数控机床的结构设计
数控机床机械结构设计与制造技术分析
数控机床机械结构设计与制造技术分析数控机床是一种集机电一体、工作自动化的高科技机械设备，其应用领域日益扩大。
在现代制造领域，数控机床已经成为不可缺少的工具，具有工作高效、精度稳定、自动化程度高等优势。
因此，数控机床的机械结构设计和制造技术的分析对于提高机床的性能和质量意义重大。
本文将从数控机床机械结构设计和制造技术两个方面进行探讨。
数控机床机械结构设计是数控技术的重要组成部分，其主要目的是实现工件的高精度加工。
机械结构设计的核心是构建合理的机械结构，它必须实现切削力的传递，确保传动精度和稳定性，并满足机床高速、高精度加工的需要。
1.数控机床结构布局设计数控机床的结构设计以其性能和稳定性为基础，应该尽可能减少结构的复杂度和重量，提高加工精度和效率。
必须综合考虑机床结构与传动系统，并结合数控系统决定结构的布局设计。
2.数控机床动力传动系统数控机床的动力传动系统是保证机床高速、高精度运动的重要组成部分。
传动系统的设计要求高传动精度、高刚性、低噪声、低能耗等。
在设计中，应当选择合适的传动方式和传动件，合理布置传动方式和传动件，保证传动精度和稳定性。
3.数控机床加工台面数控机床加工台面的设计与制造是实现高精度加工关键，加工台面的设计包括机床工作台的结构和运动方式等，制造应当满足加工、表面平整度和精度等要求。
加工时台面应确保精度修整及完整性，保证工件与工具成定心运动，达到加工工件的精度要求。
数控机床的制造技术包括各种机床部件的加工装配工艺和制造工具。
制造过程中应严格遵守工艺规程，保证机床实现高精度加工的要求。
同时，应该使用高品质的材料和制造工具。
数控机床结构部件加工的精度要求高，包括螺旋齿轮的加工、齿轮啮合的匹配、齿轮的零件标记、联轴器的面精度等。
因此，必须采用高精度的加工设备和工具，采用精细的加工工艺。
2.数控机床结构部件的装配数控机床结构部件的装配是保证机床高精度、高效率的关键。
在装配过程中，应根据机床的设计规格，对各个零部件进行精密配合或插配，确保机床的高稳定性和高度精度。
数控机床横向进给系统及结构设计
数控机床横向进给系统及结构设计数控机床横向进给系统及结构设计是数控机床中的一个重要部分，它直接影响到机床的加工精度、工作效率和生产成本。
在数控机床横向进给系统及结构设计中，需要考虑机床的加工要求、切削力的大小、进给速度的要求以及机床的稳定性等因素。
首先，数控机床横向进给系统的结构设计需要满足机床的刚性要求。
因为加工过程中会产生较大的切削力，所以机床的结构需要具有足够的刚性来抵抗这些力的影响，以保证机床的稳定性和加工精度。
一般来说，数控机床的横向进给系统常采用直线导轨或滚珠丝杠来进行传动，以增加机床的刚性。
其次，数控机床横向进给系统的设计需要考虑进给速度的要求。
在机床的加工过程中，进给速度对于加工效率和产品质量都有着重要的影响。
因此，在设计机床横向进给系统时，需要根据加工要求和机床的机械性能来确定进给速度的范围，并选择合适的传动机构和驱动装置，以保证机床能够稳定地工作。
另外，数控机床横向进给系统的机械结构设计还需要考虑工件夹持的方式和刀具的切削过程。
在数控机床加工中，工件夹持对于加工精度和工件表面质量有着重要的影响。
因此，在设计进给系统时需要选择合适的夹具形式，并确保夹持方式稳定可靠。
此外，在切削过程中，刀具的选择、刀具的切削参数以及刀具的冷却方式也需要考虑进去。
最后，数控机床横向进给系统还需要考虑到对于各种故障的容错性和维护性的要求。
在机床的运行过程中，可能会出现各种故障，而这些故障的解决和维护会对机床的稳定性和使用寿命产生影响。
因此，在设计进给系统时，需要考虑到对故障的容错性设计和维护的便利性，以保证机床能够稳定地运行。
综上所述，数控机床横向进给系统及结构设计是一个综合性的过程，需要考虑到机床的加工要求、切削力的大小、进给速度的要求以及机床的稳定性等因素。
通过合理的设计，可以使机床的进给系统更加稳定可靠，从而提高加工效率和产品质量。
CK6136数控卧式车床机械结构设计(有cad图)
目录1 数控车床的加工特点分析 (1)1.1 数控车床的优点 (2)1.2 数控车床加工特点 (2)1.3 适合数控车床加工的零件 (3)2 总体方案设计 (4)2.1 主传动的组成部分 (5)2.2 机床主要部件及其运动方式的选定 (6)2.3 机床参数的拟定 (6)2.4 各组成部件的特性与所应达到的要求 (9)3 机床主传动设计 (11)3.1 主要技术参数的确定 (11)3.2 电动机的选择 (19)3.3 齿轮传动的设计计算 (20)3.4 轴的设计计算 (22)4 横向进给系统的设计计算 (34)4.1 滚珠丝杠螺母副的选择计算 (34)4.2 步进电机的选择 (38)5.1 绘制控制系统结构框图 (41)5.2 选择中央处理单元（CPU）的类型 (42)5.3 存储器扩展电路设计 (42)5.４I/O接口电路及辅助电路设计 (43)参考文献 (48)致谢 (49)附录 (50)1 数控车床的加工特点分析1.1 数控车床的优点数控车床已越来越多的应用于现代制造业，并发挥出普通车床无法比拟的优势，数控车床主要有以下几优点：（1）传动链短，与普通车床相比主轴驱动不再是电机皮带齿轮副机构变速，而是采用横向和纵向进给分别由两台伺服电机驱动运动完成，不再使用挂轮、离合器等传统部件，传动链大大缩短。
（2）刚性高，为了与数控系统的高精度相匹配，数控车床的刚性高，以便适应高精度的加工要求。
（3）轻拖动，刀架（工作台）移动采用滚珠丝杠副，摩擦小，移动轻便。
丝杠两端的支承式专用轴承，其压力角比普通轴承大，在出厂时便选配好；数控车床的润滑部分采用油雾自动润滑，这些措施都使得数控车床移动轻便。
1.2 数控车床加工特点（1）自动化程度高，可以减轻操作者的体力劳动强度。
数控加工过程是按输入的程序自动完成的，操作者只需起始对刀、装卸工件、更换刀具，在加工过程中，主要是观察和监督车床运行。
但是，由于数控车床的技术含量高，操作者的脑力劳动相应提高。
加工中心机械结构设计范本
加工中心机械结构设计范本一、引言加工中心是一种高效、多功能的数控机床，广泛应用于各个行业的零件加工。
机械结构设计是加工中心的核心，直接决定了机床的性能和使用寿命。
本文将介绍加工中心机械结构设计的范本，包括框架设计、传动系统设计、导轨设计等方面。
二、框架设计加工中心的框架设计需要考虑机床的刚性和稳定性。
一个优秀的框架设计应具备以下特点： - 高刚性：确保机床在工作时不产生明显的变形，提高加工精度和稳定性。
- 稳定性：减少振动和共振现象，避免对加工质量产生负面影响。
- 结构简单：方便制造和维修，降低成本。
在框架设计过程中，需要考虑材料选择、布局设计和加工工艺。
常见的框架材料有铸铁、钢板和铝合金等，根据机床的具体要求选择合适的材料。
在布局设计上，应充分考虑工作台的固定方式、刀库的位置以及冷却装置的设置等因素。
加工工艺方面，可以采用铸造、焊接、锻造等工艺制造框架。
三、传动系统设计加工中心的传动系统主要包括主轴驱动、进给系统和辅助动力系统等。
一个可靠和高效的传动系统是机床正常运转的基础。
在传动系统设计中，需要考虑以下几个因素： - 主轴转速和扭矩：根据加工需求确定主轴的额定转速和最大扭矩。
- 进给速度和进给力：根据加工需求确定进给轴的额定速度和最大进给力。
- 传动方式：常见的传动方式有齿轮传动、同步带传动和联轴器传动等，根据具体情况选择合适的传动方式。
- 传动精度：传动系统的精度直接影响加工中心的加工精度，需要注意传动装置的制造精度和装配精度。
传动系统设计中还需要考虑润滑、冷却和封闭等方面。
对于高速加工中心，还需要考虑动平台的平衡性和减振问题。
四、导轨设计导轨是机床的重要组成部分，直接影响加工中心的精度和稳定性。
导轨设计需要考虑以下几个因素： - 材料选择：导轨材料应具备高硬度、高耐磨和高耐冲击性能，常见的材料有硬质合金、滑石和陶瓷等。
- 导轨形式：常见的导轨形式有滚动导轨、滑动导轨和线性电机导轨等，根据加工中心的需求选择合适的导轨形式。
MJ-50型数控车床机械结构设计
本科毕业设计（论文）通过答辩摘要数控车床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。
是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。
数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。
数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。
因此了解数控车床的结构与工作原理是操作、维修、改进数控车床的前提，也是设计一款数控车床的基本。
基于此本文介绍了数控车床的主轴系统、伺服进给系统、刀架系统等的特点、设计要求及结构特点，对于系统部件也作了介绍。
关键词：数控车床主轴系统伺服进给系统刀架系统本科毕业设计（论文）通过答辩第 页2AbstractNumerical-controlled Lathe is a electromechanical integration product,which is multinomial technology for one-piece. Numerical- -controlled Lathe is multituded by mechanism 、 electric 、hydraulic 、 pressure,pneumatic 、 electrino 、information and so on. It is main working machine and possesses high precision 、 high efficiency 、high automation and high flexibility in the mechanical manufacturing equipment.The technology capability of Numerical-controlled Lathe and percentage of machine output and in possession of amount is one of the important signal weighting the whole level of one state national economy extend and commercial manufacture Numerical-controlled Lathe is one of main variety of Numerical-controlled Machine,it take a important place in the Numerical-controlled Machine,and for decade years,it is given the prevalence regard from all the world and get the prompt develop.Therefore study the structure and working principle is the premise of operate 、maintain 、improve Numerical-controlled Lathe, also it is the basic of designing Numerical-controlled Lathe.Introduced the characteristics, the design request and the structure characteristicsesof Principal axis system 、Servo system and Tools system of Numerical-controlled Lathe according to this text, also made a introduction for the system parts.Keywords: NCLathe Principal axis system Servo system Tools system本科毕业设计（论文）通过答辩第 页2目录第一章 概述 (1)一 数控机床的产生与发展 (1)二 数控机床的组成与适用范围 (1)三 数控机床的特点与分类 (3)四 数控技术的发展趋势 (4)第二章 设计基本思想和主要参数 (5)一 课题要求 (5)二 设计思想 (5)第三章 主轴系统设计与结构 (7)一 主传动系统概述 (7)二 主轴驱动装置、工作特性及速度控制 (8)三 主轴部件 (9)四 主传动系统设计与结构说明 (13)第四章 进给系统设计与结构 (15)一 进给传动系统概述 (15)二 交流伺服驱动装置及调速 (17)三 位置检测装置 (18)四 进给传动机构 (20)五 进给传动系统结构说明 (22)总结...........................................................................26 参考文献 (27)本科毕业设计（论文）通过答辩第 页1第一章 概述一 数控机床的产生及发展科学技术的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。
数控车床进给系统设计
数控车床进给系统设计一、进给系统的结构设计1.可靠性高：进给系统的关键零部件应采用优质的材料和加工工艺，以保证系统的稳定性和长寿命。
2.刚性好：进给系统的结构应具备足够的刚度，以保证在高速切削和大负载的工况下，机床能够保持稳定运行。
3.灵活性强：设计时应考虑到不同工件的加工要求，进给系统应能够快速调整和变换，以满足不同工件的加工需求。
二、进给系统的控制方法设计1.PTP控制方式：即点对点控制方式，根据工件形状和切削要求设计程序，实现工件形状的控制和切削路径的规划。
2.直线插补控制方式：通过数学模型进行直线切削路径的插补计算，实现工件形状的控制和切削路径的规划。
3.圆弧插补控制方式：通过数学模型进行圆弧切削路径的插补计算，实现工件形状的控制和切削路径的规划。
三、进给系统的传动方式设计传统数控车床进给系统的传动方式有液压传动和蜗杆传动两种，在设计进给系统时需要选择合适的传动方式，以满足不同加工工况的需求。
1.液压传动：液压传动以其可适应性强、能源利用率高等优点，在高负载和高速切削的工况下表现出较好的性能。
2.蜗杆传动：蜗杆传动以其结构简单、体积小、传动精度高等优点，在精密加工和高速加工的场合得到广泛应用。
四、进给系统的反馈装置设计进给系统的反馈装置是保证机床加工精度的重要组成部分，主要分为位置反馈和力反馈两种。
设计反馈装置时需要考虑以下几个因素：1.精度要求：根据机床加工的精度要求选择合适的反馈装置，以保证加工精度的稳定性。
2.反馈方式：根据加工工况选择合适的反馈方式，如光电编码器、脉冲等。
3.反馈信号的处理：对反馈信号进行合理的滤波和放大处理，以保证控制系统的稳定性和精度。
总之，数控车床进给系统的设计直接影响机床的加工精度和工作效率。
在设计进给系统时应考虑到结构、控制方法、传动方式和反馈装置等方面的因素，以满足不同加工要求。
同时，还需要对系统进行可靠性和稳定性分析，以确保数控车床的长期稳定运行。
数控机床机械结构设计分析
传动结构大为简化 ，传动链也大 大缩短 。② 为适 应连续 ・
的 自动化加工 和提高加工生产率 ，数控机 床机械结 构具 有较 高 的静 、动 态刚 度 和阻 尼精 度 ，以及较 高 的耐 磨 性 ，而且热变形小 。③为减小摩擦 、消除传动 间隙和获 得更 高的加工精度 ，更多地采用 了高效传动部 件 ，如滚
小 限度 内，以保证所要求的加工精度与表面质量 。 为了提高数控机床主轴的刚度 ，不但 经常采 用三支
珠丝杠副 、 滚动导轨和消隙齿轮传 动副等 。④为 了改善
７个 ，铣刀主偏 角为 ４ 。 ５ ，经过计算 （ 算过程略 ） 计 ，切 削时作用在工件表 面的总 压力约 １０ ０ ０ Ｎ，由 ｌ 支撑 ０个 点 （ 主支撑点 ３个和辅 助支撑点 ７个 ）承担 ，若按 每点 受到的力最大 ２０ ０ Ｎ计算 ，支撑组柱件受到 的力通过 ｌ 。 ０
４ ．应用情况
本夹具投入使用后 ，粗铣整体平面度 偏差 由此前 的
０５～ ． ｍｍ，减小到 ０ １ｒｍ以内。原来精铣 出现的 由 ． ０８ ．５ ａ
于粗铣变形问题造成余 量不均 ，出现 加工黑皮 ，以及精 加工后仍 然变形大等问题得 到解决 ，并保证 了在镗孔 加 工时 ，几乎不存在应 力变形 ，孑 的形状 精度 、孔对 面的 Ｌ
结构提 出以下要求 。
生产率 、加工精度和使用寿命提 出了更高的要 求。 数控机床 的主体机构有 以下特 点 ：① 由于采 用 了高 性能的无 级变速主轴及伺服传动 系统 ，数控机床 的机械
定梁式数控龙门铣床整体结构设计
定梁式数控龙门铣床整体结构设计梁式数控龙门铣床是一种常见的数控机床，它的整体结构设计非常重要。
本文将从整体结构设计的角度出发，探讨梁式数控龙门铣床的设计要点和优化方法。
梁式数控龙门铣床的整体结构主要由机床床身、龙门横梁、工作台、滑块、主轴箱、进料机构、控制系统等组成。
其中，机床床身是数控龙门铣床的基础结构，承受整个机床的重力和切削力。
龙门横梁起到支撑和导向工作台的作用，承受加工过程中的惯性力和切削力。
工作台是工件安装和加工的平台，具有往复运动和旋转运动的功能。
滑块是主轴箱的运动装置，用于控制主轴的上下运动。
主轴箱包括主轴、减速器、驱动装置等，是数控龙门铣床的核心部件。
进料机构用于控制工作台的前进、后退和左右移动。
控制系统负责对整个机床的运动进行控制和监测，保证加工的精度和稳定性。
在整体结构设计中，需要考虑以下几个方面。
首先，应根据加工要求确定机床的加工范围和刚度需求，以确定床身的尺寸和形式。
其次，龙门横梁的尺寸和结构应考虑工作台的大小和负载要求，保证工作台的稳定性和刚度。
工作台的大小和形式应考虑加工件的尺寸和类型，以满足加工的要求。
滑块的结构和运动方式应具有足够的刚度和精度，以确保主轴的运动稳定和加工精度。
主轴箱的结构和轴承选择应考虑主轴的转速和刚度要求，以保证加工质量。
进料机构的结构和运动方式应根据加工件的尺寸和复杂程度来确定，以提高加工效率和质量。
最后，控制系统的性能和功能应与机床的结构相匹配，以实现精确的加工控制和监测。
在梁式数控龙门铣床整体结构设计中，需要注意优化设计。
首先，应采用适当的材料和结构形式，以提高机床的刚度和稳定性。
其次，应优化各组件的尺寸和位置，以减少功耗和噪声，并提高加工精度和效率。
此外，应选择合适的传动方式和轴承结构，以提高机床的工作精度和可靠性。
最后，应合理布置各部件和管线，以提高机床的维护便利性和使用寿命。
总之，梁式数控龙门铣床的整体结构设计是决定其加工质量和效率的关键因素。
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影响
直接影响加工零件的位置精 度
影响一批零件的加工一致性 和稳定性
影响零件加工部位的空间位 置及孔系加工的同轴度
决定机床的加工精度和表面 质量
决定机床的加工精度和表面 质量
影响机床功能、加工适应性 和工艺范围
影响机床功能、加工适应性 和工艺范
9.2数控机床的布局特点
➢ 数控机床的结构性能 ➢ 数控机床的结构性能和布局特点
9.1.2 数控机床对机械结构的要求
根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构提出以下 要求： （1）较高的机床静、动刚度 （2）减少机床的热变形 （3）减少运动间的摩擦和消除传动间隙 （4）提高机床的寿命和精度保持性 （5）减少辅助时间和改善操作性能
数控机床的性能指标
种类 项目
含义
定位精度 数控机床工作台等移动部件在确定的终点所达到 的实际位置的水平
1）改善机床的阻尼特性（如填充阻尼材料） 2）床身表面喷涂阻尼涂层 3）充分利用结合面的摩擦阻尼 4）采用新材料，提高抗震性
数控机床的结构性能
2、有更小的热变形
数控机床加工中的摩擦等均会引起温升及变形而影响加 工精度。为确保加工精度，在数控机床结构布局设计中可考 虑尽量采用对称结构（如对称立柱等），进行强制冷却（如 采用空冷机），使排屑通道对称布置等措施。
数控机床的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ构性能
4、有更好的宜人性
从使用数控机床的操作使用角度出发，机床结构布局应有良好的人机 关系（如面板、操作台位置布置等）和较高的环保标准。
数控机床的布局特点
数控机床的总体结构布局应按上述要求，既满足从机床性 能、加工适应范围等内部因素考虑确定各构件间位置，同时亦 满足从外观、操作、管理到人机关系等外部因素考虑安排机床 总布局。
1、不同布局适应不同的工件形状、尺寸及重量
9.1.1数控机床机械结构特点
与普通机床相比，数控机床在结构上进行了改进，主要表现在以下几个方面： （1）主传动装置多采用无级变速或分段无级变速方式，可利用程序控制主轴的 变向和变速，主传动具有较宽的调速范围，数控机床的机械传动结构大为简化， 传动链也大大缩短。有些数控机床的主传动系统已开始采用结构紧凑及性能优 异的电主轴。 （2）为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传 动部件，进给传动装置中广泛采用无间隙滚珠丝杠传动和无间隙齿轮传动，利 用贴塑导轨或静压导轨来减少运动副的摩擦力，提高传动精度。有些数控机床 的进给部件直接使用直线电机驱动，从而实现了高速、高灵敏度伺服驱动。 （3）为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高 的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小；床身、立柱、 横梁等主要支承件采用合理的截面形状，且采取一些补偿变形的措施，使其具 有较高的结构刚度。 （4）为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，加工 中心刀库采用了刀具自动夹紧装置与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置， 可进行多工序、多面加工，大大提高了生产率。
第九章 数控机床的结构设计
9.1 概述 9.2 9.3 数控机床的主运动结构 9.4 进给系统的机械传动结构 9.5 数控机床的刀具交换装置 9.6 机床床身 9.7 刀具系统 9.8 夹具及附件
9.1 概述
机床数控技术由机械技术、控制技术和外围技 术三大部分组成，其中，控制技术和外围技术在前 几章已做了介绍，本章主要介绍数控机床的机械结 构及主要部件。数控机床的机床本体（主要是机械 传动结构及功能部件）的设计可靠性在很大程度上 也决定了整机的可靠性。数控机床的功能部件包括 滚珠丝杆、滚动导轨、数控车床转塔刀架、加工中 心的刀库和机械手等。
为使数控机床具有良好的静刚度，应注意合理选择构件的结构形式，如基 础件采用封闭的完整箱体结构，构件采用封闭式截面，合理选择及布局隔板和 筋条（图3、4），尽量减小接合面，提高部件间接触刚度等；合理进行结构布 局（图5）；采取补偿构件变形的结构措施（图6）。
1、有良好的静刚度、动刚度
1、有良好的静刚度、动刚度
数控机床的结构性能
一、对数控机床结构的基本要求： 1、有良好的静刚度、动刚度 2、有更小的热变形 3、有良好的低速运动性能 4、有更好的宜人性
数控机床的结构性能
1、有良好的静刚度、动刚度
良好的静刚度、动刚度是数控机床保证加工精度及其精度保证特性的关键 因素之一。与普通机床相比，其静刚度、动刚度应提高 50% 以上。
数控机床不同的布局形式给机床工作带来了不同的影响， 从而形成不同的特点，其影响主要表现在如下几个方面：
1、不同布局适应不同的工件形状、尺寸及重量
2、不同布局有不同的运动分配及工艺范围
3、不同布局有不同的机床结构性能
4、不同布局影响机床操作方便程度
二、数控机床布局特点
数控机床大都采用机、电、液、气一体化布局，全封 闭或半封闭防护，机械结构大大简化，易于操作及实现自 动化。
提高数控机床动刚性则可通过改善机床阻尼特性（如填充 阻尼材料）来提高抗振性；在床身表面喷涂阻尼涂层；采用新 材料（如人造花岗石，混凝土等）等方法实现。
1、提高静、动刚度的措施
（1）提高静刚度的措施
1）基础大件采用封闭整体箱形结构 2）合理布置加强筋 3）提高部件之间的接触刚度。
（2）提高动刚度的措施
重复定位 同一数控机床上，应用相同程序加工一批零件所
精 精度
得连续质量的一致程度
度 分度精度 分度工作台在分度时，理论要求回转的角度值和
指
实际回转角度值的差值。
标 分辨率 指数控机床对两个相邻的分散细节间可分辨的最
小间隔，即认识识别的最小单位的能力
脉冲当量 执行运动部件的移动量
可控轴数 机床数控装置能控制的坐标数目 坐 标 轴 联动轴数 机床数控装置控制的坐标轴同时到达空间某一点
数控机床的结构性能
3、有良好的低速运动性能
数控机床各坐标轴进给运动的精度及其灵敏性亦极大地影 响到零件加工精度，要提高数控机床的运动精度可采取降低执 行件的质量，减小静、动摩擦系数之差，清除传动件间间隙， 提高传动刚度等措施。
数控机床运动件之间的摩擦要小，要消除传动系统的间隙， 达到低速时无爬行，高速时快速响应。