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      機(jī)械先進(jìn)制造技術(shù)論文

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        先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)在技術(shù)上的最高體現(xiàn),并且在實際生產(chǎn)過程中,能夠取得一定的成效,下面是學(xué)習(xí)啦小編整理了機(jī)械先進(jìn)制造技術(shù)論文,有興趣的親可以來閱讀一下!

        機(jī)械先進(jìn)制造技術(shù)論文篇一

        先進(jìn)機(jī)械制造技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用

        摘要目前純粹的機(jī)械加工已不能涵蓋機(jī)械制造的概念,多學(xué)科的交叉使得機(jī)械制造的技術(shù)和水平得到空前的提升,尤其是計算機(jī)輔助技術(shù)。本文從專業(yè)角度闡述了機(jī)械制造技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用。

        關(guān)鍵詞 機(jī)械制造CAD3D打印

        中圖分類號:F407.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:

        前言計算機(jī)輔助技術(shù)簡稱CAD,是指工程技術(shù)人員以計算為工具進(jìn)行設(shè)計活動的全過程。包括資料檢索、方案構(gòu)思、計算分析、工程繪圖和編制技術(shù)文件等,是隨著計算機(jī)、外圍設(shè)備及其軟件的發(fā)展而形成的一種綜合性高新技術(shù)。計算機(jī)輔助設(shè)計將計算機(jī)高速而精確的運算功能,大容量存儲和處理數(shù)據(jù)的能力,豐富而靈活的圖形、文字處理功能與設(shè)計者的創(chuàng)造性思維能力、綜合分析及邏輯判斷能力結(jié)合起來,形成一個設(shè)計者與計算機(jī)各發(fā)揮所長,又緊密配合的CAD系統(tǒng),極大地加快了設(shè)計進(jìn)程,縮短了產(chǎn)品的研制周期,提高了設(shè)計質(zhì)量。這種人機(jī)結(jié)合的交互式設(shè)計過程,構(gòu)成了計算機(jī)輔助設(shè)計的工作過程。

        機(jī)械CAD的基本內(nèi)容包括建模、分析、仿真、繪圖和工程數(shù)據(jù)庫的管理等5個方面,對于一個具體的CAD系統(tǒng)來說,由于所處理的對象不同,其功能上亦會有所差異,不一定都包含上述全部內(nèi)容。為了進(jìn)行CAD工作,首先必須建立設(shè)計對象的計算機(jī)內(nèi)部表現(xiàn)形式,也就是設(shè)計模型。不同的設(shè)計任務(wù)需要不同性質(zhì)的模型,例如幾何模型、數(shù)學(xué)模型和物理模型等。在這些模型中,應(yīng)用最廣泛,最基本的是幾何模型,幾何建模是把物體的幾何形狀轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C(jī)能接受的數(shù)學(xué)描述。這種數(shù)學(xué)描述允許物體的圖像通過計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)在圖形終端上進(jìn)行顯示和變換。

        為完成幾何建模,設(shè)計者要給計算機(jī)輸入三種命令才能在交互式計算機(jī)圖形系統(tǒng)的顯示屏幕上構(gòu)造出物體的圖像。第一種命令是產(chǎn)生基本的幾何元素,諸如點、線和圓等;第二種命令是對這些元素進(jìn)行比例變換、旋轉(zhuǎn)、平移等;第三種命令是把各個幾何元素連接成所要求的物體形狀。幾何模型的描述方法為:

        1. 線框模型;

        2. 表面模型;

        3. 實體模型。

        目前計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速的發(fā)展起來,在機(jī)械、建筑、醫(yī)學(xué)、通訊、宇航、船舶、輕工及軍事領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用,同時CAD軟件的功能日益強(qiáng)大,使建模和設(shè)計不僅方便而且準(zhǔn)確。不僅這些,更加完善的是目前的大部分CAD軟件都附帶許多不同的接口,可以進(jìn)行輸入輸出的多種數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換,這為CAD技術(shù)與其它技術(shù)的綜合應(yīng)用提供了一個理想的平臺。

        機(jī)械制造領(lǐng)域的快速成型技術(shù)是上世紀(jì)80 年代末期開始商品化的一種高新制造技術(shù),它基于離散/堆積成型原理,在計算機(jī)控制下,生成實物的三維CAD 模型信息,再用相應(yīng)處理軟件對其進(jìn)行切片,從而得到二維圖形信息,經(jīng)過轉(zhuǎn)換,形成數(shù)控加工命令,將加工材料層層固化或堆積,由點到線,由線到面,由面到體,疊加形成三維原型,最后制造出表面情況較為復(fù)雜的制件。

        快速成型技術(shù)與傳統(tǒng)方法相比具有獨特的優(yōu)越性和特點:

        1.產(chǎn)品制造過程幾乎與零件的復(fù)雜性無關(guān),可實現(xiàn)自由制造(Free Fabrication),這是傳統(tǒng)方法無法比擬的;

        2.產(chǎn)品的單價幾乎與批量無關(guān),特別適合于新產(chǎn)品的開發(fā)和單件小批量零件的生產(chǎn);3.由于采用非接觸加工的方式,沒有工具更換和磨損之類的問題,可做到無人值守,無需機(jī)加工方面的專門知識就可操作;4.無切割、噪音和振動等,有利于環(huán)保;5.整個生產(chǎn)過程數(shù)字化,與CAD模型具有直接的關(guān)聯(lián),所見即所得,可隨時修改,隨時制造;6.與傳統(tǒng)方法結(jié)合,可實現(xiàn)快速鑄造,快速模具制造,小批量零件生產(chǎn)等功能,為傳統(tǒng)制造方法注入新的活力。

        機(jī)械制造中應(yīng)用較多的快速成型技術(shù)是光固化法。光固化成型技術(shù)作為快速成型的眾多技術(shù)中最為典型的一種,它既具備快速成型技術(shù)的上述優(yōu)點,又有自己的特色:

        1.成型精度高(多年的研究改進(jìn)了截面掃描方式和樹脂成形性能,使該工藝的加工精度能達(dá)到0.1mm) ;

        2.成型零件表面質(zhì)量好;

        3.原材料利用率接近100%;

        4.不產(chǎn)生環(huán)境污染;

        5.特別適合于制作含有復(fù)雜精細(xì)結(jié)構(gòu)的零件。

        該項機(jī)械特種加工技術(shù)應(yīng)用于不同領(lǐng)域,便形成不同的技術(shù)名詞,其中比較流行的是--3D打印。

        3D打印也是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。其實質(zhì)就是一種快速成型的加工技術(shù)。與傳統(tǒng)制造業(yè)通過模具、車銑等機(jī)械加工方式對原材料進(jìn)行定型、切削以最終生產(chǎn)成品不同,3D打印將三維實體變?yōu)槿舾蓚€二維平面,通過對材料處理并逐層疊加進(jìn)行生產(chǎn),大大降低了制造的復(fù)雜度。這種數(shù)字化制造模式不需要復(fù)雜的工藝、不需要龐大的機(jī)床、不需要眾多的人力,直接從計算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中便可生成任何形狀的零件,使生產(chǎn)制造得以向更廣的生產(chǎn)人群范圍延伸。過去其常在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型,現(xiàn)正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造,已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計、建筑、工程和施工(AEC)、汽車,航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。

        堆疊薄層的形式有多種多樣。有些3D打印機(jī)使用“噴墨”的方式。如:一家名為Objet的以色列3D打印機(jī)公司使用打印機(jī)噴頭將一層極薄的液態(tài)塑料物質(zhì) 噴涂在鑄模托盤上,此涂層然后被置于紫外線下進(jìn)行處理。之后鑄模托盤下降極小的距離,以供下一層堆疊上來。另外一家總部位于美國明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一種叫做“熔積成型”的技術(shù),整個流程是在噴頭內(nèi)熔化塑料,然后通過沉積塑料纖維的方式形成薄層。

        還有一些系統(tǒng)使用粉末微粒作為打印介質(zhì)。粉末微粒被噴撒在鑄模托盤上形成一層極薄的粉末層,然后由噴出的液態(tài)粘合劑進(jìn)行固化。它也可以使用一種叫做“激光燒結(jié)”的技術(shù)熔鑄成指定形狀。這也正是德國EOS公司在其疊加工藝制造機(jī)上使用的技術(shù)。而瑞士的Arcam公司則是利用真空中的電子流熔化粉末微粒。以上提到的這些僅僅是許多成型方式中的一部分。

        當(dāng)遇到包含孔洞及懸臂這樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)時,介質(zhì)中就需要加入凝膠劑或其他物質(zhì)以提供支撐或用來占據(jù)空間。這部分粉末不會被熔鑄,最后只需用水或氣流沖洗掉支撐物便可形成孔隙。如今可用于打印的介質(zhì)種類多樣,從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質(zhì)。有些打印機(jī)還能結(jié)合不同介質(zhì),令打印出來的物體一頭堅硬而另一頭柔軟。

        與快速成型加工過程相同,3D打印也需要三個步驟:

        1.三維設(shè)計

        三維打印的設(shè)計過程是:先通過計算機(jī)建模軟件建模,再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面,即切片,從而指導(dǎo)打印機(jī)逐層打印。

        設(shè)計軟件和打印機(jī)之間協(xié)作的標(biāo)準(zhǔn)文件格式是STL文件格式。一個STL文件使用三角面來近似模擬物體的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一種通過掃描產(chǎn)生的三維文件的掃描器,其生成的VRML或者WRL文件經(jīng)常被用作全彩打印的輸入文件。

        2.分層/堆疊加工

        打印機(jī)通過讀取文件中的橫截面信息,用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來,再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這種技術(shù)的特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。

        用傳統(tǒng)方法制造出一個模型通常需要數(shù)小時到數(shù)天,根據(jù)模型的尺寸及復(fù)雜程度而定。而用三維打印的技術(shù)則可以將時間縮短為數(shù)個小時,當(dāng)然其是由打印機(jī)的性能及模型尺寸和復(fù)雜程度而定的。

        傳統(tǒng)的制造技術(shù)如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品,而三維打印技術(shù)則可以以更快,更有彈性及更低成本的辦法生產(chǎn)數(shù)量相對較少的產(chǎn)品。

        3.打印后處理

        三維打印機(jī)的分辨率對大多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)足夠,要獲得更高分辨率的物品可以通過如下方法:先用當(dāng)前的三維打印機(jī)打出稍大一點的物體,再稍微經(jīng)過表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。

        結(jié)語

        隨著由計算機(jī)輔助技術(shù)引導(dǎo)的機(jī)械加工等領(lǐng)域革命性創(chuàng)新不斷發(fā)展,不遠(yuǎn)的將來,我們可以預(yù)見到該技術(shù)與醫(yī)學(xué)影像技術(shù)結(jié)合,對于生命醫(yī)學(xué)和組織培養(yǎng)等領(lǐng)域同樣會帶來革命性的突破,使人類從技術(shù)創(chuàng)新中獲得更大的收益。

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