前言：中文期刊网精心挑选了航天工业论文范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
航天工业论文范文1
［论文摘要］在高校英语教学中确立合作学习的教学模式，提高大学新生的合作意识，培养他们的自主学习能力，以适应大学英语学习，从而更加有效地参与合作学习，养成英语自主学习的习惯，可以为其今后乃至终身学习打下良好基础。文章根据合作学习与自主学习的理论及调查研究结果，提出了在合作学习模式下培养大学新生自主学习能力的策略。
教育的根本目的是使学生成为有效的学习者。现代教育观念强调：教育要以学生为本，倡导学生合作学习与自主学习，培养学生终身学习的能力。大学新生基本处于18岁左右，凡事容易以自我为中心，很难接受他人的意见和建议，个性张扬，自我表现欲望明显，缺乏合作意识；由于间歇性心理，加之没有明确的学习目标，缺乏学习策略，他们很难进行有效的自主学习。
一、语言学习中的合作学习与自主学习
根据交际性语言教学理论，语言教学本身就是在进行思想交流和信息传递，语言教学的过程和目的是培养学生的语言交际能力，学生只有通过语言实践才能获得语言能力，因而只有体现语言教学的交际性和实践性，才能使学生处于语言教学的主体地位。
王坦认为，合作学习是一种以学生为中心、以小组活动为基本教学模式，系统地利用教学动态因素之间的互动来促进学习的教学理论和策略体系，确切地说，它是指在传统的课堂教学中，借助异质小组的基本形式，通过小组同伴的沟通与交流，以小组目标达成为标准，以小组总体成绩为评价、奖励依据的教学策略。课堂合作学习鼓励同伴以相互交流、彼此接纳、取长补短的方式进行学习，视同伴为一种学习资源。一种教学理论只有构建起与之相适应的教学模式，才能有效地转化为教学实践。教师将合作学习理论作为指导，结合教学实际，构建起以合作学习为特征的教学模式，合作学习的基础就是个体独立学习，自主学习具有不可替代的作用。在合作学习模式下，学生的自主学习能力将起到重要作用，培养学生自主学习能力显得尤为重要。自主学习是指学习者管理自己学习的能力，即学习者根据自身条件和需要自主确定学习目标和计划，选择合适的学习策略，以自己的学习过程为监控对象，并对学习结果进行评价与反思。自主学习就是要改变传统教学中学生的客体性、受动性和依赖性，进而激励学生的主体性、能动性和独立性。holec 最早将自主学习引入外语学习。
在合作学习模式下实施自主学习的大学英语课堂中，更加重视交际性教学，教师与学生是交际性教学的两个主体，通过教师的合理引导，在合作学习模式下实施自主学习可以最大限度地发挥大学生作为语言教学主体的主观能动性，满足他们的交际需求，促使他们通过语言实践和人际合作来培养和发展英语实际运用能力。
二、大学新生自主学习能力的现状调查
在基础教育阶段，由于应试压力，教师往往采取传统教学模式，教师或教材是学生学习信息的主要来源，学生处在被动学习的地位。高等教育阶段，由于大班教学形式的普遍存在（班容量大：70～150人；英语专业的班容量也由原来的10余人增加至30～50人）和英语课时数逐渐减少等诸多原因，为了既能弥补课堂教学的不足，又能发挥课堂教学的优势，教师试图努力为学生打造合作学习的平台。以北华航天工业学院为例，英语教学中将学生划分为5～7人的学习小组，以小组合作学习的模式开展英语教学。
由于大学新生在语言学习需求、学习动机、学习风格、学习情感、语言监控行为等诸多因素存在差异，这就要求我们针对学生的特点采取更灵活多样的教学方法，为学生提供更多的自由和选择，这就意味着要提倡自主学习。本课题的研究对象为北华航天工业学院一年级新生。北华航天工业学院是一所以工科为主的二本院校，生源大多来自农村，学生在英语学习方面存在很多问题，例如英语基础比较薄弱，英语学习偏重应试，对语言的实际应用能力较差，特别是口语表达与听力环节存在很大缺陷，缺乏良好的英语学习习惯等。
根据笔者对该群体自主学习能力的调查显示，存在如下问题：（1）部分学生对自主学习态度不太明确，将学习责任转嫁到教师身上，对教师依赖性很强；（2）缺乏对学习活动的明确指向和具体目标；（3）英语学习观念存在片面、错误理解；（4）对学习策略的不了解导致大部分学生不能自觉地使用正确的学习策略；（5）对自己的学习状况缺乏客观科学的评价。
三、合作学习模式下的大学新生自主学习模式的实践应用
在北华航天工业学院外语系，新生自入学开始就被分为4～6人的学习小组，以小组工作的形式开展合作学习。每个小组均设组长、秘书各一名，组长负责组织协调小组活动，安排小组活动计划，秘书由小组各成员轮流担任，负责记录小组活动过程，书写活动总结与评价。
在课堂教学中，基于合作模式的自主学习充分体现了语言教学的交际性原则，学生在小组合作学习的模式下进行目的性更强的自主学习。以写作课为例，教师讲解写作技巧，并向全班布置题目，学生个人独立完成写作，小组成员之间相互批改后，经小组讨论，发现、总结本组成员写作的优点及不足，形成小组报告，以上交报告或小组展示的形式完成本次作业。在整个活动流程中，充分调动了小组所有成员的积极性，在完成个人任务的基础之上，分享学习同伴的学习资源与成果，对学生读写能力提高均有帮助。在视听说课程教学中，采用小组活动的形式，教师在播放完教学视频后，要求学生在小组内进行分析、讨论、总结，再以小组为单位进行全班范围内的讨论与总结。这样就要求学生首先根据个人的基本情况，进行目的性很强的自主学习，然后再与小组成员及其他小组分享学习成果，大大提高学习效率。
在第二课堂活动中，合作学习模式也在充分尊重学生个体差异的前提下进行，有效帮助学生的自主语言学习。以北华航天工业学院外语系每年举办的中外文化交流周活动为例，每年学院会组织一定规模的（15～20人）来自各行业的外国友人来校进行为期一周的文化交流，活动包含讲座、座谈、小组讨论、游览、告别晚会等形式。同学们以小组为单位与外国友人进行交流，每个小组讨论的话题均不相同，要求学生在完成个人学习交流任务的同时与其他小组成员共同完成学习任务。在交流周结束晚会上，学生根据各自特点编排的英语短剧、英语歌曲等节目，充分展示与巩固了课堂教学成果。
四、合作学习模式下大学新生自主学习能力的培养策略
大学新生普遍存在对大学学习模式的不适应。调查显示，大学新生需要大学一年级的近1/4的时间调整才能适应这种新型的教学模式，而一年级正是学习策略发生变化的关键时期。
经调查研究并在北华航天工业学院进行实践教学之后，笔者认为在合作学习模式下培养学生的自主学习能力应遵从课堂交际的原则，尊重学生的主体性，承认学生的个体差异，重视学生学习过程中的情感因素。应在如下几方面进行培养：
1.教师在新生正式开课之前就应做好准备。针对新生入学的心理状态为新生制定英语课堂合作学习与课下自主学习的策略，对新生给予必要的培训，并在学期开始阶段不断与学生进行交流，了解学生的学习状况。以北华航天工业学院外语系为例，在新生入学时，根据学生的基本状况与摸底考试情况将学生分为十人左右的小组，每一小组指派一位导师对学生进行有针对性的指导，帮助新生尽快适应大学学习的新模式。
2.在课堂教学中，将学生划分为较为固定的学习小组。根据小组情况与教学目标明确教师教学目标，学习小组内化学习目标，学生形成个体目标。学生只有在目标明确的情况下才能自觉、主动地投入学习。大学生在进校之初，教师应着手培养学生的自主学习能力，有意识地让学生学会确立学习目标、拟定学习计划、选择学习方式、监控学习过程、调整学习状态，从各方面管理自己的学习。
3.教师进行学习策略训练，帮助学生自觉使用学习策略。根据rod ellis的观点，学习策略包括：认知策略、元认知策略、资源管理策略。教师应根据学生的个体差异，在教学过程中将英语教学与学习策略的培训有机地结合起来，唤起学生的策略意识并加强对学习策略的指导。实践证明，策略培训对激发学生学习的动机，提高学生的认知和元认知水平，优化学习方式，增强学生的自我控制能力以及提高学生的学业成绩等各方面都具有积极的作用。
4.教师要特别注意对合作学习小组的评价，小组成员之间互相评价以及小组学生的自我评价。在合作学习模式下的自主学习模式应用的整个过程中，这种评价应贯穿于整个教学过程中。以北华航天工业学院外语系为例，对学生个体的评价分散在教学过程中的不同阶段，教师在了解学生具体情况的基础上，根据课前学生所设置的学习目标、学生的英语学习态度、学生所完成的学习任务、学生所取得的学习成果、学生上一阶段与本阶段学习情况的变化以及学生之间的同伴评价等作为重要参考为每个学生进行最终评价。
5.在评价结束之后教师应反馈学习情况、反思教学目标，学生应反思学习过程，调整学习目标。学生在学习任务结束时反思自己的学习过程，是自主学习策略中元认知策略的重要组成部分，也是自主学习过程中很重要的一环。调查显示，学生反思是学生在整个学习过程中最容易忽视的一部分，教师应在整个教学过程中帮助提升学生的反思意识，不断根据自身的变化调整学习目标的设定。
合作学习与自主学习既相对独立地发挥着各自作用又能够相互补充，形成自主学习与合作学习的互动，从而促进学生外语学习的发展。把合作学习模式下针对大学新生这一特殊群体英语自主学习能力的培养这一观念引入大学一年级英语教学当中，在英语教学中确立小组合作模式，运用形成性评价策略，从培养和提高大学新生合作意识、元认知及资源管理策略入手，逐步引导学生参与小组活动，制订自主学习方案，适应大学英语学习，更加有效地参与合作学习，进而养成英语自主学习的习惯，为今后乃至终身学习打下良好基础。
［参考文献］
［1］王坦.合作学习的理念与实施［m］.北京：中国人事出版社，2002.
［2］尹静.培养大学生英语自主学习的能力［j］.海南师范学院学报，2003（4）.
［3］尹静.浅论元认知能力培养及其调研分析［j］.现代教育科学高教研究，2004（12）.
［4］孙冬慧，李新民.英语自主学习能力及其自变量研究［j］.教育探索，2009（6）.
［5］李瑞，李丽娟，马建桂.培养学生英语自主学习能力的教学策略研究［j］.教育探索，2009（11）.
航天工业论文范文2
关键词：多用户检测，串行干扰删除
多址干扰（MAI）是限制CDMA系统容量的一个关键因素。为了减小MAI的影响，多用户检测（Multi-User Detection，MUD）技术应运而生。其中一种重要的算法就是干扰删除多用户检测算法，该算法是根据各个用户已判决的信号再生多址干扰，并在总接收信号中将各类多址干扰相消。串行干扰删除（Successive Interference Cancellation, SIC）利用已判决的用户信号再生干扰然后相消以有利于其他未判决用户的检测。
（一） 串行干扰删除多用户检测原理
步骤：
1、 按照用户信号功率从大到小进行排列，分别编号为用户1、用户2、用户3……；
2、 用常规的解调方法（如：匹配滤波）将用户1解调出来；
3、 从总的接收信号总减去用户1重构的最强用户干扰，将用户2解调出来；
4、 用户3的信号减掉用户1、用户2的干扰，
……
按此顺序下去恢复所有的用户
【文献1】其原理结构图如下
图1：SICMUD基本原理图
通过上述过程可以看出，
1）串行干扰消除按信号功率从大到小依次相消，其性能很大程度上取决于用户接收信号的功率分布，用户接收信号的功率分布差别越大，性能提高就越明显。首先，信号最强的用户解调得到的可靠性最高；其次，从总信号中将最强用户信号先检测出来，对其他用户的收益最大，这是由CDMA系统的特性决定的。CDMA是自干扰系统，因此，把信号最强的用户检测出来的同时也减小了对其他用户的干扰。这种算法的结构导致最强用户在抗多址干扰方面没有得到任何改善，而对最弱的用户来说，它在抗多址干扰方面获得很大改善。同时这也导致SIC检测有一个显著的缺陷，就是它的性能在很大程度上取决于初始数据估计的可靠性。也就是说如果用户1和用户2功率差别不大，或者对用户1的估计值与真实值差别比较大，则会使系统误差较大。此外，每一级的检测错误将会在以下各级中累加，它会严重影响整个系统的检测性能。
2）在串行干扰删除检测器中，由于每解调一个用户便会引入一定的处理时延，当用户较多时，时延将累积到系统难以忍受的地步。因此，在SIC方案中，每个分组的用户不宜取太多，一般取4个用户即可。SIC可用于同步CDMA，也可用于异步CDMA中。
3）串行干扰删除需要对用户的功率进行排序。在无线衰落信道中，用户信号功率是变化的，此时需要重新排序。因此，必须在信号功率排序的速度和能够接收的运算复杂度之间进行权衡。
4）串行干扰删除需要估计用户信号的延时、幅度和相位。
5）串行干扰删除结构简单，运算复杂度与用户数呈线性关系。
多用户检测中的干扰删除算法充分利用了多个用户的信息，并且工程实现相对简单。存在的问题是：对干扰的估计要求相当准确，否则干扰删除的效果会大大削弱甚至使系统恶化。
参考文献：
【1】 牛凯等 编著. 移动通信原理.电子工业出版社，2006.
【2】 彭岳星. 宽带CDMA移动通信中的联合检测技术.东南大学博士论文，2004.
【3】 刘向东、顾学迈. 第三代移动通信系统中非线性多用户检测技术.华北航天工业学院学报 Vol.14 No.1 Mar.2004.
航天工业论文范文3
[关键词]传输线 无源互调 无线通信
1. 印刷传输线PIM的模型分析
现在分析一种具有弱分布式非线性阻抗的传输线模型（如图a所示），线路用电压为V，内阻为Zs的双音信号发生器激励，终端负载阻抗为ZL，并假设终端是线性的。
图a 非线性传输线模型
在具有弱分布式非线性电阻的传输线中，电磁波的传播规律可由电压 和电流 的电报方程来表示[69]
（1-1）
（1-2）
式中L、C、R（I）和G分别为传输线中单位长度的电感、电容、电阻和电导。
虽然式（1-1）和式（1-2）可采用任意阶的多项式求解，但是这里仅讨论三阶PIM产物的主要特性。更高阶的非线性往往产生微弱的响应，因此本文不考虑高阶PIM响应。假设弱非线性电阻R（I）依赖于电流且可用多项式表示：
（1-3）
式中 为线性电阻， 为非线性系数。
将式（1-3）代入式（1-2），并与式（1-1）联立求解，得到关于 的非线性微分方程
（1-4）
非线性传输线上PIM产物的稳态解可用微扰法结合傅里叶级数展开求得。 可由下式表示
（1-5）
式中 ， 和 为载波的角频率， 为频率 处的电流分布。
将式（1-5）代入式（1-4），合并相同频率和 的 次方项，可得到关于 的非齐次微分方程
（1-6）
式中 为复波数。为了简单起见，将函数 看作电流分布。
与式（1-6）一致，在估算 时脚标须满足下列条件
（1-7）
因此，式（1-6）可以对每个k独立求解。对k=0，式（1-6）变为齐次方程，其解有以下形式
（1-8）
表示各个谐波上的传输线线性电流波。
当k=1时，式（1-6）变为非齐次方程，其右边仅含有k=0时所得的函数 ，需要特别关注的是函数 ，因为它描述了三阶PIM产物的电流分布。式（1-6）在k=1时的解可用下列形式表示：
（1-9）
式中 为非齐次微分方程（1-6）的特解。
为了得到频率 处的互调产物，式（1-6）的非线性特解为
（1-10）
虽然本文仅讨论三阶PIM产物，但对 的高阶PIM产物，可借助于式（1-6）、式（1-8）和式（1-9）与 相类似的方法进行分析。
2.印刷传输线PIM的测量
下面选择两种印刷传输线（融化石英涂银传输线和蓝玉涂银传输线）作为待测样品。传输线的特性阻抗为 ，具有蛇状的模式。融化石英如图b（1）所示，蓝玉如图b（2）所示，两段线的间隔是线宽度的5倍，以使线段间的耦合最小化。融化石英样品传输线的长度为 ，蓝玉样品传输线的长度为 。传输线的参数如表1所示，材料的电热参数如表2所示。其中 为等压摩耳热容量， 为热传导率， 为静态热阻常数， 为电阻温度系数， 为电趋肤深度。
（1）融化石英涂银样品 （2）蓝玉涂银样品
3. 结论
本论文通过分析一种具有微弱的分布式非线性电阻的传输线模型，对印刷传输线产生的无源互调问题进行探讨。由于影响PIM产生的各种因素较为清楚，采用双音测试系统对蓝玉和融化石英传输线的PIM进行了测量，对低PIM印刷电路板的设计提供了一定的设计数据基础。
参考文献
[1] 张世全. 微波与射频频段无源互调干扰研究[D] 西安：电子科技大学，2004
[2] 王辉球. 无源互调问题的初步研究[D] 西安：航天工业总公司五零四研究所，1997
[3] Maas S. A. Nonlinear microwave circuits. Piscataway, NJ: IEEE Press, 1997Bechtold T, Rudnyi E and Korvink J. Dynamic electro-thermal simulation of microsystems-A review. Micromechan. Microeng, Oct 2005
航天工业论文范文4
关键词：生物仿生学；产品设计；仿生设计
一、生物仿生学概述
生物仿生学既是模仿生物的形态或功能结构以实现发明创造的一门科学，主要的目的是提炼自然生物百万年来进化出的适应机制将其通过现代工业技术移植到所需的领域及产品中以达到预期的实用效果，通过这种方法能够更好也更高效的实现技术革新。
事实上早在远古时期的人类就已经发现了仿生的种种益处，早期的人类就已开始借鉴自然界中生物的形态用于工具的制造，例如古时候人类通过模仿鱼的形态来造船，也许当时的人们并不明晰这背后的原理，但通过生活中的实践发现这是行之有效的。到了现代随着科学技术的发展，人们已经掌握了更多的科学方法来研究自然界中的各种生物，从而更好地掌握了生物结构的内在原理，这便为各个领域的技术发展提供了有效的参照。
二、生物仿生学在产品设计中的应用
仿生是产品设计研发中极为常见的方法和手段，自然界总是给我们带来惊喜和期待，通过研究自然、感受自然能够有效地激发出我们无限的创想和灵感，再通过科学手段加以证明和验伪，最终我们能够得到科学有效的新型技术用于实现产品的各项功能。而如今对于生物仿生学的研究已涉及到生物表现的各个层面，从最为直观的外在形态、色彩、肌理到生物精妙的内部结构我们都能以科学的方法加以研究提炼，从中我们汲取了大自然的智慧为我们的生活创造出了高效便利的产品。
（一）生物形态层面的仿生设计
通过进化论的观点我们可以了解到对于美的感受很大程度上受到了我们的内在基因的影响，由于我们的审美这是在自然界中繁衍生息数百万年逐渐形成的，这促使我们会对自然界的许多事物都达成了美学上的认可。正因如此，自然界中总有着无限的美意等待着我们去发现，人类文明发展至今已经创造出了无计其数的人造物，经过不断地探索和尝试我们力求找到匹配自然之美的设计法则，最为直接的方式就是参考自然物的外在形态，即基于自然生物形态层面的仿生设计，这种方法是以自然界中生物或植物的形态作为造型基础，再根据产品的功能需要，使产品在功能和造型上能够得到相应的统一。
而对于形态的提炼上根据设计师的设计意图既可以是抽象的又或是具象的，这使得造型仿生呈现出两种截然不同的视觉体验，而对于设计过程中抽象到具象之间的度的拿捏就要看设计者的个人风格及观念了。世界上许多知名设计师通过这样一种形式的设计创作出了许多经典的设计作品（图1）。
（图1）
（二）生物色彩层面的仿生设计
再从生物色彩的层面来看，我们视觉器官对于色彩有着极高的敏感度，我们对于环境的认知很大一部分是依靠视觉系统，因此我们往往赋予了色彩很多情感因素。色彩仿生既是提取自然界中的色彩并将其运用在产品设计中使产品达到一定的视觉体验，甚至会产生相应的联想，让产品产生更深语义象征和功能属性。这种手法在服装中较为常见，如迷彩（图2）、豹纹、斑点等都是常被运用的自然界的生物色彩，这些色彩不仅具有时尚气息还包含着丰富的情感体验。
（图2）
（三）生物肌理层面的仿生设计
生物肌理仿生（图3）与生物色彩仿生有类似之处，很多时候它是建立在色彩仿生的基础上对其表面质感进一步地深化处理的结果，它不单纯考虑视觉上的仿生体验，而是将自然动植物的表面肌理质感也考虑了进来，这样不仅在视觉上有所映射，还在触觉上也能得到更为真实的触感，这中效果让人耳目一新，从侧面也反应出现代加工技术的卓越成效。
（图3）
（四）生物结构层面的仿生设计
生物结构仿生是伴随着仿生学技术的不断发展，人们对于仿生不再局限在外形上对自然浅层次的模仿。而是从生物奇特的内外结构组织中得到启发，人们根据生物的构建组织以及运行模式拓展了仿生的一个新的层面，结构仿生设计让最终的产品具备更为有用的功能意义。
生物自身结构是非常奇特的，它们经过数百万年的演化成功地经受住了各个时期的灾变，并且一直向着更优良的系统进化着，可以说每个现代生物都有着完美的生理机制，人们通过研究它们的结构能够得到无数的启发性的发现，很多方面不得不承认自然生物依旧领先于我们人类目前的科学技术。因此通过对生物结构的仿生往往可以解决许多目前面临的技术难点，这让生物仿生学在产品设计的领域中再次得到了相当的重视。
结构仿生首先要依据一定的科学理论为研究基础，简单地模仿未必能产生预期功效。因此在结构仿生前要对生物相应的结构进行系统的研究，探明其工作原理证明其确实科学有效，再将其原理解构后以现代的工业技术和手段进行重构，使生物结构通过一种新的形式移植到产品设计当中以发挥其原生物结构的功效。
在众多现代产品设计中我们能够看到很多已经成熟应用了的结构仿生技术，这些技术里有可以分为外在结构仿生和内部结构仿生。
外在生物结构仿生是通过生物的外在结构作为参照，通过外在的仿生以达到生物该结构组织的相应功能。例如吸盘的设计就属于外在结构仿生，它以章鱼触手结构为启发的仿生应用，还有就是魔术贴的设计，也是外在结构仿生的一个极其经典案例，它的灵感来源则是鬼针草的尾部细小倒钩。这些结构仿生设计如今已经随处可见，大量应用在了人们的生活中，在潜移默化中给人们的生活平添了许多便利和帮助。
生物内部结构仿生则是通过对生物内部结构的研究，将生物内在的工作原理进行分析，提炼出对于我们有用的结构并运用在设计当中，使我们的设计产生相应的效应。在高新的建筑、航天工业中就大量地充斥着内部结构仿生的技术应用，例如蛋壳屋顶所运用的薄壳结构以及航天工业中的蜂窝结构等这些结构仿生成果都是极为成功的案例，这些新的技术不仅节约了材料并且让局部的应力性得到显著的提高，使建筑的造型拥有了更加丰富的想象空间，而航天设备也变得更加轻质，而这些都要归功于结构仿生技术的发展，这都将为未来设计提供了有效的技术基垫。
目前结构仿生已经广泛应用在了各类产品的开发中，并收到了很大的成效，可以预见科学技术的不断提高对于生物外在结构和内部结构的研究也会愈加深入，这将会为人们提供更多参考素材。结构仿生将在未来设计中占有相当的分量。
（五）小结
通过以上的论文我们可以看到仿生设计是极为有效的，无论从造型审美还是功能的实现方面仿生都能发挥出很好的效果，这位我们产品的设计和研发提供了新的出路。正因如此，研究和探索生物仿生学是极有价值的，相信在今后的日常生活中还会有更多的仿生产品涌现出来，为我们的生活提供更多的便利。
三、总结
可以预见随着生物仿生学的进一步发展，仿生设计在未来蕴含着极大的潜力和机遇，将会有更多的发现和创新来造福于我们的生活。自然界是无比神奇的，而仿生则让自然与现代工业技术建立了联系，这是一座工业通往自然的桥梁。可以说生物界就是工业创新的一个巨大知识库，是待我们进一步挖掘的宝藏，对此在研究的同时我们还应当提供相应的保护，这样才能让这笔财富可持续地发展下去并为人所用，这是新的机遇也是新的挑战，如何权衡自然与工业的平衡，这需要所有人的努力，期待未来人与自然共存的美好景象。
作者：俞小龙
【参考文献】
[1]原研哉.设计中的设计[M].朱锷译.济南：山东人民出版社，2006
航天工业论文范文5
关键词:三维反求技术;逆向工程;模具
中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)21-0052-02
三维反求技术在现代化的加工中应用越来越广泛,但三维反求技术应用方面的文章却不多,为此本文作了以下介绍。
反求技术可以在原有产品的基础上解剖、深化设计和再创造,可有效改善技术水平,提高生产率,增强产品竞争力,是消化、吸收先进技术进而创造和开发各种新产品的重要手段。据统计,各国70%以上的技术源于国外,逆向工程作为掌握技术的一种手段,使产品研制周期缩短40%以上。研究反求技术,对我国国民经济的发展和科学技术水平的提高,具有重要的意义。
一、三维反求技术
(一)三维反求技术的概念
三维反求技术亦称为逆向工程 (RE,ReverseEngineering),是近年来 CAD/CAM技术领域研究的―个热点。简单地讲,如果把传统的从构思-设计-产品这个过程称为正向工程的话,那么,产品模型(或实物)- CAD信息模型-CAM或快速原型件这个过程就称为反求工程。
(二)三维反求技术得原理及工作流程
三维反求技术包括影像反求、软件反求及实物反求等三方面。目前相对最多人研究的是实物反求技术。它是研究实物CAD模型的重建和最终产品的制造。狭义来说,三维反求技术是将实物模型数据化成设计、概念模型,并在此基础上对产品进行分析、修改及优化等技术。
1.工作原理。三维反求技术是利用电子仪器去收集物体表面的原始数据,之后再使用软件,计算出采集数据的空间坐标,并得到对应的颜色。扫描仪是对物体作全方位的扫描、然后整理数据、三维造型、格式转换、输出结果。整个操作过程,可以分为四个步骤:(1)物体数据化:普遍采用三坐标测量机或激光扫描仪来采集物体表面的空间坐标值;(2)从采集的数据中分析物体的几何特征:依据数据的属性,进行分割、再采用几何特征和识别方法来分析物体的设计及加工特征;(3)物体三维模型重建:利用CAD软件,把分割后的三维数据作表面模型的拟合,得出实物的三维模型;(4)检验、修正三维模型。
2.工作流程。三维反求的典型工作流程主要是对现有的实物,使用数据化的仪器,准确、快速地采集表面轮廓的空间坐标值,然后构建曲面、经CAM软件产生CNC加工刀路,在CNC机床上把实物模型制造出来或利用快速原型制造机,把实物原型制造出来。在产品设计方面,采集的空间坐标值,可对实体三维模型,作复杂的修改或再创新。快速原型制造机可读取STL格式的文档,可以由云点直接转换或在建造的曲面、实体三维模型中转换。
二、三维反求技术的应用综合
三维反求技术的应用十分广泛,一些高技术含量的航空、航天工业,汽车工业都采用了此项技术于产品研发及制造。在制造工业中,采集的数据用于模具制造,产品设计、开发,例如消费性的电子产品等。
此外,反求技术配合快速原型制造技术,更能发挥快速原型技术的优势、扩大它的应用范畴。凭借反求技术及有关的软件,设计者可以快速制造实物,同时可以快速对实物修改、优化和创新设计,这样便可以缩短产品设计的周期,加速新产品的出现,提高公司的竞争力。三维反求技术的应用综合如下:
1.从概念到快速原型制造。在产品设计中,有些实物很难利用CAD软件来建造CAD模型来表达设计概念,但有了三维反求技术后,便很快从实物转换成设计模型。
2.快速制造模具。技术人员利用反求技术扫描实物,然后把采集得到的数据,通过专门的软件,如Renishaw公司的Tracecut软件,直接产生刀路,输出到数控加工中心,制造出模具来。这种情况,在汽车的后市场(after market)及电子消费品特别普遍。汽车的原厂零部件相对较贵,所以倾向于寻找代替品,价格相对便宜的。由于市场相当庞大,所以诱发一批厂家生产这些代替品。由于没有原厂产品技术资料,如实物的工程图或CAD模型,他们只好利用反求技术,采集实物的三维数据,转化成刀路,直接制造模具。另一种情况是一些停产老产品,现在有需求。由于停产多时,原始数据都没有了,只好把现有的实物扫描、采集数据、转成刀路来制造模具,实现再次生产。
3.美观设计领域。例如汽车外形设计,广泛采用真实比例的木质或泥塑模型来评估整体设计效果,此时需用逆向工程的设计方法。
4.仿制流线型、形状复杂而且无法用人工方法准确量度的实物。航空、航天器的有些零部件流线型特别强,一般的测量仪器是绝对无法准确测量其曲面。反求技术便可以在一个面积细小表面上采集上百万、上千万的三维坐标数据,之后便可以通过软件建造曲面。在一个相等面积的表面,三维坐标数据愈多,建造的曲面便愈准确。
5.产品复制、修改、设计。当实物被数据化后,技术人员便可建造CAD实体模型、曲面,这样设计师便可以迅速在软件上作有关的产品修改、创新的设计。
三、反求技术未来展望
随着国际互联网络的普及,更容易获取资讯,商业竞争日趋激烈,要取胜就要不断的有新产品投放到市场,缩短生产周期是竞争一个重点策略。反求技术在时间方面发挥了它的作用,所以会广泛应用于产品开发。在技术方面,软件的快速开发,使数据的运算更快、扫描后数据处理更容易;图像摄像机的发展,使采集的数据更多、更快。这样,扫描速度便可以更快,扫描精度更高。综上所述,反求技术将会有更大的发展空间,应用到更多的领域中。
参考文献
[1]唐荣锡.CAD/CAM技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1994.
[2]王先逵.计算机辅助制造[M].北京:清华大学出版社,1999.
[3]许智钦.3D逆向工程技术[M].北京:中国计量出版社,2002.
[4]鞠华.自由曲面的反求工程与快速原形技术[J].机电工程,2000,17(2).
航天工业论文范文6
[论文摘 要] 本文从三个方面论述了热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用。
引言
在现代工业生产中，金属零件的制造是一个重要的环节，具有举足轻重的作用，因此提高金属零件的制造水平成为一项不可缺少的工作。而在金属零件的制造过程中，热处理工作又是提高其制造水平的重要措施。在设计工作中，正确制定热处理工艺可以改变某些金属材料的机械性能。而不合理的热处理条件，不仅不会提高材料的机械性能，反而会破坏材料原有的性能。因此，设计人员应根据金属材料成分，准确分析金属材料与热处理工艺的关系，制订合理的热处理的工艺，合理安排工艺流程，才能得到理想的效果，提高金属零件的制造水平。
在现代工业生产中，广泛使用的金属有铁、铝、铜、铅、锌、镍、铬、锰等。但用得更多的是它们的合金。金属和合金的内部结构包含两个方面：其一是金属原子之间的结合方式；其二是原子在空间的排列方式。金属的性能和原子在空间的排列配置情况有密切的关系，原子排列方式不同，金属的性能就出现差异。
为了得到更好的金属性能，满足制造和使用要求，我们将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度在不同的介质中冷却，通过改变金属材料表面或内部的显微组织结构来改变其性能，这就是金属材料热处理过程。
不同的热处理条件会产生不同的材料性能改变效果，下面从3个方面来说明热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用。
一、提高金属材料的切削性能和加工精度
在各类铸、锻、焊工件的毛坯或半成品金属材料的切削过程中，由于被加工材料、切削刀具和切削条件的不同，金属的变形程度也不同，从而产生不同程度的光洁度。各种材料的最佳切削性能都对应有一定的硬度范围和金相组织。为了得到最佳切削性能，就要求被加工材料具有合适的组织状态，这就要用到预先热处理。
通过预先热处理，可以消除或减少冶金及热加工过程产生的材料缺陷，并为以后切削加工及热处理准备良好的组织状态，从而保证材料的切削性能、加工精度和减少变形。
举例1：齿坯材料在切削加工中，当齿坯硬度偏低时会产生粘刀现象，在前倾面上形成积屑瘤，使被加工零件的表面光洁度降低。而对齿坯材料进行正火＋不完全淬火处理，切屑容易碎裂，形成粘刀的倾向性减少。并随着齿坯硬度的提高，切屑从带状向挤裂状过渡，从而减少了粘刀现象，提高了切削性能。
举例2：铝合金在加工过程中，通常都是先经强化处理（固溶处理＋时效；时效），这样可以得到晶粒细小、均匀的组织，比铸态或压力加工状态的切削性能好，不仅改善了切削性能，而且同时提高了机械加工精度。
二、提高金属材料的断裂韧性
金属材料的断裂韧性指含有裂纹的材料在外力作用下抵抗裂纹扩展的性能。提高金属断裂韧性的关键是要减少金属晶体中位错，使金属材料中的位错密度下降，从而提高金属强度，而减少金属晶体中位错的一种重要方法，就是细晶强化，其原理是通过细化晶粒使晶界所占比例增高而阻碍位错滑移从而提高材料强韧性。而金属组织的细晶强化的过程实际上就是金属热处理。
在金属热处理过程中，当冷变形金属加热到足够高的温度以后，在一定的应力和变形温度的条件下，材料在变形过程中积累到足够高的局部位错密度级别，会在变形最剧烈的区域产生新的等轴晶粒来代替原来的变形晶粒，这个过程称为再结晶。再结晶晶核的形成与长大都需要原子的扩散，因此必须将变形金属加热到一定温度之上，足以激活原子，使其能进行迁移时，再结晶过程才能进行。
那么，对于不同的金属材料，我们就可以通过控制不同的热处理的温度，来提高金属材料的断裂韧性。
举例：在SY钢坯料上线切割适当的小圆柱，机加工后，选择在700℃，800℃，900℃、1000℃和1100℃在Cleeble-1500型热模拟试验机上以5×10-1的变形速率保温30s压缩变形50％，然后在空气中冷至室温，再进行680℃×6hAC(空冷)的退火处理，再将压缩后的试样沿轴向线切割剖开，研磨抛光后用化学物质显示晶粒形貌。实验现象为：在700℃时，扁平的晶粒开始逐渐向等轴晶粒的形状变化。800℃变形的晶粒中等轴晶粒已经有少量出现，但仍然以变形拉长的晶粒为主。在900℃变形开始，晶粒突然变得细小，几乎全部为等轴晶粒，晶粒度达到YBl2级。在900℃以上．晶粒开始长大。因此，对此种钢来说，900℃左右温度进行热处理，可以提高其断裂韧性。
三、减少金属材料的应力腐蚀开裂
金属材料在拉伸应力和特定腐蚀环境共同作用下发生的脆性断裂破坏称为应力腐蚀开裂。大部分引起应力腐蚀开裂的应力是由残余拉应力引起的。残余应力是金属在焊接过程中产生的。金属在加热时，以及加热后冷却处理时，改变了材料内部的组织和性能，同时伴随产生了金属热应力和相变应力。金属材料在加热和冷却过程中，表层和心部的加热及冷却速度(或时间)不一致，由于温差导致材料体积膨胀和收缩不均而产生应力，即热应力。在热应力的作用下，由于冷却时金属表层温度低于心部，收缩表面大于心部而使心部受拉应力：另一方面材料在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时，因比容的增大会伴随材料体积的膨胀，材料各部位先后相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。组织应力变化的最终结果是表层受拉应力，心部受压应力，恰好与拉应力相反。金属热处理的热应力和相变应力叠加的结果就是材料中的残余应力，正是其存在造成了应力腐蚀开裂。
举例：金属热处理中，通过控制淬火冷却速度，可以显著地控制淬火裂纹，为了达到淬火的目的，通常必须加速材料在高温段内的冷却速度，并使之超过材料的临界淬火冷却速度才能得到马氏体组织。就残余应力而论，这样做由于能增加抵消组织应力作用的热应力值，故能减少工件表面上的拉应力而达到抑制纵裂的目的。
3、结论
金属材料的热处理在机械零件制造中占有十分重要的地位，在金属材料加工的整个工艺流程中，如果将切削加工工艺与热处理工艺进行密切配合，将有效地提高金属零件的制造水平。
参 考 文 献
[1] 雷声，齿轮热处理变形的控制.机械工程师.2008年5期.
