基于SOLIDWORKS工程软件的光学仪器的装配与调整的计算机模拟毕业论文

1、 PAGE40 / NUMPAGES45 毕业设计（论文）题目：光学仪器装配与调整的计算机模拟（双筒望远镜的装配与调试）学 生 姓 名：学号：学 部 （系）：专 业 年 级：指 导 教 师：职称或学位：2011 年 5 月 26 日目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc294222150摘要 PAGEREF _Toc294222150 h VI关键字 PAGEREF _Toc294222150 h VIHYPERLINK l _Toc294222153Abstract PAGEREF _Toc294222153 h VIIKeywords PAGEREF _T

2、oc294222153 h VIIHYPERLINK l _Toc2942221541绪论 PAGEREF _Toc294222154 h 1HYPERLINK l _Toc2942221551.1 引言 PAGEREF _Toc294222155 h 1HYPERLINK l _Toc2942221561.2 国外发展趋势 PAGEREF _Toc294222156 h 1HYPERLINK l _Toc2942221571.3 课题研究的意义 PAGEREF _Toc294222157 h 2HYPERLINK l _Toc2942221581.4 课题研究的主要容 PAGEREF _To

3、c294222158 h 2HYPERLINK l _Toc2942221592望远镜的结构 PAGEREF _Toc294222159 h 4HYPERLINK l _Toc2942221602.1 望远镜的两种光学结构 PAGEREF _Toc294222160 h 4HYPERLINK l _Toc2942221612.2 机械零件结构 PAGEREF _Toc294222161 h 5HYPERLINK l _Toc2942221623仪器组装的原则和要求 PAGEREF _Toc294222162 h 8HYPERLINK l _Toc2942221633.1 装配工艺规程 PAGE

4、REF _Toc294222163 h 8HYPERLINK l _Toc2942221643.2 一般装配工作 PAGEREF _Toc294222164 h 9HYPERLINK l _Toc2942221664光学仪器装配校正的一般过程 PAGEREF _Toc294222166 h 11HYPERLINK l _Toc2942221674.1 初装 PAGEREF _Toc294222167 h 11HYPERLINK l _Toc2942221684.2 精装 PAGEREF _Toc294222168 h 13HYPERLINK l _Toc2942221694.3 总装 PAGE

5、REF _Toc294222169 h 13HYPERLINK l _Toc2942221704.4 对装配好的仪器进行密封和干燥 PAGEREF _Toc294222170 h 13HYPERLINK l _Toc2942221714.5 成品光学仪器的检查 PAGEREF _Toc294222171 h 13HYPERLINK l _Toc2942221725 SOLIDWORKS使用研究 PAGEREF _Toc294222172 h 15HYPERLINK l _Toc2942221735.1 solidworks 2009配置要求和界面 PAGEREF _Toc294222173 h

6、 15HYPERLINK l _Toc2942221745.2 solidworks的基本功能 PAGEREF _Toc294222174 h 16HYPERLINK l _Toc2942221755.3 solidworks2009使用心得 PAGEREF _Toc294222175 h 17HYPERLINK l _Toc2942221766使用计算机软件模拟双筒望远镜的装配 PAGEREF _Toc294222176 h 18HYPERLINK l _Toc2942221776.1 物镜组的组成与装配 PAGEREF _Toc294222177 h 18HYPERLINK l _Toc2

7、942221866.2 目镜组的组成与装配 PAGEREF _Toc294222186 h 23HYPERLINK l _Toc2942221936.3 普罗棱镜组的组成与装配 PAGEREF _Toc294222193 h 28HYPERLINK l _Toc2942221976.4 望远镜镜体总成 PAGEREF _Toc294222197 h 33HYPERLINK l _Toc2942222106.5 双筒望远镜总装 PAGEREF _Toc294222210 h 39HYPERLINK l _Toc2942222117总结 PAGEREF _Toc294222211 h 41HYPE

8、RLINK l _Toc294222215致 PAGEREF _Toc294222215 h 42HYPERLINK l _Toc294222216参考文献 PAGEREF _Toc294222216 h 43光学仪器装配与调整的计算机模拟（双筒望远镜的装配与调试）摘 要随着科学的发展，社会信息化程度越来越高，人们对机械设备的设计研发，从原来的“在研发中知道”，到现在的“在研发前知道”，计算机的贡献功不可没，各种大型机械软件在当今社会的生产设计之中起到了很大的作用。在光学仪器的设计领域，同样有各种计算机模拟的应用，比如tracePRO和SOLIDWORKS在光学仪器乃至整个仪器机械设计领域得到

9、了非常广泛的应用。同时，大型软件之间的联合协作（如solidworks、pro-E和UG）也使得当代的设计工作变得更加轻松准确高效，使得整个机械设计领域产生了巨大的变革。本文就是从以计算机软件（SOLIDWORKS）为设计工具，对光学仪器（望远镜）进行虚拟化装配调试，并结合相应的光学仪器设计法则，对光学仪器现代化研发做出大致的概括。关键字：光学仪器；装配调试；计算机模拟；solidworks The computer simulation of the optical instrument assembling and debugging（The assembly and debugging

10、of thebinoculars）AbstractWith the development of science, the social informatization achieve higher degree, so in the mechanical equipment , people from the original to know it after do it, to now to know it before do it , computer made a great contribution in this great changes, various of engineer

11、ing software had been used in the production design works which are play a very significant role today.In the field of optical instruments,there are a variety of computer simulations been applied, such as tracePRO and SOLIDWORKS had been widely used in the works of optical instruments designing .At

12、the same time,the cooperation between the large software systems(suck as,solidworks,pro-E and UG) had made the design working became more relax,exact and efficient in the present ageThis paper is based on the applications of the computer software (solidworks),according to the rules,to design ,combin

13、e and debugging the optical instrument (telescope)on the computer, and make roughly generalizations for this modern design idea .Keywords: optical instrument； assembly and debugging； computer simulation；solidworks1 绪 论1.1 引言9随着生产和科学技术的发展，光学精密机械已经广泛的应用于国民经济和国防工业的许多部门，同时，随着相关部门对于相应光学仪器的需求的加大，在光学仪器的设计生

14、产领域也在应时代的发展悄无声息的发生了革命性的变化，其型计算机机械设计软件在这个历史性变革中起到了推波助澜的作用。自1750年西方资本主义国家的工业革命以来，人类对于机械的需求与日俱增，相应的机械设计领域也在那时如雨后春笋一般的蓬勃发展，历经几百年的变革，机械设计领域也顺应时代要求向更加安全、高效和经济的方向发展着，过去那种在不断的尝试中需求最佳设计方案的理念已经适应不了如今的市场经济社会了，于是，类似solidworks、pro-E和UG之类的大型计算机3D模拟机械设计软件进入了人们的生活，冲击着设计界，同时也改变着光学机械领域的设计方式。1.2 国外发展趋势915近年来，我国光学仪器行业迅

15、速发展，朝着高性能、高精度、高灵敏、高可靠性、智能化、自动化等方向发展，体现出如下几方面的特点:一是培育了一批特色优势产品，二是产业区位集聚程度较高，三是具有比较灵活的经营机制，四是技术水平不断提高，五是产品应用围越来越广泛。同时也存在不少问题，我国光学仪器产品大多属中低档水平，高档产品依赖进口，生产现状不尽人意。高档、大型仪器设备几乎全部依赖进口，中档产品以与许多关键零部件，国外公司占有国市场过半的市场份额。虽然技术水平不断提高，但仍与国外存在差距，自20世纪90年代初期开始，高技术含量的光学仪器领域，参与竞争的主要是引进、合资的产品。在引进、合资、国产化过程中，国企业缺乏对产品关键技术的研

16、究，不能独立地对产品进行升级换代，重复引进现象严重。另产、学、研、金（融）、政（府）、用（户）有机结合的体制和政策没有形成，专业人才的缺乏，企业劳动生产率低等都是产业发展中迫需解决的问题。为了适应这种大环境的改变，光学机械的设计制造，必须更加的精确，直观，快速。随着大型计算机模拟软件在精密机械领域的应用，人们获得了与传统设计方式完全不同的设计路径。目前国的很多光学精密机械生产厂家在光学机械的设计方式上，从传统的二维图纸和实物测试，转换到了最新的计算机三维建模和计算机模拟上，这种转变大大提高了设计的精度和效率。使用三维CAD系统，可以在装配环境中设计新零件，也可以利用相邻零件的位置与形状来设计新

17、零件，既方便又快捷，避免了单独设计零件导致装配的误差。资源查找器中的零件回放还可以把零件造型的过程通过动画演示出来，使人一目了然。运用传统设计方法进行机械产品的创新设计是件十分困难的事情，而三维CAD技术在方案设计阶段，充分利用专家系统，建立多种机构进行构型对比，立体感强、效果逼真，使创新设计有了科学的工具，更能激发设计人员的新颖构思。在设计过程中，资源查找器中的装配路径查找器记录了零件之间的装配关系，若装配不正确即予以显示，另外，零件还可以隐藏，在隐藏了外部零件的时候，可清楚地看到部的装配结构。整个机器装配模型完成后还能进行运动演示，对于有一定运动行程要求的，可检验行程是否达到要求，与时对设

18、计进行更改，避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。采用三维CAD技术能够大幅度地提高设计效率。比如对产品进行改型或更改设计，部分零部件改动相关尺寸链上的大部分零部件都会自动改动相关尺寸，使设计的效率提高了35倍。借助于三维CAD系统高度变型设计能力，能够通过快速重构，得到一种全新的机械产品。三维CAD使机械设计更加科学和先进，如有限元受力分析、产品的虚拟设计、运动仿真和优化设计等同时也保证了产品的设计质量，使设计更加合理和少出差错。工程设计人员都知道，一个大中型产品的设计不是一个人或是少数几个人能够完成的，三维CAD技术使得设计人员之间的研讨交流更加直观和容易，有利于集思广益，充分发挥团队的

19、力量，集体的智慧。三维设计软件是当今最先进的CAD软件，计算机技术在设计中的应用已从以往的绘图发展到当今的三维建模、虚拟制造、智能设计与CAD/CAE/CAM集成阶段。在发达国家与工程设计有关的各个领域得到了广泛应用。比如：美国福特公司应用三维CAD技术后将新型汽车开发周期从18个月压缩到12个月，减少了90%的实物模型，减少新产品的设计更改50%以上，减少新汽车试制成本50%，提高投资效益30%。波音公司新一代777客机生产中实现了“无图纸设计”，其先进的CAD/CAM技术走在了全世界的前面。三维CAD软件是工程师进行机械设计的现代化工具和科学方法，大大缩短了机械产品设计周期，提高效率、降低

20、成本，提高设计质量。三维CAD技术从根本上改变了机械设计的方法和质量，引进了现代设计理念对传统机械设计进行了创新式变革，意义重大而深远。1.3 课题研究的意义随着工业设计的发展，人们需要更加高效和低成本的设计方式，计算机模拟是当今社会工业设计的发展趋势，作为一名新时代的大学生，必须顺应时代的需求，通过自己的不断学习，完善自己的只是架构，以适应时代的快速变化。 通过了解和学习双筒望远镜的光学结构、机械结构、零部件的组成和配合，并使用solidworks2009对仪器进行虚拟装配，来对现代工业光学精密机械设计进行一个基础的研究和认识，锻炼将理论设计和工业生产相结合的能力，以便自己能够在今后的工作和

21、学习中更加得心应手。151.4 课题研究的主要容1要设计出一台望远镜必须先了解望远镜的工作原理和基本结构，这里主要研究望远镜的光学结构和机械结构，重点在于望远镜的机械部分的组成部件的介绍。2了解学习如何装配出一台合格的仪器，必须遵守哪些装配原则和要求，这里主要是研究现代的仪器生产制造中，关于仪器的装配的规则规。3通过学习前人的设计经验，研究一般光学仪器的结构组成，同时学习光学零件和机械零件之间是如何配合的，不同用途的光学仪器对应的怎样的配合方式。4学习使用大型三维计算机机械设计模拟软件进行光学精密机械设计。5研究学习双筒望远镜的结构，光学部分和机械结构的配合机制，仪器的装配方式等，再结合软件的

22、应用，加上自身对机械设计的理解，使用大型计算机机械设计软件对双筒望远镜的各个零件、部件，最后到整体，都进行三维建模和装配模拟。2 望远镜的结构2.1 望远镜的两种光学结构52.1.1 开普勒（Kepler）型望远镜光学系统如图2-1所示，该光学结构的望远镜，物镜和目镜均由正透镜构成,镜筒存在实像。此结构可设置视场光阑，消渐晕，也可设置分划板,测量物体大小，系统成像特点是倒像。眼睛xaFe目镜Fo物镜Fe(Fo)图2-1 开普勒式望远镜光学结构图2.1.2 伽利略（Galileo）型望远镜光学系统如图2-2所示，该光学结构的望远镜，目镜由负透镜构成,镜筒不存在实像。此系统结构紧凑，筒长短,成正立

23、像，不可设置分划板,测量物体大小，同时存在渐晕。目镜FeFo物镜Fe (Fo)眼睛图2-2 伽利略式望远镜光学结构图2.2 机械零件结构以上为一般的双筒望远镜的结构如图2-3所示，整体结构包括，物镜组、目镜组、普罗棱镜组、镜体中心轴和组外部保护件组等图2-3 直角棱镜转像的双筒望远镜整体结构 物镜组由若干零件组成，结构如图2-4所示，包括偏心镜座、偏心环带螺纹透镜、压圈、带螺纹镜盖、垫圈、消色差双胶合透镜和壳体等。图2-4 物镜组结构图目镜组由若干零件组成，结构如图2-5所示，包括目镜基座、目镜卡环、透镜隔圈、带螺纹压环、目镜镜体和两枚双胶合透镜等。图2-5 目镜组结构图普罗棱镜组由若干零件组

24、成，结构如图2-6所示，包括棱镜座、两枚转折棱镜、棱镜压条、棱角保护条和棱镜调整薄片等图2-6 普罗棱镜组结构图中心轴组由若干零件组成，结构如图2-7所示，包括中心带部分螺纹插销、中心螺母、调整垫片、插销保护套和油封垫圈等。图2-7 中心轴组结构图3 仪器产品组装的原则和要求3.1 装配工艺规程2装配的基本概念一台仪器由许多零件和部件组成。更具规定的技术要求，将若干个零件结合成部件或将若干个零件和部件结合成产品（总成）的过程，称为装配。前者称为部件装配，后者称为总装配，如图3-1所示。仪器的装配式仪器制造过程中的最后一个阶段，经过装配，使仪器实现要求的功能，保证一定的使用精度。装配是对仪器设计

25、与零件加工质量的总检验。装配工艺的作用就是根据转配精度的要求，合理确定零件的公差，使之成为相对容易加工并寻求经济而又方便的装配方法。图3-1 精密仪器装备车间9装配工艺规程的制定制订原则和原始资料，在制订仪器装配工艺规程时，要尽可能的减少钳工装配工作量，以提高效率，缩短周期；尽可能的减少车间的生产面积。制订装配工艺规程，必须具有下列原始资料：产品的总装图和部件配图。产品验收的技术条件。产品的生产纲领。现有生产条件。制订装配工艺规程的方法，制订装配工艺规程大致分为三个阶段：产品结构分析分划装配单元确定装配顺序编写装配工艺文件装配工艺过程卡和装配工艺工序卡是装配工艺的主要文件，装配工艺流程图是装配

26、工艺的辅助文件。在单件小批量生产时，一般只编写装配工艺过程卡片，并利用装配工艺流程图代替装配工序卡片,如图3-2所示。 图3-2 流程工序卡3.2 一般装配工作2仪器的装配工作包括组装、调试、试验、检验、包装等容。组装是将零件集合成组件或部件，最后集合成仪器的工艺过程。组装时通过各种手段保证产品质量的过程。常见的组装工作包括：清洗，连接，装配加工和平衡。装配的组织形式仪器的装配工艺方案的制订与装配的组织形式有关。装配组织形式的选择，主要取决于产品的结构特点（尺寸和重量）、精度要求和生产批量。装配主要组织形式有非流水装配和流水装配，非流水装配都用于固定式装配，而流水装配则有固定式装配与移动式装配

27、两种。非流水装配非流水装配分为两种，一种是整个装配自零件到产品，由一组工人来完成，工人在技术上不作分工，因而对工人的技术水平要求较高，由于零件的修配量大，装配周期较长，这种方式只适用于单件生产；另一种是把装配过程分细，一部分工人事先把零件转配成组件或部件，再由另一部分工人把组件或部件等装配成整台仪器。这样分工，工人易于积累经验，生产周期也短些，适合于中小批生产。流水装配流水装配就是把装配过程分成个别的工序，而每道工序有它自己的工作特点，由固定的工人在一定时间完成，按流水作业进行装配。移动流水式装配装配对象的移动传送装置的布置工序同期化固定流水式装配 产品装配是在不动的装配工作台上进行的，装配过

28、程中产品位置不变，装配所需零部件都汇集在工作点附近。这种方式适用于机体质量大或刚度较差的仪器仪表，随意移动会影响其装配精度。固定式装配线的特点是成品的全部装配过程所占工作台的数量等于装配过程的工序数目。 4 光学仪器装配校正的一般过程3从加工好的合格的光学零件和金属零件，到装成一个合格的成品军用光学仪器，一般需要经过初装、精装（校正）、总装、密封干燥和检查测试等步骤4.1 初装初装是指主要是将凡是能在装配光学零件以前，能装配的所有金属零件按设计要求进行装配。由于光学仪器一般都是比较精密的，特别是其中一些关键结构部分中的零件或部件之间的配合要求较高，如果直接用机械加工的公差来保证是比较困难的，并

29、且也是不经济的，所以在初装过程中，往往需要对有些配合部分进行“补充加工”，如选配、修切、调整、研磨、配钻等。下面举几个实际例子说明：图4-1，是轴孔配合的装配，各义尺寸26.5配合后要求间隙小于0.01（即1丝或1道），这样间隙比1级精度还要高。并且要求平滑转动，无卡滞现象，既要求比较高的几何形状精度和一定的表面光滑度。在这种情况下往往采用研磨的方法来达到，先将轴孔做成过度配合，孔做成26.5 D4，轴做成26.5 ga3或26.5 gb3，在装配式选配成适当的过盈量作为研磨量，然后用金刚砂粗研，适当时再用绿油膏或绿粉研磨，直到到达要求为止。这里，必须指出，金刚砂不能做软金属的研磨剂。图4-1

30、 轴配合图4-2，表示的是要求一定方向的钩子的装配。图中是钩子，是配合件。现要求钩子的方向与有一定的相对位置要求，而是通过螺纹拧在上的。如果要直接用机械加工保证，那是很困难的，所以可通过修切的端面或在之间加一定厚度的垫片就可以实现。图4-2 相对配合图4-3，是一对锥齿轮啮合，两个锥齿轮分别于支架组成部件1和3，在装配后要求达到正确啮合，所谓正确啮合对锥齿轮来说有两条：一是两个锥齿轮的锥顶角重合，二是两个锥齿轮轴线的夹角为预定的。现在部件2为基准（配合面A）所以部件1相对部件2要作三个方向的转动。即沿着部件1的锥齿轮轴线方向移动；沿着垂直于纸面方向移动；沿着部件2的锥齿轮轴线方向移动；绕垂直于

31、纸面的轴线转动，其中和可以通过调整1来达到，和则可以修切配合面A来达到，一般是修切部件1上的平面来达到。图4-3 齿轮啮合以上三个例子是所提到的所谓研磨，修切，加垫片，调整等方法，总称补偿法，这种方法在光学仪器装配中经常用到，也是比较重要的方法。因此在设计时必须预先考虑到这些问题。4.2 精装精装是光学零件与金属零件之间的装配，在这过程的同时需要对能转成的带有光学零件的部件进行校正和检查，如检查它们的性能，像质，鉴别率，校正光学零部件与金属零部件的基准面的相对位置的正确关系。把初装后的部件重新拆开，经过清洗，与光学零件直接固定的金属零件要烘干，然后对光学零件和金属零件进行组合，组合后进行检查，

32、看是否把光学零件夹得过紧或松动，如过紧则会产生应力而使像质变坏，如松动则会影响光学零件的位置精度。如果有两个以上带光学零件的部件组成更大的部件时（对简单仪器来说也可能已成总体），也往往在校正的同时需要对某些部件的基面进行修切或调整，以达到各部件之间的正确关系。4.3 总装总装，一般适用于大型的或较为复杂的光学仪器进行装配才有。在总装过程中，主要把已装好的并且已经校正合格的部件，装入总的基准键中，并进行部件之间相互校正和总的校正，以达到仪器各项总的性能指标。在这过程中也同样要对某些件作修切或调整。4.4 对装配好的仪器进行密封和干燥光学仪器，特别是在室外使用的军用光学仪器需要在各种恶劣条件下使用

33、，所以对仪器必须进行严格的密封，并进行干燥，如不这样做，就会在光学零件表面上生霉，生雾，影响仪器使用，严重的则无法使用。密封，是在可动部分，一般采用密封结构，在固定部分，一般是采用密封油灰货其他密封材料。干燥，主要是在仪器部灌入干燥气体（如氮气），以杜绝霉菌繁殖的条件。在结构上采用两个气孔，供抽气和灌气用。4.5 成品光学仪器的检查装调好的光学仪器产品要经过一系列的测试，合格后才能出厂，包括以下容。光学性能包括：放大倍率（）、视场（2）、出朣直径（2a）、出朣距离（P）和鉴别率（）等。对不同类型的仪器还有一些各自特有的光学性能。其他性能包括：分划刻度正确性（主要是零位置）、转动精度 、转动力矩

34、、外表和技术条件所规定的其他总体性能等。模拟使用条件的试验，一般称之为五项试验。但有些仪器则不一定是五项，要看使用条件而定。五项试验（以下为其中四项对以光学仪器的测试项目）的容和次序：震动试验模拟仪器在运输状态冲击模拟仪器在火炮上使用。如瞄准镜淋雨模拟仪器在野外下雨时使用，有的仪器还做灰雾室试验。高低温试验模拟仪器在极端温度条件下使用，一般规定+50- -40以上五项试验，主要是对仪器的牢固性，密封性和稳定性进行考验。能不能通过五项测试（即经过五项试验仍保持原有的各项总体性能指标），这样的仪器的材料选择，仪器结构的设计与装配质量，以与辅料的质量（如油灰，润滑油等）有很大关系。如果材料强度不够或

35、结构取得太单薄，就经不起震动、冲击。同样，如果密封油灰太脆或润滑油脂性能不好，或装配没有达到规定的要求，则经过震动后，也可能把密封油压震裂而破坏密封性，或把润滑油甩到光学零件表面上影响使用。如果材料选得不合适或设计间隙选得不适当，辅料质量不好，则经过高低温后，可能使活动部分卡死，密封油灰开裂或熔化，润滑油凝固或流出等等，都是影响仪器总的性能原因。通过五项试验，如试验前后各项性能指标的变化在公差围，则仪器就可以交付使用了。通过上述分析，在实际装配中有两个重点，一是要注意到装配与设计有密切的关系，设计时必须考虑到装配与校正的可能性，也就是要考虑到各种补偿的可能性。二是要注意到军用光学仪器要在各种恶

36、劣的条件下使用的特点，这对设计和装配提出了更加严格的要求。5 SOLIDWORKS使用研究SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名；从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑

37、奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。本设计使用软件为solidworks2009，该软件功能强大，适合几乎所有类别的机械结构设计，下面是对于该软件功能的介绍。5.1 solidworks 2009配置要求和界面15solidworks2009的最低配置要，CPU 1.6GHZ，存256M，集成显卡即可。作者为了让程序运行更加流畅，选用了CPU 2.1*3GHZ，存3G和HD5650独立显卡（显存1G）的配置。当然，如果需要更专业的运行环境

38、，必要配备专业图形显卡，配置此类显卡即可运行realview模式，让建模外观更加真实漂亮。Solidworks2009的载入界面和运行界面如图5-1和图5-2所示。图5-1 solidworks2009载入界面图5-2 solidworks2009运行界面5.2 solidworks的基本功能15草图：SolidWorks草图可以插入参考图片，图线可以自由拖动，自动解算，自动标注，自我修复。 配置：SolidWorks独特的配置功能迅速展示不同设计方案，以与零件不同状态，比如：能够迅速获得零件毛坯形态和尺寸，不仅仅为设计，更延伸到对工艺过程的支持。 阵列：除了常见的规则阵列，更含有草图驱动、特

39、征驱动、曲线驱动、数据文件驱动等多种阵列能力，比如：仅仅用一个曲线驱动阵列，就能模拟电缆拖链的动态占位效果。 多实体建模：多实体建模为复杂模型建造带来更多的实用手段，甚至能像装配那样移动、重组实体，完美地实现零件插入零件的复合造型。 特型造型：SolidWorks独特的特型造型功能极大提高了艺术造型的能力与效率，比如：仅仅使用平直线条的简单造型，迅速就能转化为曲面模型。 钣金：强大的钣金功能含有多种造型模式，能完成复杂钣金件的快速建模，比如：放样钣金造型能够展平含有复杂曲面的钣金件，为相关工艺准备提供迅捷支持。 曲面造型：全面而富于特色的曲面工具，丰富的选项，甚至能完成动物、运动鞋那样的复杂模

40、型，仅仅一个填补曲面的功能，令许多费力费时的曲面修补变得如此轻松。 焊件功能：仅仅选择路径即可快速完成型材组构焊件，自动生成下料清单，并统计材料类型与长度等等。 质纹理：快速获得重量、重心等数据，甚至不用渲染，仅仅使用表面纹理即可获得满意的真实视觉效果。 尺寸关联：通过建模过程中设定的关键数据关联。比如：当改变轴承的型号时，相关的轴径、轴承座等零件自动变化，无须单独修改。 自定义资源：含有多种项目的自定义资源极提高设计效率，比如：在轴上开一个圆头建槽，或是在管端生成一个法兰，仅仅通过拖放、选参数、确定等三到五次鼠标点击即可完成。 装配：仅仅是拖放即可自动建立合适的配合关系，智能零部件与扣件还能

41、自动调整参数以适应装配需要，天生就具备动态模拟的能力，甚至能模仿真实碰撞致动的效果。多达四十万件的大型装配也通过了测试。使用图块，在装配中更方便地进行自顶而下的设计工作，使得总体布局草图兼备简洁灵活而详细的能力。 工程图：零件与装配体的工程图都是自动投影生成，自动填写标题栏，可控地自动投影尺寸，还能根据不同的配置，给出零件不同状态的工程图，为工艺准备带来极大便利。并且完全支持图层、线型等二维CAD能力，并能生成二维CAD可读的文件。 数据转换：SolidWorks配有丰富的数据接口，含有自动修复模型能力，它所能够打开以与转出的数据格式也许是最多的，比如：它能直接打开PRO/E文件，并读取特征使

42、之成为可编辑的SolidWorks模型。5.3 solidworks2009使用心得作者在学习和使用solidworks2009的过程中，对solidworks2009积累了一些使用心得，下面就具体的几个方面来总结一下。建模:相比传统的工程软件，solidworks的建模更加高效智能，它是通过绘制平面草图来生成3D模型的，在平面草图的绘制中，可以先绘制出草图大致，再使用智能尺寸来修改草图，以达到需要的规格，使得建模更加快捷和直观。配合：对于零件的配合，solidworks有相当强大的功能体现，不单单可以使用绘制好的零件生成装配体，还可以在装配体灵活的修改零件，更加可以检查装配体中的配合项目之间

43、的相互干涉情况，可谓是面面俱到。仿真：solidworks的强大之处举不胜举，最令作者感到欣喜的就是软件可以检查零件或者机构在力作用下的受力情况，通过限制几个自由度，在某方向施加外力来测试整个零件或机构的受力情况，大大减少了在实际设计中的实验成本和时间，十分人性化。动画：solidworks自带了动画的制作功能，可以使用这个功能模拟产品动画，对企业厂家都是相当使用的功能（作者也同样适用这个功能制作了装配动画，效果很好）。渲染：这个功能只要应用于生成产品的真实外观图，可以选择不同的材料，布景和光源，模拟不同的产品需要，渲染出的实体也非常的漂亮。6 使用计算机软件模拟双筒望远镜的装配这里，是使用s

44、olidworks（2009）专业版，对双筒望远镜完全装配和部分调整进行计算机模拟仿真，要完成双筒望远镜如图6-1所示，必须先进行部件装配，再进行总装，计算机模拟过程如下。图6-1 solidworks2009制作完成的双筒望远镜渲染图6.1 物镜组的组成与装配组成物镜组的零件有：消色差双胶合透镜，偏心透镜座，透镜压环，偏心外环，保护外圈，筒身。下面分别对这些零件进行建模和特点说明。消色差双胶合透镜，如图6-2所示。图6-2 消色差双胶合透镜该零件由两块透镜胶合而成，两块透镜都经过磨边和倒角，以防止透镜崩边或碎裂，透镜表面镀有增透膜，以保证光线能较低损耗的通过透镜组，从而强化观察效果。胶合透镜

45、务必保证两透镜的光轴共轭，以保证成像质量。偏心透镜座，如图6-3所示。图6-3 偏心透镜座该零件为消色差双胶合透镜的直接承载零件，加工精度要求较高，透镜卡座位置有凹槽，凹槽周围分布有四个通孔，当透镜安装后，可以从孔中向凹槽注胶，以达到密封、减震、保护透镜的目的，注胶完毕后，使用机米螺丝将四个孔锁死。透镜压环，如图6-4所示。图6-4 透镜压环该零件用于固定透镜位置，当透镜放入透镜座后，先在改环将与透镜接触的面上涂上一圈密封胶，然后将压环旋入透镜座，待调节好透镜位置后锁紧，固定透镜位置完成。在透镜座的凹槽中注胶是在锁紧透镜之后，这样方能到达透镜的安装准确无误。偏心外环，如图6-5所示。图6-5

46、偏心外环该零件安装于透镜座外部，是透镜座与保护外圈的机构，同时也是调整物镜组光轴的重要零件。保护外圈，如图6-6所示。图6-6 保护外圈该零件是位于物镜组末端最外沿零件，对整个透镜组起重要的承载和保护作用，通过螺纹和偏心外环，与透镜座相互，同时也通过螺纹和物镜组总成的筒身。为了保证安装效果和系统的稳定性，所有的螺纹部分在安装时都上螺丝胶，以保证部零件的相对位置绝对稳定。筒身，如图6-7所示。图6-7 筒身该零件是物镜组与整个望远镜系统的零件，同时也维持了物镜组对于整个系统的光学结构稳定性，它不但对光路起了重要的保护作用，同时对部元件的稳定性起到了重要作用。该零件两端的借口均有螺纹，用于物镜座和

47、望远镜镜身。物镜组结构一览物镜组全貌，如图6-9所示。图6-9 物镜组总成全貌物镜组透视图，如图6-10所示。图6-10 物镜组总成透视图物镜组剖面图，如图6-11所示。图6-11 物镜组总成剖面图物镜组爆炸视图，如图6-12所示。图6-12 物镜组爆炸视图6.2 目镜组的组成与装配组成目镜组的零件有，消色差双胶合透镜，目镜套筒，隔圈，压环，目镜外筒，目镜底座。下面分别对各个零件进行建模和特点说明。消色差双胶合透镜，如图6-13所示。图6-13 消色差双胶合透镜该零件同样由两块透镜胶合而成，两块透镜都必须经过磨边和倒角，以防止透镜崩边或碎裂，透镜表面镀有增透膜，以保证光线能较低损耗的通过透镜组

48、，从而强化观察效果。胶合透镜务必保证两透镜的光轴共轭，以保证成像质量。目镜套筒，如图6-14所示。图6-14 目镜套筒目镜套筒实际上就是安装透镜组的基座，是直接承载目镜组光学零件部分的机械零件之一，加工精度要求较高，和物镜座一样，目镜套筒同样设定了用于注胶密封的凹槽和注胶孔，不同的是，因为目镜组有两套消色差双胶合透镜，所以，对应的凹槽和注胶孔也设定为两套，以配合安装需要。同时在套筒外侧，两两互称180的设置了四条巨星凹槽，这是为了方便目镜套筒与目镜外筒的安装，也保护了目镜组的气密性。隔圈，如图6-15所示。图6-15 隔圈该零件是应光学部分的设计要求，通过机械结构的作用，固定两个消色差双胶合透

49、镜的距离的零件，同样零件的加工精度要求较高，特别是和透镜接触的两个面。为了保证两个透镜的光轴一致，安装时同样采用“补偿法”进行调试。压环，如图6-16所示。图6-16 压环该零件用于固定透镜位置，同样适用螺纹结构和目镜套筒，当透镜放入透镜座后，先在改环将与透镜接触的面上涂上一圈密封胶，然后将压环旋入套筒，待调节好透镜位置后锁紧，固定透镜位置完成。在透镜座的凹槽中注胶是在锁紧透镜之后，这样方能到达透镜的安装准确无误。目镜外筒，如图6-17所示。图6-17 目镜外筒该零件是本设计中最为复杂的零件之一，是同时目镜套筒和目镜座的零件，部对应了目镜套筒的四条插条导轨，胶封；另一侧以螺纹形式目镜座，配合外

50、圈上的为防滑设置的一圈平行条纹，来调节目镜组与物镜组之间的距离，以达到调节视距的目的。同时也对目镜系统起到重要的保护作用，和目镜座结合的一段设有细槽，可以加入密封润滑脂来对目镜总成进行完全的气密装配。目镜底座，如图6-18所示。图6-18 目镜底座该零件是目镜组与望远镜筒身的重要部件，和目镜外筒连接的部分设有螺距为0.25mm的微调螺纹，配合足够的深度，可以贮存足量的密封油脂来保证目镜组的绝对气密性。和筒身的部分同样适用螺纹，需要上螺丝胶，以保证的牢固可靠。目镜组结构一览目镜组全貌，如图6-19所示。6-19 目镜组全貌目镜组透视图，如图6-20所示。6-20 目镜组透视图目镜组剖面图，如图6

51、-21所示。6-21 目镜组剖面图目镜组爆炸视图，如图6-22所示。图6-22 目镜组爆炸视图透镜组装配调试小结4Delgado 和Hallinan,Hopkins,Bayar,以与Yoder都强调，借助于透镜元件的抛光面（一般都是球面）进行透镜安装的优点。在透镜边缘与镜座径之间留有一定的径向间隙。通过旋紧带有螺纹的压圈，或通过一个连续的法兰盘，或采用其他一些机械加持技术世家轴向预载，从而将透镜压靠在机械基准面（例如镜座中的靠缘，或者一个隔圈）上。这类设计中的主要变量是施加负载的大小与玻璃与金属零件间光机界面的形状。这种安装方式可以比较容易的进行拆卸和装配，适用于零件厚度有变化的情况。物镜总成

52、的总体设计就是用这种理念，利用镜座与压环相互配合来紧固透镜，同时为了避免在加工中产生的误差，可以使用之前文章所提到的“补偿法”来修订这一点，在实际应用中允许透镜加工残留的几何光楔造成的透镜偏心或光轴角偏误差分别在0.0750.025mm以与30.75的围，余下误差大部分可以在下面的总装中完成修正，从而保证光学系统的相对较稳定和仪器的坚固性。6.3 普罗棱镜组的组成与装配6组成普罗棱镜的零件有，棱镜基准座，普罗棱镜，棱镜压条，六角固定螺丝。下面对各个零件进行建模和特点说明。棱镜基准座，如图6-23所示。图6-23 棱镜基准座该零件是整台望远镜中，加工要求最高的零件，它的精度直接关系到两枚普罗棱镜

53、能否达到合格的平行度，从而达到合格的成像效果。该零件除了对棱镜起到固定的作用，同时也是将棱镜组和望远镜筒身起来的重要部件。普罗棱镜，如图6-24所示。图6-24 普罗棱镜（Porro Prism)普罗棱镜，是光学上使用于光学仪器中，用来修改影像取向的一种折射式三棱镜，他以发明者意大利的光学工程师伊纳济欧普罗来命名。 保罗棱镜是由玻璃块塑造成的等腰直角三棱镜，末端平面对着直角。在使用上，光线由三棱镜中最大的长方形面进入，经过斜面的两次全反射，再穿透原来的入射平面射出。因为光线只是以正常的状态进出，三棱镜并未发生色散的作用。但是经过保罗棱镜的影像会被翻转180，并且会向原来进入的方向行进，也就是

54、行进的方向也改变了180。但是因为图像经过两次的反射，所以偏手性是未改变的。 保罗棱镜最常被以双保罗棱镜的组合来成对使用，第二个棱镜相对于第一个被旋转90。让光线穿越这样安置的两片三棱镜，棱镜系统的净效应是入射的光线被平行的改变行进方向，影像被旋转180，偏手性依然没有变化。 双保罗棱镜系统适用于小型光学望远镜在影像方向的改变（影像重建系统的排列），特别是在许多的双筒望远镜中提供影像的重建和更长的光路折叠，有效的缩短物镜和目镜间的距离。该零件的加工，所有面的交界处的棱角全部处理为倒角，基准面和反射面的加工精度要求也想当高，同时也在相应的面上镀有增透膜和增反膜，以便降低光线的损耗，从而达到提高像

55、质的目的。棱镜压条，如图6-25所示。图6-25 棱镜压条该零件是将棱镜固定在棱镜座上的重要部件，工艺属于普通的钣金工艺，精度要求不高，材质选用韧性好的合金材料，同时配合薄片和衬垫等保护并有效的夹持棱镜，和棱镜座共同作用，使得整个冷镜组的安装调试安全可靠。六角螺丝，如图6-26所示。图6-26 六角螺丝该零件是十分常见的机械结合紧固零件，在这里选用六角的目的是：精度高，结构强度高，不易劳损，质量较轻，径向拉伸形变小。棱镜组结构一览棱镜组全貌，如图6-27所示。图6-27 棱镜组图棱镜组透视图，如图6-28所示。图6-28 棱镜组透视图棱镜组剖面图，如图6-29所示。图6-29 棱镜组剖面图棱镜

56、组爆炸视图，如图6-30所示。图6-30 棱镜组爆炸视图棱镜组安装调试小结6普罗棱镜组的装配、调试和对其组成零件的加工是望远镜的生产过程中最难的部分之一。尤其是对于普罗棱镜的平行的加工和调整，要求的工艺精度很高，难度较大。下面就来谈一下关于普罗棱镜平行的问题：任何有棱镜的双筒光学仪器。都会有棱镜的中心，平行和象倾要求。 部分人可能会对棱镜中心有所了解，由于光轴偏歪，知道是棱镜中心走动了。但可能会对棱镜的平行了解甚少，下面，讨论关于双筒普罗望远镜棱镜的平行问题。 双筒普罗镜棱镜平行的概念是什么？ 普罗棱镜也称三角棱镜，它有二个反射面和一个平面，两筒四个棱镜的平面，要同时平行于物镜光轴面和目镜光轴

57、面。 如何保证？首先要保证，棱镜的自身角度，一般较高档次普罗镜的角度差，大都在一分左右，其余精度都得金工件来保证。所以，凡是有棱镜的光学仪器，一定有个平行基准面，整台仪器的所有光学零件和金工零件的平面，都要平行于基准面。 双筒普罗镜的平行基准面在哪里？ 双筒普罗镜的形状，有很多种。每种有各自的基准面，但不是高档镜，不会有平行基准面。因为它设计本身就只有中心要求，而没平行要求。正面的棱镜室底面，就是整台望远镜的基准面，这是棱镜室于筒体，分离式的基准面。也就是说 棱镜室在加工时，首先要加工单只棱镜室底平面的平值度，作为基准面。然后棱镜室底平面以上的所有平面，都要以基准面的平行精度来加工，使其棱镜室

58、的所有平面都平行于基准面，当把左右棱镜室装配起来，中间装连接轴后，左右棱镜室的基准面，要全部吃面，也就是两筒基准面要保持同时平行，不能只吃面于两棱镜室的外部或部。棱镜室的瞳孔中心垂直于基准面，中心轴与基准面要呈九十度直角，装，上棱镜与下棱镜的棱镜槽，不但要平行于基准面，两者之间还要保证正九十度.以上就是棱镜室的基本精度。 棱镜平行与不平行光轴走向和现象。 先来说棱镜平行的光轴走向，当棱镜平面平行于基准面，也就是平行于物镜轴面和目镜轴面，棱镜中心，同心于入射孔和出射孔。 这时的整条光路，通过棱镜的四次反射，光轴中心以九十度直角，垂直通过瞳孔的正中心，由于这时的棱镜平面是平行于基准面，它的反射面于

59、物镜轴面呈正45度，由于两筒棱镜都平行，同一个象在反射面的落点是相等的。现在光轴在通过瞳孔时是在正中心，两筒象在反射面的落点又在一样位置，通过调试两光轴，两筒象在合拢后是没差异的，光在视场是均衡的。 再来看棱镜不平的光轴走向 现在把以上棱镜和中心都好的，把它来个不平行，看是什么现象。 把望远镜以手握使用位置。动右筒棱镜。 右筒靠目镜的称为上棱镜。下面一个称为下棱镜，现在把上棱镜的尖塔，向外偏侧0.2毫米，现在的情况就可称谓是棱镜不平行。因为现在的棱镜平面已偏侧于基准面，由于棱镜的偏侧，把原来好的棱镜中心，给破坏了。这时的棱镜中心。会向里偏歪，假如这时的棱镜中心向里偏10，那么装上目镜和物镜的整

60、条光轴会偏70。如果两筒都偏，那么两光轴肯定是调不拢的。所以一定得把光轴拉直，这时可把下棱镜向偏歪的方向推进去，就可把偏歪的10中心拉回来，这样棱镜中心又重合了，光轴随之也又垂直了。棱镜虽然不平行于基准面，是偏侧的，但也能把光轴调为垂直，这时的光轴垂直和棱镜平行时的光轴垂直，位置移动了，这时棱镜的重合中心，已偏歪于瞳孔中心，随之的整条光轴，也就偏歪于瞳孔中心。以上是棱镜不平行的第一个问题。 第二个问题是角度差，原来的棱镜平面，平行于基准面。它的反射面与基准面呈45，由于现在的不平行，偏侧的棱镜产生了角度差。由于棱镜的不平行，产生的两个问题。一光轴中心偏歪于瞳孔中心二棱镜反射面有了角度差，那么在