【正文】 能進行分解，從總功能開始，尋找某一個功能的實現(xiàn)方法作為它的次一級功能，以此類推，得到一個功能層級結(jié)構(gòu)。 模塊劃分的角度模塊的劃分根據(jù)其劃分角度的不同，有不同的劃分方式，最終得到不同的基本單元?；A(chǔ)件功能和結(jié)構(gòu)比較獨立，例如床身、立柱等，其材質(zhì)大都為鑄件或焊接件，生產(chǎn)加工周期長，影響產(chǎn)品迅速改型。對功能綜合程度過高的部件進一步進行功能分解，將組件模塊化。組合機床的拆分主要遵循部件原則，以保證結(jié)構(gòu)的相對獨立。是模塊劃分的核心原則。包括相對于其它模塊的功能獨立和結(jié)構(gòu)獨立，有助于模塊系列化發(fā)展，以實現(xiàn)縱系列機床設(shè)計。一般來說，并沒有完全統(tǒng)一的模塊劃分的原則，因為研究對象不同，其側(cè)重點也不同。本文從模塊劃分的原則、模塊劃分的角度以及模塊的聚類方法三個方面著手，深入分析模塊的形成過程。模塊是模塊化產(chǎn)品的基本組成單元，合理有效的模塊劃分是模塊化設(shè)計的前提與基礎(chǔ)。(4)編制模塊式的使用說明，以適應(yīng)不同產(chǎn)品、不同模塊的需要。(2)編制所有產(chǎn)品的模塊組和模塊目錄表，標明各產(chǎn)品和模塊組的組成。技術(shù)文件主要包括以下內(nèi)容:(1)編制模塊組合與配置各產(chǎn)品的關(guān)系表。還應(yīng)保證模塊壽命相當，維修及更換方便。應(yīng)盡量采用標準化的結(jié)構(gòu)。確定模塊化設(shè)計類型，劃分模塊只有少數(shù)方案用到的特殊功能，可由非模塊實現(xiàn):若干部分功能相結(jié)合，可由一個模塊實現(xiàn)(對于調(diào)整功能尤其如此)。另外，參數(shù)數(shù)值大小和數(shù)值在參數(shù)范圍內(nèi)的分布也很重要，最大、最小值應(yīng)依使用要求而定。，擬定產(chǎn)品系列型譜合理確定模塊化設(shè)計所覆蓋的產(chǎn)品種類和規(guī)格，種類和規(guī)格過多，雖對市場應(yīng)變能力強，有利于占領(lǐng)市場，但設(shè)計難度大，工作量大；反之，則對市場應(yīng)變能力減弱，但設(shè)計容易，易于提高產(chǎn)品性能和針對性。必須注意市場對同類產(chǎn)品的需求量、市場對同類產(chǎn)品基型和各種變型的需求比例，分析來自用戶的要求，分析模塊化設(shè)計的可行性等?？偟恼f來，模塊化設(shè)計遵循一般技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計步驟，但比后者更復(fù)雜，花費更高，要每個零部件都能實現(xiàn)更多的部分功能。模塊化設(shè)計的一般過程：模塊化設(shè)計分為兩個不同層次，第一個層次為系列模塊化產(chǎn)品研制過程，需要根據(jù)市場調(diào)研結(jié)果對整個系列進行模塊化設(shè)計，本質(zhì)上是系列產(chǎn)品研制過程。全系列和跨系列模塊化設(shè)計：主要是在全系列基礎(chǔ)上用于結(jié)構(gòu)比較類似的跨產(chǎn)品的模塊化設(shè)計上。全系列模塊化設(shè)計：全系列包括縱系列和橫系列。橫系列和跨系列模塊化設(shè)計：除發(fā)展橫系列產(chǎn)品之外，改變某些模塊還能得到其它系列產(chǎn)品者，便屬于橫系列和跨系列模塊化設(shè)計了。若把與動力參數(shù)有關(guān)的零部件設(shè)計成相同的通用模塊，勢必造成強度或剛度的欠缺或冗余，欠缺影響功能發(fā)揮，冗余則造成結(jié)構(gòu)龐大、材料浪費?？v系列模塊化設(shè)計：在同一類型中對不同規(guī)格的基型產(chǎn)品進行設(shè)計。常是在基型品種上更換或添加模塊，形成新的變形品種。模塊化設(shè)計的主要方式有：橫系列模塊化設(shè)計：不改變產(chǎn)品主參數(shù)，利用模塊發(fā)展變形產(chǎn)品?！叭被ハ嘤绊憽⒒ハ嘀萍s，通常合在一起作為評定產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標，是現(xiàn)代化原理開始用于機床設(shè)計，到本世紀50年代，歐美一些國家正式提出“模塊化設(shè)計”概念，把模塊化設(shè)計提到理論高度來研究。并且，模塊化設(shè)計使企業(yè)由小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹?、大批量生產(chǎn)的時候，不需要很大的成本投入，卻可以產(chǎn)生很好的經(jīng)濟效益。將小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹?、大批量生產(chǎn)，有利于采用先進技術(shù)和成組技術(shù)，是解決復(fù)雜產(chǎn)品多樣化的一種現(xiàn)代設(shè)計方法，更能促進產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代。通過對機床單元模塊選擇，使模塊間有機地匹配與連接，進而組合成各種通用機床、變型機床和專用機床。數(shù)控機床的整體結(jié)構(gòu)可以分解為單個部件的有機組合。這種設(shè)計方法稱為模塊化設(shè)計。在模塊化設(shè)計中，也用到大量的標準件，但模塊一般指標準件之外、仍需被設(shè)計而又可以用于不同的組合、從而形成具有不同功能的設(shè)備的單元。第二章 數(shù)控機床模塊化設(shè)計方法模塊：指的是一組具有同一功能和接合要素（指聯(lián)接部位的形狀、尺寸、聯(lián)接件間的配合或嚙合等），但性能、規(guī)格或結(jié)構(gòu)不同卻能互換的單元。 論文研究內(nèi)容本文在研究模塊化設(shè)計的一般方法的基礎(chǔ)上針對數(shù)控機床的特點對其進行了模塊的劃分、建模、參數(shù)化設(shè)計等工作，并基于SolidWorks開發(fā)了數(shù)控機床參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)。以模塊化為基礎(chǔ)進行制造和生產(chǎn)管理的前提是合理解決模塊編碼的問題。從以上國內(nèi)外研究現(xiàn)狀可以看出，人們對于數(shù)控機床的模塊化設(shè)計進行了大量的研究工作，取得了不少階段性成果，然而，當前所提出的模塊化設(shè)計方法中，大多數(shù)的方法僅僅局限在某個設(shè)計階段，如設(shè)計、制造等等，尚未有系統(tǒng)的理論、方法能夠很好的滿足數(shù)控機床的整個開發(fā)過程。該方法可以應(yīng)用于對復(fù)雜系統(tǒng)的模塊劃分。西安理工大學(xué)的謝小平等人提出了基于GT的模塊化設(shè)計思路，并應(yīng)用于西議集團的1511系列產(chǎn)品中，改變了傳統(tǒng)的重新設(shè)計模式，有效地縮減了設(shè)計時間。近年來，國內(nèi)各行業(yè)專家學(xué)者也在模塊化設(shè)計方面作了很多研究和探討。Jeffrey等認為模塊化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是構(gòu)建產(chǎn)品族的有效方法，并提出了一種共享通用模塊的產(chǎn)品族設(shè)計方法。據(jù)此，分級模塊設(shè)計系統(tǒng)可以通過低級模塊的組合最大限度地滿足用戶需求。這些不同的模塊組合方式，則是形成不同類型產(chǎn)品系列的基礎(chǔ)。這兩點指出，在產(chǎn)品功能分解樹與結(jié)構(gòu)分解樹之間建立合理映射并保證結(jié)構(gòu)樹組成元素之間的相互影響最是模塊化設(shè)計的基本要求。在國外，Ulrich認為產(chǎn)品模塊化與設(shè)計過程的兩個特點緊密相關(guān)：一設(shè)計中功能域與物理結(jié)構(gòu)域之間的映射或相似程度影響模塊化的程度。目前，模塊化設(shè)計的思想已滲透到許多領(lǐng)域，例如機床、減速器、家電、計算機等等。日本通產(chǎn)省在1977年開始研制柔性加工單元(FMC)，明確地引進了模塊化構(gòu)造的概念：按不同功能制造模塊，其獨立性很強，模塊化的功能單元可獨立運轉(zhuǎn)，整個控制系是有上述模塊組成的多級系統(tǒng)。最初是在機床制造業(yè)，德國于1930年首先提出了“模塊化構(gòu)造”(Modular Construction)的設(shè)計方法。因此，模塊化設(shè)計技術(shù)適用于數(shù)控機床的設(shè)計，它解決了機床功能、制造成本、研發(fā)周期之間的相互矛盾。而且我們知道，機床的功能、性能往往和成本相矛盾，而一般情況下，產(chǎn)品總成本的75%以上及產(chǎn)品的性能在設(shè)計階段就已經(jīng)確定；另一方面，為了適應(yīng)市場變化，快速響應(yīng)市場，必須快速研發(fā)新產(chǎn)品，而這與正常的新產(chǎn)品研發(fā)周期是矛盾的。但傳統(tǒng)的數(shù)控機床設(shè)計是面向某一具體產(chǎn)品，從零件設(shè)計入手，逐步完成整機設(shè)計，除少量標準件外，幾乎是全新的，生產(chǎn)上及技術(shù)上的繼承性很差，且新產(chǎn)品設(shè)計周期長，工藝裝備及生產(chǎn)準備工作量大，生產(chǎn)線也需作較大的調(diào)整。而數(shù)控機床結(jié)構(gòu)的特點也決定了模塊化設(shè)計方法對于數(shù)控機床設(shè)計的適用性： 1) 同一類型的數(shù)控機床均可劃分為基本相同的若干部分；2) 同一類型的數(shù)控機床通過一個或若干個基本參數(shù)的變化形成不同規(guī)格的產(chǎn)品；3) 同一類的數(shù)控機床盡管有著各種不同的結(jié)構(gòu)布局和用途范圍，但其基本控制、運動功能和工作原理是相同的；4) 數(shù)控機床中有不少獨立的功能單元，如導(dǎo)軌副、絲杠副、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等，這一特點使其適應(yīng)于模塊化設(shè)計方法；5) 數(shù)控機床的加工要求向高速、高精度方向發(fā)展，要求機床結(jié)構(gòu)具有高剛度、高可靠性，機床基礎(chǔ)大件 (床身、工作臺、主軸箱、滑鞍、立柱等 ) 的結(jié)構(gòu)動、靜態(tài)特性和傳動系統(tǒng)的高剛性成為設(shè)計的主要矛盾；6) 數(shù)控機床采用計算機控制技術(shù)，使機床的機械傳動機構(gòu)大為簡化；7) 市場競爭和市場需求的多變，要求數(shù)控機床產(chǎn)品規(guī)格和功能多樣化、性能好、成本低、制造周期短；8) 隨著技術(shù)的進步和市場的發(fā)展，許多數(shù)控機床功能部件已實現(xiàn)專業(yè)化生產(chǎn)和商品化。模塊化設(shè)計正是適應(yīng)這一發(fā)展要求的數(shù)控機床現(xiàn)代設(shè)計主要方法之一。隨著時代的發(fā)展，市場對數(shù)控機床產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能的要求越來越多樣化， 數(shù)控機床產(chǎn)品的快速開發(fā)及快速推向市場越來越顯得重要。 Parametric Modeling目 錄摘 要 iAbstract ii第一章 引 言 1 課題研究的背景及意義 1 課題研究的背景 1 課題研究的意義 2 研究現(xiàn)狀及存在的問題 2 2 4 論文研究內(nèi)容 4第二章 數(shù)控機床模塊化設(shè)計方法 5 5 5 6 模塊的劃分 8 模塊劃分的原則 9 模塊劃分的角度 9 模塊的聚類方法 12 本文對數(shù)控機床采取的劃分方法 16第三章 數(shù)控機床模塊幾何建模技術(shù)研究 18 數(shù)控機床元件幾何建模常用方法 18 數(shù)控機床模塊幾何建模的關(guān)鍵技術(shù) 19 數(shù)控機床零件模塊的自動幾何建模原理 20 數(shù)控機床組件模塊的自動幾何建模原理 24第四章 SolidWorks二次開發(fā)平臺的設(shè)計 26 SoildWorks軟件簡介及二次開發(fā)技術(shù) 26 28 28 29 32 35第五章 總結(jié)與展望 37 總結(jié) 37 展望 37參 考 文 獻 38致 謝 39附 錄 40第一章 引 言 課題研究的背景及意義 課題研究的背景當前，數(shù)控機床已成為工業(yè)發(fā)達國家普遍采用的現(xiàn)代化制造車間的加工單元，數(shù)控機床在我國也得到了較快的發(fā)展。 Numerical Control Machine Tools。主要研究內(nèi)容如下：文章首先研究并總結(jié)了模塊化設(shè)計原理及其核心思想，并在此基礎(chǔ)上提出了針對數(shù)控機床的具體的模塊劃分方法；其次通過對數(shù)控機床的模塊劃分建立了數(shù)控機床模塊數(shù)據(jù)庫； 第三利用VB語言對三維CAD軟件So1idWorks進行二次開發(fā)，完成了數(shù)控機床模塊參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)，并以典型部件為例，進行測試驗證。數(shù)控機床的模塊化設(shè)計摘 要用戶需求的個性化和多樣化正成為機床制造業(yè)發(fā)展的一個重要特色，如何快速響應(yīng)市場的需求對企業(yè)在競爭中占據(jù)有利地位具有重要的意義。本文針對這一企業(yè)需求，將模塊化設(shè)計思想引入了數(shù)控機床的設(shè)計當中，在研究模塊化設(shè)計的一般方法的基礎(chǔ)上針對數(shù)控機床的特點對其進行了模塊的劃分、建模、參數(shù)化設(shè)計等工作，并基于SolidWorks開發(fā)了數(shù)控機床參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：模塊化設(shè)計，數(shù)控機床，模塊劃分，參數(shù)化建模Modular Design of CNC Machine ToolsAbstractPersonalization and diversification of user requirements is being one of the most important characteristics of manufacturing. It is significant to rapidly response to the demand of the market for enterprises taking advantageous position in petition. In order to meet this need, the modular design thought was draw into the design of numerical control machine. Based on the general method of modular design, module, modeling and configuration of CNC machine were researched according to the characteristics of it. A CNC machine parametric design system was developed by Solidworks. The main research contents are as follows.Firstly, the existing modular design theory and method was analyzed, and on this basis, a specific module partition method for CNC machine tools was put forward. Secondly, in basis of module partition, the module database was founded. Finally, parametric design of the CNC system by SolidWorks was initially pleted. And the running instances of the system were also given.Key Words：Modular Design。 Module Partition。從普通機床發(fā)展到數(shù)控機床，不僅是在控制技術(shù)方面，而且也在傳動和結(jié)構(gòu)方面實現(xiàn)了一次飛躍。由于技術(shù)進步和市場競爭，必然要求數(shù)控機床在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面要有新的先進的設(shè)計理念和方法來指導(dǎo)。模塊化設(shè)計是近年來發(fā)達國家普遍采用的一種先進設(shè)計方法，它的核心思想是將系統(tǒng)按功能分解為若干模塊，通過模塊的不同組合，可以得到不同品種、不同規(guī)格的產(chǎn)品。 課題研究的意義本課題的研究意義在于提高企業(yè)的經(jīng)濟效益及其在市場上的競爭力。隨著科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟的發(fā)展，對數(shù)控機床的需求量越來越大，且對質(zhì)量提出了更高的要求，若仍采用傳統(tǒng)的單一產(chǎn)品設(shè)計方法是遠不能滿足市場多樣化的需求，不能適應(yīng)激烈的市場競爭，也很難提高產(chǎn)品的綜合技術(shù)經(jīng)濟效益及保證產(chǎn)品質(zhì)量。所以，必須通過先進的設(shè)計方法來提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，降低生產(chǎn)成本，縮短研發(fā)制造周期。 研究現(xiàn)狀及存在的問題模塊化的概念和模塊化制造的思想都來源于人們長期的生產(chǎn)實踐。由于用這種方法設(shè)計制造的機床具有很好的經(jīng)濟效益，因而采用模塊化構(gòu)造在世界得到迅速發(fā)展。到本世紀50年代，歐美一些國家正式提出“模塊化設(shè)計”概念，把模塊化設(shè)計提到理論高度來研究。在機械制造方面，隨著三維