精密模具十篇

精密模具篇1

随着科学技术的快速进步，在生产模具的过程中广泛应用CAD/CAM技术，通常情况下在以市场调查的基础上进行周密研究，然后进行生产决策，之后生产计划下达开始操作手段，紧接着开发设计模具的工作人员使用模CAD工作站，对模具设计中的分析、造型、计算以及绘制工程图等工作进行完成，而且评价产品性能在设计阶段就可以进行，设计者从繁重的绘图中可以得到解脱，可以在创造性的工作上应用更多的时间。

2CAM过程

2.1集成制造CAD/CAM技术

建立单一的图形数据库是模具CAD/CAM系统的集成重点，在CAD、CAM各单元间获得自动转换与传递数据，使CAM阶段能对CAD阶段的三维图形完全吸收，降低了中间建模的误差和时间；利用计算机反复优化和修改温度在模具工作中的分布情况，以及在模具中的模具结构、性能以及塑料液体流动、加工精度情况等，在正式生产前查找问题、发现问题，使制模时间大大减少，模具加工精度大大提高。模具集成制造运行图见图1，采用CAD/CAM软件具备详细设计、基础设计、概念设计等功能，面向的对象是参数化造型和统一数据库，它提供了一个良好的平台发展模具的集成制造技术。

2.2模具高速加工应用CAD/CAM

Salomon于60多年前提出高速加工的概念，并进一步研究了高速加工技术。刀具直径与主轴速度对高速加工产生很大作用，刀具寿命、所切削的材料及加工工艺等对还高速加工也会产生一定的影响。通常来讲，达40000r/min以上主轴速度可加工小型模具细节结构，而称12000r/min以上的主轴加工速度为高速加工，通常可加工大型汽车覆盖件模具。高速加工相比于传统模具的加工方式，其优点为：模具加工工序简化；模具表面的质量加强；模具加工的速度提高；利于模具修复。因高速加工与传统加工存在区别，高速加工的加工工艺要求比较特殊，所有的工艺过程都包含于数控加工的数控指令，所以，应用CAM系统在高速加工的系统中对其相应的特殊要求必须满足：具有全程自动刀柄干涉检查和自动防过切处理能力；CAM系统的计算编程速度必须很快；优化处理进给率功能；模具高速加工改变编程方式与要求编程人员；具有丰富的、与高速加工要求符合的加工策略。

2.3生产过程管理应用CAD/CAM

基本由个人计算机和小型计算机终端组成CAD/CAM系统的应用网络，在整个生产过程中FMS管理系统软件可实施跟踪管理。如外购件的采购状况、流转零件状况、加工进度、加工品质、收货状况等都能够掌握。通过对这种软件的应用可以节省劳动力，帮助进行适当的外购物品时机选择。完善的材料清单生成，就是在库存管理中使所有加工状况信息全部进入。然后以加工工艺路线为依据实施加工。停工待料的时间、机床运转时间的数据及操作人员加工工时都可以通过该系统逐日提供。这样不仅能够减少机床空耗的时间，还能计算出实际的生产成本，以此实现生产成本减少的目的。

2.4模具检测应用CAD/CAM

可移动式三坐标测量仪在传统模具加工中的作用与三坐标测量仪在配合CAD/CAM系统进行检验中的作用有很大区别。CAD/CAM系统测量空间在3250×2090×1370mm中，三标测量仪的任何一点都为0.015mm精度定位，可达40t测量塑料模或冲模的零件质量。测量仪的测量精度如何保持最好的效果，应将它放在一个独立的机房中，与外界环境隔绝，保持室温20℃。为了避免振动影响测量结果，安装三坐标测量仪应在质量为100t的由气垫支承的混凝土底座上。三坐标测量仪作为一种工具，不仅可以最终检验模具品质，也可以在加工过程实施检测，也就是中间检验各道加工工序，从而掌握所需的几何形状如何更精确地加工。在对模具实施检验的过程中，零件的各部位需以较密的轨迹进行检测。通常情况下检验每一副模具需两次，在冲压加工之前一次、之后一次。检验的过程中，上、下模型腔的对合状况应通过理论计算厚度方式测量，从而了解CAD设计数据精度的具体情况。

2.5提高模具精度应用CAD/CAM

引入CAD/CAM系统实施模具制造，对于冲压模具来讲，提高了加工精度，而主模型和靠模不必再使用。如公差加工具有很严的要求，且磨削主要型腔面后需要的模具需手工抛光，具有良好效果的是用CAD数据加工，远胜于靠模和主模型的效果，其根本差距就是加强了控制尺寸。一般情况下模具的主要型腔表面是用CAD数据精确地加工出来的，然后把主要型腔面与其他零件一起配合加工。现阶段模具工程师可以利用各种CAD/CAM软件生成CNC机床的刀具轨迹和实施模具设计，并且还能够提供用于模具的热性能分析和铸造品质改进的有限元分析。

3结语

精密模具篇2

关键词：级进模；排样；自动送料；模具结构设计；零件设计

1.冲压件工艺分析

某使用进口材料垫片零件如图1所示，材料：SUS304 1/2H、料厚0.8mm，该零件形状简单、局部对称，大批量生产。由标准查得，冲裁件内外所能达到的经济精度为ITl4，孔中心与边缘距离尺寸公差为±0.1mm。将以上精度与零件简方案一：采用复合模加工。复合模的特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模的轮廓尺寸较小。但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。

方案二：采用级进模加工。级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用简单模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。

选择方案二

4.模具工作过程

冲模的工作零件有2个导正孔冲头、6个冲孔冲头、1个半冲裁冲头、落料冲头及与之对应的凹模或凹模镶件，定位零件有导正销、自动气动送料装置。模具工作是以操作人员调整料带到第一冲压工位处，进行冲孔。将自动送料装置的送料步距调整到30mm，后由自动送料装置将条料送入下一工位，这样条料就送进一个步距，以装在脱料板上的导正销插入料带两侧的导正孔进行精定位，保证垫圈的相对位置精度。然后冲6个要求相对位置的孔，再下一步进行零件外轮廓的半冲裁工艺，最后进行零件的落料和废料的切断工序。这样连续冲裁直至条料或料带冲完为止。

5.结语

该模具采用日本8板式模具结构，结构紧凑、成本适中，能够高效的生产精密零件，已交付用户使用，并生产出大批量的合格零件，模具使用及后期维护方便，用户非常满意。

精密模具篇3

【关键词】EDM数字化制造；SQL server数据库；条形码； UG/OPEN二次开发；三坐标自动检测

【Abstract】This paper mainly research on precision mold electrode digital manufacturing system， the integrated use of UG secondary development， SQL Server database development， PC - Dmis secondary development and technology research and development， such as the Delphi software development. The purpose is to make the mold design and manufacturing process more standardization， standardization， so as to improve the production efficiency， ensure the quality of the mould production， reduce the production cost and improve enterprise comprehensive strength further. This article research results for mold enterprise digital level of ascension and competitiveness has good economic value and social significance.

【Key words】EDM digital manufacturing； SQL server database； Bar code； UG/OPEN secondary development； Three coordinates automatic detection

1 研究背景

电火花加工技术是现代模具制造技术的一种实用的特种加工技术，在模具制造中显示出了相当大的发展潜力。但在电极管理上目前国内还主要靠手写标签来管理电极，这样效率低，易出错，给企业造成大的损失。本文采用的模具电极的数字化制造技术解决这一技术难题。电极在数控加工完成之后都需要进行三坐标精密检测，如何将偏心量补偿到放电过程正是提高模具精度的关键所在。本文采用的模具电极的数字化制造技术及检测技术有效地解决了这一难题，并进一步提升模具企业的数字化设计制造水平，对提升企业的经济价值有重要的意义。

2 论文研究主要内容

1）数据快速共享的研究；2）电极的数字化管理的研究；3）工艺流程改进研究。

3 研究方案的设计

3.1 本方案的EDM数字化制造系统方案设计思路

3.1.1 方案设计理论依据

现在绝大部分现有模具企业的EDM技术路线及加工工艺是如下的流程：

对工件轮廓进行预加工 电极的设计与制造工件、电极的装夹与校正加工的定位电参数的配置加工过程的监控。

以上在电极的加工、制造、装夹、校正、定位、电参数配置及加工中的监控都是在人工的干预下进行的，靠人工来完成就存在人为的失误。而本研究中的方案完全排除人工干扰的优势：那就是实现电加工的数字化制造和信息化管理。采用的CAD/CAE/CAM一体化技术，C3P、C4P、KBE技术，模具柔性制造（FMS）和自动化加工技术完全依赖于数字化。

3.1.2 本研究采用条形码进行电极管理的具体方法如下：用CAM编程完成后将信息写入SQL Server数据库中，并将条形码打印到程序单上。在NC加工部门通过扫描条码调用加工程序，加工部门加工完成后根据程序单条码生成电极条码并用条码打印机打印标签粘贴到电极上。在QC部门增加条码扫描枪以快速调用测量点信息，并对PC-DMIS软件进行二次开发，实现测量过程的自动化。在EDM部门增加条码扫描枪，用于快速读取电极的偏心量和放电间隙，并自动完成电极程序的编制。

3.2 本方案实施的具体方法

在产品数字化管理中，常用技术是条形码和芯片，结合国内大多数模具企业的现状，本研究计划采用条形码对模具电极进行管理。具体方法如下：在CAM编程完成后在UG软件内对电极模型文件进行条码分配，并将相应信息写入SQL Server数据库中，并将条形码打印到程序单上；在NC加工部门增加条码扫描枪和条码打印机，通过扫描条码调用加工程序，加工部门采用3R快速定位座装夹电极，加工完成后根据程序单条码生成电极条码并用条码打印机打印标签粘贴到电极上；在QC部门增加3R快速定位座以快速定位，增加条码扫描枪以快速调用测量点信息，测量完成后增加数据处理功能；在 EDM部门增加条码扫描枪，用于快速读取电极的偏心量和放电间隙，操作人员只需指定电极顺序号即可完成电极程序的编制。

3.3 方案EDM数字化制造系统关键技术实现

运用UG开发工具和软件工程方法，该系统不需要用户掌握UG软件的专业知识，只要有适合产品系列化设计，就能大大提高了模具的设计效率，这就为为基于UG的产品CAD/CAE/CAM系统开发和模具的自动化设计和制造打下良好的基础。

3.4 电极自动测量系统开发

本文设计并实现了基于VC十十的电极测量系统。设计过程中考虑了功能的全面、实用性和快捷性。应用Web Service技术跨平台对数据之间进行交互， 使模具客户应用Internet这样一个多元化的环境不同技术、平台和操作系统成为现实。

4 已经取得的成果和创新

一是，建立模具电极的条形码数字化识别系统；二是，在SQL Server数据库平台上建立了CAD、CAM、NC、QC、EDM等部门的产品数据管理系统；三是，实现了电极一键式三坐标自动化检测；四是，建立起模具数字化设计制造的标准化工艺流程。

5 总结

本论文中通过对传统EDM加工与本课题研究的EDM数字化制造系统的比较，在电极产品数字化制造和管理中，采用条形码进行电极的管理系统、运用UG开发工具和软件、基于VC十十的电极测量系统，为预期的关键技术的实现打下了基础。研究成果在天津瑞福模具有限公司实践取得显著效果和经济效益。

精密模具篇4

关键词:成形技术;制模技术;铣削技术

一、精密成形技术

精密成形技术对于提高产品精度、缩短产品交货期、减少切削加工和降低生产成本均有着重要意义。近10年来,精密铸造技术、精密压力加工技术与精密焊接技术突飞猛进。

在精密铸造方面,熔模精密铸造、陶瓷型精密铸造、金属型铸造和消失模铸造等技术得到了重点发展,铸件质量大大提高。例如采用消失模的铸件,壁厚公差可达±0.15mm,表面粗糙度可达Ra25μm。在精密压力加工方面,精冲技术、超塑成形技术、冷挤压技术、成形轧制、无飞边热模锻技术、温锻技术、多向模锻技术发展很快。例如700mm汽轮机叶片精密辊锻和精整复合工艺已成功应用于生产,楔横轧技术在汽车、拖拉机精密轴类锻件的生产中显示出极佳的经济性。除传统的锻造工艺外,近年来半固态金属成形技术也日趋成熟,引起工业界的普遍关注。

此外,在粉末冶金和塑料加工方面,金属粉末超塑性成形、粉末注射成形、粉末喷射和喷涂成形以及塑料注射成形中气体辅助技术和热流道技术的成功应用,大大扩充了现代精密塑性加工的应用范围。

精密成形技术发展速度之快、应用之广,使国际机械加工技术协会有充足的理由认为,在21世纪之初,精密成形与磨削加工相结合的加工方式,将取代大部分中、小零件的切削加工,在2010年左右,精密成形的精度将会进一步提高,成形公差可望达到当今的磨削精度,实现工业界梦寐以求的"净成形"(无余量的完全零件形状)的奋斗目标。

二、快速成型与快速制模技术

快速成型技术(RP)是快速原型与制造技术的简称,其成型原理为:先由几何造型软件生成产品的三维模型,然后按一定厚度分层,获得各个截面的平面信息,经数据处理后,数控系统有序地连续加工出每个薄层并使它们粘接成型。快速成型主要有激光立体光刻(SLA)、分层实体制造(LOM)、选择性激光烧结 (SLS)和熔融沉积制造(FDM)等方法。

快速成型技术对于模具的快速制造产生了重要的影响和推动作用。用于小批量生产的塑料模具和冷冲压模具可以依照由快速成型方法所获得的产品实体直接用硅橡胶、环氧树脂或金属材料制造。用于大批量生产的各种模具也可由快速成型和铸造技术相结合的方法制造。快速制模技术由于具有制造周期短、成本低、综合经济效益高等优点,十分适合新产品开发和小批量多品种的生产方式,近10年来发展非常迅速。除了快速成型在快速制模中应用外,电弧喷涂成形技术、实型铸造制模技术、氮气弹簧在冲压模具中的应用、锌基合金制模技术、低熔点合金制模技术、铜基合金制模技术、电铸技术在注塑模具中的应用、环氧树脂制模技术、无模多点成形技术、叠层钢板制模技术等快速制模的新工艺、新方法和新设备层出不穷,显示出强大的生命力和显著的经济效益。

三、高速铣削和电火花铣削技术

电火花铣削加工技术(又称为电火花创成加工技术)是电火花加工技术的重大发展,这是一种替代传统的用成型电极加工模具型腔的新技术。

伴随着高速切削电火花加工技术的进步,模具加工过程的检测手段和模具表面处理技术也取得了很大进展。现代三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施以及简便的操作步骤使得现场自动化检测成为可能。

在模具表面处理方面,抛光技术的进步也十分突出。现代超声抛光设备能使模具表面抛光至Ra0.05～0.025μm,达到镜面抛光的要求。模具表面耐磨、耐腐蚀和花纹处理技术也有长足的进步。

四、CAD/CAM技术

在CAD/CAM技术日新月异的今天,工业部门已不满足于仅仅将计算机作为绘图和数控编程的工具,工程技术人员迫切地希望在同一软件环境下,既能自动绘图,又能有设计、计算、分析和加工的能力,于是模具CAD/CAE/CAM集成化系统便应运而生。在各类塑性加工工艺中,塑料注射成形工艺计算机集成系统的应用最为突出。世界著名的CAD/CAM系统,如CADDS5,Pro和UGⅡ等,均实现了CAD/CAM系统与塑料注射过程模拟、模具结构设计和模具型腔数控加工的初步集成并取得了显著的经济和社会效益。为了适应国际发展潮流,华中理工大学模具技术国家重点实验室正在开发新一代塑料注射模软件。所谓新一代注塑模软件,是指利用计算机集成制造技术(CIM)开发的注塑模集成制造系统(CIMS),这种高度集成的系统能支持模具设计与制造的全过程,具有智能化、集成化、面向装配和模具可制造性评价等特点。

应该指出的是,在CIMS基础上发展起来的虚拟技术将在21世纪的塑性加工领域发挥作用。所谓虚拟技术,是指以CAD/CAM支持的仿真技术为前提,对设计、加工、装配、试模等工序建立相关联的数学模型,配置必要的硬件(如头盔、手套或者信号反馈装置等)和软件(如图形加速软件、虚拟现实模型语言等),形成虚拟的环境、虚拟的过程、虚拟的产品和虚拟的企业。

在虚拟技术的支持下,从用户订货,产品创意、设计到零部件生产、装配、销售以及售后服务等全过程的各个环节都可以分别由处在不同地域的企业进行互利合作。通过国际互联网、局域网和企业内部网实现模具的异地设计和异地制造,提高企业快速响应市场的能力。

五、结束语

精密模具篇5

作为工业生产中重要工艺设备之一的模具，素有“工业之母”称号，在国民经济各部门的发展中占有不可或缺的一席之地。生产生活中常见的各种塑料、陶瓷、金属、建材、玻璃、复合材料、橡胶等制品的制造都离不开模具。模具生产技术水平的提高，是国家产品制造水平提升的一个重要标志。中国模具工业在历经半个多世纪后，其技术水平得到飞跃发展，高效、精密、复杂、长寿命的大型模具又上了新台阶。

进入21世纪，尤其是在中国加入WTO以后，在全球化经济新形式下，随着技术、劳动力和资本的重新整合，中国工业制造业将成为世界装备制造业的重要基地。为了适应新市场新用户对模具制造的新要求，特别在模具制造的高精度、高效率、低成本方面的迫切需求，中国模具工业正加速利用现代先进制造技术来促进其自身的技术进步。体现在许多中高端产品实现了从“不能做”到“可以做”的技术提升，经济规模也实现了“从小变大”的快速扩展。

级进模是模具工业发展到一定程度的产物，它是一种复杂、精密的冲压模具，它具有高效率、高精度和高寿命等优越性。中小型企业要在竞争激烈的模具行业中生存和发展，开发先进的模具技术是必然之路。例如，位于“模具之乡”浙江宁海的宁波震裕科技股份有限公司抓住模具工业发展方向，积极开发级进模技术，为企业发展提供有力的技术支撑。

1 级进模的特点

级进模，又称连续模、跳步模，是一种复杂精密的冲压模具，它的压力机可以在一次行程中完成多达几十个不同的冲压加工。即在一次冲压行程完成之后，由冲床送料机按照一个固定的步距将材料向前移动，这样在一副模具上就可以完成多个工序，可以对形状复杂的冲压件连续进行冲裁、折弯、拉深和翻边等成形加工，实现模具技术的冲压自动化。由于拥有这些技术先进性，级进模因此被广泛应用于家用电器、办公装置、仪器仪表、电子、电机、汽车及其配件等行业冲压制件的

生产。

由级进模的技术原理可以归纳出级进模的四个重要特点，主要为：生产高效率、模具高精度，一副级进模具内，可以包括冲裁、折弯、拉深、翻边等多种多道工序；级进模容易实现冲压自动化，操作人员不必进入危险区域，操作安全；级进模工序中的工件和废料可以直接往下漏，可以采用高速冲床生产；使用级进模可以减少冲床，减少车间面积，减少半成品的运输，因此仓库的占用面积也会大大降低。

2 级进模在当前模具工业发展中的地位

相对日本、美国等国家，我国模具工业起步是比较晚的，并且在模具早期发展过程中，一直未形成高技术含量的产业。直到近20多年来，随着科技的进步和经济的发展，模具工业得到国务院和其他相关部门的高度重视及大力支持，在经过一系列引进、消化、吸收国外先进模具技术后，我国模具工业得到了飞跃发展。一些科研院校也积极与国外合作，开发先进模具技术，如我国华中科技大学与美国UGS公司开展合作，在UG-NX软件平台上开发出基于三维几何模型的级进模CAD/CAM软件NX-PDW。

级进模是一种高精度、长寿命的精密冲裁模，是技术密集型模具的重要代表。虽然级进模的开发和应用，能使制件的精度和成本都得到很大的改善，并提高模具的寿命及档次，但目前，我国相当一部分大型精密、长寿命模具主要还是依赖进口。为了提高我国模具工业的竞争力，开发自主技术是非常关键的，因此，加强级进模的设计和制造的研究，对于提升我国模具工业的制造水平和国际竞争力，都有着重要意义。

3 加快中小型企业级进模发展应用的对策

中国中小型的模具企业总体上呈现经营分散、数量大、规模小等特点，目前全国“模具城”有80多个，主要分布在浙江、江苏、广东、安徽等省市。例如，浙江省宁海县的模具产业，以高精度、高难度、长寿命等制模优势闻名国内外，大型塑料模具、橡胶模具、精密模、冲压模具、压铸模具等在国内外均享有盛誉，并在2002年被授予中国模具生产基地称号。但随着众多跨国企业入驻中国市场，对于抗风险能力、模具设计能力和科研能力较为薄弱的中小型模具企业是一个巨大考验。发展高精密的冲压模具加工技术，尽快提升企业的精密加工技术水平，能大大促进中小型模具企业竞争力的提高。笔者认为应该从以下三方面加快级进模技术在中小型模具企业中的发展应用。

3.1 注重技术创新，建立级进模技术创新团队

随着模具市场竞争的加剧，粗放、传统的低端模具已不能适应市场发展的要求，快速、高效、高精度已成为世界冲压模具技术发展的主要潮流。技术创新对企业的生存和发展有着重要的意义，是企业走出困境、维持发展的必由之路。

宁波震裕科技股份有限公司创建级进模技术核心队伍，通过设备的研制、工艺参数的优化与过程控制，形成新工艺、新节能、新设备于一体的高效、节能、多工位综合技术集成。2013年开发定转子全无边反冲空调压缩机三列模具为国内首创。不但为企业发展增加动力，同时为政府部门的科学决策做出大量基础性工作，满足国内外高精密冲压模具市场对不断增长的技术要求，取得了可观的成绩。

3.2 利用新技术的政策导向，积极争取政府财政支持

高新技术产业发展已成为中小型企业竞争力的主要源泉，但级进模等高新技术均存在着投资高、风险大、受益低等特征。因此，企业的技术创新少不了政府的支持，政府的支持有利于提高企业技术创新的成功率。宁波震裕科技股份有限公司在积极争取政府财政支持的同时，也加强公司内部的资金投入。公司每年投入销售额的5%～8%作为技术创新的经费。

3.3 构建低成本知识库系统

建立一种级进模设计的低成本知识库系统框架。这个系统可以把级进模设计的主要活动部件划分为不同的模块，可以方便模块的更新。每个模块设计可以通过用户界面与用户实现互动，充分利用当前便利的互联网。该系统在个人计算机就可以实施，廉价好用，中小型企业可以负担得起。

精密模具篇6

【关键词】 精密测量 三坐标测量机 逆向工程

先进制造技术的发展日新月异，使得未来制造业发展的主要趋势是向精密化、柔性化、智能化、集成化、全球化、网络化、虚拟化的方向发展[1]。精密测试技术就要适应这种发展，它在机械学科中的作用是：为先进制造业服务，担负起质量技术保证的重任。

作为专门为企业输送高技能人才的职业院校，我院积极调研企业生产需求，新成立了精密测量技术这一专业。

2009年5月，我院以精密测量技术实验室的建设为基础，经过一年的实践与研究，实验室建设已经完成，取得了一定的成绩，在总结研究成果的基础上，我们提出如下报告。

1 研究背景

2009年，我校机电工程系针对当前就业形势及企业需求，新开设精密测量技术这一专业。根据该专业课程设置，遵循与企业紧密合作的原则，以就业为导向，建立精密测量技术实验室。该实验室主要承担我院学生零件检测及相关课程的实验教学。使学生在掌握常用量具的前提下，学会利用各种高精密仪器（如三坐标测量机等）测量复杂零件及高精度零件的方法。同时，该实验室还可用于本校老师及学生进行教学研究、对外高技能人才的培训、校企合作进行企业零件的鉴定等业务。

2 研究思路

本课题的研究明确定位于高水平精密测量实验室的建设，旨在培养适应企业需求的、具有一定设计能力的高技能人才。主要遵循以下研究思路：

（1）由学院相关领导和机电工程系领导及相关教师成立课题组开展本课题的研究；

（2）课题组成员通过调研，紧密联系企业生产现状，共同探讨精密测量技术实验室教学与装备的思路与途径，做好实验室装备规划工作；

（3）采用教师培训与实验研究同步进行的工作模式；

（4）充分利用各种资源，建立科研、教学、培训集成一体的实验室。

3 研究方法

（1）信息研究法：通过参观、调研、资料检索等各种途径，搜集整理兄弟院校在精密测量实验室研究方面的成功经验，从而使我校的实验与研究建立在国内外先进的研究成果基础之上；

（2）理论分析法：灵活运用教育学理论、素质教育理论、实验教学的发展规律等基础理论，对实验室建设的各种现象进行科学、全面、深入地分析，保证研究遵循科学规律；

（3）对比法：比较实验室建设前后，教师组织教学情况和学生的实际操作能力，观察精密测量能力的提高情况。

4 研究结果及其分析

一年来，结合学院“创新、效能、品牌”的目标，我们深入相关企业、兄弟院校、科研单位进行了大量的调查与研究，课题组成员结合调研情况进行了多次探讨，最终确定精密测量实验室建设方向与具体实施方案。

通过调研我们发现目前大部分企业在测量方面有如下几个方面的要求。

4.1 常规测量

精度要求不高，常规零件的检测。这些零件的检测方法通常很简单，只需要使用游标卡尺、千分尺、高度规、粗糙度检测样板、角规等这些常规量具就可对工件进行检测。也是测量人员应具备的基本技能。

4.2 影像仪、光学投影仪

影像仪、光学投影仪在企业的应用比较广泛。它利用光学测量原理并结合非接触测量手段，可以实现二维平面内尺寸的测量，量测对象可为塑胶五金件，PCB板，底片或其它具有2D特性的物件。它可以量测物体上圆（弧）心、半径、线宽、夹角、距离、交点，还具有统计分析、自动对焦、自动检测等功能。适合行业二维抄数、绘图、工程开发、各种精密电子、模具、五金塑胶、PCB板、导电橡胶、螺丝、冲压件、手表、手机等测量需要，测量精度可达μm级。

4.3 测长仪

测长仪是一种精密机械、光学系统和电气部分相结合起来的长度计量仪器。本仪器除可用于对零件外形尺寸进行直接测量和比较测量之外，还可以使用仪器所附有的专用设备进行各种特殊测量工作。该仪器主要用于金属加工工业，特别是在机器制造、轴承制造、量具制造及精密工具制造和仪器制造等企业计量室和各级专业计量部门。测量精度可达到0.1μm。

4.4 三坐标测量机

三坐标测量机主要用于机械、汽车、航空、军工、家具、工具原型、机器等中小型配件、模具等行业中的箱体、机架、齿轮、凸轮、蜗轮、蜗杆、叶片、曲线、曲面等的测量，还可用于电子、五金、塑胶等行业中，可以对工件的尺寸、形状和形位公差进行精密检测，从而完成零件检测、外形测量、过程控制等任务[2]。三坐标测量机采用接触式与非接触式两种测量方法，结合相应的软件对零件进行全尺寸检测，并可为逆向工程技术采集数据。测量精度一般可达μm级。利用三坐标测量机进行零件的检测是目前企业测量采用的主要手段。

4.5 粗糙度仪

加工零件时，除需要对尺寸精度、形位公差进行检测以外，还需要检测其表面光洁程度。除了常规的粗糙度检测样板以外，目前企业用到比较多的是使用粗糙度仪检测。糙度仪是检测工件表面粗糙度的数字化电子仪器，由于准确度高、稳定性好、便于操作等优点迅速普及开来。

4.6 特殊尺寸的检测

长轴类零件同轴度的检测、圆度的检测、易变形零件的检测等这样一些特殊尺寸的检测一直是精密测量领域的难题。根据企业实际要求在教学的同时引领学生参与课题的研究。

根据以上需求，遵循紧密结合企业实际的原则，我们建设并成立了精密测量技术实验室。该实验室主要配备了常规测量仪器、影像仪、投影仪、测长仪、粗糙度仪及三坐标测量机等。其中，为了提高效率，三坐标测量机的教学还引入了专门的教学仿真软件。同时，为了满足模具专业学生技能训练的需求，我们还引进了快速成型机和真空注型机，培养学生在模具设计、制造方面的能力。

精密测量技术实验室主要涵盖了精密测量和逆向工程这两个研究方向。目前，实验室的建设已基本完成，各种仪器已全部到位，相关师资培训也已完成。实验室已初步投入使用。

以下为已建设完成的精密测量技术实验室相关资料图片：（见图1-9）

5 创新

本课题的研究着眼于当前职业院校教学脱离于企业实际需求，毕业生掌握技能不够尖端这一问题，实验室规划以企业实际使用的三坐标测量机及快速成型设备为主导，以就业为导向，与企业积极合作进行新课题的研究开发与教学。

本课题的创新之处主要有如下两个：

（1）精密测量实验教学。利用各种高精度仪器测量复杂零件，测量精度可达3μm；

（2）逆向设计能力教学研究。结合三坐标测量机和快速成型设备，可进行无CAD模型零件的扫描、重构、全尺寸检测，培养学生的模具设计能力，同时进行校企合作课题的研究。培养精密测量领域与模具设计领域的高技能人才。

6 实验室建设与应用展望

（1）理论与实际相结合。通过与多个企业沟通我们发现，很多企业品管人员在测量时对图纸上的各种精度尺寸及形位公差没有理解，也就无从谈起准确地测量了。这也正是我们在教学中的一个弱点。同时，对我院各专业学生而言，单纯的理论教学很难使学生理解各种公差的含义。所以我们可以在精密测量技术实验的同时结合公差配合与测量这门课程进行讲解，并且尽量选用企业实际零件，就使学生能深刻理解测量精度与公差的含义；

（2）国标与欧美标准的学。由于我校大部分学生毕业后都要面向外企就业，而欧美企业进行产品检测时只有欧美标准的图纸，但学生在校学习的形位公差主要是国家标准的。因此，为了学生毕业后能尽快适应，在实训中尽量选用典型零件测量，并结合各种形位公差标准进行讲解；

（3）加强校企合作，在讲授基本测量技能的同时将企业常见的产品引入教学当中，使学生能够实际体验企业品管部门产品检验环节。同时，我们还可以模拟企业产品检测的流程制定产品检测流程表，经过教师一定的示范与讲解后，采用行为引导型教学方法，以学生为主导，引导学生严格遵循企业实际检测流程进行零件的检测。这样，当学生进入企业工作以后，可以很顺利地实现角色的转换；

（4）贯彻“产学研”相结合的原则，积极与相关企业联系，建立长期的合作关系。充分利用现有设备，与企业合作进行产品的检测及研发。不仅提高教学质量，还要逐步提高教师科研能力。如特殊产品的检测、逆向工程等都是很好的科研课题；

（5）面向社会高技能人才的培养。目前，企业对精密检测行业高技能人才有很大的需求，但这部分人才技能的培养大都依靠传统的师傅带徒弟的方式，精密检测人员的整体素质无法得到很好的提升。由于实验室设备的配置紧密结合企业实际，作为市公共实训基地的一部分，实验室在承担精密检测相关专业教学的同时，还可以充分发挥其作用，开展面向社会的高技能人才培训，真正实现其应用价值；

（6）与企业合作进行零件的检测与鉴定。精密制造企业对零件的检测都是必须的。但对于一些中小型企业而言，可能由于各种原因无法进行零件的精密检测。我们就可以利用实验室的优势，与企业合作进行零件的检测与鉴定。这样不仅为企业提供了方便，也可以使我院相关专业学生尽可能多地接触实际零件，有利于教学与研究。

7 结语

科学探究精密测量技术实验室建设与应用已成为职业院校在教学中的重大改革。随着经济的发展，机械制造行业对生产率的要求越来越高。零件从设计、加工到检测，既要保证精度，又要保证速度，这就使得精密而快速的测量成为必然。 应运而生的精密测量专业需要以高精度仪器的实验教学为前提。同时，逆向工程这一新兴行业在模具设计中也崭露头角。国内对这一课题的研究也只局限在少数高等学府中，而且只偏重于科研，教学方面操作技能的培养涉及较少。职业院校系统性地引进各种精密量具，并结合逆向工程教学科研，在我省大部分地区尚属空白，本课题在这一领域的研究很好地填补了这一空白。

精密测量技术实验室的建成，遵循校企合作这一原则，以培养满足企业实际需求的高技能人才为导向，对培养模具专业及数控专业学生逆向设计、精密测量方面的专业基本能力及创新能力起到了很好地作用。

下一步我们还要充分发挥精密测量实验室的作用，利用实验设备进行精密测量及逆向设计领域的课题研究，解决企业实际问题，不断提高教学及学生的专业能力。

参考文献：

精密模具篇7

    机械设计技术。机械设计技术包括机械工艺结构设计、结构设计、材料选择和设计方法等。随着时代的发展传统的机械设计方法在一些方面如数控机床设计、汽轮机叶片设计、节能电机设计等,已越来越难以达到现代设计要求。当前,设计方法已从经验设计、直觉设计发展为先进理论与有效方法设计,在各个设计阶段充分利用先进理论和有效方法来解决问题,成为现代机械设计的发展趋势。现代设计涉及到优化设计、仿真设计、系统工程等内容,应用信息技术和科学设计方法能有效提高设计水平和设计效率,促进设计技术发展。

    机械制造工艺。(1)高精度。精度是现代机械制造工艺的重要要求,尤其是在国防、科研、航空航天等领域中,对精度的要求更加严格;(2)高效率。高效率能极大的提高加工速度,缩短加工周期,如在冷加工工艺通常采用三种方式提高效率:使用陶瓷刀具、金刚石刀具、涂层刀具等加快切削速度;采用新的加工工艺如在加温和震动中切削,使用化学腐蚀、激光等方式进行加工;集中加工,将各类加工设备集于一体,在计算机的控制下完成切削加工;(3)高柔性。柔性加工是机械制造发展的重要方向,柔性加工包括加工的灵活性、多适应性和加工品种的多样性等。近年来,各种工业机器人和数控机床的使用使得柔性加工更加现实。柔性制造系统可分为柔性制造自动线、柔性制造单元和柔性制造系统,均以数控设备为基础,以自动运储系统相连接,通过计算机的控制完成多种零件的生产加工。

    精密加工技术

    精密切削技术。用直接切削来得到高精度仍是常用的方法,然而,要想得到高水平和高精度的产品,必须尽可能的减少刀具、机床和工件等因素的影响。如要求机床具有高刚度、小热变形和抗震性能,就必须有更先进的技术,如精密控制技术、空气静压轴承、微驱动与微进给技术等,此外,提高机床转速也是有效的办法,当前的超精密加工机床早已提高到每分钟几万转。

    模具成型技术。当前,汽车、电机、飞机、仪表和家电产品中至少有三分之一的零件是通过模具加工制造的。模具加工的关键在于如何提高模具的加工精度,这也是衡量一个国家制造水平的重要标志。电解加工工艺能使模具精度达到微米级,解决工件表面质量的问题,尤其利于复杂腔型的加工。

    超精密研磨技术。超精密研磨技术通常用于集成电路基板硅片的加工,其表面粗糙度要求达到1—2毫米,传统研磨、磨削和抛光很难满足其加工要求,须进行原子级抛光。因此,各种新方法、新原理的超精密研磨技术应运而生,如用于弹性发射加工、流体动压型悬浮研磨的非接触研磨,通过加工液促进化学反应的化学研磨等。新的研磨方法与原理极大的促进了超精密研磨技术的不断发展。

    纳米技术。纳米科学是涉及到多个学科的科学,是先进工程技术与现代物理学相结合的产品。几年来,纳米机械技术取得了快速的发展,能够在硅片上刻画纳米宽的线,这充分表明信息存储的密度提高了若干个数量级。

    微细加工技术。随着科技的不断发展,电子元件的体积也越来越小而使用频率则越来越高,能量消耗也应越来越低。超微细粒子技术的问世使得半导体加工精度达到了几百个埃的程度。

精密模具篇8

关键词：五轴联动数控电加工 电火花加工 数控电解机械复合加工 数控电火花低速走丝线切割加工技术

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（c）-0088-01

1 五轴五联动数控电火花成形加工技术

四轴联动数控精密电火花成形机床能够满足对于复杂模具的高效精密加工问题，比如高温合金、钛合金材料带叶冠整体式涡类零件等，特别适用于在关键制造的发电设备、精密模具、航天航空等众多领域，对于提高数控技术发展具有重要作用，这里使用的则是从欧洲引进的一台FORM300四轴联动数控精密电火花成形机床。其中，定位精度±5°的伺服控制回转工作台B轴则是从德国的一家HIRSCHMANN公司所引进，这样就能够进行相应的五轴联动精密数控电火花成形加工技术的研究工作就可以在形成的五轴五联动数控电火花成形加工机床上所进行相关的研究工作。

其中，该机床的主要性能参数和技术指标如下：（1）尺寸精度（mm）：±0.002；（2）最佳表面粗糙度（μm）：Ra 0.2；（3）最大电极重量（kg）：50；（4）最大工件尺寸（mm）：1200×800×350；（5）X、Y、Z工作行程（mm）：600×400×500。

在对于相应的精密复杂零部件的成形加工中，五轴五联动数控电火花成形加工机床能够表现出巨大的优势，能够体现出加工工具的优良效果，特别适用于航空、航天等精密复杂零部件的加工和处理，比如在航天航空领域的带冠整体涡、涡压气机转子、涡轮机匣、航空航天发动机涡等零件，对于相应的特殊材料的处理也具有比较好的效果，包括相应的低膨胀台金、合金结构钢、耐热合金、钛合金、铝合金等特殊材料的加工方面。

2 五轴五联动数控电解机械复合加工技术

在五轴五联动数控电解机械复合加工技术中，具有内喷功能的复合阴极则是所采用的具有旋转功能的工具，能够结合相应的机械磨削、电解加工以及数控方面的优势所在，其中，把复合镀或镶嵌有金刚砂在在复合阴极的表面进行一定的选择性处理，通过使用金刚砂能够起到一定的保证电解加工间隙作用，起到绝缘作用，还能起到刮除工件阳极钝化膜的作用。在具体的加工过程中，直流脉冲电源的负极则是接到复合阴极，而直流脉冲电源的正极则是接入工件，电解液则在工件和复合的阴极之间进行喷入操作，相对工件作的情况下，复合阴极这样就可以使得数控运行，在电解-机械磨削复合加工的原理下，满足对于复杂零件的加工成型要求。

在上述分析的电解-机械磨削复合加工的原理的基础上，可以开展相关的五轴五联动数控电解机械复合加工机床的具体研究工作。对于五轴联动数控电解机械复合加工机床来说，在进行相关的抛光、磨削、切割、镗铣削、复合钻削等加工过程中，可以通过不同的复合阴极的进行更换来实现。在对于同一个工件进行相应的粗加工、精加工以及相应的抛光加工都可以利用一次装夹得以实现，分析这个机床系统主要具有特点分析如下：第一，各种高韧性、高硬度、高耐磨性金属等难加工材料能够有效处理；第二，加工零件的复杂型面可以通过简单形状的复合阴极实现；第三，相比于电火花加工、机械磨削来说，此系统具有更高的加工效率，加工精度则要高于电解加工；第四，去除工件余量则是依靠电化学阳极溶解的原理进行，对于表面金相组织并无影响，具有比较小的宏观机械切削力，能够加工相应的低刚度、薄壁、窄槽、窄缝的零件；第五，复合阴极工具则基本上不存在损耗。

传统的机械加工理念在上述机床系统的特点体现出巨大的变化。比如，淬硬热处理工艺可以预先安排，然后可以考虑进行相应的粗加工、精加工和抛光加工；从工件上切除整块材料，还基本上在利用整块材料，这点能够有效地提高生产效率、提高加工精度、使得热处理变形进一步有效消除，能耗能够降低，使得资源得以节约，这都具有非常重要的意义。

3 五轴五联动数控电火花低速走丝线切割加工技术

三维复杂直纹面精密零件中在我国的模具、军工、航天航空等特殊领域中具有重要作用，能够解决相应的精密、微细、高效的切割加工问题，FA20PS Advance四轴联动精密数控低速走链线切割加工机床通过日本三菱电机公司所进行引进，另外，伺服控制回转工作台B轴（定位精度±5°），则是从德国HIRSCHMANN公司配置，这样就可以形成相应的五轴面联动数控电火花低速走丝线切割加工机床，并且可以进行相关的五轴联动精密数控电火花低速走丝线切割加工技术方面的研究工作。

其中，该设备的主要技术性能和指标参数如下所示，（1）尺寸精度（mm）：±0.002；（2）最佳表面粗糙度（μm）：Ra 0.03；（3）加工最大锥度（°）：±15；（4）使用电极丝直径范围（mm）：0.05～0.3；（5）最大工件重量（kg）：1500；（6）最大工件尺寸（mm）：1050×800×295；（7） U、V工作行程（mm）：±75；（8） x、r、z工作行程（mm）：500×350×300。

在五轴五联动数控电火花低速走丝线切割加工机床中，主要采用的则是五轴五联动数控电火花低速走丝线切割加工机床加工螺旋桨注塑模型腔，能够取得比较好的效果，满足生产的要求，塑料螺旋桨产品得到一定认可，使得一直处于国内领先的模具加工水平。

4 结语

第一，难加工材料整体结构中的复杂零件处理能够通过五轴联动数控电加工技术得以有效解决，另外，对于细长零件、薄壁、低刚度零件加工提供有效手段，有利于模具、航空、航天等精密复杂零部件的相关成形和加工。第二，五轴联动数控电火花成形机床和五轴联动数控电解机械复合加工机床在加工对象方面都是基本相同的，但是，对于五轴联动数控电解机械复合加工机床来说，相比于电火花加工来说，其加工效率往往为10倍左右，另外，还能够具有一定的零件的电化学复合抛光加工处理。第三，技术高度密集和复杂的特种加工机床特点能够在五轴五联动数控电火花低速走丝线切割加工机床中得以体现，属于电加工机床中的高级水平，主要能用于三维复杂直纹面的精密、微细和高效的切割，具有表面质量好、加工精度高的特点，在模具、军工、以及航天航空领域的精密零件加工中具有重要作用。

参考文献

精密模具篇9

关键词：精密光学元件；元件制造；数据挖掘技术；回归分析

精密光学元件的制造与传统的机械加工存在明显差异，精密光学元件制造过程中会受到外部环境、工艺及设备等因素的影响，进而使精密光学元件的质量下降，难以进行定量化制造，这也使人们只能依据加工经验来制造，其加工效率也就可想而知。因此，必须要对精密光学元件制造过程中的相关影响因素进行明确与充分分析，并利用数据挖掘技术来挖掘出价值信息，以此探寻制造过程中存在的潜在规律与确定性关系，从而形成系统化的制造工艺，以此指导精密光学元件的生产。

1精密光学元件工艺制造库架构分析

精密光学元件工艺制造库的架构为MAS结构，它主要由支撑库和Agent组成。该架构中包含了5个Agent，这些Agent相互独立，并且内部存在着非常紧密的松耦合关系，这也使这些Agent能够得以相互通讯与协作，从而实现了工艺制造库对分布式应用的支持。这5个Agent在精密光学元件工艺制造库中主要具有4种功能：①利用数据采集Agent能够实现对精密光学元件制造时周围设备状态信息、环境信息及工艺信息等相关信息进行自动化的采集与存储，从而使该制造库能够具备数据的清洗、过滤、分类及转换等处理功能。②利用管理Agent能够使制造库对原始数据进行统一化管理，并能够进行前期处理与交互控制，它能够为用户提供相应的端口，并且能够按照分析Agent的需求来对数据进行提取，并进行结构化处理，在处理完毕以后会将数据以数据包的形式发送给分析Agent。此外，管理Agent还能够对制造库中的数据进行日常管理和维护。③利用数据分析Agent能够对精密光学元件制造过程中的加工数据进行统计、关联、回归与聚类，从而挖掘出与精密光学元件质量相关的加工指标与输入信息，找出两者之间的联系，明确两者的关联度，并利用拟合函数的推导来形成系统化的工艺知识。④利用智能交互Agent能够实现人机之间的信息交互，并使用户能够借助于操作界面来对架构中的所有Agent进行控制与管理。

2数据挖掘模型的探讨

数据挖掘模型的构建是精密光学元件工艺制造库中的关键部分，更是找出精密光学元件制造过程中潜在规律及价值信息的重要工具，因此需要构建数据挖掘模型。数据挖掘模型是以数据挖掘技术作为主要支撑技术的，它利用数据挖掘引擎，并在模型库、数据库、工艺知识库的基础上，通过大闭环结构来进行数据的搜索与挖掘。数据挖掘模型会先进行数据采集工作，从而实现大量原始数据的积累，然后通过数据挖掘引擎来对这些原始数据中的变量关系进行发现与挖掘，从而形成相应的工艺标准，接着通过对精密光学元件制造过程中所产生的新数据进行分析与处理，以此验证与优化这些新数据，减少精密光学元件制造中所发生的错误。数据挖掘模型的原始数据会随着精密光学元件的不断制造而得到不断积累，从而不断提高数据挖掘模型的准确性和科学性。

3精密光学元件中数据挖掘技术的应用

3.1该技术在数据准备与选择中的应用

精密光学元件的制造需要大量原始数据的支撑，这也使原始数据的内容变得非常丰富，这些数据不仅包括元件的加工参数、环境信息、检测信息，还包括设备信息与环境信息，这也使这些原始数据之间可能并不存在联系。而数据的准备工作则需要对光学元件自身的加工指标进行分析，并依据其工艺规则来对相应的影响参数进行选择，然后对选择的影响参数进行结构化处理。

3.2数据处理

在精密光学元件制造中，其表面粗糙度的影响是由多方面造成的，难以对数据集进行直接分析，因此必须要对其进行分类处理，依据元件中的对象属性所存在的相似性来进行分类处理，可以利用聚类的方式将数据集中所包含的数据对象进行分组，并用簇来表示。这些簇应具备4个特性：①抛光压力不同而其他属性基本一致；②抛光转速不同而其他属性基本一致；③加工元件的摆幅之间存在明显不同，但其他属性基本一致；④加工元件的摆速之间存在明显不同，但其他属性基本一致。

3.3关联性分析

对研究对象的变量所存在的依存关系进行关联性分析，可以采用相似度计算公式来获得，然后对研究对象中的若干个数据集所存在的相似属性进行剔除，并对去除率检测值及存在明显不同的去除率影响参量进行保留，以此生成全新的数据集，并再次运用上述公式来对关联度k进行计算。

3.4回归分析

不同变量的变动关系是通过回归分析获得的，回归分析通常是采用回归方程中的拟合曲线来对变量进行表示的，然后将这些变量用于参数的估算和分析。在对精密光学元件制造过程中的加工数据进行回归分析时，需要将新生成的数据集中存在的元素作为拟合函数中的型值点，然后对逼近函数类型进行确定，并利用数据拟合来获得变量的拟合函数。

4结束语

总而言之，利用大数据技术与数据挖掘技术来构建精密光学元件工艺制造库，能够为精密光学元件工艺的设计提供定量定性指导，从而提高了精密光学元件制造工艺的科学性，极大提高了精密光学元件的制造水平，有效改善了精密光学元件制造过程中所存在的不足，这也使其在精密光学元件制造中具备极高的应用价值。

参考文献：

［1］员天佑，刘金，李兴兰.数据挖掘技术在超精密光学制造中的应用［J］.制造业自动化，2014，36（21）：154-156.

［2］王大森，刘卫国.超精密光学元件制造技术［J］.国防制造技术，2010（05）：4-8，10.

精密模具篇10

关键词：精密单点定位；解算过程；误差源；应用

1.前言

精密单点定位是利用全球若干地面跟踪站的GPS观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差, 对单台GPS 接收机所采集的相位和伪距观测值进行定位解算。利用这种预报的GPS 卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐标起算数据； 同时利用某种方式得到的精密卫星钟差来替代用户GPS 定位观测值方程中的卫星钟差参数；用户利用单台GPS双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内的任意位置都可以2- 4dm级的精度, 进行实时动态定位或2- 4cm级的精度进行较快速的静态定位, 精密单点定位技术是实现全球精密实时动态定位与导航的关键技术,也是GPS 定位方面的前沿研究方向。

2 精密单点定位基本原理

GPS 精密单点定位一般采用单台双频GPS 接收机, 利用IGS 提供的精密星历和卫星钟差,基于载波相位观测值进行的高精度定位。所解算出来的坐标和使用的IGS 精密星历的坐标框架即ITRF 框架系列一致, 而不是常用的WGS- 84 坐标系统下的坐标,因此IGS 精密星历与GPS 广播星历所对应的参考框架不同。

2.1 ITRF 参考框架

ITRF 是国际协议地球参考系(ITRS)的具体体现,ITRF 的构成是基于VLBI、LLR、SLR、GPS 和DORIS 等空间大地测量技术和观测数据, 由IERS 中心局IERS CB 分析得到一组全球的站坐标和速度场。IERS 中心局每年将全球跟踪站的观测数据进行综合处理和分析, 得到一个ITRF 框架,并以IERS 年报和IERS 年报和

IERS 技术备忘录的形式。ITRF 的定义是通过对框架的定向、原点、尺度和框架时间演变基准的明确定义来实现。不同时期ITRF 框架之间的四个基准分量定义是不同的,存在很小的系统性的差异,当然这些差异可以通过7个参数表示。

2.2 精密单点定位数学模型

在单点定位观测值的电离层延迟误差可以通过不同频率的信号到达接收机的时间差来进行改正, 对流层延迟的误差可以通过未知参数进行估计。其观测方程如下:

式中, 为无电离层伪距组合观测值； 为无电离层载波相位组合观测值(等效距离)； 为测站与GPS 卫星的几何距离； 为GPS 接收机钟差； 为GPS 卫星i 的钟差；为无电离层组合模糊度（等效距离，不具有整数特性）；M为投影函数；zpd 为天顶方向对流层延迟；、分别为两种组合观测值的多路径误差进而观测噪声。将、当成观测值,测站坐标、接收机钟差、无电离层组合模糊度及对流层天顶延迟参数视为未知数X,在未知数近似值处,带入到式中,泰勒级数展开, 保留一次项误差方程写成矩阵形式为: V=Ax-L, P

式中,V 为观测值残差向量;A 为设计矩阵；x 为未知数增量向量；L为常数向量；p 为观测权矩阵。

2.3精密单点定位的解算过程

到IGS 官方网站下载精密卫星星历和卫星钟差，输入精密卫星星历和卫星钟差，然后利用非差相位观测值解算测站的位置参数，同时解算非差整周模糊度、接收机钟差及对流层延迟等参数,其解算过程如图1所示。为了达到dm级甚至cm 级(比传统GPS单点定位高数十倍甚至数百倍)定位精度，精密单点定位主要有如下关键之处：

(1)在定位过程中需同时采用相位和伪距观测值；(2)需使用精密卫星星历和精密卫星钟差等重要数据。目前静态或事后处理的动态用户已经可以无偿从IGS、JPL 等网站上获取，事后精密卫星星历的精度己优于5 cm，精密卫星钟差的精度己达0.1 ns 。(3）在解算模型中需考虑固体潮、大洋负荷、卫星天线相位偏差等误差的精确改正模型。(4）精密单点定位无法固定整周模糊度，并且其定位质量依赖于的非差观测数据的质量。因此，非差观测数据的预处理显得尤为关键。

2.3 精密单点定位的主要误差源

在精密单点定位中, 影响其定位结果的主要的误差包括:与卫星有关的误差(卫星钟差、卫星轨道误差、相对论效应);与接收机和测站有关的误差(接收机钟差、接收机天线相位误差、地球潮汐、地球自转等);与信号传播有关的误差(对流层延迟误差、电离层延迟误差和多路径效应)。由于精密单点定位没有使用双差分观测值,所有很多的误差没有消除或削弱,所以必须组成各项误差估计方程来消除粗差。有两种方法来解决:

（1）对于可以精确模型化的误差,采用模型改正。

（2）对于不可以精确模型化的误差,加入参数估计或者使用组合观测值。如双频观测值组合,消除电离层延迟;不同类型观测值的组合,不但消除电离层延迟,也消除了卫星钟差、接收机钟差;不同类型的单频观测值之间的线性组合消除了伪距测量的噪声,当然观测时间要足够的长,才能保证精度。

3. 精密单点定位技术的关键问题

（1)在精密单点定位数据的预处理。主要包括探测和修复周跳，模糊度解算等。在双差观测值中，各种误差已经消除，仅包含可认为是白噪声的观测噪声的影响，因此，其探测和修复周跳比较容易。而精密单点定位中只能利用单站数据进行周跳的探测和修复，其修复质量的好坏依赖于码观测值质量的好坏。由于精密单点定位要采用载波相位测量值，模糊度解算就成为一个重点间题。特别是在精密单点动态定位中难度较大。

(2) 由于精密单点定位一般采用非差模型，这样它的数学模型就相对比较复杂，与双差不同，非差定位模式方式无法利用站间差分或星间差分消除观测中的各种误差，如对流层、电离层、接收机钟差及卫星钟差等的影响，定位时必须利用模型估计的方法消除这些误差的影响。

(3)实时精密单点定位是目前国内外研究的重点和难点。进行实时精密单点定位时，要求提供实时的精密星历和卫星钟差。实时精密星历可采用由IGS所提供的间隔为15 min的精密预报星历，其精度估计约为25-40 cm左右。由于卫星轨道变化较为平缓，故可用高阶的拉格朗日多项式进行内插，求得观测瞬间的卫星位置的预报值。虽然IGS也提供间隔为15 min的卫星钟钟差的预报值，但这些预报值的精度偏低，且在15min的间隔内钟差还存在不规则变化，内插值的精度将进一步下降，从而影响精密单点定位的精度。

4. 精密单点定位与RTK比较

精密单点定位采用非差观测值模型, 可用观测值多, 保留了所有观测信息； 能直接得到测站坐标。不同测站的观测值不相关, 显然误差也不相关, 测站与测站之间无距离限制。其不利之处是未知参数多；无法采用站间差分或星间差分的

方法消除误差影响, 必须利用完善的改正模型加以改正。整周未知数不具有整数特性。RTK采用双差模型观测模型, 其重要优点是消除卫星钟差、接收机钟差的影响。对于短基线情况, 可以进一步消除电离层和对流层延迟的影响, 整周未知数具有整数特性。缺点是观测值减少且相关必须至少在一个已知站上进行同步观测才能求解测站坐标。

5．在城市建设中的应用及展望