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　　摘要 槽轮机构是一种步进间歇运动机构，由于结构简单、制造容易、工作可靠,能准确地控制转角, 机械效率高, 所以在自动和半自动生产线中得到广泛的应用;但槽轮在销轴进出槽轮槽口时加速度大,机构产生较大的冲击,而且随着转速的增加和槽轮槽数的减少冲击加剧，因而不适用于高速运转的情况。 本设计以槽数4 、销轮和槽轮中心距33 mm、销轴半径2 mm、铣刀半径2mm 为例，设计槽槽轮机构，并对槽轮的运动特性进行分析。采用CAM技术对槽轮和拨盘进行数控编程，对零件进行工艺分析，确定刀具和切削用量，最后形成NC指令。 关键词：槽轮机构 工艺 数控编程 NC Abstract Geneva agencies is stepping intermittent movement，because of Simple structure、manufacturing easy、reliable，Can accurately control angle, High mechanical efficiency，Therefore, automatic and semi-automatic production line is widely used; But trough round slot in the round pin and out of the acceleration when Passage，Institutions have a greater impact，moreover, with the speed and the increase in the number of slot groove round of intensified to reduce the impact，Thus does not apply to high-speed operation My Design is take 4 to trough, and trough round pin round of 33 mm center distance, pin radius of 2 mm, 2 mm radius cutter for example, Design groove grooved wheel agencies, and the movement of tank rounds analysis. Using CAM technology to dial tank round and NC Programming, Process analysis of the parts, Cutting Tool and determine the amount, finally formed NC order. Keywords: Geneva agencies Technology NC Programming NC 目 录 概述························································1 第一节槽轮机构概述············································1一、 槽轮机构简介·········································1 二、 槽轮机构的应用和研究现状··························2 第二节机械CAD技术概述········································2 一、机械CAD技术简述·····································2 二、 机械CAD技术的研究现状和发展方向·················3 第三节智能CAD 概述··········································· 5 第二章 槽轮机构的设计与分析·······························6 第一节槽轮机构的工作原理···································6一、 槽轮机构的工作原理··································6 二、 外槽轮机构角速度和角加速度的分析················6 三、 内槽轮机构的角速度和角加速度规律················7 四、主要几何尺寸的设计··································8 五、本设计的主要几何尺寸的设计························9 第三章 数控加工技术概述·······································11 一、 数控加工技术的发展··························11 二、 数控加工工艺的特点······························11 三、 数控机床与普通机床相比具有的优越性···········12 第四章 槽轮和拨盘的工艺规程设计·························13 一、机械加工工艺规程的作用···························13二、机械加工工艺规程的制定程序······················13 三、毛坯的选择··········································13 四、定位基准的选择····································14 五、加工顺序的安排····································15 六、本零件工艺规程设计····································15 结论·································································28 参考文献····························································29 致谢·································································30 附录·································································31 买文档送全套图纸 扣扣414951605 概述 第一节槽轮机构概述 一、槽轮机构简介 间歇转位机构能将连续旋转运动转化为周期停转运动，如送料运动、转位运动等，广泛应用于电子机械、制药设备、纺织机械、制灯设备等行业中，是自动化生产设备中普遍采用的机构之一，槽轮机构则是较常用的间歇转位机构之一，常用于实现分度转位和间歇步进运动。 槽轮机构，又叫马尔他机构(Malta Mechanism)或日内瓦机构(Geneva Mechanism)。主要由具有径向槽的槽轮、装有拔销的拨盘和机架组成。拨盘一般为主动件，作等速连续转动，带动槽轮作间歇转动。槽轮机构有平面槽轮机构和空间槽轮机构两类，平面槽轮机构的型式又可分为内啮合和外啮合两种，分别如图1-1和图1-2所示。图1-3所示的则为空间槽轮机构的一种型式。 图1-1外槽轮机构 图1-2内槽轮机构 图1-3空间槽轮机构 在图1-1中的外槽轮机构中，主动件拔盘以角速度w1匀速转动，当拔盘上的圆销转到图1-1所示的A位置时，拨盘上锁止弧S1的起使边到达中心连线位置，槽轮开始转动。当圆销转到A1时，拔销退出轮槽，拔盘继续转动，槽轮却停止转动，我们称此时的槽轮被锁住，槽轮上的内凹锁止弧S2和拨盘上的外凸锁止弧S1啮合在一起。这样，主动拨盘连续转动就转换成槽轮的间歇转动。为避免槽轮在起动和停歇时发生刚性冲击，拔销开始进入和离开轮槽时，轮槽的中心线应和圆销中心A的运动圆周相切，即拔销转到图1-1所示位置时，O1A⊥O2A。内槽轮机构的机构原理和工作过程与外槽轮机构基本相同。但外槽轮与拨盘转向相反，内槽轮与拨盘转向相同。 槽轮机构具有如下一些优点:(1)结构简单，工作可靠，效率较高;(2)在进入和脱离啮合时运动较平稳，能准确控制转动的角度;(3)转位迅速，从动件能在较短的时间内转过较大的角度;(4)槽轮转位时间与静止时间之比为定值。但槽轮机构也存在如下一些缺点:(1)槽轮的转角大小不能调节;(2)槽轮转动的始、末位置加速度变化较大，从而产生冲击:(3)在工作盘定位精度要求较高时，利用锁紧弧面往往满足不了要求，而需另加定位装置;槽轮机构智能CAD系统的研究(4)槽轮的制造与装配精度要求较高。由于这些原因，槽轮机构一般应用在转速不高的装置中。 二、槽轮机构的应用和研究现状 槽轮机构结构简单、工作可靠、从动件的运动能够较准确地控制等优点，在工业生产中广泛地应用于较少工位的间歇转位机构和步进机构中。但传统的槽轮机构存在有以下两个缺点:(1)动力特性差。槽轮在进入啮合和退出啮合瞬间，拨销的向心加速度使槽轮角加速度发生突变，从而出现柔性冲击;在槽轮转动过程中加速度变化的瞬间，由于间隙的存在，出现横越间隙的冲击;转动过程中最大角加速度也较大。(2)分度数与动停比有确定的关系，动停比无选择余地。 由于槽轮机构的角速度曲线连续，因此，只要制造和装配精度能够保证，一般来说，基本不存在刚性冲击。对槽轮机构的研究主要集中在机构的改进方面，以槽轮机构为基本机构(除机架和原动件外还具有零个或一个杆组的机构称为基本机构)，在此基础上串联槽轮机构或其它基本机构以得到连续的角加速度曲线，从而避免柔性冲击，改善机构的动力性能。多年来，提出了一些槽轮机构的改进方案，如两级串联式槽轮机构、行星轮驱动的槽轮机构、完整齿轮和非完整齿轮驱动的槽轮机构、椭圆齿轮驱动的槽轮机构、连杆机构驱动的槽轮机构等组合式槽轮机构。其中行星轮驱动的槽轮机构结构简单，对动力特性有相当的改进效果，也扩大了动停比的选择范围。但对这种机构的运动学分析和参数分析还有待深入，该机构的潜力也未得到充分的发掘与认识。 为适应间歇运动高速化的要求，出现了各种分度凸轮机构。但是这类机构尚有两个缺点:(1)它们是高副机构，较易磨损; (2)制造技术复杂。 机构分析和设计的传统方法是对机构进行运动学和动力学分析，在可行的方案中选择一种能够使机构工作过程中受到的冲击最小而又能完全满足实际应用要求的方案。在当今世界科学技术迅猛发展的现阶段，计算机技术已渗透到各个学科领域。就机械学科而言，传统的机械设计方法己无法满足实际应用对机械设备的要求。现代机械设计方法学就应运而生。现代机械设计方法的一个最显著的特征就是将计算机技术应用于实际机械设计过程中，从而大大缩短设计周期，在一定程度上使机械设计更合理，也更能满足实际应用的要求。计算机辅助设计技术是伴随着计算机技术的广泛应用而发展起来的技术领域。通过引入数值计算方法、优化设计方法、有限元方法、专家系统及人工智能技术，模拟人脑思维过程，进行机构受力分析、方案优化、参数设计、材料选择和公差设计等一系列机械设计步骤，最终生成满足特定用途的较合理的工程图纸。从而可以缩短产品的设计周期，大大降低产品设计成本。随着 现 代 科技的不断发展，计算机应用技术范围的不断扩大，将传统的机械设计方法和现代机械设计方法结合起来应用于槽轮机构的研究，是其应用与发展的主要趋势。 第二 节 机 械 C AD 技 术 概 述 一、机械CAD技术简述 计算机辅助设计〔CAD)技术是近三十年来逐步发展起来的一项新兴技术，它利用计算机高速运算和精确的特点，协助工程技术人员完成设计计算工作，利用工程数据库存储大量数据和绘图仪精确地绘图。CAD系统通常由硬件系统和软件系统两大部分组成，其基本结构如图1-4所示: 图1-4 CAD系统的基本结构 CAD软件系统主要实现交互图形输入功能，几何造型功能，几何特性计算功能，有限元分析功能，优化分析功能及统一的信息管理功能等。从CAD系统的任务和计算机正常运行的角度出发，CAD系统软件一般分为三类:系统软件，支撑软件和应用软件。它们的关系可分为三个层次，其中系统软件处于底层，它是由计算机的操作系统的内核和以内核为基础的一些公用程序组成的，它是与计算机硬件直接联系而且供用户使用，起到扩充计算机功能和合理调度计算机硬件资源作用的软件;支撑软件是CAD系统中的基础软件，它以系统软件为基础，用来完成CAD作业过程中的特定任务，用于机电产品的CAD系统，应具有下列几种支撑软件:交互式图形处理软件、几何造型软件、有限元分析软件、防真软件等;应用软件是针对某特定应用领域或某特定产品而设计的程序，又叫专用软件，一般地说，这类软件由用户根据产品设计的需要，在系统软件和支撑软件的基础上作二次开发的软件，它包括产品的方案设计、总体设计、各子系统设计及零部件设计与制造用的五个层次的软件，另外还有一个与产品密切相关的数据和图形库。 二、机械CAD技术的研究现状和发展方向 CAD技术标志着机器的智能化和脑力劳动的自动化，因此各国政府在制定新技术发展规划时都对CAD技术及计算机集成制造系统(CIMS)予以极大的重视，并加强对它们的研究工作。当前，机械CAD技术中的几个最重要的研究领域和研究内容是:基于特征的产品信息建模技术、CAD的智能化技术、CAD的参数化技术。CAD技术及其应用水平已经成为衡量一个国家的科技发展水平和工业水平的重要标志之一。 1.基于特征的产品信息建模技术 传统的几何造型技术一直是机械CAD中的主要研究领域，该技术中比较成的有线框造型、曲面造型和实体造型。虽然这三种几何造型技术提供了物理对象在数学上的精确描述，并在图形显示、物性计算等方面得到了很好的应用，但它们所建立的模型只产生层次较低的几何信息，如点、线、面和基本体素，而没有高层次的信息，如尺寸、公差、材料特性及装配要求，因此在这种纯几何造型数据库的基础上难以实现零件分类编码的自动生成，不能满足生产各阶段自动化的要求，更难以实现CAD/CAPP/CAM的集成以及产品的并行设计。进入八十年代中期，国际上开始研究基于特征的设计，而建立基于特征的产品信息模型则是行之有效的方法。特征是一个高层次的设计概念，内部包含了设计人员的设计意图及与后继工作有关的各种信息。对于具体的机械产品而言，特征是一组与产品描述相关的信息集合，产品特征信息模型包括管理特征模型、形状特征模型和技术特征模型。而形状特征模型又包括几何结构模型、精度特征模型、材料特征模型和装配特征模型。 产品的形状特征建模是产品特征信息建模的主要内容，也是产品定义的核心内容，它是产生其它信息的基础。基于特征的产品信息建模需要考虑利用特征可以设计复杂程度的产品模型，要研究基于特征设计系统提供给用户设计产品的三种手段之间的相互关系。这三种手段是:形状特征库、用户自定义特征、形状特征的组合与修改。 其中形状特征库的建立是形状特征建模技术中比较重要也是较难处理的问题，如何选择合适规模的形状特征库是一个需深入研究的课题。由于三种手段各有其优缺点，要 充分发挥特征造型的作用，需要在三者之间进行综合平衡，深入研究这三种手段的建 立过程，正确处理好三者之间的关系，是今后主要的研究方向。 2. CAD的智能化技术 机械产品设计不但涉及到一系列的计算公式、众多的设计标准和规范以及制图技术，而且还要用到许多非数值的经验性知识，如开始的概念设计和产品的初步设计则要求设计专家凭借知识和经验来思考、推理和判断;而设计过程是一个从设计、评价、再设计直到产生最优设计结果的反复过程，这就更需要设计专家具有一定的知识和经验，也促进了专家系统和CAD的结合。 概念设计(即方案设计)是整个设计过程中最重要的一个阶段，这一阶段是设计创造性最为集中的部分，这一部分与问题的表达和理解的正确与否，所提方案的优劣以及评价和决策的适当与否等有关，它决定了最终设计的特色、水平和效益。智能 化 是 机 械 CAD中极具有前途的研究领域。目前，机械CAD的智能化正朝向专家系统、数值计算、数据库系统和图形系统的集成程序设计环境方向发展。 3. CAD的参数化技术 参数化技术是指设计对象的结构形状比较定型，可以用一组参数来约定尺寸的关系。参数与设计对象的控制尺寸有显然的对应，设计结果的修改受到尺寸驱动，所以也称为参数化尺寸驱动，参数化设计技术以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形的功能，成为初始设计、产品建模及修改系列化设计、多方案比较和动态设计的有效手段。 近几年参数化技术己有不少种方法，如变动几何法、几何推理法及参数化操作法等。变动几何法将几何约束转变为一系列以特征点为变元的非线性方程组，通过数值法解非线性方程组确定出几何细节，该方法必须用户输入充分且一致的几何约束才能求出约束方程的解，对不一致的约束模型则以进行有效的判别与处理，也难以有效地将局部变动限制在局部范围内求解:几何推理法是建立在专家系统的基础上，采用谓词表示几何约束，通过推理机导出几何细节，这种方法可以检查约束模型的有效性，并具有局部修改功能，但存在着推理速度慢、系统庞大等问题;参数化操作法采用参数化操作表示与处理几何约束，并通过与参数化操作对应的几何计算程序逐步确定出精确几何模型，此法简单、实用，但难以表示与处理复杂的几何约束。 技术发展很快，一旦工程设计能以参数化方式进行，设计人员就可以不再关心设计的具体过程，从而集中主要精力去创意，同时计算机与具体设计的信息交换也变得更加简化，电脑得以在更高层次上模拟人脑工作。广义参数化是对事物的本质性认识，而通常人们所说的参数化技术实际上是一种约束模型，这种模型包括图形的几何约束和拓扑关系约束。实现这些约束可通过解约束方程组或通过几何推理，当前大多数参数化设计系统并没有很好地解决这一问题，对复杂的图形便无法正确完成尺寸驱动。欲解决该问题，宜进一步从两个方面来研究。可以把设计对象分解为一些简单实体，这些实体具有三种基本信息，即形状信息、定位信息和属性信息，而所有这些基本信息都可由数学定义的变量表示，赋予这些变量一定的工程意义或工艺意义，即形成设计参数，通过改变这些参数，便得到不同的设计结果;也可以考虑把面向对象的思想与参数化技术中的约束模型的建立及推理求解结合起来，克服一般尺寸驱动系统的不足，从而能够准确和完整地描述复杂图形的几何信息，快速完成推理求解。机械 CAD技术已经向智能化、参数化及基于特征的产品信息建模方向发展，而且这几个研究领域和研究内容之间的界限已不再分明，而是相互融合、相互促进、协调发展。CAD技术作为多学科高度集合的一门新技术，推动了工业设计中脑力劳动的技术革命，CAD/CAM的一体化则能够更有效地控制、管理复杂的现代化生产作业，提高产品的竞争能力，使生产技术得到巨大发展。 第三节智能CAD 概述 由于传统的CAD系统存在一些缺陷，如计算机不能识别在设计中的变化、不能处理模糊知识或不充分描述的设计问题、缺乏宏观知识结构分析等，使用户在使用系统时，需具有较高的专业知识和较丰富的实践经验，为此人们提出了智能CAD系统问题。智能CAD就是把人工智能的思想、方法和技术引入传统的CAD系统中，分析归纳设计知识，模拟人脑推理分析，提出设计方案，从而提高设计水平，缩短周期，降低成本。以知识和知识工程为基础的专家系统的出现给CAD研究带来了新的启发，并且取得了显著的成绩。CAD专家系统具有一定的智能能力，能提出和选择设计方法策略，使计算机能支持设计过程的各个阶段，它是一个能对一些重要问题提供具有专家水平的解。 槽轮机构的设计与分析 第一节槽轮机构的工作原理 一 槽轮机构的工作原理 槽轮机构 ，又叫马尔他机构或日内瓦机构，由具有径向槽的槽轮1和具有拨销2的拨杆3组成，其工作原理如图2-1所示。 图2-1 槽轮机构工作原理简图 当拨杆转过一定的角度，拨动槽轮转过一个分度角，由图(a)所示的位置转到图(b) 所示的位置时，拨销退出轮槽，此后，拨杆空转，直至拨销进入槽轮的下一个槽内，才又重复上述的循环。这样，拨杆(主动件)的等速(或变速)连续(或周期)运动，就转换为槽轮(从动件)时转时停的间歇运动。 槽轮机构常采用锁紧弧定位，即利用拨杆上的外凸圆弧一锁紧弧A与槽轮上的内凹圆弧一定位弧B的接触锁住槽轮。图(a)所示为拨销开始进入轮槽时的位置关系，这时外凸圆弧面的端点F点离开凹面中点，槽轮开始转动。图(b)所示为拨销刚要离开轮槽时的位置关系，这时外凸圆弧面的另一端点E刚好转到内凹圆弧面的中点，拨杆继续转动，E点越过凹面中点，槽轮被锁住。图(c)为拨销退出轮槽以后的情况，这时，外凸圆弧面与内凹圆弧面密切接触，槽轮被锁住而不能向任何方向转动.由上述工作过程的要求，拨杆上的外凸圆弧缺口应对称于拨杆轴线。 二.外槽轮机构角速度和角加速度的分析 假设槽轮机构在工作的某一状态时的工作简图如图2-2的(a)所示，其对应的状态矢量图如2-2的(b)所示，0，为槽轮中心，飞为拔盘中心，E为槽轮开始进入运动时的圆销中心的位置，E为槽轮在运动中的任一位置。设槽轮槽数为Z槽轮的角速度为m1，角加速度为a,，拔盘的转速为。。在图2-2 (b)中，角(p, 0, (p1, 01满足:  图2-2槽轮机构工作简图以及矢量分析图 其中:φ+φ1=∏ /Z ,θ1=Wt, θ=∏ /2 一∏/Z-Wto 设O1O2:长度为L3，O1E长度为L1，O2E长度为L2. 令“λ= L2/ L3 (2-2) 所以有关系式 φ1=∏ /2 - arctg L2 sin(θ)/ L3 - L2cos(θ) (2-3) (2-2) 式与(2-3)相结合,得到对于不同的Z值的槽轮的角速度和角加速度同时间的关系图，分别如图2-3的(a), (b)所示:图2-3槽轮的角速度曲线图(a)和角加速度曲线图(b) 三.内槽轮机构的角速度和角加速度规律 如图1-2所示，同外槽轮机构类似的推导，由槽轮、拔盘和中心距之间的几何关系，可得到内槽轮机构的角位置、角速度与角加速度公式分别为: φ=arctgλsinθ/(1+λcosθ) W2=[ W1λ(cosθ+ λ)]/(1+λ2+2λcosθ) ξ2=[ W2 1(λ2-1) sinθ]/ (1+λ2+2λcosθ)2 式中 φ一槽轮转过的角度 θ为转盘转过的角度 λ=R 1/ C - sin (∏ /Z) C一 槽轮的中心距 W1转盘的角速度 W2槽轮的角速度 W3槽轮的角加速度 θ角的变化区间为:-a ≤θ≤a，当拔销中心处于O1O2的延长线转向一致时为正，反之θ角为负。 由上式可知，W2和ξ2的变化取决于槽数z。图(2-4)所示为内槽轮机构不同槽数z时的ξ2变化曲线。图中纵横坐标的含义与图〔2-3)相同。 图2一4 不同槽数时内槽轮机构的角加速度曲线图 由上式知，内槽轮机构的最大角速度出现在θ=00位置; 由上式知，内槽轮机构的最大角加速度出现在拨销进入与脱离轮槽的瞬间。 四.主要几何尺寸的设计 图 2-5为槽轮机构主要尺寸关系图。图中O1为拔盘中心，O2为槽轮中心，L1为拨 销的轨迹半径;L2为槽轮半径;L3为中心距，h为槽轮槽深,rb为拨销半径,δ为间隙。 设拔盘轴的直径为d. 图2-5 槽轮机构主要几何尺寸关系图 为避免槽轮在起动和停歇时发生刚性冲击，圆销开始进入和离开轮槽时，轮槽的中心线应和圆销中心的运动圆周相切，从而决定了槽轮机构主要尺寸之间的关系，即有: λ= L1/L3 =sin∏ /Z λ1= L2/L3 =cos∏ /Z 由图2-5可得下列关系式: L1= L3 sinφ0 = L3 sin∏ /Z L2= L3 cosφ0 = L3 cos∏ /Z H1 = L1 + L2 - L3 H = H1 +rb+δ r＜2(L3 - L2)= 2L3(1- cos∏ /Z) 一般δ的取值范围为3-6mm, 当槽轮槽数z较大时，上述比值较小，故为获得一定的d而又不致使玛过分增大，一般将拨盘做成悬臂式。 五.本设计的主要几何尺寸的设计 本设计以槽数4 、销轮和槽轮中心距33 mm、销轴半径2 mm、铣刀半径2mm 为例，设计槽槽轮机构,由上述关系式,可知: λ= L1/L3 =sin∏ /Z=0.707 λ1= L2/L3 =cos∏ /Z=0.707 由图2-5可得下列关系式: L1= L3 sinφ0 = L3 sin∏ /Z=23.33mm L2= L3 cosφ0 = L3 cos∏ /Z=23.33mm H1 = L1 + L2 - L3 =13.66 mm H = H1 +rb+δ=13.66+2+3=18.66 mm r＜2(L3 - L2)= 2L3(1- cos∏ /Z)=19.34 如下图所示: 第三章 数控加工技术概述 一. 数控加工技术的发展 数控加工的发展趋势是高速和精密，另一个发展趋势是完整加工，即在一台机床上完成复杂零件的全部加工工序。 数控加工中的程序编制50年代，MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为APT（Automatically Programmed Tool）。其后，APT几经发展，形成了诸如APTII、APTIII（立体切削用）、APT（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、APTAC（Advanced contouring）(增加切削数据库管理系统)和APT/SS（Sculptured Surface）(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版。采用APT语言编制数控程序具有程序简，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素.APT仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和CAD数据库和CAPP系统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化的系统，称为CATIA。随后很快出现了EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Master C A M Pro/Engineering及NPU/GNCP等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题，推动了CAD和CAM向一体化方向发展。到了80年代，在CAD/CAM一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（CIMS）及并行工程（CE）的概念。目前，为了适应CIMS及CE发展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化方向发展①“基准重合”原则 应尽量选用被加工表面的设计基准作为精基准，即“基准重合”的原则。这样可以避免因基准不重合而引起的误差。 ②“基准统一”原则 应选择多个表面加工时都能使用的定位基准作为精基准，即“基准统一”的原则。这样便于保证各加工表面间的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差，并简化夹具的设计制造工作。 ③“互为基准”原则 当两个表面的相互位置精度及其自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可采用这两个表面互为基准，反复多次进行精加工。 ④“自为基准”原则 在某些要求加工余量尽量小而均匀的精加工工序中，应尽量选择加工表面本身作为定位基准。 此外，精基准的选择还应便于工件的装夹与加工，减少工件变形及简化夹具结构。需要指出的是，上述四条选择精基准的原则，有时是相互矛盾的。例如，保证了基准统一就不一定符合基准重合等等。在使用这些原则时，要具体情况具体分析，以保证主要技术要求为出发点，合理选用这些原则。 （2） 粗基准的选择 ①若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选该表面为粗基准。 ②在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基准。这样可使这个表面在加工中不致因加工余量不足，造成加工后仍留有部分毛面，致使工件报废。 ③在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件有的表面不需要加工时，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准。若既需保证某重要表面加工余量均匀，又要求保证不加工表面与加工表面的位置精度，则仍按本原则处理。 ④选作粗基准的表面，应尽可能平整和光洁，不能有飞边、浇口、冒口及其他缺陷，以便定位准确，装夹可靠。 ⑤粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次，否则定位误差太大。但是，当毛坯是精密铸件或精密锻件，毛坯质量高，而工件加工精度要求又不高时，可以重复使用某一粗基准。 五. 加工顺序的安排 零件表面的加工方法确定之后，就要安排加工的先后顺序，同时还要安排热处理、检验等其他工序在工艺过程中的位置。零件加工顺序安排得是否合适，对加工质量、生产率和经济性有较大的影响。 （一） 加工阶段的划分 零件加工时，往往不是依次加工完各个表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行，为此，一般都将整个工艺过程划分几个加工阶段，这就是在安排加工顺序时所应遵循的工艺过程划分阶段的原则。按加工性质和作用的不同，工艺过程可划分如下几个阶段： 1. 粗加工阶段——这阶段的主要作用是切去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准，因此主要是提高生产率问题。 2. 半精加工阶段——这阶段的作用是为零件主要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工。 3. 精加工阶段——对于零件上精度和表面粗糙度要求（精度在IT7级或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，还要安排精加工阶段。这阶段的主要任务是提高加工表面的各项精度和降低表面粗糙度。 （二） 机械加工顺序的安排 一个零件上往往有几个表面需要加工，这些表面不仅本身有一定的精度要求，而且各表面间还有一定的位置要求。为了达到这些精度要求，各表面的加工顺序就不能随意安排，而必须遵循一定的原则，这就是定位基准的选择和转换决定着加工顺序，以及前工序为后续工序准备好定位基准的原则。 1. 作为精基准的表面应在工艺过程一开始就进行加工，因为后续工序中加工其他表面时要用它来定位。即“先基准后其它”。 2. 在加工精基准面时，需要用粗基准定位。在单件、小批生产、甚至成批生产中，对于形状复杂或尺寸较大的铸件和锻件，以及尺寸误差较大的毛坯，在机械加工工序之前首先应安排划线工序，以便为精基准加工提供找正基准。 3. 精基准加工好以后，接着应对精度要求较高的各主要表面进行粗加工、半精加工和精加工。精度要求特别高的表面还需要进行光整加工。 4. 在重要表面加工前，对精基准应进行一次休整，以利于保证重要表面的加工精度。 5. 对于容易出现废品的工序，精加工和光整加工可适当放在前面，某些次要小表面的加工可放在其后。 六. 本零件工艺规程设计 6.1槽轮的工艺规程设计. 表一槽轮的工艺过程 工序号 工序名称 工 序 内 容 工艺装备 1 下料 Φ60棒料 切割机 2 热处理 调质热处理 3 粗车 车平端面, 车Φ60外圆至Φ52,镗内孔单边留1mm余量 数控车床 4 半精车 车内孔至Φ5,车端面及台阶面达粗糙度要求, 车外圆至Φ47.35,锐边倒钝， 车另一端面达图示要求 数控车床 5 铣 铣四方，保证23.33mm尺寸 立铣 6 粗铣 铣4H8尺寸，双边留有0.5mm余量，长度方向留有1mm余量，铣四处，注意保证重直度要求； 专用铣床 7 精铣 铣4H8处槽至图示要求 专用铣床 8 粗镗 粗镗R19.38H8，留0.5mm余量，粗镗四处， 注意保证两方向的垂直度要求 镗床 9 精镗 精镗R19.38H8尺寸至图示要求， 并达精糙度要求1.6 镗床 10 刨 刨键槽达图示要求 刨床 11 检 检验 12 入库 表二拨盘的工艺过程 工序号 工序名称 工 序 内 容 工艺装备 1 下料 Φ45圆棒料 切割机 2 热处理 调质热处理 3 粗车 车平端面，车外圆至Φ40，车内孔至Φ5 数车 4 半精车 车端面，达粗糙度要求，车内孔至图示要求，车外圆至Φ38.68，车Φ8台阶圆 保证Φ8外圆及0.67尺寸 数车 5 车 车断，保证总长5.5mm 数车 6 车 专用夹具定位，车端面保证尺寸4.67mm， 车Φ8台阶圆保证0.67尺寸及粗糙度要求 数车 7 粗镗 粗镗R19.38H8，留0.5mm余量，粗镗四处， 注意保证两方向的垂直度要求 镗床 8 精镗 精镗R19.38尺寸至图示要求， 并达精糙度要求1.6 镗床 9 检 检验 10 入库 6.2 机械加工余量及基本工时的确定 6.2.1 槽轮切削用量及基本工时的确定 工序1 :下料 工序2: 调质热处理 工序3: 车平端面, 车外圆及内孔 本工序采用计算法确定切削用量 加工条件： 工件材料：45# 加工要求：粗车端面，粗车Φ60外圆至Φ52，车内孔单边留1mm余量，表面粗糙度值R 为6.3。 机床：C620—1卧式车床。 刀具：刀片材料为YG6，刀杆尺寸为16mmX25mm,k=90°,r=15°=12r=0.5mm。 计算切削用量：粗车圆棒料端面 确定端面最大加工余量：首次车端面，则毛坯长度方向的最大加工余量为3mm,分两次加工,a=1.5mm计。长度加工方向取IT12级，取mm。确定进给量f:根据《切削用量简明手册》（第三版）（以下简称《切削手册》表1.4,当刀杆16mmX25mm, a=1.5mm时,以及工件直径为Φ60时。 f=0.5~0.7mm/r 按C620—1车床说明书（见《切削手册》表1.30）=(m/min)…………………………2.1 式中, =1.58, =0.15, y=0.4,m=0.2。修正系数k见《切削手册》表1.28,即 k=1.44, k=0.8, k=1.04, k=0.81, k=0.97 所以V =66.7(m/min)确定机床主轴转速 n===354(r/min) 按机床说明书（见《工艺手册》表4.2—8）=42mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm t==0.48(min) 切削深度:先60车至52 进给量: 见《切削手册》表1.4 V=(m/min) = =66.7(m/min) 确定机床主轴转速: n===354(r/min) 按机床选取n=370 r/min。所以实际切削速度 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数u=0.1,则切削力在纵向进给机构可承受的最大纵向力为3550N(见切削手册表1.30),故机床进给系统可正常工作。 切削工时： t= 式中： L=105mm, L=4mm, L=0 所以 t= 工序4：半精车 要求为：车内孔至Φ5,车端面及台阶面达粗糙度要求, 车外圆至Φ47.35,锐边倒钝，车另一端面达图示要求。 半精车内孔至Φ5： 取 n=305r/min 实际切削速度 V== 计算切削工时： 按切削手册表6.2-1，取 L=105mm, L=3mm, L=0mm t= 车端面： 确定机床主轴转速: n===355(r/min) 按机床说明书（见《工艺手册》表4.2—8）=26mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm t==0.31(min) 车台阶面： 取 n=370r/min 实际切削速度 V== 计算切削工时： 按切削手册表6.2-1，取 L==22mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm t==0.33(min) 工序5：铣四方，保证23.33mm尺寸 加工条件： 工件材料：45# 加工要求：粗铣箱盖上顶面，保证顶面尺寸23.33mm mm 机床：卧式铣床X63 刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm,齿数Z=20 量具：卡板 计算铣削用量 已知毛坯被加工长度为8 mm，最大加工余量为Zmax=2.5mm,可一次铣削，切削深度ap=2.5mm 确定进给量f： 根据《工艺手册》），表2.4—75,确定fz=0.2mm/Z 切削速度： 参考有关手册，确定V=0.45m/s,即27m/min 根据表2.4—86,取nw=37.5r/min, 故实际切削速度为： V=πdwnw /1000=26.5(m/min) 当nw=37.5r/min,工作台的每分钟进给量应为： fm=fzznz=0.2×20×37.5=150(mm/min) 切削时由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，则行程为l+l1+l2=8+3+2=13mm 故机动工时为： tm =13÷150=0.087min=5s 辅助时间为： tf=0.15tm=0.15×52=7.8s 其他时间计算： tb+tx=6%×(52+7.8)=3.6s 故工序5的单件时间： tdj=tm+tf+tb+tx =52+7.8+3.58=15.4s 工序6：粗铣，铣4H8尺寸，双边留有0.5mm余量，长度方向留有1mm余量，铣四处，注意保证重直度要求； 铣刀：选用立铣刀 d=3.5mm L=115mm 齿数Z=4 切削速度：参照有关手册，确定v=15m/min =1364.7r/min 采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见《工艺手册》表4.2-39） 取 =1400r/min 故实际切削速度为： 当时，工作台的每分钟进给量应为 查机床说明书，有故直接选用该值。 计算切削工时 L=22mm 工序7：精铣，铣4H8处槽至图示要求 铣刀：选用立铣刀 d=4mm L=115mm 齿数Z=4 切削速度：参照有关手册，确定v=15m/min =1193.7r/min 采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见《工艺手册》表4.2-39） 取 =1100r/min 故实际切削速度为： 当时，工作台的每分钟进给量应为 查机床说明书，有故直接选用该值。 计算切削工时 L=23.33mm 工序8 粗镗 粗镗R19.38H8，留0.5mm余量，粗镗四处， 粗镗孔至R18.88mm 2Z=4.5mm则 Z=2.25mm 查有关资料，确定金刚镗床的切削速度为v=35m/min，f=0.8mm/min由于T740金刚镗主轴转数为无级调数，故以上转数可以作为加工时使用的转数。 ， ， 则： = 工序9: 精镗，精镗R19.38H8尺寸至图示要求，并达精糙度要求1.6，注意保证两方向的垂直度要求。 精镗孔至R19.38mm 2Z=0.4mm， Z=0.2mm f=0.1mm/r v=80m/min 计算切削工时 ， ， 则： = 工序10 刨 刨键槽达图示要求 工序11 检 检验 工序12 入库 6.2.2 拨盘切削用量及基本工时的确定 工序1：下料，Φ45圆棒料 工序2：调质热处理 工序3：粗车，车平端面，车外圆至Φ40，车内孔至Φ5 数车 本工序采用计算法确定切削用量 加工条件： 工件材料：45# 加工要求：粗车端面，粗车Φ45外圆至Φ40，车内孔单边留1mm余量，表面粗糙度值R 为6.3。 机床：C620—1卧式车床。 刀具：刀片材料为YG6，刀杆尺寸为16mmX25mm,k=90°,r=15°=12 r=0.5mm。 计算切削用量：粗车圆棒料端面 确定进给量f:根据《切削用量简明手册》（第三版）（以下简称《切削手册》表1.4,当刀杆16mmX25mm, a=1.5mm时,以及工件直径为Φ60时。 f=0.5~0.7mm/r 按C620—1车床说明书（见《切削手册》表1.30）=(m/min)…………………………2.1 式中, =1.58, =0.15, y=0.4,m=0.2。修正系数k见《切削手册》表1.28,即k=1.44, k=0.8, k=1.04, k=0.81, k=0.97 所以 V =66.7(m/min) 确定机床主轴转速 n===472(r/min) 按机床说明书（见《工艺手册》表4.2—8）=22.5mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm t==0.21(min) 车外圆至Φ40：粗车Φ45外圆实际切削速度 V== 计算切削工时： 按切削手册表6.2-1，取 L=100mm, L=3mm, L=0mm t= 工序4：半精车，车端面，达粗糙度要求，车内孔至图示要求，车外圆至Φ38.68，车Φ8台阶圆，保证Φ8外圆及0.67尺寸 车内孔至图示要求：车Φ5内孔至Φ6实际切削速度 V== 计算切削工时： 按切削手册表6.2-1，取 L=100mm, L=3mm, L=0mm t= 工序5：车，车断，保证总长5.5mm 数车 车断.采用切槽刀，r=0.2mm 根据《机械加工工艺师手册》表27-8 取 f=0.25mm/r n=480r/min 计算切削工时 L=40mm, L=3mm, L=0mm t= 工序6：车，专用夹具定位，车端面保证尺寸4.67mm，车Φ8台阶圆保证0.67尺寸及粗糙度要求 车床：C616 精车端面 Z=0.4mm 计算切削速度：按《切削手册》表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=90min） 式中， ， 修正系数见《切削手册》表1.28 所以 按机床说明书（见《工艺手册》表4.2-8）与1023r/min。如果选995r/min，则速度损失较大。 所以实际切削速度 计算切削工时 按《工艺手册》表6.2-1取 ， ， ， 则： = 车Φ8台阶圆保证0.67尺寸及粗糙度要求： 所以实际切削速度 计算切削工时 按《工艺手册》表6.2-1取 ， ， ， 则： = 工序7：粗镗，粗镗R19.38H8，留0.5mm余量，粗镗四处，注意保证两方向的垂直度要求： 粗镗孔至R18.88mm 2Z=4.5mm则 Z=2.25mm 查有关资料，确定金刚镗床的切削速度为v=35m/min，f=0.8mm/min由于T740金刚镗主轴转数为无级调数，故以上转数可以作为加工时使用的转数。 ， ， 则： = 工序8：，精镗，精镗R19.38尺寸至图示要求，并达精糙度要求1.6 精镗孔至R19.38mm 2Z=0.4mm， Z=0.2mm f=0.1mm/r v=80m/min 计算切削工时 ， ， 则： = 工序9：检验 工序10 入库 结 论 为期三个月的毕业设计结束了，在本次设计中，我查了大量的资料，在网上也搜索了很多相关槽轮机构的内容，在我设计困难的时候，我得到了我的导师和多位院里老师的指导和帮助，同学们也给了我很大的支持，因此，我的设计与老师同学的帮助是分不开的，在这里，我对帮助过我顺利完成毕业设计的老师和同学表示真挚的感谢。  我的实际题目是：槽轮机构CAD/CAM。在本次设计中，以槽数4 、销轮和槽轮中心距33 mm、销轴半径2 mm、铣刀半径2mm 为例，设计槽槽轮机构，并对槽轮的运动特性进行分析。采用CAM技术对槽轮和拨盘进行数控编程，对零件进行工艺分析，确定刀具和切削用量，最后形成NC指令。我的工作是在机械厂工作，因此，本次毕业设计对我而言，非常重要。既是对我大学X年的学习总结，也是为以后在工厂工作打下基础。在本次设计中，在老师的指导下，我完成了本次设计，学习了新的知识，很感谢学校为我创造这个学习设计的机会。 本次设计中，我查阅了大量的书籍，在此，对所有机械书籍的作者表示感谢。没有他们的辛勤劳动，不可能完成我的毕业设计。由于我的知识有限，而且设计中涉及了编程的知识，因此，有很多缺点和错误，希望答辩时专家和老师们能给我指出，对此表示感谢。 参考文献 [1 ] 申永胜. 机械原理教程 北京:清华大学出版社 [2 ] 曾克俭,李光. 具有曲线轮槽的槽轮机构设计 包装工程 [3 ] 钮志红. 具有曲线槽的槽轮机构设计 组合机床与自动化加工技术 [4 ] 张俊. 侧向对称曲线槽槽轮机构的设计 机械 [5 ] 毛能超. 对称侧向槽槽轮机构 机械设计与研究 [6 ] 董学朱. 齿轮啮合理论基础 北京:机械工业出版社 [7 ] 吴序堂. 齿轮啮合原理 北京:机械工业出版社 [8 ] 曹华彦. 槽轮机构的一种非常规设计方法 包装与食品机械 [9 ] 杨良渠,赵丽娟. 包机中外槽轮机构运动分析 包装工程 [10 ] 张俊. 对称曲线槽槽轮机构运动分析与仿线 ] 数控机床 秦鹏飞 上海科学技术出版社 [12 ] 数控加工编程实用技术 刘艳芳 机械工业出版社 [13 ] 数控编程100例 王卫兵 机械工业出版社 [14 ] 数控加工的编程技巧 金蓓 机械工业出版 致 谢 在本次设计过程中，得到了XXX老师（毕业设计指导老师）的大力帮助。在这，首先向X老师表示最真挚的感谢！感谢他在百忙之中多次利用休息时间耐心的给予指导与帮助！与此同时，机械工程学院机制教研室的全体老师, 在此一并向帮助过我的老师和朋友们表示最真挚的谢意！是你们的热心帮助，我能完成自己的毕业设计，完成三年的学习总结。在此，我祝愿母校能发展越来越好，尽快的升为大学，我能为自己为母校人而自豪，永远记得老师教我们的先做人再学习，在以后的工作中勤奋工作。 附录1 外文译文 虚拟制造技术及其应用 摘要：阐述了虚拟制造的基本概念，虚拟制造的核心技术，以及虚拟制造技术应用。 关键词：制造业 虚拟制造 虚拟现实 0 引言 当今的制造业基本技术日臻成熟，其市场处于以消费者为导向的市场环境下，产品品种、上市时间和用户满意度成为企业取得竞争优势的主要因素。制造业这种全球化的激烈竞争不断催生了各种先进制造技术和新的制造哲理，虚拟制造技术将会在本世纪涌向潮头，其朴素的思想和高新的技术手段都为研究领域和业界所推崇。 虚拟制造就是根据企业市场竞争的需求，在强调柔性和快速的前提下，美国80年代提出的，随着计算机技术和信息网络技术的发展，在90年代得到人们的重视，并获得迅速的发展。 1 虚拟制造 虚拟制造的基本思想是在产品制造过程的上游——设计阶段就进行对产品制造全过程的虚拟集成，将全阶段可能出现的问题解决在这一阶段，通过设计的最优化达到产品的一次性制造成功。 虚拟现实技术是使用感官组织仿真设备的真实或虚幻环境的动态模型生成或创造出人能够感知的环境或现实，使人能够凭借直觉作用于计算机产生的三维仿真模型的虚拟环境。基于虚拟现实技术的虚拟制造技术在一个统一模型之下对设计和制造等过程集成，它将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上。其目的是在产品设计阶段，借助建模与仿真技术及时地、并行地、模拟出产品未来制造过程乃至产品全生命周期的各种活动对产品设计的影响，预测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等等。从而更加有效的、经济的、柔性的组织生产，增强决策与控制水平，有力地降低由于前期设计给后期制造带来的回溯更改，达到产品的开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最大化。 虚拟制造系统是各制造功能的虚拟集成，它的可视化集成范围包括与设计相关的各项子系统的功能，如用户支持、工程分析、材料选用、工艺计划、工装分析、快速原型，甚至包括制造企业全部功能（如计划、操作、控制）的集成。 虚拟制造系统拥有产品和相关制造过程的全部信息，包括虚拟设计、制造和控制产生的数据、知识和模型信息。虚拟控制制造系统按照功能归集为三种不同类型的子环境，共同构成中心三元耦合的系统模式： （1）虚拟制造设计中心：给设计者提供各种工具以便虚拟设计、虚拟制造，设计出符合设计准则（如DFX）的产品模型； （2）虚拟制造加工中心：研究开发产品制造过程模型和环境模型及其分析各种可行的生产计划和工艺规划； （3）虚拟制造控制中心：评价产品设计、产品原型、生产计划、制造模拟和控制策略等等。 2 虚拟制造技术支持 虚拟制造技术是多学科综合的系统技术，需要研究开发相应的硬件集成系统与软件，就软件技术而言，相关的研究支持如下： 可视化：真实、直观地再现主观产品与客观制造过程； 基本环境：增强可视化和其它虚拟制造功能的集成系统平台； 信息描述：表达各种信息，包括数据、知识和模型的统一的方法、语义、语法； 中介模型：构造、定义、开发对过程易于中断介入的模型； 基层集成组织结构：硬件与软件的基层组织结构； 仿真模型：在计算机系统中设计的真实系统模型； 应用方法：产品多样性与过程动态性的共同特征的抽象提取； 制造特征：各种材料在虚拟制造环境中的变化过程； 虚拟制造系统评价：可制造性、工艺性、可靠性、经济性、质量、工期等等。 2.1建模技术 虚拟制造系统是现实制造系统在虚拟环境下的映射，是RMS的模型化、形式化和计算机化的抽象描述和表示。VMS的建模应包括：生产模型、产品模型和工艺模型的信息体系结构。 （1）生产模型归纳为静态描述和动态描述两个方面。静态描述是指系统生产能力和生产特性的描述。动态描述是指在已知系统状态和需求特性的基础上预测产品生产的全过程。 （2）产品模型是制造过程中，各类实体对象模型的集合。对VMS来说，要使产品实施过程中的全部活动集成，就必须具有完备的产品模型，所以虚拟制造下的产品模型不再是单一的静态特征模型，它能通过映射、抽象等方法提取产品实施中各活动所需的模型。 （3）工艺模型将工艺参数与影响制造功能的产品设计属性联系起来，反应生产模型与产品模型之间的交互作用。工艺模型必须具备以下功能：计算机工艺仿真、制造 数据表、制造规划、统计模型以及物理和数学模型。 2.2仿真技术 仿真就是应用计算机对复杂的现实系统经过抽象和简化形成系统模型，然后在分析的基础上运行此模型，从而得到系统一系列的统计性能。 仿真的基本步骤为：研究系统——收集数据——建立系统模型——确定仿真算法——建立仿真模型——运行仿真模型——输出结果并分析。 产品制造过程仿真，可归纳为制造系统仿真和加工过程仿真。虚拟制造系统中的产品开发涉及到产品建模仿真、设计过程规划仿真、设计思维过程和设计交互行为仿真等，以便对设计结果进行评价，实现设计过程早期反馈，减少或避免产品设计错误。加工过程仿真，包括切削过程仿真、装配过程仿真，检验过程仿真以及焊接、压力加工、铸造仿真等。目前上述两类仿真过程是独立发展起来的，尚不能集成，而VM中应建立面向制造全过程的统一仿线虚拟现实技术 虚拟现实技术是在为改善人与计算机的交互方式，提高计算机可操作性中产生的，它是综合利用计算机图形系统、各种显示和控制等接口设备，在计算机上生成可交互的三维环境（称为虚拟环境）中提供沉浸感觉的技术。 由图形系统及各种接口设备组成，用来产生虚拟环境并提供沉浸感觉，以及交互操作的计算机系统称为虚拟现实系统。虚拟现实系统包括操作者、机器和人机接口3个基本要素。利用VRS可以对真实世界进行动态模似，通过用户的交互输入，并及时按输出修改虚拟环境，使人产生身临其境的沉浸感觉。虚拟现实技术是VM的关键技术之一。 3 VM在制造业中应用 虽然在产品开发过程中应用建模和仿真可以大大缩短开发周期，改进产品的性能和可靠性，但在工业界的设计过程中实际应用并不多。目前的仿真系统还不能适应工业界在设计过程中进行分析和验证等的要求。 高级工程仿真系统应具有下列特点： 三维的复杂零件”零件接口；本质上不同响应特性的多元材料；材料重要的非线性性质，诸如：非牛顿行为、塑料变形、断裂；多相现象；带有化学反应的多相能量转移；移动或自由边界；非线性动力学。 在以模型为基础的设计中，实现高级工程仿真的关键技术可归纳如下： 用户接口；分析式立体造型；对壳体和实体的先进网格生成算法（有限元分析用）；解的误差分析和改进；材料模型；优化目标函数的设计；面向对象的软件工程；海量并行计算；可视化。 把这些技术集成起来，可以帮助设计者进行设计，了解设计出来的产品的性能。应用上述先进的网格生成算法、误差分析及计算，可组成自适应算法，使仅懂得机构、不懂得分析的设计者也能设计产品及设计这一产品的制造过程。自适应能力可以保证分析的精度。由于重要的几何性质可以参数化，因此可以进行形状的优化等。 虚拟制造技术首先在飞机、汽车等领域获得成功的应用。目前VMT应用在以下几个方面： 3.1虚拟企业 虚拟企业建立，其中有一条最重要的原因是因为各企业本身无法单独满足市场需求，迎接市场挑战。因此，为了快速响应市场的需求，围绕新产品开发，利用不同地域的现有资源、不同的企业或不同地点的工厂，重新组织一个新公司。该公司在运行之前，必须分析组合是否最优，能否协调运行，并对投产后的风险、利益分配等进行评估。这种联作公司称为虚拟公司，或者叫作动态联盟，是一种虚拟企业，它具有集成性和实效性两大特点的经济实体。 3.2虚拟产品设计 例如飞机、汽车的外形设计，其形状是否符合空气动力学原理，运动过程中的阻力，其内部结构布局的合理性等。在复杂管道系统设计中，采用虚拟技术，设计者可以”进入其中0进行管道布置，并可检查能否发生干涉。在计算机上的虚拟产品设计，不但能提高设计效率，而且能尽早发现设计中的问题，从而优化产品的设计。例如美国波音公司投资40亿美元研制波音777喷气式客机，从1990年10月开始到1994年6月仅用了3年零8个月时间就完成了研制，一次试飞成功，投入运营。波音公司分散在世界各地的技术人员可以从777客机数以万计的零部件中调出任何一种在计算机上观察、研究、讨论，所有零部件均是三维实体模型。可见虚拟产品设计给企业带来的效益。 3.3虚拟产品制造 应用计算机仿真技术，对零件的加工方法、工序顺序、工装的选用、工艺参数的选用，加工工艺性、装配工艺性、配合件之间的配合性、连接件之间的连接性、运动构件的运动性等均可建模仿真，可以提前发现加工缺陷，提前发现装配时出现的问题，从而能够优化制造过程，提高加工效率。 3.4虚拟生产过程 产品生产过程的合理制定、人力资源、制造资源、物料库存、生产调度、生产系统的规划设计等，均可通过计算机仿真进行优化，同时还可对生产系统进行可靠性分析，对生产过程的资金进行分析预测，对产品市场进行分析预测等，从而对人力资源、制造资源的合理配置，对缩短产品生产周期，降低成本意义重大。 4 虚拟制造系统体系结构 CIM集成是通过物理的、逻辑的联系以便在制造设备之间传递信号，以庞大的信息流为“网线”粘连起企业活动的全部活动“节点”，共同浇结成一整块“企业机器”，实际上从各个方面降低了企业的柔性。而虚拟制造则完全是数字模型的集成，提供了有别于CIMS“物理集成”的虚拟集成方案，将相互孤立的制造技术如CAD、CAM、CAPP等等集成在一个虚拟产品制造环境下，以现实对制造过程的一一对应的模型化映射关系，它相对于物理世界有功能一致性、结构相似性的特点，是对实体制造企业的产品、作业、环境及其评价行为等等四个特征的虚拟实现。虚拟现实技术应用于现在的制造系统如CAD、CAPP、CAM，能够大大增强各个子系统之间的协调与并行。面向模型集成各个子系统功能是虚拟制造技术的关键之一，由于产品的多样性与制造过程的动态性，虚拟制造环境是一个动态多变的集成环境，其过程会产生大量的各种数据，虚拟过程的数据管理变得非常复杂。面向产品与过程的虚拟制造系统需要对产品、作业、环境和评价的数据、知识、模型进行共同特征抽取与异型制造过程创建。 拟实制造的基础是对制造过程（即把各种材料变成产品的过程）的理论和方法进行深入的了解。有了这些了解，才有可能在计算机上进行拟实制造，从而揭示一个产品制造全过程的种种复杂问题。随着拟实制造的发展，它将为工程师们提供一个从产品的概念形成、设计、制造到实现的全过程三维可视及交互的环境；它将促使实现制造驱动设计，要求设计者在设计阶段把一个产品的构思、设计、制造统统考虑好。目前，电子类产品，特别是大规模集成电路，相对地比机械类产品简单，制造过程具有通用性，发展得较成熟；机械类产品相对较复杂，进展得较慢。另外，拟实制造的实现是建筑在一个企业内外实行计算机集成基础上的，只有在大范围采用计算机集成后，才能有效地实行拟实制造，并在这基础上过渡到敏捷制造时代。因此，今天我们在大范围内推广CIMS的应用，是有很深远的历史意义的。它将为我国实现跳跃式发展，打下坚实的基础。 附录2 外文原文 Virtual Manufacturing Technology and Its Application Abstract：This paper describes the fundamental conception，the key virtual technology of virtual manufacturing and its application. Keywords：Manufacturing industry Virtual manufacturing Virtual reality 0 preface Nowadays the manufacturing industry basic technique is attain mature, its market be placed in with consumer for direction of market environment descend, product species, the time appear on market and the customer satisfaction to become main factor that the business enterprise obtains the competitive advantage. The manufacturing industry fierce competition of this kind of globalization urges to born various of the manufacturing technique and new manufacturing philosophies forerunners continuously, Virtual manufacturing technique will flow out toward the tide head in this century, it’s simple thought and high and new technique means are all worshiped by studying realm and industries . Virtual manufacturing just according to the need of the business enterprise market competition, while emphasize the gentle and fast premise, in the 80s the United States put forward of, along with the development of the computer technique and the information networks technical, get the peoples value in 90s, and acquire the quick development. 1 virtual manufacturing The basic thought of the virtual manufacturing is in the upper stream of the product process- the design stage carry on the conjecture to the product making of the whole process gather, resolving the problem that may appear in the whole stage in this stage, passing to design superior to turn once manufacturing success of attain the product. The virtual realistic technique is a dynamic state model that uses the sense organs organization to imitate the true or vain environment of true equipments born or create a person can the feeling know of environment or actuality, make person can with borrow the intuition function in three D that calculator produce imitates the true model of virtual environment. According to realistic technical virtual manufacturing technique of conjecture at an unifies the model under gather to the processes such as design and manufacturing etc., it will make with product related various process and techniques gather in three D of, imitate the true true process dynamic state of numerical model of entity on. Its purpose designs the stage in the product, asking for help to set up the mold with imitate the true technique in time, abreast, imitate to produce the article to make in the future the process is to go to various activity of the product whole life cycle to the influence that product design, estimate, examination, evaluate the product function and products can make the sex etc.. Thus and more valid of, economy of, the gentle organization produce, strengthenning decision and controling the level, lowering emolliently because of expecting to design before to behind expected to make to bring of returned to change, attain the development period and cost minimums, products of the product design quantity superior to turn and produced the efficiency to maximize. The conjecture manufacturing system is the conjecture of each manufacturing function to gather, it can see to turn to gather the scope includes and designs various functions of related sub- system, if customer support, engineering analysis, the material chooses to use, the craft plan, work pack analysis, fast prototype, even include to make all functions( such as plan, operation, control) of business enterprise to gather. The conjecture manufacturing system owns all informations of the product and related manufacturing process, including the conjecture design and making and controling the output data, knowledge and model informations.The virtual control manufacturing system returns to gather to three kinds of sub- environments of different type according to the function, the system mode that the common composing center three dollar match: (1)Conjecture manufacturing design center: the one who give design provides various tool for the purpose of conjecture design, the conjecture manufacturing, design to match the product model of design the standard( such as DFX); (2)Conjecture the manufacturing processes the center: Study to develop the product manufacturing process model and the environment models and its nalytical various viable production plan and craft programmingses; (3)Conjecture manufacturing control centre:Evaluate the product design, product prototype, produce the plan and make to imitate and control the strategy etc.. 2 conjecture manufacturing technique support The conjecture manufacturing technique is the system technique that many course synthesize, the hardware that needs to study the development to correspond gather system and software, in regard to the software technique, the related research support is as follows: Can see to turn: True, keep the view ground to reappear the subjective product and objective manufacturing processes; Basic environment: The to build up can see to turn to gather with other conjecture manufacturing function system terrace; Information description: Express various information, include data, knowledge and the united method, language righteousness, phrasing of the models; Win to lie the model: Structure, definition, the model that develop to be easy to to the process break off to get involved; The basic level gather the organization structure: Grass-roots organization structure of the hardware and software; Imitate the true model: True system model of the design in the calculator system; Applied method: The product abstraction of diverse sex and process dynamic state and common characteristic withdraw; Make the characteristic: Various material makes the variety process in the environment in the conjecture; Conjecture manufacturing system evaluation: Can make sex, craft, credibility, economy, quantity, the work period...etc.. 2.1 set up the mold technique The conjecture manufacturing system is an actuality manufacturing system under the virtual environment of reflect to shoot, is a RMS model to turn, the formalization and calculators turn abstract description and mean. The VMS set up the mold and should include: Produce the information system structure of the model, the product model and the

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