数控钻床CNC5000V200控制系统软件的图形界面中，有三个功能独立的过程（PROCESS）：OPERATE，PROGRAM，CONTROL。每个过程分别服务于系统的操作者，程序员和监控者（SUPERVISOR）。每一个过程都有自己的菜单行，在菜单行下的菜单是下拉菜单，具有自己的子菜单。子菜单可以被选择，以进行下一步的操作。 (4) 合理利用颜色和图形。 界面上使用颜色可以更好地进行提示操作，还能缓解操作者的视觉疲劳。所用颜色一般不超过3～5种。例如在数控钻床CNC5000V200控制系统软件的图形界面中，高光表示被激活的过程（PROCESS），被激活的过程具有自己的色彩，并显示为屏幕的前景，OPERATE对应绿色，PROGRAM对应深蓝色，CONTROL对应浅蓝色。图形具有直观、形象、信息量大等优点，在界面中使用图形可增强操作的可理解性及易学易用性。 (5) 选择适合的字型和大小。

23 汽车造型设计技术与方法

23 汽车造型设计技术与方法 2.3.1 汽车造型必需遵循的法则 (1) 汽车用户需求 用户就是上帝一直是各行各业服务的宗旨。同时不同民族具有其独特的文化背景。英国人比较保守、怀旧，法国人浪漫、幽雅，德国人稳重、敬业，意大利人热情、奔放。中国人喜欢传统与创新的结合.因此不同国家的汽车品牌具有自己的特色。此外，汽车车身的发展经历了几个时代的变迁。从粗糙的“马车”到火柴盒般的箱形汽车，再到很卡通的甲壳虫汽车，还有船型、鱼型、楔型，汽车的身材越来越好看，线条越来越代美。这就说明汽车造型和汽车设计必需满足用户的需求和民族文化。 (2) 法规需求 为保证汽车的安全形式和实用，各国汽车组织和政府颁布相关法规规定汽车的设计强制性标准、实用功能，确保汽车能满足各种形势下的需要。通常相关法规有汽车安全法规、汽车排放、汽车报废、质量认证和强制性检验法规等。与造型有关的是视野,前后保险杠,灯具,牌照尺寸和碰撞安全性等 (3) 技术进步 过去(1990年前)，新型轿车从构思到试产一般要经历四至五年，1995年后,尤其现在运用了计算机，仅需要二年或更少的时间。这就说明了现代新技术的进步是汽车设计的有力支持和强劲的手段。CAD/CAE/CAM/PDM 软件的出现和使用使汽车的造型和设计进入一个新的历史时期。汽车设计手段不仅更加快捷和方便，也使原来不可能的设计方法成为可能。虚拟现实的设计技术模拟汽车的视觉效果以及汽车的操纵环境，大大降低了汽车设计过程中试制的费用，同时提高了汽车的设计质量和水平。CAD曲面光顺软件使汽车曲面质量有了质的提高,达到了A级曲面水平. 由于技术进步,造型设计可以通过数字化曲面构造,然后数控加工模型,在数控模型上少量修改便定型是未来汽车开发的主要形式,因为可以大大缩短开发时间,和提高开发质量. 2.3.2 汽车造型设计方法与步骤 (1) 造型设计内容与流程 造型设计的主要工作内容如表2.3.1所示

复合材料板弯曲行为分析的高阶多尺度方法

复合材料板弯曲行为分析的高阶多尺度方法 王自强 摘要 复合材料具有良好的物理、力学性能，在航空航天和日常工业用品中已得到广泛应用， 它们经常被制备成板或者壳的形式。因此，针对复合材料板的宏‐细观模型、性能预测、优化设计，以及复合材料板在各种物理和力学荷载作用下的弯曲行为分析已经成为一个十分重要的研究领域。本文主要研究复合材料板静、动力弯曲行为分析的高阶多尺度方法，其结果将为复合材料板的设计和性能预测提供理论支持。 本文的第一部分研究周期性复合材料板在静力作用下弯曲行为分析的高阶双尺度方法。首先，从三维的线弹性方程出发，在细观上定义三维的局部单胞函数，并利用它求出均匀化系数和定义出均匀化方程。其次，利用Reissner-Mindlin位移模式求解均匀化方程后，把得到的局部单胞函数和均匀化解组装成复合材料板弯曲问题位移场的二阶双尺度逼近解。然后，分析了该近似解在点点意义下的对原始方程的近似性和在能量模意义下的整体近似性。最后，给出了典型算例，其数值结果说明了算法的有效性。 本文的第二部分研究周期性复合材料板在稳态热‐力耦合作用下弯曲行为分析的高阶双尺度方法。首先，从三维的稳态热‐力耦合方程出发，在细观上定义能够反映温度增量对位移场影响的三维的局部单胞函数，并利用它求出均匀化系数和定义均匀化方程。其次，对于均匀化的温度场采用积分投影近似，均匀化位移场采用Reissner-Mindlin位移模式求解。然后，由它们组装出温度和位移场的高阶双尺度渐近展开式并给出计算温度场和位移场的二阶双尺度算法，进一步得到温度梯度、位移、应变和应力的二阶双尺度算法。分析了二阶双尺度近似解在点点意义下对原始方程的近似性和在能量模意义下的整体的近似性。最后，给出了数值算例，其数值结果表明算法的有效性。 本文的最后一部分研究周期性复合材料板在瞬态热‐力耦合作用下的弯曲行为分析的高阶双尺度方法。首先，从三维的瞬态热‐力耦合方程出发，在细观上定义能够反映应变率对温度场影响以及温度增量对位移场影响的三维局部单胞函数，并利用它们求出均匀化系数和定义均匀化方程。其次，对于均匀化温度场采用积分投影近似和均匀化的位移场采用Reissner-Mindlin位移模式求解。最后，由高阶的双尺度渐近展开式给出计算温度场和位移场的二阶双尺度算法，进一步可以得到温度梯度、应变和应力的二阶双尺度算法。并分析了二阶双尺度近似解在点点意义下的对原始方程近似性和在能量模意义下的整体的近似性。 高阶多尺度方法可以作为解决类似问题的一个有效工具，可以应用新型复合材料结构的研究、设计及其工程实践。 关键词：复合材料板，弯曲问题，热‐力耦合问题，高阶多尺度方法，近似性分析

专用夹具的设计方法

专用夹具的设计方法 一、专用夹具的设计步骤 （一）.研究原始资料 明确任务书中的设计要求，收集下列资料： 1) 工件图、毛坯图和工艺规程等技术文件。了解该工序的加工技术要求，定位和夹紧方案，毛坯情况， 加工时使用的机床、刀具、加工和切削用量等 2) 了解生产批量和对夹具的需用情况，以确定所采用夹具结构的合理性和经济性。 3) 了解机床的主要技术参数、规格、安装夹具的有关连接部分的尺寸等。 4)了解刀具的主要结构尺寸、制造精度、主要技术条件等。 5)收集有关夹具零部件标准（国标、部标、企标、厂标），典型夹具结构、夹具设计资料等。 6)了解本公司制造夹具能力和经验，了解用户有无压缩空气站等。 7) 3D图形的转换。 （二）确定夹具的结构 1 定位要则 1) 选择合理的定位基准 ——定位基准必须与工艺基准重合，并尽量与设计基准重合，以减小定位误差，获得最大加工允差，降低夹具制造精度。当定位基准和工艺基准或设计基准不重合时，需进行必要的加工尺寸及其 允差的换算。 ——应选择工件上最大的平面，最长的圆柱面或圆柱轴线为定位基准，以提高定位精度，并使定位稳定、可靠。 ——在选择定位元件时，要防止出现过定位现象。 ——在工件各加工工序中，力求采用同一基准，以必免因基准更换而降低工件各表面相互位置的准确度。 ——当铸、锻件以毛坯面作为第一道工序的基准时，应选用比较光整表面作基准面，避开浇冒口或分型面等凸起不平整的部位。 2)限制工件的自由度 ——工件在夹具上进行定位时，为保证加工面位置尺寸或位置精度，以及承受切削力和夹紧力等的需要，必须限制住工件的六个自由度。

——如果工件以已加工过的光滑平面定位，必要时可以用六个以上的点定位，但各定位面上支承点的表面必须在同一平面上，或其中的几个支承点采用辅助支承。 3) 对定位元件的要求 ——工件定位基准与定位元件接触或配合后，能限制住必须由其限制的工件的自由。 ——由其产生的定位误差最小。 ——定位表面应具有较高的尺寸精度、配合精度、表面粗糙度和硬度。 ——定位元件结构应尽量简单，便于装卸工件。 ——具有足够的强度和刚度。 ——不能有产生过定位的可能性。 ——对尺寸大的定位元表面，从结构上采取措施，在不影响定位精度的前提下，尽量减少与定位表面的接触面积。 ——方便清除定位表面的切屑。 4) 定位精度 a 对夹具要作必要的定位误差分析和计算，定位误差必须满足工件的加工精度要求。 b必须考虑提高夹具在机床上的定位精度： ——提高定位元件的定位表面与机床配合处的位置精度。 ——减小与机床联接处的配合间隙。 ——可采用夹具在机床上安装时找正夹具上设置的校准基面，或当夹具安装在机床上后加工定位表面的方法，使夹具在机床上获得高精度定位。 c 必须确保刀具在夹具上的导向精度，如： ——导套中心到定位元件的定位表面的位置精度。 ——刀具与导套的间隙 ——导套底面到工件顶面间的距离。 d必须确保对刀元件表面到工件被加工面间的尺寸精度。 e出现过定位时，应取消产生过定位的定位元件，或增加过定位元件与定基准间的间隙，以提高定位精度。 f工件被加工平面或中心至定位元件的位置精度和尺寸精度，在未注明特殊要求的情况下，一般取工件精度要求的1/3。 g钻模板钻套孔中心距的公差在工件未注明公差要求的情况下，取工件孔中心距自由公差的1/3。h当工件未注明定位面间的位置精度要求时，夹具定位面间的位置精度一般取0.01/100mm。

《机床夹具设计与应用》课程标准

《机床夹具设计与应用》课程标准 课程编码： 适用专业：模具、数控专业 学时：64 开课学期:2014年下学期（大二上学期） 一、课程性质 《机床夹具设计与应用》是高等职业技术学院数控技术与模具设计与制造的核心课程之一，本课程属于职业能力必修课，是在学生掌握机械图样的表达知识、常用的工程材料与热处理知识、公差相关理论知识、机构知识、机械加工方法和设备知识、模具制造工艺知识以及识图和制图技能、材料识别与选择技能、机构设计技能、金属切削加工技能和钳工技能的基础上，为培养学生的正确选择和设计模具加工所需夹具的能力而开设的。其目的是为今后在实际工作中从事模具零件加工工种的工作打下基础。 本课程适用对象：高职院校数控技术与模具设计与制造（3年制）学生。 二、课程培养目标 本课程的培养目标是 通过理论与实训教学相结合的教学方式，使学生以基本概念、专业术语为切入口，进一步拓宽自己在计算、设计、应用方面的知识面。 （一）知识目标 1.掌握夹具的组成及功用。 2.掌握工件的定位原理，掌握夹具定位元件的结构及应用，初步掌握定位误差的分析方法，能设计定位方案。 3.掌握夹紧装置的组成和设计要求，了解常用夹紧机构的结构及应用，能设计夹紧方案。 4.了解各类普通机床夹具的结构特点，了解专用夹具的设计要求.方法和步骤，能设计简单的专用夹具。 （二）素质目标 通过理论实践一体化课堂学习，使学生获得较强的实践动手能力，使学生具备必要的基本知识，具有一定的查阅图书资料进行自学、分析问题、提出问题的能力。

（三）能力目标 1.了解各类普通机床夹具的结构特点，了解专用夹具的设计要求.方法和步骤，能设计简单的专用夹具。 2.了解数控机床夹具等现代机床夹具的特点，能根据模具零件加工加工要求，合理选用或设计相应夹具。 3.能根据工件的结构特点.加工要求.加工中的受力状况，合理确定夹紧方案。 4.初步具备根据工件的加工要求，合理选择或设计夹具的能力。 三、与前后课程的联系 （一）与前续课程的联系 在大一学习的基础上的深入再学习 （二）与后续课程的联系 是为后面学习其他专业核心课的基础，是进行实践的关键。 四、课程内容标准和要求 根据专业课程目标和涵盖的工作任务要求，确定课程内容和要求，说明学生应获得的知识、技能与态度。

数控机床外观造型工业设计

参考资料⒈ 数控机床外观造型工业设计 设计是一种艺术的造物活动，其本质是“按照美的规律为人造物”，这就决定了对设计的研究不能脱离审美的范畴。虽然“美”不是设计的惟一属性和最终目的，但就设计成果而言，美的因素却成为考虑其优劣程度的标准之一。 对于机械造型美，最早可以追溯到19世纪。英国著名的建筑师、工艺美术家威廉·莫里斯要求艺术能为大多数人服务，为整个社会服务。1907 年，在莫里斯等人的影响下，德国一些工程师和工业设计师创办了“德意志艺术工业联盟”。这个组织在大工业机器生产的基础上将艺术和劳动结合在一起，在提高机械产品的质量，特别是在改进产品外观造型上作出显著成效。因此，德国的工业机械产品立即在国际市场上畅销，从而促进了世界各国对机械产品造型的重视。 我国以前对美在机械造型中的作用重视不够，出口的机械产品不太重视把美学运用到造型中去，因此，产品虽然在性能、坚固等方面达到国际水平，但仍不受欢迎而缺乏竞争能力。此外，机械造型忽视和人体工程学的结合，明显与外市场的需求不相适应，从而失去竞争能力。因此，优良的机械产品必须和美的创造结合，才能达到最大的社会效益和经济效益。 一、数控机床外观造型要素分解 数控机床的整体造型是由外观件组成，数控机床外观件的造型体现了机床的整体造型风格。以数控机床的造型对人视觉印象造成主要影响为依据，可将数控机床外观件分为外罩、门、观察窗、把手、数控系统、排屑装置、水箱、油箱、电控柜、标牌等外观部件。每个外观部件作为数控机床整体造型的特征要素，其对整体造型的影响是各不相同的，一般的外观件只是研究机床门、把手和标牌等对机床外观造型影响较大的外观件。数控机床整体造型与外观件造型、外观件与外观件造型之间的关系是有机的协调关系，整体造型通过外观件造型的有机统一来实现其造型的目的。外观件的设计对数控机床整体外观质量以及机床使用的操作性有着重要的影响，因此外观件造型设计是数控机床造型设计的重点。