机械先进制造技术论文

　　先进制造技术是制造业在技术上的最高体现，并且在实际生产过程中，能够取得一定的成效，下面是学习啦小编整理了机械先进制造技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!

　　机械先进制造技术论文篇一

　　先进机械制造技术创新和应用

　　摘要目前纯粹的机械加工已不能涵盖机械制造的概念，多学科的交叉使得机械制造的技术和水平得到空前的提升，尤其是计算机辅助技术。本文从专业角度阐述了机械制造技术的创新和应用。

　　关键词 机械制造CAD3D打印

　　中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：

　　前言计算机辅助技术简称CAD，是指工程技术人员以计算为工具进行设计活动的全过程。包括资料检索、方案构思、计算分析、工程绘图和编制技术文件等，是随着计算机、外围设备及其软件的发展而形成的一种综合性高新技术。计算机辅助设计将计算机高速而精确的运算功能，大容量存储和处理数据的能力，丰富而灵活的图形、文字处理功能与设计者的创造性思维能力、综合分析及逻辑判断能力结合起来，形成一个设计者与计算机各发挥所长，又紧密配合的CAD系统，极大地加快了设计进程，缩短了产品的研制周期，提高了设计质量。这种人机结合的交互式设计过程，构成了计算机辅助设计的工作过程。

　　机械CAD的基本内容包括建模、分析、仿真、绘图和工程数据库的管理等5个方面，对于一个具体的CAD系统来说，由于所处理的对象不同，其功能上亦会有所差异，不一定都包含上述全部内容。为了进行CAD工作，首先必须建立设计对象的计算机内部表现形式，也就是设计模型。不同的设计任务需要不同性质的模型，例如几何模型、数学模型和物理模型等。在这些模型中，应用最广泛，最基本的是几何模型，几何建模是把物体的几何形状转变为计算机能接受的数学描述。这种数学描述允许物体的图像通过计算机辅助设计系统在图形终端上进行显示和变换。

　　为完成几何建模，设计者要给计算机输入三种命令才能在交互式计算机图形系统的显示屏幕上构造出物体的图像。第一种命令是产生基本的几何元素，诸如点、线和圆等;第二种命令是对这些元素进行比例变换、旋转、平移等;第三种命令是把各个几何元素连接成所要求的物体形状。几何模型的描述方法为：

　　1. 线框模型;

　　2. 表面模型;

　　3. 实体模型。

　　目前计算机辅助设计技术随着计算机技术的发展而迅速的发展起来，在机械、建筑、医学、通讯、宇航、船舶、轻工及军事领域发挥着巨大的作用，同时CAD软件的功能日益强大，使建模和设计不仅方便而且准确。不仅这些，更加完善的是目前的大部分CAD软件都附带许多不同的接口，可以进行输入输出的多种数据格式的转换，这为CAD技术与其它技术的综合应用提供了一个理想的平台。

　　机械制造领域的快速成型技术是上世纪80 年代末期开始商品化的一种高新制造技术，它基于离散/堆积成型原理，在计算机控制下，生成实物的三维CAD 模型信息，再用相应处理软件对其进行切片，从而得到二维图形信息，经过转换，形成数控加工命令，将加工材料层层固化或堆积，由点到线，由线到面，由面到体，叠加形成三维原型，最后制造出表面情况较为复杂的制件。

　　快速成型技术与传统方法相比具有独特的优越性和特点：

　　1.产品制造过程几乎与零件的复杂性无关，可实现自由制造(Free Fabrication)，这是传统方法无法比拟的;

　　2.产品的单价几乎与批量无关，特别适合于新产品的开发和单件小批量零件的生产;3.由于采用非接触加工的方式，没有工具更换和磨损之类的问题，可做到无人值守，无需机加工方面的专门知识就可操作;4.无切割、噪音和振动等，有利于环保;5.整个生产过程数字化，与CAD模型具有直接的关联，所见即所得，可随时修改，随时制造;6.与传统方法结合，可实现快速铸造，快速模具制造，小批量零件生产等功能，为传统制造方法注入新的活力。

　　机械制造中应用较多的快速成型技术是光固化法。光固化成型技术作为快速成型的众多技术中最为典型的一种，它既具备快速成型技术的上述优点，又有自己的特色：

　　1.成型精度高(多年的研究改进了截面扫描方式和树脂成形性能，使该工艺的加工精度能达到0.1mm) ;

　　2.成型零件表面质量好;

　　3.原材料利用率接近100%;

　　4.不产生环境污染;

　　5.特别适合于制作含有复杂精细结构的零件。

　　该项机械特种加工技术应用于不同领域，便形成不同的技术名词，其中比较流行的是--3D打印。

　　3D打印也是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。其实质就是一种快速成型的加工技术。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，3D打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

　　堆叠薄层的形式有多种多样。有些3D打印机使用“喷墨”的方式。如：一家名为Objet的以色列3D打印机公司使用打印机喷头将一层极薄的液态塑料物质 喷涂在铸模托盘上，此涂层然后被置于紫外线下进行处理。之后铸模托盘下降极小的距离，以供下一层堆叠上来。另外一家总部位于美国明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一种叫做“熔积成型”的技术，整个流程是在喷头内熔化塑料，然后通过沉积塑料纤维的方式形成薄层。

　　还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质。粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层，然后由喷出的液态粘合剂进行固化。它也可以使用一种叫做“激光烧结”的技术熔铸成指定形状。这也正是德国EOS公司在其叠加工艺制造机上使用的技术。而瑞士的Arcam公司则是利用真空中的电子流熔化粉末微粒。以上提到的这些仅仅是许多成型方式中的一部分。

　　当遇到包含孔洞及悬臂这样的复杂结构时，介质中就需要加入凝胶剂或其他物质以提供支撑或用来占据空间。这部分粉末不会被熔铸，最后只需用水或气流冲洗掉支撑物便可形成孔隙。如今可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。有些打印机还能结合不同介质，令打印出来的物体一头坚硬而另一头柔软。

　　与快速成型加工过程相同，3D打印也需要三个步骤：

　　1.三维设计

　　三维打印的设计过程是：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。

　　设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器，其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。

　　2.分层/堆叠加工

　　打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。

　　用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天，根据模型的尺寸及复杂程度而定。而用三维打印的技术则可以将时间缩短为数个小时，当然其是由打印机的性能及模型尺寸和复杂程度而定的。

　　传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品，而三维打印技术则可以以更快，更有弹性及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。

　　3.打印后处理

　　三维打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够，要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法：先用当前的三维打印机打出稍大一点的物体，再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。

　　结语

　　随着由计算机辅助技术引导的机械加工等领域革命性创新不断发展，不远的将来，我们可以预见到该技术与医学影像技术结合，对于生命医学和组织培养等领域同样会带来革命性的突破，使人类从技术创新中获得更大的收益。

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