机床参数化设计CAD系统中的轴和轴承设计
杨晓
1995-04-06
摘要
随着计算机技术的发展，利用计算机进行新产品的设计已势在必行。本论文基于上述前提，开发了机床计算机辅助设计的基础软件平台中的轴承和轴部分。该软件采用对话框设计，具有良好的用户界面，其功能包括在AutoCAD软件平台（DOS环境及Windows环境）标准（和非标准）轴承、圆柱轴、圆锥轴、螺纹轴的自动绘制。同时，在软件设计时，建立了外部数据文件用以存储图形数据。
机床参数化设计CAD系统中的轴和轴承设计
第一章概论
§1.1 引言
当代微型计算机(Microcomputer）技术发展极为迅速。微型计算机的性能不断提高，成本逐年下降，其应用的发展速度也很快，特别是近年来，微型计算机的普及速度也非常快，不仅在各个技术领域，而且对文化、教育，甚至日常生活领域都产生了重要的影响。
近十年来计算机图形学和图形数据库技术得到了迅速的发展。因此CAD技术已被一切工业企业部门所广泛应用，它使设计速度大大加快，避免了设计失误，缩短了产品生产周期，提高了产品可靠性。随着CAD技术的发展，CAM技术亦已在机械加工行业中发挥重要作用。CAD／CAM系统使零件在加工过程中最大限度地利用设计阶段的信息，将设计和制造有机地联接起来，使产品的生产周期从几个月缩短到数天，而不需绘制任何图样。
工业企业中的生产活动可概括为设计、制造和管理三个方面，对于高科技产品而言，更为突出的是产品设计的先进性。而作为高科技产品开发的一个重要手段就是应用计算机进行辅助设计。因此计算机辅助设计在当今的工业企业中得到广泛的应用。
计算机辅助设计(CAD)技术是指以计算机为主要手段来生成和运用各种数字信息和图形信息，以进行产品的设计，其应用领域涉及机械、航空航天、造船、电子、土木建筑、服装等等。CAD 技术之所以能在如此短的时间里得到突飞猛进的发展，与它独到的优势是分不开的。首先，设计师在设计时可以将分析和设计综合起来进行，使得产品的性能达到最优，同时提高设计的精度和可靠性。其次，CAD系统具有强大的图形处理和数据处理(包括数据库)功能，可以迅速地完成设计过程中的各种繁重而费时的工作，使设计人员从大量设计计算、查表、绘图等重复劳动中解放出来，从而缩短了设计周期、提高了设计质量并能实现设计制造一体化，大大降低产品成本。因而，CAD系统中的图形处理和数据处理功能是衡量一个CAD系统性能优劣的重要指标。第三，采用CAD 技术有利于实现产品的标准化、系列化、通用化和模块化。并可利用现代化的通讯手段，将设计信息迅速而准确地向各生产部门传送。
杨晓
我国的CAD技术起步于七十年代，和工业发达国家相比约有10～15年的差距，国家在“七五”期间拨出大量经费用以开展各行业的CAD/CAM的应用研究，国内许多单位引进了不少CAD/CAM系统，并结合自己的情况作了二次开发，建立了适合自己的典型产品零件的图形库、数据库等，并对部分软件作了汉化工作。至今，我国的CAD/CAM已有了长足的进步，相继推出了汽车、拖拉机和装载机、动力及起重设备、组合机床、刀具、轴承、以及通用机械的CAD/CAM系统等。但总的来说，使用率仍然偏低。
研究表明，CAD技术的推广同应用领域的工业基础密切相关。由于机床品种较多，如果设计过程中只针对单一的产品进行，则会出现许多类似的零部件的重复设计和生产，造成浪费。因此，有必要利用CAD技术对机床进行模块化和参数化的设计，这对于标准化、系列化的机床生产是很有意义的。
§1.2 本课题研制的环境与背景
§1.2.1 国内外研究状况
当今国际上各大软件公司在软件的开发上都给予极大的投入，以期能在新一轮的竞争击败对手，占领市场。因此各种新的CAD软件不断推出，版本不断更新。一些在工作站、小型机上运行的CAD软件，性能相当卓越，三维造型设计的能力很强，但由于工作站、小型机价格昂贵，目前还只局限于一些大公司大企业使用，一时还难以普及。因此，本设计不采用工作站、小型机作为硬件平台。
近年来，采用单芯片微处理器为中央处理单元构成的微型计算机系统，由于许多公司在生产主板（母板）、显示器、软硬盘驱动器、各种适配卡的过程中不断发展技术，提高性能，降低成本，尤其是采用80486DX和“奔腾”（Pentium）芯片为基础的高档微机的出现，不但运算速度可分别达到66Hz和100Hz，还内置运算协处理器，大大提高了微机处理图形的能力，这对于一些规模较小的企业和个人来说无疑是一个极大的诱惑。高档微机组成的CAD系统具有系统操作方便、使用简单、PC机上的CAD系统易于修改和扩充的特点，另外，随着采用双芯片微处理器、高传输率大容量硬盘驱动器、光盘存储器和高分辨率显示器以及网络技术的日趋成熟(微机可以通过数字通信和联网技术共享主机的资源)，微机
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CAD系统在性能价格比上的优势将更为显著。所以拟定在微机硬件平台上进行CAD系统的研制。
微机上运行的CAD软件很多，如用于机械CAD的Genius系列产品，Graphisoft公司于1984年推出的用于建筑设计方面的专业软件ArchiCAD等，但最著名的应当是Autodesk公司的AutoCAD系统。该系统从数年前的2.18版、2.6版，发展到现在用于386以上微机的11版、12版，最近又推出了13版。它不但拥有UNIX版、DOS版、Windows 版以及网络版的各种AutoCAD平台，而且拥有用于三维参数化设计的集成系统AutoCAD Designer，用于真实感静态渲染集成系统AutoVision，以及复杂曲面生成系统AutoSurf等。同时，一些公司还开发了支持AutoCAD平台的应用软件，如工程图纸处理软件CAD Overlay ESP、自动矢量化软件RAStation R2V，CYCO公司的全功能图形文档网络管理/审批系统AutoManager Class等。但是，由于微机的计算和存储能力的局限，目前CAD的应用大多还限于二维图形设计。而三维图形的CAD软件（如AME、AutoCAD Designer等）尚处开发阶段。不过据最新消息，Autodesk公司已于最近推出AutoCAD 的13版，但该版本在三维图形方面是否有大的突破尚不得而知。
国内目前微机CAD系统如华中理工大学的3WCAD、北方CAD 公司的GWCADD、中科院大恒集团公司的HMCAD等等都是基于AutoCAD软件平台经过二次开发的软件。综合分析了上述各类流行的CAD系统以及目前较为流行的绘图软件，决定采用由美国AutoCAD公司1992年推出的AutoCAD R12.0绘图软件包作为本课题研制开发的软件平台。AutoCAD R12.0绘图软件包具有如下一些特点。
首先，AutoCAD R12.0绘图软件包具有强大二维图形功能，用户可以在AutoCAD环境下迅速而准确地绘出所需图形，并且修改方便。命令的执行可以通过命令行、下拉式菜单、图标菜单、对话框和数字化仪来执行命令。基于AutoCAD具有开放的体系结构，用户可以根据自己的需求扩充AutoCAD的许多功能，真正实现用户化。比如用户可以建立自己的零件符号库，定义各种自己的用户菜单等，以便自动执行用户的操作，并且可利用DCL编程语言创建自己的对话框，制作出更加友好的用户界面。
其次，AutoCAD提供了编程语言AutoLISP以及AutoCAD与C 语言的编程接口ADS(AutoCAD Development System)以供用户进行二次开发。AutoLISP是一种内嵌于AutoCAD环境内的解释型语言，它直接与AutoCAD通信，其解释器是AutoCAD运行环境的一个组成部分，用户无须控制特定函数与AutoCAD通信，语法简单，习惯约定与LISP相近，并且针对AutoCAD增加了许多功能。虽然
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它也存在着运行速度慢，内存使用量大，使用系统资源有限，安全性差的弱点，但仍被广泛采用。在Autodesk公司将ADS运用于AutoCAD R11.0以前，所有AutoCAD应用程序均由AutoLISP编写。而ADS使用C语言进行编程，它虽然有C语言的运算速度快、灵活性大、安全性和结构化好，且具有丰富的库函数供调用的特点，但由于编程较为复杂，需要外加编译器，所以一时还难以推广使用。
再次，AutoCAD提供了AutoCAD SQL扩展功能建立访问外部数据库的自定义接口ASE。
同时，AutoCAD12.0版在速度、精度等方面都上了一个新的台阶。其双精度浮点数据库能使绘图度达到小数点后16位。这意味着无论多么频繁地编辑一幅图，它是几何尺寸总保持真实。
另外，AutoCAD12.0版还有这样一些特点：
■能输入、输出TIFF、PostScript、PCX等格式的图形文件。
■改进了操作模式，使之符合通用的图形接口标准。
■文件快速装载和重新生成。
■改进三维显示控制。
■改进了绘图控制，且允许用户保存几个不同的绘图仪配制。
■改进的ZOOM命令，可以把图形快速地放大，达到280万倍。
作为AutoCAD R12.0的Windows版，它除了提供DOS版的一系列功能外，还提供空中视窗、工具条、工具箱等作业工具外，还支持多任务、元文件、拖放、DDE、OLE等Windows作业。并且，它可以通过剪贴版向AutoCAD R12.0 for Windows剪贴命令，使AutoLISP的调试变得十分方便。
本机床设计CAD系统的轴与轴承设计子系统正是基于AutoCAD R12.0开放的结构体系，选择AutoCAD R12.0的Windows版为主工作平台，兼顾AutoCAD R12.0的DOS版，在充分发挥其原有优势的前提下，以AutoLISP与DCL语言为编程工具，完成软件的二次开发工作。
§1.2.2 系统环境的软硬件配置
一个较为完整成熟的CAD系统由硬件设备和绘图软件两个基本部分组成，并可按实际需要配置适当的数据库等。机床CAD系统开发的硬件配置如图1.1，软件环境如图1.2。
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图1.1 机床CAD系统的硬件配置
由于采用AutoCAD R12，微型计算机应满足以下要求：
1.中央处理器为80386以上，包括80386、80486或Pentium。其中80386或80486SX应配协处理器80387、80487SX或运行仿协处理器程序。
2.内存4M以上，最好配备8M（Windows版需要内存4M以上，建议配备16M）。
3.运行时有至少4M的硬盘空间，而安装前应至少25M的硬盘空间（Windows版全部安装需要33M的硬盘空间）。
设计人使用的计算机软硬件配置是：
■Cyrix486DX2/50带256K缓存及32位局部总线结构（大众
486-GVT-2主板，VISA总线），32位局部总线带1M显示内
存的显示控制卡（Cirrus Logic 5422），402M硬盘
（Quantum）及32位局部总线的硬盘卡，8M内存，以及14
英寸的VAST 0.28逐行显示器。
■MS-DOS6.2，Windows 3.1中文版（PWindows 3.2），AutoCAD for Windows R12_c1（3/17/93）。
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命令 菜单对话框 程序设计语言数据库查询
图形交换 文件 显示
图形绘制打印文件输出
DOS Windows
平台AutoCAD R12 平台
用户图1.2 AutoCAD 的二次开发软件环境 §1.3机床CAD 系统内各模块之间的相互关系
为了能充分反
映机床CAD 系统内
各模块之间的相互
关系，系统设计人
在考虑了绘图、计
算等各种功能的需
求之后，绘制了图
1.3的系统联系图。
图中加粗的黑框是
本设计所应完成的
部分，而该联系图
则是本软件设计的
依据。
第二章 参数化绘图的思路 紧固件参数化设计 轴承参数化设计…… 公差标注机床ＣＡＤ设计系统装配图设计系统原理设计 原理图绘制 数据库检索 零件校核 轴参数化设计
图1.3 机床CAD 系统系统联系图
机床参数化设计CAD 系统中的轴和轴承设计
§2.1参数化绘图设计的原因
随着机械工业标准化程度的提高，机械尤其是机床设计中对标准件的选用也越来越多。在机床设计中，零件标准件图的绘制实际上是一种重复的劳动。因此，在进行设计时，设计师很希望CAD 系统能提供大量的标准件图库以备选用。而CAD 系统则根据设计师所选择的规格尺寸，自动生成相应的标准件图。这是一个CAD 系统应具备的最基本的功能，也是CAD 系统走向实用化的一个重要环节。
AutoCAD 软件平台是一个通用的绘图平台，由于软件在设计时以通用性为前提，使得Autodesk 公司不可能将AutoCAD 设计成能满足所有应用领域设计要求的软件系统。因此Autodesk 公司向用户提供了开放式的结构以及开发工具AutoLISP 和ADS ，用户可以用开发工具编制出满足自己应用要求的程序模块。同时，AutoCAD 还提供图形数据文件，用户可以用BASIC 、FORTRAN 等计算机高级语言生成图形数据文件供AutoCAD 调用。事实上，用户只有经过二次开发，才能得到适合自身需要的CAD 系统。基于上述提出了参数化绘图模块具体的设计思想。参数化设计就是选取被设计零件的主参数作为设计变量，通过选取不同的主参数，得到不同形状及尺寸的零件。
§2.2 参数化绘图的基本原理和基本思想
参数化绘图是指预先找出一个图形中各个
实体之间的拓扑关系，然后对这些拓扑关系进行编程，并设定主参数作为程序入口。在程序执行
过程中，利用主参数和预定义的拓扑关系绘出图形。通过拓扑关系，可以计算出各点的坐标值。
在参数输入模块，我们可用AutoLISP 编程的方法建立人机对话，或用DCL 语言定义出对话框，再用ADS 或AutoLISP 调用。而在几何计算模块和图形绘制模块，我们可用ADS 或
AutoLISP 编程的方法建立一个机械零件参数化的绘图程序库，用以绘制出所需的图形。
在参数化绘图中，建立一个与零件参数化程序相对应的零件主参数数据库是必需的。纵观目前国内基于AutoCAD 的二维绘图软件，一般都采用主参数直接编制于程序中的方法，虽然这样可以避免建立数据文件以及编制与外部数据文件的接口。但由于大参数输入模块几何计算模块
图形绘制模块 图2.1参数化设计基
本形式
杨晓
量绘图主参数嵌套于程序内部，对需要大内存的绘图软件来说，无疑是加重了内存的负荷。并且当需要对某一个主参数进行修改时，必须对程序进行修改，这样就要求用户有较强的编程能力，而对于一般用户来说很难做到，显然是不适合的。所以必须在建立参数化图形库的同时建立相应的数据库文件，以增加软件的柔性。本设计采用了程序数据文件、文本数据文件两种数据文件创建方式，并向用户提供了维护接口。在完成了参数化图库和数据文件的创建之后，就必须编写二者之间的接口通信程序。通信程序的编写是基于AutoCAD开放的结构体系，利用AutoLISP强大的字符串处理能力以及与菜单系统灵活的接口来完成的。
在几何计算模块，我们需要预先找出图形中各个实体之间的拓扑关系，然后对这些拓扑关系进行编程，并设定主参数作为程序入口。在程序执行过程中，利用主参数和预定义的拓扑关系绘出图形。通过拓扑关系，可以计算出各点的坐标值。
在图形绘制模块，我们需要运用各种AutoCAD及AutoLISP命令，完成直线、圆、圆弧等图形的绘制、剖面线的绘制、消隐的处理、图形的缩放、移动、旋转等工作，以绘出符合要求的图样。
通过以上步骤，就完成一个较为完整的参数化设计模块。
§2.3 机床CAD参数化设计的现状及改进思路
在设计人开始进行本设计以前，已经有人进行了一些工作，如0000、2000、7000、8000等型号的轴承参数化设计。这些工作对于启发设计人的思路，应当说是有益的。设计人参照前者的几何设计方法，进行了1000、3182100、3000、4000、6000等型号的轴承参数化设计中的几何设计，对0000、2000、7000、8000等型号的轴承也重新进行了几何设计，从而修正了以前的一些错误。
在前者所完成的参数化设计中，设计人认为其参数输入方法均不理想。他们有的采用屏幕提示、键盘输入数据的方法，对参数的标准化不能支持；有的采用图标菜单、边菜单输入数据的方法，支持了标准化，却不提供特殊需要的数据输入，系统维护性能不够良好。因此，设计人利用AutoCAD R12提供的支持DCL对话框的功能，编写了DCL程序及其AutoLISP驱动程序，既支持参数标准化，又提供特殊需要的数据输入，使用方便，系统维护性及移植性较好。
在过去若干年中，Macintosh窗口画面曾经风靡了美洲大陆，而在中国，也有许多人喜爱在计算机上使用这种画面，这主要因为它
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操作简便，用户界面友好的缘故。不久前，Microsoft公司推出的Windows也采用了这种用户友好的窗口设计，以方便非专业人员操作。AutoCAD也是如此，第9版就开始提供所谓下拉式菜单及图标菜单的操作方式，以改善其界面，但这毕竟与窗口的含义有所不同。现在第12版又提出了对话框语言，以便用户自行设计对话框功能。
使用对话框作为轴承参数的输入方法，主要就是因为它有友好的用户界面，与其他许多Windows具有相同的形象和功能，操作方便，还可以向用户提供许多信息，从而使用户学习该软件的时间可大大缩短。同时，使用对话框作为轴承参数的输入方法使程序的移植变得方便了，比起边菜单输入可以更少改动菜单文件，也留出了更多的屏幕作图空间。而同人机对话比起来，虽然在输入时占据了一部分屏幕空间，对计算机的内存量也较大，但考虑其良好的用户界面等优点，设计人认为是值得的。
对话框采用DCL语言进行定义，采用AutoLISP或ADS语言进行控制。
轴的参数化设计是前者所未进行的设计工作。设计人运用有关机械、标准化、计算机知识，进行了轴参数化设计的初步工作。使用本设计的程序，可以绘制不剖切的直轴、锥轴、螺纹轴等常用轴形。并可在直轴上绘出键槽，在锥轴中按多种不同方法输入数据，在螺纹轴中根据不同的螺纹大径自动提供不同的螺距表以供用户选择。
第三章轴承参数化绘图的实现
轴承零件在机床设计中应用很多。因此，建立一个种类齐全的轴承参数化绘图系统就尤为重要。由于轴承图形绘制较为复杂，主参数较多，以下将对它的参数化绘图设计方法作一论述。
杨晓
§3.1 轴承参数输入模块
轴承参数输入采用对话框输入，对话框形式如图3.2。
在Bearing information 中，程序将显示该轴承的幻灯片及该轴承的名称，以提供用户基本信息。
在下拉框Dia. List of Inside(d)中可输入轴承内径。
在下拉框Type 中可输入轴承类型。对于标准轴承，当轴承内径或轴承类型两项中有一项被选定后，程序将从数据文件中寻找
该轴承的各种数据，并分别送入编辑框“Size of d:”
、“Size of D:”、“Size of B:”和“Size of d1:”。这样，用户可在选择轴承时直接读到这些参数。例如，在Windows 版中，用户在确定轴承内径后打开下拉框Type 并用“↑”键或“↓”键移动光标，编辑框内的数据会随着发生变化。而在DOS 版中，只要用户完成了Dia. List of Inside(d)或Type 的点取动作，编辑框内的数据也会发生相应的变化。这种数据随动为用户按照自己的需要选取轴承提供了很大的方便。另外，如果用户需要特殊尺寸的轴承，只要直接在编辑框内输入相应的数据即可。
开始
取得参数标准
数据查找
确认输入轴承各主参数进入下一模块是
否
是否
屏幕显示各参数
屏幕显示各参数d 除尺寸外均不存在
0设内径参数为
图3.1轴承参数化设计输入模块流程
机床参数化设计CAD系统中的轴和轴承设计
图3.2 轴承参数输入对话框
The base point by axle开关提供用户基点位置的选择。
Fixed with axle开关提供用户是否画装配图的选择。
Without inner ring开关提供用户是否画轴承内圈的选择。
在这些编辑框、开关中由于除4000型轴承外一般均应有内圈，其他轴承的Size of d1:编辑框和Without inner ring开关也被置为不可选中的灰色状态。
由于轴承类零件类型较多，而且同一种类型的轴承有不同的直径系列，一个轴承又有很多主参数，所以其数据量很大。因此，决定利用AutoLISP强大的字符串处理能力，采用数据文件的作为大量数据的存储方式。数据的查询方式采用了打开、读出、关闭的文件读取方式。
轴承数据文件的建立和主参数获取模块的实现见说明书§3.3。
§3.2 轴承拓朴计算和图形绘制模块
轴承参数化绘图需要预先找出轴承图形中各个实体之间的拓扑关系，然后对这些拓扑关系进行编程，并设定主参数作为程序
杨晓
入口。在程序执行过程中，利用主参数和预定义的拓扑关系绘出图形。通过拓扑关系，可以计算出各点的坐标值。
图3.4是3000型轴承绘制拓朴关系，由于两个滚子的上下均为圆弧，点16、17、18、19、21、22、23、24等计算时采用polar 函数，使其计算得到简化。
为了绘制剖面线，在绘图时用AutoLISP 的SSGET 函数拾取剖面线区域周边的线条，然后用
HATCH 命令打上剖面线。这样，即
使绘制剖面线区域周边在屏幕以
外，绘制剖面线也不会出错。
轴承的消隐虽然在软件设计时
可以对各种常见装配形式进行参数
化的编程，但由于各种装配的性能
要求不同，所以会产生各种不同的
装配形式，出现各种不同的绘图要
求。而轴承的装配图消隐采用将轴
承孔线与轴承整体分开绘制的方
法，并且采用一个IF 判断语句。当
设计师根据对话框的提示，在
“Fixed with the axle ”开关选项中选表示要画的是轴承的消隐装配
图，程序则不绘出轴承孔线。而选择□时表示不需消隐，程序根据判断将轴承孔线连同轴承整体一起绘
出。在绘制完一个轴承后，也采用块制作的方法将该轴承制成一个块，并可对块进行旋转，这样可使向心推力轴承和单列圆锥滚子轴承的正排列和反排列的绘图变的简单。
在程序中用AutoLISP 函数SSGET 将单独的实体作为一个实体选择集，用SSADD 将逐渐生成的实体加入这一实体选择集，然后调用块制作命令BLOCK 将它做成零件块，最后用插入块命令INSERT 将该零件块插入。块插入时，可用鼠标拖动方式或键盘输入方式来确定角度。本模块中做了上述的程序设计步骤，增强了使用时的灵活性，方便了用户。
§3.3 数据文件的建立和使用
图3.4 3000型轴承绘制拓朴关系
机床参数化设计CAD系统中的轴和轴承设计
§3.3.1 数据文件的建立
数据文件是一个文本文件(.TXT)，采用常用的DOS文本编辑器EDIT、EDLIN或Windows的记事本(Notepad)等不带格式的文本编辑器来建立。如使用WPS、Write for Windows等带格式的文本编辑器来建立，则必须将其用非文本状态编辑或存盘。数据文件中横列代表同一直径不同直径系列的参数，竖列代表同一直径系列不同外径和宽度的的参数。表3.1列出了0000轴承的一段数据。?|在建立文件时，必须注意严格将各列对齐，而且数值的字符串长度也有限制，本软件中规定为3。在数据输入时，不能超过，否则会造成读入时多余部分被忽略，造成数据错误。如果数据必须超过3位，主参数获取模块需另行编制。如4000型轴承，由于其不带内圈的型式需要多一个尺寸d1，而且该尺寸的位数较多，设计人就为其单独编制了一个数据访问程序。
列值(分别为第1,5,9,14,18,23,27,32,36列中的值)
………………………
17 35 10 40 12 47 14 62 17 ──行值
20 42 12 47 14 52 15 72 19
25 47 12 52 15 62 17 80 21
30 55 13 62 16 72 19 90 23
35 62 14 72 17 80 21 100 25
………………………
│││││││││
轴 0100型 0200型 0300型 0400型
承轴轴轴轴轴轴轴轴
内承承承承承承承承
径外宽外宽外宽外宽
径度径度径度径度
表3.1 0000型轴承的数据
§3.3.2 主参数获取模块的实现
杨晓
参数获取模块的基本思想
是，程序根据设计师选择的轴承类型打开(OPEN )相应的轴承数
据文件。然后用READ-LINE 函数读入一行字符串(数据行)，同时用STRCAT 语句读直径值，即字
符串前三位，并将该字符串转换
为整型值。随后，判别该直径是否为设计师所选。若不是，则读
入下一行，若是则将这一行值赋
给全局变量。这一行数据包括同一类型、同一直径、不同直径系
列的所有轴承主参数，在赋值的
同时将该字符串转换为数值类型(ATOF )。随后直接运行绘图程
序，绘图程序利用STRCAT 获取
上述全局变量中相应位置的数值，然后进行绘图。图3.3为主参数获取模块的流程。
采用上述方法增加了参数查
找数据文件的程序，但因为它与绘图程序分离，同时各类轴承的数据文件格式基本一致，这样用一个参数查找模块就可以完成多种类型的轴承主参数的查找。所
以，程序只需驻留一次即可供多个绘图模块共享，免去了将参数
查找模块置于每一个绘图模块之前的做法，减少了程序的重复性，
节约了内存的开销。
至此，轴承参数化标准件绘图模块已经完成。由于该模块是设计成用菜单命令进行驱动执行的，所以用户只要通过移动式下拉式菜单中的Maching 项（Windows 版为第11项，DOS 版用同时按Shift 键和点输入设备上的第二键来调用），再选中Bearing...项来调用图形菜单，通过选取所需的轴承型号就可自动执行相应的功能，无须用命令行来调入文件、键入执行命令的方式来执行。
图3.3主参数获取模块的流程
机床参数化设计CAD 系统中的轴和轴承设计
第四章 轴参数化绘图的实现
轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件（例如齿轮、蜗轮等），都必须安装在轴上才能进行运动及动力传递。因此，轴是机床设计中最主要的零件之一，轴的参数化设计就成为机床参数化设计中的一个重要方面。
从机械设计的观点，轴可分为直轴和曲轴两大类，而机床设计中应用的主要是直轴。直轴根据外形不同，又可分为光轴和阶梯轴。但如果从模块的角度来考虑，设计人认为根据直轴外形不同，主要可分为圆柱轴、锥轴、螺纹轴、花键轴等，而倒角、沉割等小结构，则可以被认为是一种特殊的锥轴或圆柱轴。因此，本设计完成了圆柱轴、锥轴、螺纹轴等的参数化设计，可绘出不剖切的上述图形。 §4.1轴参数化设计的输
入模块
轴的参数化设计出于与
轴承同样的考虑，以采用对
话框的方法加以实现。 §4.1.1圆柱轴输入模块
圆柱轴的参数不多，但尺寸范围较大。为了提供标准直径系列，可能需要将列
表拉得很长。这样，用户就不得不花较多的时间来选取
直径。因此，本设计根据标
准直径优先数系的特点，设
计了两个下拉列表框，一个存放从φ10mm 到小于φ
100mm 的直径基本参数，另一个则存放0.1、1、10、100、10000的直径比例参数。这样，用户通过分别选取这两个参数，就可以得到从1mm 到95000mm 的各种轴径，完全可以满足机床设计的各种需要。而长度则由用户自由选择。 开始输入直径基本参数标准确认键盘输入直径参数
进入下一模块是
否是否屏幕显示直径参数
设直径参数为 0输入直径比例参数
图4.1 圆柱轴参数化设计参数输入流程
杨晓
图4.2是圆柱轴的参数化设计输入对话框，采用DCL 语言定义，AutoLISP 控制。
在对话框的下拉列表框Dia. of Axle:中，用户可输入直径的基本参数，而在下拉列表框Dia. of Scale:中则可输入直径的比例参数。当上述两参数中有一个被选定后，编辑框Dia. Size:中就会出现轴的直径数值。同样，在对话框的下拉列表框Length of Axle:中，用户可输入长度的基本参数，而在下拉列表框Length of Scale:中则可输入长度的比例参数。当上述两参数中有一个被选定后，编辑框Length:中就会出现轴的直径数值。
在下拉列表框Base End 和Another End 中，可以输入基点端和
另一端的类型。Bevelling 为带倒角，Notching 为带沉割，而Nothing
则为不带这些结构。Set size 按键用于设置尺寸。当尺寸设置完成后，对话框中将出现当前的尺寸值。
开关With a keyway 用于确定所画圆柱轴是否带有键槽。当开关为“”时程序将绘制一带有键槽的圆柱轴。
本设计的图形幻灯片能随用户所选的不同类型而变化，作为类型预览。当用户在基点端或另一端选取各种不同类型，或按动开关With a keyway 时，预览图形都会立刻改变。
由于轴上键槽尺寸按国家标准由轴的直径所决定，而键槽也有不少参数。考虑到以后绘制剖面图等的需要和数据维护的要求，决定与轴承模块一样，也利用AutoLISP
强大的字符串处理能力，
图4.2 圆柱轴参数化设计参数输入对话框
机床参数化设计CAD 系统中的轴和轴承设计
采用数据文件的作为大量数据的存储方式。数据的查询方式仍采用打开、读出、关闭的文件读取方式。
键槽数据文件的建立和主参数获取模块的实现见本文§4.3。 §4.1.2锥轴参数输入模块
与圆柱轴不同，锥轴的参数有多种输入方法。就锥轴的种类而言，可分为
标准锥轴与
非标准锥轴，
而非标准锥轴又可分为
以下三种基本形式：
■输入两端直径及长度；
■输入一端直径、锥度及长度；
■输入一端直径、角度及长度。
为了适应这多样
化的输入方法，本设计
采用多重对话框的方
式。现将这些对话框分
别作一介绍。
图4.3是锥轴参数化设计的第一级对话
框。
当用户按下Standard Taper
Axle 按钮，系统将调用图4.4所示的标
准锥轴对话框，供用户选择标准锥轴
的参数。
当用户按下Non-Standard
Taper Axle 按钮，系统将调用图4.5
所示的非标准锥轴对话框，供用户选择非标准锥轴的参数。 图4.3锥轴参数化设计的第一级对话框
图4.4标准锥轴对话框
图4.5非标准锥轴对话框
杨晓
在如图4.4所示的标准锥轴对话框的下拉列表框Name of taper axle 中，设计提供了莫氏圆锥0至6号，以及7:24锥度的30、40、50、60号。只要用户选定了标准锥轴的型号，程序将自动从数据文件中查出
其各参数，供
几何计算模
块使用。
同时，Dmax is in
the Base
Point 开关提供用户最大直径是否在基点端的选择。
图4.5的非标准锥轴对话框向用户提供了三种数据输入方法的选项。用户能选择也只能选择其中的一种。
○Dia. of Max ，Dia of Min ，Length 选项提供输入两端直径及长度；
○Dia.,Taper,Length 选项提供输入
一端直径、锥度及长度；
○Dia.,Angle,Length 选项提供输入
一端直径、角度及长度。
当某一选项被选中时，对话框的中
相应项前的“○”中将出现黑点，如图
4.5中的Dia. of Max ，Dia of Min ，Length
选项。
由上述三个选项，可分别调用三个
不同的对话框，如图4.6～4.8所示，由于其意义比较明确，本文不再赘述。只是
要注意，三者的开关是有区别的，图4.6的开关是关于最大直径是否在基点的选择开关，而图4.7、4.8的开关是直径是否是为最大直径的选择开关。因为对于图4.6所示的对话框，最大、最小直径已经给出，需要确定的是基点处属于那个直径；而图4.7及图4.8均只给出一个直径，从设计步骤来看应该必然是基点处的直径，但该直径是否属于最大直径，则需要用户加以确认。
图4.7输入一端直径、 锥度及长度对话框 图4.6输入两端直径 及长度对话框
图4.8输入一端直径、角度
及长度对话框
机床参数化设计CAD系统中的轴和轴承设计
§4.1.3 螺纹轴参数输入模块
螺纹轴因螺纹本身的多
样性而显得比较复杂。就直螺
纹的牙形而言，就有普通螺纹
（三角牙形）、梯形螺纹、矩
形螺纹、锯齿形螺纹等多种，
而普通螺纹又分为牙形角55
°、60°两类，60°牙形角
的还有公制普通螺纹和英寸
制普通螺纹（又称为ABC统一
螺纹）两种。每种螺纹根据螺
距不同，还要再分出若干种。
加上管螺纹，又有许许多多。
因此，要在短短十星期的毕业
图4.9螺纹轴参数输入对话框
设计中将这些螺纹都列入机
床参数化设计CAD系统，是不可能的，也是不必要的。设计人根据实用和能对以后的设计者有所启迪的构想，选取60°牙形角公制普通螺纹作为设计对象，展开了工作。
公制普通螺纹根据不同的大径，螺距系列各不相同。为了能在对话框的列表框中列出，需要将列表的值构造成一个AutoLISP 的表，而AutoLISP采用数据文件行读入的方法是一个长字符串，改造成AutoLISP表有一定的难度。经过努力这一问题已经得到解决，具体方法见§4.3。
在图4.9的对话框里，当用户在Dia. List中选定一个螺纹大径时，程序先将该螺纹大径送入编辑框Dia. Size，再查出该大径时对应的螺距，并送入螺距列表框Pitch List。由此，用户可选择其中的一个，这个螺距将被送入编辑框Pitch Size中。
§4.2 轴的拓朴计算和图形绘制模块
轴的拓朴关系比较简单，除了锥轴的锥度因大端位置是否在输入端有些变化外，其余均较简单。因此，本文仅对锥轴的拓朴关系作一介绍，其余不再赘述。下面是一段在点取图4.7的OK键所调用的自定义LISP函数。
(defun ok_taper_dkl () 定义LISP函数
(setq l (atof (get_tile "l"))) 将对话框的长度编辑框的字符串
读入并转换为实数
滚动轴承CAD上机实验要求（2009.10.26）1）完成滚动轴承CAD程序设计（具体要求见附） 2）通过比较教材例10-1设计结果，验证程序的正确性3）参数化图形显示滚动轴承结构图（任选一个类型） 附：滚动轴承CAD设计参考程序 ！此处添加变量定义 Private Sub Command1_Click() Form1.Hide Form2.Show r1 = Val(Text1.Text) r2 = Val(Text2.Text) a = Val(Text3.Text) d = Val(Text4.Text) f1 = Val(Text5.Text) f2 = Val(Text6.Text) n = Val(Text7.Text) lh = Val(Text8.Text) s = Val(Text9.Text) m = Combo1.Text '深沟球轴承（GB276-82) d=10~110 aa1(0, 0) = 1.95: aa1(0, 1) = 2.23: aa1(0, 2) = 2.51: aa1(0, 3) = 2.79: aa1(0, 4) = 4.47: aa1(0, 5) = 5.2: aa1(0, 6) = 6.91: aa1(0, 7) = 8.66: aa1(0, 8) = 9.45: aa1(0, 9) = 11.96: aa1(0, 10) = 12.95: aa1(0, 11) = 15.99: aa1(0, 12) = 19.35: aa1(0, 13) = 19.74: aa1(0, 14) = 24.2: aa1(0, 15) = 26.07: aa1(0, 16) = 31.36: aa1(0, 17) = 33.75: aa1(0, 18) = 39.17: aa1(0, 19) = 39.17: aa1(0, 20) = 44.08: aa1(0, 21) = 49.77: aa1(0, 22) = 57.39 '特轻系列1的C0 aa1(1, 0) = 3.52: aa1(1, 1) = 3.93: aa1(1, 2) = 4.3: aa1(1, 3) = 4.62: aa1(1, 4) = 7.22: aa1(1, 5) = 8.08: aa1(1, 6) = 10.17: aa1(1, 7) = 12.46: aa1(1, 8) = 13.09: aa1(1, 9) = 16.2: aa1(1, 10) = 16.94: aa1(1, 11) = 20.47: aa1(1, 12) = 24.36: aa1(1, 13) = 24.66: aa1(1, 14) = 29.68: aa1(1, 15) = 30.89: aa1(1, 16) = 36.54: aa1(1, 17) = 39.02: aa1(1, 18) = 44.6: aa1(1, 19) = 44.44: aa1(1, 20) = 49.56: aa1(1, 21) = 55.29: aa1(1, 22) = 62.94 '特轻系列1的C aa1(2, 0) = 2.23: aa1(2, 1) = 3.05: aa1(2, 2) = 3.49: aa1(2, 3) = 4.48: aa1(2, 4) = 6.2: aa1(2, 5) = 6.98: aa1(2, 6) = 10.04: aa1(2, 7) = 13.67: aa1(2, 8) = 15.94: aa1(2, 9) = 17.71: aa1(2, 10) = 19.84: aa1(2, 11) = 25.11: aa1(2, 12) = 27.98: aa1(2, 13) = 34.18: aa1(2, 14) = 37.59: aa1(2, 15) = 41.26:
五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。 简介 装备制造业是一国工业之基石，它为新技术、新产品的开发和现代工业生产提供重要的手段，是不可或缺的战略性产业。即使是发达工业化国家，也无不高度重视。近年来，随着我国国民经济迅速发展和国防建设的 需要，对高档的数控机床提出了迫切的大量需求。机床是一个国家制造业水平的象征。而代表机床制造业最高境界的是五轴联动数控机床系统，从某种意义上说，它反映了一个国家的工业发展水平状况。长期以来，以美国为首的西方工业发达国家，一直把五轴联动数控机床系统作为重要的战略物资，实行出口许可证制度。特别是冷战时期，对中国、前苏联等社会主义阵营实行封锁禁运。爱好军事的朋友可能知道著名的“东芝事件”：上世纪末，日本东芝公司卖给前苏联几台五轴联动的数控铣床，结果让前苏联用于制造潜艇的推进螺旋桨，上了几个档次，使美国间谍船的声纳监听不到潜艇的声音了，所以美国以东芝公司违反了战略物资禁运政策，要惩处东芝公司。 五轴机床的种类 有摇篮式、立式、卧式、NC工作台+NC分度头、NC工作台+90°B轴、NC工作台+45°B 轴、NC工作台+ A轴°、二轴NC 主轴等。 A轴和C轴最小分度值一般为0.001度，这样又可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔等。A轴和C轴如与XYZ三直线轴实现联动，就可加工出复杂的空间曲面，当然这需要高档的数控系统、伺服系统以及软件的支持。这种设置方式的优点是主轴的结构比较简单，主轴刚性非常好，制造成本比较低。但一般工作台不能设计太大，承重也较小，特别是当A轴回转大于等于90度时，工件切削时会对工作台带来很大的承载力矩。另一种是依靠立式主轴头的回转。主轴前端是一个回转头，能自行环绕Z轴360度，成为C轴，回转头上还有带可环绕X轴旋转的A轴，一般可达±90度以上，实现上述同样的功能。这种设置方式的优点是主轴加工非常灵活，工作台也可以设计的非常大，客机庞大的机身、巨大的发动机壳都可以在这类加工中心上加工。这种设计还有一大优点：我们在使用球面铣刀加工曲面时，当刀具中心线垂直于加工面时，由于球面铣刀的顶点线速度为零，顶点切出的工件表面质量会很差，采用主轴回转的设计，令主轴相对工件转过一个角度，使球面铣刀避开顶点切削，保证有一定的线速度，可提高表面加工质量。这种结构非常受模具高精度曲面加工的欢迎，这是工作台回转式加工中心难以做到的。为了达到回转的高精度，高档的回转轴还配置了圆光栅尺反馈，分度精度都在几秒以内，当然这类主轴的回转结构比较复杂，制造成本也较高。 国外五轴联动数控机床是为适应多面体和曲面零件加工而出现的。随着机床复合化技术的新发展，在数控车床的基础上,又很快生产出了能进行铣削加工的车铣中心。五轴联动数控机床的加工效率相当于两台三轴机床，有时甚至可以完全省去某些大型自动化生产线的投资,大大节约了占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。市场的需求推动了我国五轴联动数控机床的发展，CIMT99 展览会上国产五轴联动数控机床第一次登上机床市场的舞台。自江苏多棱数控机床股份有限公司展出第一台五轴联动龙门加工中心以来，北京机电研究院、北京第一机床厂、桂林机床股份有限公司、济南二机床集团有限公司等企业也相继开发出五轴联动数控机床。 当前，国产五轴联动数控机床在品种上已经拥有立式、卧式、龙门式和落地式的加工中心，适应不同大小尺寸的杂零件加工，加上五轴联动铣床和大型镗铣床以及车铣中心等的开发，基本涵盖了国内市场的需求。精度上，北京机床研究所的高精度加工中心、宁江机械集
·· 铸钢轴承座铸造工艺设计与验证 收稿日期：2018-01-02收到初稿，2018-03-08收到修订稿。 作者简介：李伟华（1985-），男，工程师，硕士，主要从事铸造工艺设计与开发工作。E-mail ：liweihua007@https://www.doczj.com/doc/ef7457592.html, 李伟华1，陈 成2，张云博3 （1.广州启帆工业机器人有限公司，广东广州511356；2.国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心， 广东广州510530；3.上海重型机器厂有限公司，上海200245） 摘要：针对传统工艺铸件试制周期长，以铸钢轴承座为例，采用铸造CAE 软件Experto-ViewCast 辅助工艺设计和凝 固模拟验证，快速地确定了工艺方案，该方案生产的轴承座质量良好。铸造CAE 技术的应用，可缩短铸件试制周期，且减少铸造缺陷的产生。 关键词：工艺设计；铸造CAE ；轴承座 中图分类号：TG269 文献标识码：A 文章编号：1001-4977（2018）05-0447-04 LI Wei-hua 1, CHEN Cheng 2, ZHANG Yun-bo 3 (1. Guangzhou STS Industrial Robot Co., Ltd., Guangzhou 511356, Guangdong, China; 2. Patent Examination Cooperation Center of the Patent Office, SIPO, Guangdong, Guangzhou 510530, Guangdong, China; 3. Shanghai Heavy Machinery Plant Co., Ltd., Shanghai, 200245, China) Casting Process Design and Practical Production for Cast Steel Bearing Block To aim at overcoming the long development time of the traditional process design method for castings, the cast steel bearing block was taken as an example. By using CAE software Experto-ViewCast, the process design and solidification simulation were done for the cast steel bearing block, and its casting process scheme was determined quickly. The quality of the bearing block produced based on the process scheme was good. By using the casting CAE technology, the process design time of castings can be shortened, and the casting defects can be reduced. casting process design; casting CAE; bearing block 铸造 FOUNDRY May 2018Vol. 67 No.5 铸件新产品工艺设计通常基于模数法和热节圆法，工艺方案的优劣则由首件产品的检查结果来判断。首件产品往往存在较多的或者严重的缺陷，需要进行多次浇注试验来调整工艺设计。该方法不仅材料浪费严重，而且工艺优化周期长，无法满足新产品开发的需求。铸造CAE 技术以铸件充型和凝固过程为研究对象，采用数值分析技术、数据库技术与可视化技术，计算和显示铸件成形过程中的流场、温度场和应力场等分布，并根据模拟结果预测铸件质量，从而改进铸造工艺[1]。 作者在工艺设计过程中，采用铸造CAE 技术提前预测产品缺陷，根据缺陷进行工艺设计，并模拟产品凝固过程，用模拟替代浇注试验。该方法经作者多次实践，取得了良好的效果，可减少铸造缺陷，同时缩短铸件试制的周期。本研究以铸钢轴承座为例，介绍了铸造CAE 软件Experto-ViewCast 辅助工艺设计和凝固模拟的过程。 图1为轴承座零件三维实体模型，其整体尺寸为 1770 mm ×1 660 mm ×1 165 mm ，轴孔尺寸为Φ1 160 mm 。轴承座为对称结构，局部厚实部位位于两端，最大厚度为516 mm ；净重11 711 kg ，材质为ZG230-450，化学成分要求见表1，力学性能要求见表2；轴孔Φ1 160 mm 面UT 探伤和MT 探伤，探伤验收标准依照JB/T5000.14—2007；铸件内部不得有缩孔、缩松、气孔、夹杂及裂纹等；表面不得有粘砂、夹砂、飞边、毛刺及氧化皮等。 图1 轴承座三维实体模型 Fig. 1 The three-dimensional solid model of the bearing block 表1化学成分要求 Table 1The requirement of chemical composition w B /% C 0.22~0.29Si 0.70~1.2 Mn 0.30~0.50 S ≤0.020 P ≤0.020 厚实部位 447万方数据
机械制造技术基础 课程设计说明书 设计者： 指导教师： 学号： 班级：
机械制造技术基础课程设计任务书设计题目升降杆轴承座零件图 轴承座两端面的夹具 内容： 1.零件图1张 2.毛坯图1张 3. 机械加工工艺过程综合卡片1张 4. 铣床夹具装配图1张 5. 铣床夹具零件图1张 6. 课程设计说明书1份
目录 一、零件的分析 (1) （一）零件的作用 (1) （二）零件的工艺分析 (1) 二、工艺规程设计 (2) （一)确定毛坯的制造形式 (2) （二）基面的选择 (2) （三）制定工艺路线 (2) （四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 (4) （五）确立切削用量及基本工时 (5) 三、夹具设计 (13) （一）问题的提出 (13) （二）卡具设计 (13) （三）夹具零件 (14) 四、设计体会 (17) 五、参考文献 (18)
序 言 机械制造技术基础课程设计是在学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.是进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 希望能通过这次课程设计对我们未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼我们的分析问题、解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。 一、零件的分析 （一） 零件的作用 题目所给的零件是升降杆的支承部件——升降杆轴承座。该零件适用范围广，主要用于支承轴类的零件。使轴类零件能获得所需的同轴度和很高的回转精度，能保证运动的可靠性。 （二） 零件的工艺分析 轴承座有三组加工表面，并有一定位置要求，其中尺寸要求较高的有：具体分述如下： 1. 以0.046052φ+的中心加工表面 这一组加工表面包括：一个82mm ?110mm 的矩形表面及长宽各为50mm 深度为2mm 的矩形槽。其中，主要加工表面为82mm ?110mm 的矩形表面。 2. 以82mm ?110mm 的矩形表面加工表面 这一组加工表面包括：两个78φ圆柱的左右表面及表面外的螺纹孔；两个0.046052φ+圆柱的内表面；两圆柱上的两个孔。 这两组加工表面之间有着一定位置要求，主要是： 两个0.046052φ+孔相对底平面之间的平行度公差为0.12。
Grasshopper 参数化建筑设计应用 摘要：在各种常用的参数化辅助设计软件当中，Rhinoceros 和Grasshopper 组成 的参数化设计平台是目前最为流行、使用得最为广泛的一套设计平台，Grasshopper独特的可视化编程建模，适合于前期方案构思阶段的快速实验。Grasshopper 采用并行数据控制方式。使得简单的程序可以处理复杂的的数据控制。它不需要太多任何的程序语言的知识就可以通过一些简单流程方法达到设计师所 想要的模型。Grasshopper 其很大的价值在于它是以自己独特的方式完整记录起始模型（一个点或一个盒子）和最终模型的建模过程，从而达到通过简单改变起始 模型或相关变量就能改变模型最终形态的效果。当方案逻辑与建模过程联系起来时，grasshopper可以通过参数的调整直接改变模型形态。这无疑是一款极具特点、简单易行的参数化设计的软件。 关键词：参数化设计；Grasshopper；模型；变量绪论参数化建模技术在辅助 建筑设计上的应用越来越广泛，参数化设计，对应的英文是Parametric Design 标 准的英语表达是：ParametricDesign is designing by numbers.（Prof.Herr from ShenZhen University）。 它是一种建筑设计方法该方法的核心思想是，把建筑设计的要素都变成某个 函数的变量，通过改变函数，或者说改变算法，人们能够获得形态各异的建筑设 计方案。通过对Grasshopper 在建筑设计应用中的研究，可以帮助我们更好的理 解参数化设计建筑本身对建筑行业的影响，参数化概念的引入，可以对复杂形体 建筑构造进行精确调节，在保持固有衍生关系的前提下，进行最优化设计；并且 可以引入相应数学算法，使建筑自身在一个严密逻辑下进行自我设计。 一、Grasshopper 参数化设计概述1、目前参数化软件应用现状：参数化设计 工具随时间的发展和参数化设计的广泛应用，由一开始的应用其他领域的软件逐 渐发展到应用为建筑领域专门开发的软件。如动画领域的Maya、3dsmax,虽然是 为动画产业设计的软件，但其中有大量功能经恰当使用也可用来定义物体间的几 何逻辑关系。 UG、TopSolid 拥有明确的几何逻辑、强大的造型控制能力、极为准确的建模 功能以及直接将模型转化为施工图纸的建造服务功能。它们虽属工业化设计软件 却被用于辅助建筑设计。还有一类专门为建筑师开发的软件或插件。如以CATIA 为平台GT 开发的Digital Project、以RHINO 为平台的Grasshopper、Autodesk 公司 开发的Revit、以MicroStation 为平台开发的Generative Component 等。上述软件 可被应用于项目的不同阶段，也有各自不同优势。Revit Architecture 软件经过逐 渐的改进，目前已经具有了非常完善的建筑参数化设计与作图功能，其提供的族(Famliy)模型编写平台能够为建筑师较快掌握，建立特定制图环境所需的参数化模型、详图构件与标准符号。DP 主要应用于整个工程全面设计、生产、管理的较好选择。 2、Grasshopper 编程建模在各种常用的参数化辅助设计软件当中，Rhinoceros 和Grasshopper 组成的参数化设计平台是目前最为流行、使用得最为广泛的一套设计平台，Rhinoceros 建模软件拥有强大的造型能力和Grasshopper 独特的可视化编程建模，两者结合比较适合于前期方案构思阶段的快速实验。Grasshopper 采用并行数据控制方式。使得简单的程序可以处理复杂的的数据控制。它不需要太多任何的程序语言的知识就可以通过一些简单流程方法达到设计师所 想要的模型。
毕业设计论文 设计（论文）题目：轴承座铸造工艺及工装设计 下达日期： 2007 年 4 月 28 日 开始日期： 2007 年 4 月 28 日 完成日期： 2007 年 6 月 8 日 指导教师：小峰 学生专业：材料成型与控制技术 班级：材料0401 学生姓名：春晖 教研室主任： 材料工程系
摘要 铸造是一种将金属熔炼成流动的液态合金，然后浇入一定的几何形状、尺寸大小的型腔之中，凝固冷却后成为成为所需要的零件毛坯的一种制作方法。 本文通过对铸造这一特殊工种的诠释和此铸件的特点相结合给予了比较合理的方法。从铸造工艺的设计到整个铸造工艺的设计我们对此都作了比较详细的论证、对比、数据和计算，并且从中选择较优的方法和方案给以了较合理的应用和实施。 首先我们对所设计的的铸件进行了认真的分析，读懂零件图的几何形状、主要结构和特殊部位以及铸件的工艺要求、工装要求等给以较合理的思考。其次设计此铸件的整个工艺过程：其中包括铸造方法的选择、分型面的选择及确定、浇注系统的选择及计算设计、铁液的凝固、以及对所要产生缺陷的防止方法和补缩等问题上午考虑设计。然后对所设计的工艺过程进行工装设计：其中包括模样的设计、模底板的设计、芯盒的设计、砂箱的设计等，而且对这些工装的定位及夹紧等问题进行解决。最后对所设计的整个过程给以检验、总结。进一步对此设计的成功率给以进一步的保障。 关键词：铸造，工艺，工装，缺陷 BEARINGSEAT TECHNRQUE FROCK DEVISE
ABSTRACT Making the smelt metal become the mobile liquid state alloy, pouring-in solidifies in the type cavity having the certain geometry form and dimension, becoming something be needed part blank after cooling down. This making method is called cast-on outwell. This passage has given comparatively rational method through the annotation to one peculiar kind of work in production combining with this casting characteristic .And in entire casting technique design, we have all made comparatively detailed demonstration , contrast, and compute , have chosen the best method and scheme , have carried out more rational application and be put into effect。We have carried out conscientious analysis on what be designed that casting first , have read the geometry form , main structure and peculiar location knowing part picture, casting technological requirements , frock request etc.， giving more rational thinking. Secondly, design the casting entireness procedure including cast-on outwell method choice, mark type choice and for sure, teeming system choice and secretly scheme against design, iron liquid solidification, and face to face need to come into being defect preventing from method and fill a vacancy and so on . The frock being in progress to what the designed procedure is designed, it includes the appearance design , model bottom board design , core box design , the sand box design etc., the problem such as fixing position and clamping to these frocks is in progress solve. Finally we checked and summed up entire process of the designs, Give a further guarantee further to the success rate that this designs. KEY WORDS:casting，technique，frock，defect
目录 第一部分工艺设计 1 设计任务 2 零件工艺性分析 3 毛坯的选择 4 工艺过程设计 5 确定毛坯尺寸、机械加工余量及工艺尺寸第二部分夹具设计 1 设计任务 2 确定定位方案、选择定位元件 3 夹紧机构的选择和设计 4 定位误差的计算 5 对刀装置的选择 6 夹具在机床上的定位和夹紧 小结 参考书目
第一部分工艺设计 1.设计任务 本次所要加工的零件为轴承座，以下为轴承座示意图： 材料：45号钢 零件生产纲领：中等批量 2.零件工艺性分析 零件材料为45号钢，优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板、梢子、导柱等，但须热处理。调质处理后零件
具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质＋表面淬火提高零件表面硬度。 一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质＋表面淬火高。其表面含碳量0.8－－1.2％，芯部一般在0.1－－0.25％（特殊情况下采用0.35％）。经热处理后，表面可以获得很高的硬度（HRC58－－62），芯部硬度低，耐冲击。 以下是轴承座需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求： （1）.考虑到轴承孔的平行度公差，Φ47K6003 .0013 .0+-mm 轴承孔可以 用铣镗床镗孔； （2）.轴承孔的侧面和和其他端面都可以考虑用铣床进行加工； （3）.工件底面的平面度公差和底面的粗糙度要求，底面需要进行精加工铣削。 （4）.两个Φ8的定位销由于有较高的粗糙度要求，有需要进行精加工。 3.毛坯的选择 由于零件的材料为45钢，零件的形状规则，同时由于零件属于中批生产，零件的轮廓尺寸不大，为了便于生产故选用模锻毛坯。 模锻加工工艺的几点优势：①由于有模膛引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂；②锻件内部的锻造流线比较完整，从而提高了零件的机械性能和使用寿命。③锻件表面光洁，尺寸精度高，节约
参数化设计的建筑设计方法研究 摘要：非线性科学理论的不断发明，突破了线性科学对人类的束缚，人们对欧几里德几何体系产生了怀疑，影响到人类产品制造业，则表现为产品形态的非标准化;清除了时间与空间的二元对立，表现了时空统一的状态；歌颂了高度的连续性与流动性。建筑物也像其他人造物一样受这些新的科学理论的影响，开始摆脱规则标准几何形体的枷锁，走向非线性参数化的发展道路。参数化设计植根于软件的发展，发自建筑学对于周边领域或是学科的借鉴； 关键词：非线性建筑；现象学设计方法；生成性参数化设计; 关系构建式参数化设计；脚本设计 全球化经济是当代真实的准则，将所有的东西都变成了商品，所有的地方都变成了市场。过度的媒体文化缩小了天真的或是独特的发明的可能性，吸收了所有的不同和例外。所有的优势都已经被占有过，所有的事情也都被做过，想过，或是规划过。建筑也是如此，大多数的建筑会被层层的建筑规范，区域规划，工业准则，标准化参数，市场需求甚至政治需要所包围，事实上建筑师所拥有的自由是一种已经被限定过的自由。先进的建筑诞生于建筑师终于认识到自己跳不出这种已经被限定过的自由，而所有“创造美好世界”的幻想都只是庸人自扰，于是伴随着名称的变化也伴随着所标榜的“主义”的变化，从“批判”变成了“后批判”（从解构到后解构，从后现代到后后现代）。这种变化实际上代表了一种倒退——因为“后”并不代表“超越”，而仅仅代表“之后”。在当代先进的建筑师中两个最大的力量，“Dutch派”和“Parametric派”，“Dutch派”算是一种简称——代表库哈斯和他的模仿者及追随者们。他们的作品建立在差异的人类特性和弱点之上，喜欢寻找已知社会和系统的漏洞，然后进行反向的设计，并且喜欢用大量的统计学数据和量化的研究来兜售他们机智的结果。而另外一种建筑学的力量可以称为“Parametric派”，或是”Parametric Design”(参数化设计）。 在这里有必要先介绍一下非线性建筑的概念，非线性建筑人们往往忽视最普通的自然现象，比如自然界中的万物都是非规则的形状便是一例。无论植物、生物还是动物，包括人本身在内，其形状没有一个是规则状的。但是，在人类世界中，人造物大部分却都是规则规范的几何形体，建筑更是如此。原因之一可能与人类坚信欧几里德几何理论有关，原因之二也许是因为人类生产能力有限，技术条件不够，因而，依靠仅有的生产技术能力只能制造出简单标准的人造物体。然而上世纪中叶开始，非线性科学理论的不断发明，突破了线性科学对人类的束缚，人们对欧几里德几何体系产生了怀疑，影响到人类产品制造业，则表现为产品形态的非标准化。模糊理论、混沌学、耗散结构理论、涌现理
轧辊轴承座拆卸装置设计与分析毕业设计 目录 摘要................................................... 错误！未定义书签。ABSTRACT ................................................. 错误！未定义书签。 1 绪论 (1) 1.1轧机技术国内外发展现状 (1) 1.1.1轧机技术国外发展 (1) 1.1.2国内轧钢技术的发展 (3) 1.2轴承座拆卸技术 (3) 1.2.1传统轴承座拆卸技术 (4) 1.2.2国际上采用的轴承座拆卸技术 (4) 1.3本文的研究 (4) 1.4本章小结 (5) 2轴承座拆卸装置工作原理和参数计算 (6) 2.1轴承座拆卸装置工作原理 (6) 2.2轴承座参数的计算 (7) 2.3小车装置及升降平台参数计算 (7) 2.3.1小车车轮的选择 (7) 2.3.2车轮疲劳强度计算 (7) 2.3.3液压缸的选择 (8) 2.4大车装置参数计算 (10) 2.4.1大车装置车轮的选择 (10) 2.4.2大车装置车轮的校核 (10) 2.4.3电动机的选择 (10) 2.4.4减速器的选择 (11) 2.5本章小结 (12) 3拆卸装置结构设计与制造 (13) 3.1拆卸车整体结构设计 (13) 3.2小车装置设计与制造 (13) 3.2.1小车装置结构设计 (13) 3.2.2小车装置制造方式选择 (14) 3.3大车装置整体结构设计和制造 (15) 3.3.1大车驱动方案设计 (15) 3.3.2大车装置传动方案的设计 (16) 3.3.3大车车架制造方式的选择 (16) 3.3.4大车装置整体设计 (17) 3.4本章小结 (17) 4拆卸装置三维建模和有限元分析 (19) 4.1拆卸装置结构模型 (19) 4.1.1大车装置的三维建模 (19) 4.1.2小车装置的三维建模 (21)
基于CATIA的零件的参数化设计 作者：ee （ee） 指导老师：ee 【摘要】：介绍了在CATIA环境下渐开线圆柱齿轮的参数化设计、运动仿真以及常见滚动轴承零件库的建立方法。着重描述了渐开线圆柱齿轮齿廓的绘制、深沟球轴承、圆锥滚子轴承的建模过程。设计人员通过改变有关参数或从库中直接调用零件，就可达到设计要求，缩短设计周期、减少重复工作、提高设计效率。 【关键词】：CATIA; 参数化设计；渐开线；圆柱齿轮；轴承；零件库
Parametric design of parts based on CATIA Author: ee (ee) Tutor: ee [Abstract]:In this paper, a method to complete the parametric design, simulation of involute cylindrical gear and establish the common rolling bearing parts library by CATIA is introduced. The drawing of tooth profile of involute cylindrical gear and the process of modeling of deep groove ball bearings, tapered roller bearing is emphatically described. By changing related parameters or call directly from the parts library, it can achieve the requirements of design, shorten the design cycle, reduce duplication of work and improve the efficiency of design. [Key word]: CATIA; parametric design; involute; cylindrical gear; bearing; parts library
杭州奥体中心体育游泳馆(以下简称“体育游泳馆”)位于杭州奥体博览中心内北侧，北临钱塘江，西临七甲河，是一座集合了体育馆、游泳馆、商业设施和停车设施等复杂内容的庞大综合体建筑，总建筑面积近40万平米。建筑形态分为上下两个部分，下部是一个形式低调的大平台，内部包含了以商业设施和地下停车为主的功能空间，平台上部放置了一个形态生动的巨大的非线性曲面，把体育馆、游泳馆两个最主要的功能空间覆盖其中。这一非线性曲面通过长短轴连续变化的一系列剖面椭圆连缀放样而成，曲面内的支撑结构和曲面外表皮分块相互对应，保持了内外一致，分格体系呈菱形网格状分布，使曲面成为巨大的网壳体。由于这一形态从造型到构造用传统手段难以完成设计、优化和输出，因此设计者从方案阶段引入了参数化手段直至施工图设计结束。借助参数化手段，设计者应用了一系列逻辑强烈的数学方式对网壳主体和各子体加以描述并确定其形态，对网壳结构和内外表面进行有效划分和组织，对空间构件进行定位，对围护结构构造和内外节点进行设计和控制，并且从实际加工角度对构件进行了逐次优化。同时，还在建筑内部进行了BIM 设计，使上部网壳围护结构的构造、空间结构、内外幕墙、雨水、采光、通风等系统等与下部功能对应的各系统全部虚拟搭建起来，并进行了三维的校核和调整。
之间最大的区别所在。
1. 通过参数化编程进行造型的区域 2. BIM的区域 DesIgn cycle anD aPPlIcatIon software 设计周期和应用软件 各软件分工和使用阶段如下： 平面工作由Microstation完成。方案时期的基础形态由Rhino生成，3DSMAX进行细节加工；初步设计时期引入GC对造型进行参数化，特殊部位使用Rhino生成，Catia进行综合并输出；施工图阶段由GC转移至Rhino平台，并采用Rhinoscript+Grasshopper实现从总体造型到特殊部位全过程的参数化，Catia进行整合、细化和BIM，并在Catia中实现输出。 图5
轴承座铸造工艺设计说明书 一、工艺分析 1、审阅零件图 仔细审阅零件图，熟悉零件图，而且提供的零件图必须清晰无误，有完整的尺寸和各种标记。仔细样。注意零件图的结构是否符合铸造工艺性，有两个方面：（1）审查零件结构是否符合铸造工艺 （2 ）在既定的零件结构条件下，考虑铸造过程中可能出现的主要缺陷，在工艺设计中采取措施避 零件名称：轴承座 零件材料：HT150 生产批量：大批量生产 2、零件技术要求 铸件重要的工作表面，在铸造是不允许有气孔、砂眼、渣孔等缺陷。 3、选材的合理性 铸件所选材料是否合理，一般可以结合零件的使用要求、车间设备情况、技术状况和经济成本等， 用铸造合金（如铸钢、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、铸造铝合金、铸造铜合金等）的 牌号、性能、工艺特点、价格和应用等，进行综合分析，判断所选的合金是否合理。 4、审查铸件结构工艺性 铸件壁厚不小于最小壁厚5-6又在临界壁厚20-25以下。 二、工艺方案的确定
1、铸造方法的确定 铸造方法包括：造型方法、造芯方法、铸造方法及铸型种类的选择 （1）造型方法、造芯方法的选择 根据手工造型和机器造型的特点，选择手工造型 （2）铸造方法的选择 根据零件的各参数，对照表格中的项目比较，选择砂型铸造。 （3）铸型种类的选择 根据铸型的特点和应用情况选用自硬砂。 2、浇注位置的确定 根据浇注位置选择的4条主要规则，选择铸件最大截面，即底面处。 3、分型面的选择 本铸件采用两箱造型，根据分型面的选择原则，分型面取最大截面，即底面。 三、工艺参数查询 1、加工余量的确定 根据造型方法、材料类型进行查询。查得加工余量等级为11~13， 取加工余量等级为12。
机械加工技术 毕业设计说明书 设计题目：设计“轴承座”零件的机械加工 工艺规程及工艺装备
机械制造工艺学毕业设计任务书题目：设计轴承座零件的加工工艺规程 生产纲领： 5000件 生产类型：批量生产 内容： 1.产品零件图 1张 2.产品毛坯图 1张 3.机械加工工艺过程卡片 1套 4.机械加工工序卡片 1套 5. 毕业设计说明书(5000～8000字) 1份
目录 前言…………………………………………………………………………………………… 毕业设计说明书正文………………………………………………………………………… 一、零件的分析…………………………………………………………………………… （一）、零件的作用……………………………………………………………………… （二）、零件的工艺性分析……………………………………………………………… 二、确定生产类型………………………………………………………………………… 三、确定毛坯……………………………………………………………………………… (一)、确定毛坯的种类……………………………………………………………… (二)、绘制铸造件毛坯图…………………………………………………………… 四、工艺规程设计………………………………………………………………………… (一)定位基准的选择…………………………………………………………………… (二)工艺路线的拟定…………………………………………………………………… （三），机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定…………………………………` 五、工装设计分析提设计任务书…………………………………………………………… 六、小结………………………………………………………………………………………… 七、主要参考文献………………………………………………………………………………
基于Visual LISP语言的AUTOCAD参数化设计 摘要 本系统是以模块化设计和参数化设计为指导思想,以Visual LISP为编程语言和开发工具,对AutoCAD软件进行的二次开发。研制出了界面友好的标准件图库系统和标准图幅调用系统，实现了设置绘图环境的自动化和绘制标准滚动轴 承，从而提高绘图的质量和效率。 本文介绍了构建此系统所用到的CAD二次开发的主要方法和关键技术，包括CAD的Visual LISP集成开发技术，Visual BASIC对话框设计，Visual LISP 与VBA的交互式编程技术。用户通过人机交互界面设置滚动轴承的关键参数，系统自动计算出绘制图块所需要的各点的坐标，调用绘图程序进行绘图；通过标准图幅调用系统，用户可以在交互界面设置所需要的图纸类型，绘图比例，系统将参数传输给调用模型，调用事先绘制好的标准图幅块并设置全局性比例，然后按1：1打印即可完成打印出图。 系统优点：标准图幅库是可编辑的，可以在AutoCAD环境下设置，使其符合企业的特殊要求；滚动轴承参数化模型完全按照国标要求编制，尺寸系列摘自国标不需要用户再查手册，也可以自定义。 关键词：Visual LISP；参数化绘图；二次开发；VBA；交互式编程；标准图幅；标准件库；滚动轴承参数化模型
基于VisualLISP语言的AutoCAD参数化设计 PARAMETRIC DESIGN AUTOCAD BASED on Visual LISP LANGUAGE ABSTRACT The system is based on modular design and parametric design as the guiding ideology, as in Visual LISP programming language and development tools for the secondary development of AutoCAD software. Developed a user-friendly standard parts library system and the standard drawing system, which can automatically set the graphics environment and draw the standard rolling bearing, thereby enhancing the quality and efficiency of drawing. This article will describe the main methods and the major key technologies of CAD's secondary development including Visual LISP Integrated Development Technology, Visual BASIC dialog design and Visual LISP and VBA programming interactive. Users only need to enter the key parameters in the human-computer interaction interface, the system will calculate the necessary points coordinates which is needed in drawing and then draw the drawing. Through the drawing system, the user can select the required drawing frame, set the ratio of the drawing in the dialog box, the system automatically draw out the drawing frame and set overall ratio. Then, in accordance with the 1:1 print a drawing to complete the print. System Benefits: Standard Drawing Library is open source, can be set up in the AutoCAD environment, to meet the specific requirements of enterprises; rolling bearing models in full accordance with the requirements of the preparation of GB, GB size range from requiring users to re-check the manual, but also required to custom; procedures for open-source, standard parts library can be filled follow-up. KEYWORDS:Visual LISP；Parametric Drawing；The secondary development；VBA；Standard drawing frame