机械钟表现代设计方法.doc

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1、机械机心设计的现代方法浏览次数：1084发布日期：2013-7-229:44:59瑞士品牌康斯登FrederiqueConstant推出的“心跳”系列机心FC910。机心尺寸30.5mm，28800V/h，17钻，97个零件，手动上链，48小时能量储备，机心上饰有CôtesdeGenève条纹装饰。　　众所周知，机械钟表是一个经典的机械装置。经过数百年来无数制表师与工程师们的不断努力，机械钟表的设计已臻完美。时至今天，一方面每年都有不少新的设计推出；另一方面新的工程设计方法也不断进步。如何利用新的工程方

2、法来辅助设计机械表心？本文介绍了一些我们的经验。首先是选用计算机辅助设计(CAD)软件，我们选用的是SolidWorks，这主要是基于方便的考虑，其3维建模功能基本能满足要求，其它功能更强的CAD软件也许会更好。3维建模对于机械机心的设计十分重要，因为一个机心通常有上百个部件，这些部件之间的关系可以在3维模型中清楚的表示出来。然而，3维模型不能表示工差与配合的信息，所以3维模型还必须结合2维工程图来使用，因此，2维工程图最为重要。工差与配合是机械机心质量控制的关键。按照现代设计理论，设计应从产品功能要求

3、开始，逐步深入直到每一个部件、每一个尺寸。作为机械钟表，成功的设计已有不少。所以，设计可以从分析现有的成功设计出发。当然，我们必须尊重版权，不能抄袭。另外，工差与配合也是抄袭不了的。机械表心的特点是结构紧凑。效法现有的成功设计，主要是效法其结构。机心的设计是一个系统工程，尤其是需要批量生产时，设计师对机心的原理、各部件的制造工艺、装配、质量控制等各个环节都要有深刻的认识。因而，一个全新的机心通常需要数年时间反复测试调整才能完成。而设计中的几个关键步骤包括定型、布局、确定主要参数、确定尺寸及公差及校验。1

4、.定型机心的定型主要包括几个方面：机心尺寸、功能及摆频。对这几方面进行选择之后才能进行进一步的设计。主要的机心尺寸参数包括机心的直径和厚度。直径越小、厚度越薄越难以实现。还要提到的是机心的设计有一系列标准(例如标准ISO114)；一些尺寸例如面脚(即时、分、秒针的输出轴)的大小及长度有一定的规范。这些标准有助于机心制造与成表制造的接轨。带有硅擒纵轮的萧邦表机心机心中最常见的功能及特点有以下几种：1)小三针：有时、分、秒三针，结构最为简单；2)大三针：由于秒轮与分轮同轴，比小三针稍微复杂；3)日历：在时轮

5、上附加一组机构显示日期；4)周历：在时轮上附加一组机构显示星期；5)自动上链：通过重锤惯性将运动时能量收集起来储存到发条中，可代替手动上链；有些产品只有自动上链；6)月相：通过一组机构显示月相；7)秒表：具有计时功能；8)万年历：可处理闰年；9)陀飞轮：擒纵机构以固定频率绕某个轴旋转，从而抵消重力的影响；10)问表：经触发可通过声音显示时间。摆频指的是摆轮游丝系统的振荡频率。反映在擒纵系统的嘀哒声，除了用Hz来表示外，更普遍的是采用每小时的嘀哒数量，常见的摆频有18000、21600、28800、360

6、00，其对应的频率为2.5Hz、3Hz、4Hz与5Hz。ETA的经典基础机心ETA2824-2另外要提到的是，这些频率太低，是听不见的，我们听到的声音其实是摆轮游丝系统在碰撞时振动发出的声音。总的来说，摆频越高，机心受外界影响越小，准确度也越高。但摆频越高，零件尺寸越小，加工难度越大，同时由于整个系统运作速度提高，磨损和疲劳加剧，对零件的要求也相应提高。其中难度最大的便是擒纵系统和主传动链。目前萧邦表已开始向72000的高频发起冲击，他们的擒纵系统采用硅材料，具有更好的耐磨性和吸震能力，能够在高频条件下

7、长期稳定的工作。另外传统的擒纵轮齿数为15或20，由于加工方法和精度的限制，难以近一步提高，但硅材料的加工不同于传统加工，突破了其瓶颈，能加工成任意形状零件，且精度更高，从而能做出更多齿数的擒纵轮，将高频变为现实。2.布局确定机心的基本参数后可以开始布局，讲到布局，首先要讲到基础机心。基础机心指的是简单且稳定的机心，这类机心设计成熟，加工工艺与装配过程经过长期验证，可以达到批量生产的要求。在其基础上进行简单调整即可衍生出各种功能复杂的机心。目前，国内外各表厂都以基础机心作为其产品的基础，其重要性不言而喻

8、。ETA2824就是其中的一例。基础机心的主要功能图示基础机心通常包括以下几个部分：上链机构、能量储存系统(能源)、轮系、擒纵机构、摆轮游丝系统及显示系统(指针)。机心运作时，上链机构储存的能量通过发条以力矩的形式经主传动轮系同时传递给擒纵机构和指针，而擒纵机构在获得能量的同时按摆轮游丝系统提供的稳定频率控制着整个轮系的速度，从而使指针按要求的转速显示时间。在整个系统中，擒纵机构和摆轮游丝系统构成了擒纵调速子系统，是整个机心最关键也是最复杂