機(jī)械先進(jìn)制造技術(shù)論文

　　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(shí)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(lái)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(jì)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(hào)：F407.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

　　前言計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)簡(jiǎn)稱CAD，是指工程技術(shù)人員以計(jì)算為工具進(jìn)行設(shè)計(jì)活動(dòng)的全過程。包括資料檢索、方案構(gòu)思、計(jì)算分析、工程繪圖和編制技術(shù)文件等，是隨著計(jì)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)將計(jì)算機(jī)高速而精確的運(yùn)算功能，大容量存儲(chǔ)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(jì)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(lái)，形成一個(gè)設(shè)計(jì)者與計(jì)算機(jī)各發(fā)揮所長(zhǎng)，又緊密配合的CAD系統(tǒng)，極大地加快了設(shè)計(jì)進(jìn)程，縮短了產(chǎn)品的研制周期，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。這種人機(jī)結(jié)合的交互式設(shè)計(jì)過程，構(gòu)成了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(kù)的管理等5個(gè)方面，對(duì)于一個(gè)具體的CAD系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于所處理的對(duì)象不同，其功能上亦會(huì)有所差異，不一定都包含上述全部?jī)?nèi)容。為了進(jìn)行CAD工作，首先必須建立設(shè)計(jì)對(duì)象的計(jì)算機(jī)內(nèi)部表現(xiàn)形式，也就是設(shè)計(jì)模型。不同的設(shè)計(jì)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?jì)算機(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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(jì)者要給計(jì)算機(jī)輸入三種命令才能在交互式計(jì)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(diǎn)、線和圓等;第二種命令是對(duì)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(gè)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(shí)體模型。

　　目前計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速的發(fā)展起來(lái)，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(shí)CAD軟件的功能日益強(qiáng)大，使建模和設(shè)計(jì)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(gè)理想的平臺(tái)。

　　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(jì)算機(jī)控制下，生成實(shí)物的三維CAD 模型信息，再用相應(yīng)處理軟件對(duì)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(diǎn)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(dú)特的優(yōu)越性和特點(diǎn)：

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

　　2.產(chǎn)品的單價(jià)幾乎與批量無(wú)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(wú)人值守，無(wú)需機(jī)加工方面的專門知識(shí)就可操作;4.無(wú)切割、噪音和振動(dòng)等，有利于環(huán)保;5.整個(gè)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(shí)修改，隨時(shí)制造;6.與傳統(tǒng)方法結(jié)合，可實(shí)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(diǎn)，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(xiàng)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(yùn)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(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。其實(shí)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(duì)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(shí)體變?yōu)槿舾蓚€(gè)二維平面，通過對(duì)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(jì)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(jì)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(jì)、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(lái)。另外一家總部位于美國(guó)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(gè)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(guó)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(shí)，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(lái)占據(jù)空間。這部分粉末不會(huì)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(lái)的物體一頭堅(jiān)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(gè)步驟：

　　1.三維設(shè)計(jì)

　　三維打印的設(shè)計(jì)過程是：先通過計(jì)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(jì)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(gè)STL文件使用三角面來(lái)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(lái)，再將各層截面以各種方式粘合起來(lái)從而制造出一個(gè)實(shí)體。這種技術(shù)的特點(diǎn)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(gè)模型通常需要數(shù)小時(shí)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(shí)間縮短為數(shù)個(gè)小時(shí)，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(duì)較少的產(chǎn)品。

　　3.打印后處理

　　三維打印機(jī)的分辨率對(duì)大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)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(diǎn)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(yǔ)

　　隨著由計(jì)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(lái)，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(duì)于生命醫(yī)學(xué)和組織培養(yǎng)等領(lǐng)域同樣會(huì)帶來(lái)革命性的突破，使人類從技術(shù)創(chuàng)新中獲得更大的收益。

點(diǎn)擊下頁(yè)還有更多>>>機(jī)械先進(jìn)制造技術(shù)論文