基于逆向工程技术的电风扇外壳的成型工艺及模具设计开题报告
毕业设计开题报告
题目：基于逆向工程技术的电风扇外壳成型工艺及模具设计
学院：机械工程学院
专业：材料成型及控制工程
学生姓名：吴红丹学号：200802050427指导老师：孙孝文李东锋
2012年3月25日
毕业设计开题报告
1．文献综述：结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。
文献综述
0引言
随着模具技术的迅速发展，在现代工业生产中，模具已成为各种工业产品不可或缺的重要工艺设备。模具成型具有优质、高产、低消耗、低成本的特点。因而在国民经济各个部门中得到了及其广泛的应用[1]。注塑模具是模具中的一个非常大的部分，研究其设计、制造过程非常有实际的工程应用价值。随着世界工业制造及设计技术的进
步及各国经济相互影响日趋加大,人们对产品的各方面要求也越来越高。产品不仅要有方便实用的先进功能,还要具备美观的造型和个性的外观。而且外观和造型的好坏已成为产品的重要竞争因素。常会遇到的难题是，客户给你的只有一个实物样品或手板模型，没有图纸或CAD数据档案，制造模具非常复杂，用传统方法设计加工产品，时间长而效果不佳，甚至根本无法成功。而逆向工程技术为这一难题提供了一个一体化的解决方案：样品——数据——产品，这是一个高效的三维制造路线。逆向工程技术广泛的应用在设计和制造中[2]。
对于电风扇外壳这类家电产品，在我们的生活中随处可见，市场的需求量很大，结构也非常普遍。现在市场上对电风扇外壳在外形美观、结构改良的要求越来越高[3]。所以采用逆向工程对电风扇外壳进行成型工艺分析及注塑模具的设计，有利干设计人员快速消化、吸收原产品的优点，在原产品的基础上进行各种创新设计，设计出更适合市场的产品。而且，其在产品设计中的应用可以缩短新产品的开发周期，降低设计成本，提高设计质量和设计水平，从而增强企业竞争力[4,5]。
1逆向工程技术概念及特点
所谓逆向工程技术是在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下，按照现有零件的实物模型（或称为零件原形），利用各种数字化技术及CAD技术通过软件构造曲面或实体使之成为所需的三维数据模型，以便进行二次设计或者是直接加工[6]。从这个意义上说，逆向工程在工业设计中的应用已经很久了。早期的船舶工
业中常用的船体放样设计就是逆向工程的很好实例。随着计算机技术在制造领域的广泛应用，特别是数字化测量技术的迅猛发展，基于测量数据的产品造型技术成为逆向工程技术关注的主要对象。通过数字化测量设备（如坐标测量机、激光测量设备等）获取的物体表面的空间数据，需要利用逆向工程技术建立产品的三维模型，进而利用CAM系统完成产品的制造。因此，逆向工程技术可以认为是将产品样件转化为三维模型的相关数字化技术和几何建模技术的总称。逆向工程的实施过程是多领域、多学科的协同过程[4]。
逆向工程技术在模具行业中的应用从逆向工程的概念和技术特点可以看出，逆向
工程的应用领域主要是飞机、汽车、玩具和家电等模具相关行业。近年来随着生物、材料技术的发展，逆向工程技术也开始应用在人工生物骨骼等医学领域。但是其最主要的应用领域还是在模具行业[7]。由于模具制造过程中经常需要反复试冲和修改模具型面。若测量最终符合要求的模具并反求出其数字化模型，在重复制造该模具时就可运用这一备用数字模型生成加工程序，可以大大提高模具生产效率，降低模具制造成本。逆向工程技术在我国，特别是以生产各种汽车、玩具配套件的地区、企业有着十分广阔的应用前景[8]。
2逆向工程实现过程的关键技术
由建立实物CAD模型，要求首先对其实物表面进行数字化处理。由此可见，逆向工程的关键技术有两个方面：一方面是实物模型表面数据获取技术，即数字化扫描技术；另一方面是产品建模技术（曲面构造技术）[9]。
（1）数字化扫描技术
实物模型表面数据获取的数字化过程就是数字化扫描过程。扫描时采用模拟式或非接触激光扫描测头沿着未知模型的表面连续扫描。采集模型表面的坐标值，把采集的数据存入计算机中。根据模型制造的需要，既可以对扫描模型进行阴阳转换、比例缩放、镜像、旋转、平移以及根据用户设定自动生成分型面等处理，然后生成需要的加工程序，同时还可以生成不同格式的数据，可以进行在处理[10]。
（2）产品建模技术
当零件圆形数字化后形成一系列的空间离散点，生成原型的模型就是要在这些离散点基础上，应用计算机辅助几何设计的有关技术，构造零件原型。通常对于含有自
由曲面的复杂型面，用一张曲面来拟合所有数据点是不行的。一般首先按照原型所具有的特征，将测量数据点分割成不同的区域，各个区域分别拟合出不同的曲面，然后应用曲面求交或曲面间过渡的方法将不同的曲面连接起来构成一个整体[11]。
3国内外逆向工程技术的发展现状
早在20世纪80年代，日本名古屋工业研究所和美国UVP公司、美国3M公司提出了逆向工程技术(RE)并开始研制开发。一些重要的国际和国内学术会议都将逆向工程及相关技术作为一个重要学术议题。逆向工程技术是新产品开发和消化吸收先进技术的重
要手段之一[12]。因此，各国成立逆向工程技术系统研究中心，同时相应的设备制造公司也在各国建成，政府还发展和支持大规模的材料供应商和相应的专业软件公司，再加上从事这些项目众多的教育、科研机构和提供赞助的基金会以及大量快速成型设备的制造者。这就形成一个强大的集体。这对逆向工程技术发展、应用创造了很好的发展空间。在英国，测量设备CYCLON2高速扫描仪的精准度达0.02mm并可进行精细扫描；而德国的ATOS扫描仪则可随意绕零件移动，非常灵活；日本的PIX-30网点式扫描仪更具高速、功能复合化的特点。在数据软件的处理方面，各国的软件应用水平在不断提高，处理手段也在不断丰富，软件操作趋于简单化，可以根据测量数据快速构造出多张连续曲面模型，并具有较精准的误差检测功能。另外，在CAD／CAM软件开发上，开始集成逆向工程模块。如：UG NX5中的PointCloud、Pr-e软件中的Pro／SCAN功能[7,13]。
我国对逆向工程的研究和国外比起来起步较晚，经费投入也较少，创新性的研究也很少。直到20世纪90年代中期。逆向工程才在我国得到了迅速的发展与推广。目前，国内外有关逆向工程的研究主要集中在几何形状的逆向，即重建产品实物的CAD，称为“实物逆向工程”。国内在逆向工程软件方面的研究主要集中在高校，产品主要是高华CAD、Re-sofe和QuickForm等。其中QuickForm是国内开发的较好的逆向工程软件。随着逆向工程快速发展，我国在数据处理、曲面片拟合、几何特征识别、商用专业软件和坐标测量机的研究开发上也有很大进步。我国在数据测量方面发展面向逆向工程的专用测量设备，能够高速、高精度的实现产品几何形状的三维数字化，并能进行自动测量和规划路径；在数据的预处理方面，针对不同种类的测量数据，开发研究一种通用的数据处理软件，完善改进目前的数据处理算法；能够控制曲面的光顺性和能够进行光滑拼接；在测量技术、模型重建技术、基于网络的协同设计和数字化制造技术等集成技术也日渐突破。
4注塑模具发展现状及展望
注塑成型技术作为塑料加工成型方法中最重要的方法之一，已经得到相当广泛的应用。据统计，注塑制品约占整个塑料制品的20％～30％，而在工程塑料中有80％以上的制品是采用注塑成型加工的[14]。但随着塑料制品应用的日益广泛，不同的领域对塑料制品的开头精度、功能成本等方面提出了很多更高的要求。因此传统注塑成型技术越来越不能满足制品的要求。所以现在的注塑成型技术更多的是跟现代先进制造技术结合，如快速原型技术、CAD/CAE/CAM技术、逆向工程等，这也正是以后的发展方向
[15,16]。
5基于逆向工程的注塑模具设计
在注塑模具的开发过程中，通常的流程是设计人员依据产品图纸绘制三维模型，并根据零件材料的性质、设备的要求进行工艺修改。经计算机软件处理后生成数控加工设备的NC文件。这种模式成为预定模式。在实际生产中，在只有实物样件，没有可参考图纸的情况下，由于注塑模具个面之间通常采用圆滑过渡，部分制品的外形是有多个复杂的不同空间曲率的曲面连接而成，用传统的方法很难测量，无法采用预定模式进行设计。如果没有CAD数字模型就无法使用CAD/CAM、多轴加工中心等新进的加工手段。所以设计人员需要通过一定的途径测量实物信息并转化为CAD数字模型。这就应用到了逆向工程[17]。
在基于逆向工程的注塑模具设计中，对于一件塑料制品电风扇外壳，首先采用扫描测量参考模型后得到点云图。然后在逆向工程软件Imageware中建立电风扇外壳的基本面与过渡曲面。将得到的外部曲面导入UG中，按照制品结构的性质与功能，进行内部结构设计[18]。在得到制件的3D模型后，即可开始设计每个零件的注塑模具。首先，应该确定模具的设计方案，也就是确定模具的基本形式，如采用一模几腔、浇口的基本形式、推出机构等。在设计过程中，应结合Moldflow分析，比较优劣。模具方案确定后，即可进行模具的详细设计在这个阶段，主要是在3D软件中，创建模具各个零件的模型。建立分型面，并用分型面分割工件，就可以得到型芯和型腔的模型，然后调入相应的标准件，最后进行模具的后处理，建立浇注系统和冷却系统。在设计过程中，应采用Moldflow软件优化浇注系统和冷却系统的具体参数，完成模具的设计[19]。
6小结
目前，模具行业越来越多的业务是需要根据客户提供的样件制造出模具。基于原型或事物的逆向工程引其快捷的开发方式，特别是对于没有原始几何信息的零件。逆向工程是完成零件精确几何造型的重要手段。将逆向工程技术应用到注塑模的设计与制造中，借助于三坐标测量仪和UG软件，通过数据采集、数据处理、产品建模、模具设计、NC程序生成以及加工。随着计算机技术的发展，逆向工程技术和先进制造技术的结合日益紧密，而基于逆向工程的塑料产品的成型工艺及模具设计可以极大的缩短
新产品的开发周期，降低设计成本，提高设计质量和设计水平，对于制品的设计与制造具有一定的借鉴意义。
参考文献
[1]于波.我国模具材料的发展概况及其选用[J].热处理技术装备.2009.
[2]田涛,陈扬,史廷春.逆向工程与新产品设计[J].河北理工工学学报.2006.
[3]谭煜民.电风扇的现代设计方法及发展现状[J].沿海企业与科技.2009.
[4]尚广庆等.基于逆向工程的注塑模具快速设计[J].机械设计与制造.2011.10.
[5]项建云等.基于逆向工程的注塑模具制造与技术[J].模具设计.2008.5.
[6]付建军.模具制造工艺[M].机械工业出版社.2007.
[7]祖文明.逆向工程技术的应用及国内外研究的现状及发展趋势[J].价值工程.2011.
[8]李彬.逆向工程在模具工艺中的应用研究[J].煤矿机械.2008.
[9]张瑞,李建华.逆向工程的关键技术及其最新发展[J].中国重型装备.2008.
[10]许志钦等.逆向工程技术三维激光扫描测量[D].天津:天津大学精密测量技术及仪器国家重点实验室.2001.5.
[11]马淑梅,陈彬，张曙.基于逆向工程的快速模具制造[J].同济大学学报.2001.
[12]周立萍,陈平.逆向工程发展现状研究.计算机工程与设计.2004.
[13]Tamas Varady;Ralph Martin;Jordan Cox Reverse Engineering of Geometric Mo dels-an Introduction1997.
[14]叶久新等.塑料成型工艺及模具设计[M].机械工业出版社.2007.1.
[15]杨守滨.浅谈注塑模具先进制造关键技术的发展[J].科技创新导报.2008.
[16]王润孝.先进制造技术[M].西安工业大学出版社.2001，3.
[17]刘丽华.CATIA逆向工程技术在注塑模具设计中的应用[J].工程塑料应用.2008.
[18]元庆凯等.逆向工程在塑料产品数字化设计与制造中的应用[J].机械设计与制造.2010.10.
[19]黄明宇等.基于逆向工程的塑料油壶设计与制造[J].工程材料应用.2005.
毕业设计开题报告
２．开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施
开题报告
一、课题的目的与意义
本课题主要是在以存在的电风扇外壳产品的前提下，基于逆向工程技术对其进行成型工艺分析和注塑模具的设计。由于基于逆向工程的注塑模具设计需要极强的实践性及创新意识，通过本次设计以达到以下目的：
（1）熟练掌握基于逆向工程的注塑模具设计流程、基本方法和关键技术；
（2）熟练掌握基于逆向工程的注塑模具设计过程各种软件的使用；
（3）学会本专业（模具方向）的工具资料等的查找及运用；
（4）培养能够运用已学的基本知识，分析和创造性地解决生产中常见的产品质量、工艺及模具方面的技术问题；
（5）了解基于逆向工程的模具设计发展状况及发展动向。
这次注塑模具设计不是通过常规的方法设计，而是基于先进的制造技术逆向工程，一个“从有到无”的过程，具有一定挑战性，同时也具有极大的实践意义。首先，通过整个设计过程使学生把整个大学所学的知识系统化，运用到实践中，做到真正的学以致用；其次，增强了学生的自主创新意识及自我解决问题的能力；再次，整个过程是学生对产品的设计流程有了大概的了解，能够为以后的工作打下基础；最后，毕业设计事关整个大学的总结，相信一次成功的设计，会使学生更好的看到自身的不足及知识体系中的漏洞，然后完善不足，填补漏洞，为即将步入的社会做好充实的准备。
二、课题发展现状和前景展望
基于逆向工程的注塑模具设计是模具设计与先进制造技术的一次结合，是在传统的模具设计方法的一次进步与创新。改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。而且随着科学技术的不断进步，现代工业产品的生产日益复杂与多样化，产品性能和质量也在不断提高，因而对模具提出了更高的要求。基于逆向工程的模具设计方法解决了当客户给你的只有一个实物样品或手板模型而没有图纸或CAD数
据档案时完成模具的设计的难题，逆向工程技术为这一难题提供了一个一体化的解决方
案：样品——数据——产品，缩短产品的开发周期，降低设计成本，提高设计质量和设计水平，这是一个高效的三维制造路线。
目前，逆向工程技术的重要性已经引起重视，得到了国内外学术界和商业界的广泛认同。但是逆向工程研究作为软件工程中一个正在兴起的研究领域，在模具领域理论和应用的研究都处于早期探索阶段，以下方面以后还有待于加强研究：
（1）需要继续开发用于普通逆向工程任务的工具和技术，特别是在数据逆向工程领域。
（2）提高逆向工程过程的可重复性，使逆向工程过程可定义、可管理及可优化。要注重于提高逆向工程过程的自动化程度，开发实用的半自动化的工具。尽量使用工具自动实现逆向工程过程的各部分功能，减少用户的负担。
（3）改善逆向工程工具的性能，使工具作为一项功能附加到成熟的开发环境中。工具还必须容易使用，能够提供方便、有效的功能，吸引更多的用户。逆向工程工具只有在使用过程中才能真正发现问题，得到更好的发展。
三、课题主要内容和要求
1、课题主要内容
如下图1、图2分别为一台电风扇的外壳前半部分的三维模型的正面和背面。通过
图1电风扇外壳（正面）
逆向工程技术设计出生产该电风扇外壳的注塑模具。
（1）采用激光扫描技术完成电风扇外壳模型数据点的采集。零件原型的最初数字化通常采用三坐标测量机或激光扫描机等测量装置获取表面点的三维坐标值。
（2）采用后处理软件完成数据点的处理,完成三维模型的重构。零件原型数字化后形成一系列的空间离散点，接下来就是要在这些离散点的基础上，应用计算机辅助几何设计技术构造零件原型的CAD模型。
（3）完成注塑模具的设计。把三维建模的模型导入UG中，然后使用塑料模具设计模块软件完成模具设计，然后进行改进和修正。
图2电风扇外壳（背面）
2、课题主要要求
（1）对风扇外壳进行实体扫描，认真进行三维数据的测量及处理。
（2）进行三维建模是逆向工程设计关键的一步，认真的根据测量、处理的数据进行三维建模。
（3）将模型导入UG软件模具设计板块中进行模具设计，建立正确的设计思想，尽量结合生产实际，综合考虑技术性、经济性、实用性、可行性、安全及先进性等方面的要求，严肃认真地进行设计。
（4）要求所设计的模具结构合理，零部件加工工艺性好，制造方便、造价便宜，装配调整、维护维修方便模具使用效率高，安全可靠，使用寿命长，并在此基础上进行优化。
（5）设计说明书要求文字通顺、条理清楚、格式安装统一要求。
四、研究方法、步骤和措施
1、查阅资料，翻译英文资料
查找设计所需的资料，资料的内容要有深度，要具有参考意义。
2、熟练掌握设计所需的内容
复习以前所学设计有关的专业知识，并熟练的运用到设计中去。还要学习一些设计中所用到的其它方面的知识，如：机械制图、AutoCAD、UG NX5注塑模具设计、模具制造工艺、塑料成型工艺及模具设计等。设计运用UG软件及塑料模具设计模块软件进行注塑模具的设计并绘制注塑模具的三维模型图，经过AutoCAD处理后形成正式二维工程图。
3、设计内容
（1）电风扇外壳三维数据的获取。
（2）数据处理及三维模型的重构。
（3）进行工艺分析及模具设计。
4、具体设计步骤
（1）对电风扇的外壳进行实体扫描，获取三维数据。
（2）收集并整理数据，并对数据进行处理。
（3）曲面造型修饰及实体造型的重构。
（4）根据电风扇外壳的三维模型及其材料的特征初步进行大体的成型工艺分析。（5）利用塑料模具设计模块软件进行注塑模具设计：
①确定模具的设计方案，即确定模型的基本形式，如一模几腔、浇口形式、浇口
位置等；
②建立分型面，得到型芯和型腔的模型；
③调入相应的标准模架和推杆等标准零件；
④进行模具的后处理，建立浇注系统和冷却系统；
⑤对整套模具进行修整和优化设计。
（6）由模具三维装配图生成二维装配图及非标准零件图。
（7）编写设计说明书及设计摘要。
毕业设计（论文）开题报告
指导教师意见：
1．对“文献综述”的评语：
2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：
指导教师：
年月日所在专业审查意见：
负责人：
年月日
基于GEOMAGIC逆向工程实验报告
逆向工程也称反求工程，是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物CAD模型的过程。它改变了从图样到实物的传统设计模式，为产品的快速开发和创建设计提供了一条新途径。GEOMAGIC STUDIO 由美国RAINDROP公司出品，是逆向工程中应用最广泛的软件之一!利用 GEOMAGIC STUDIO可轻易根据实物零部件扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格，并自动转换为NURBS曲面，生成准确的数字模型!软件的工作流程与逆向工程技术的工作流程大致相似,其工作流程为点数 据阶段———多边形阶段———成形阶段。点数据阶段主要测量的数据点进行预处理,在多边形阶段主要是通过对多边形的编辑的已达到拟合曲面所需要的的优化数据,成形阶段是根据前一阶段编辑的数据,自动识别特征、创建ＮＵＲＢＳ曲面。NURBS是Non-Uniform Rational B-Splines的缩写,意为非统一有理B样条。简单地说,NURBS造型总是由曲线和曲面来定义的,所以要在NURBS曲面上生成一条有棱角的边是很困难的。正因为如此,NURBS曲面特别适合做出各种复杂的曲面造型和表现特殊的效果,如人的面貌或流线型的跑车等。 1.点数据处理 扫描仪得到的数据会引入数据误差而且数据量庞大，为了后续工作方便准确进行需要去除数据中的坏点、减少噪音、平滑数据、分块数据整合对齐、在保证精度和特征的条件下进行数据精简。同时由于测量方法和测量设备的影响会出现数据缺口，这就需要对数据进行编辑来补齐数据。数据处理主要有一下几个方面： ●噪声过滤 ●数据光顺 ●数据精简 2.多边形处理阶段 多边形处理阶段是在点云数据封装后通过一系列技术处理得到完整的多边形数据模型，为曲面处理打下基础。 在多边形处理阶段首先要“创建流型”来删除模型中非流型的三角形数据，否则在后续处理中由于存在非流型的三角形而无法继续处理。对于片状的模型可以创建“打开”的流型，对于封闭的多边型模型可以创建“封闭”的流型!本例中叶片模型需要创建“封闭”的流型来删除非流型的三角形。 即使是不同的模型,对于点阶段和多边形阶段的操作都相类似,以上涉及的命令在任何模型点云的处理过程中几乎都会用到。一般情况下,多边形阶段编辑的好坏将决定最终曲面质量的好坏,因为多边形阶段的编辑结果直接进入下一个阶段:成形阶段。 将经过综合处理的点云用Polygon Mesh(多边形网格)进行封装。操作如下,点击Points(点)——Wrap(封装),点击Surface(曲面)选项,点击OK(确定)即得到初始三角网格曲面。多边形处理阶段即是在此基础上进行后续的修饰处理,具体的操作包括: a.孔洞修补。由于扫描过程中在标记处或者点云缺失处存在三角面的孔洞，需要对其进行修补以获得完整的曲面。孔的填充方法有三种: 部孔、边界孔和搭桥。针对模型中不同类型的孔，合理选择填充方法; 另外，对于边界比较杂乱的孔，可采取“先删后补”的方法使曲面模型更加光滑。用边界选择工具将边界上的三角面选中并删除,直到孔洞周边的三角面无翘曲、曲率基本一致。选取“基于曲率填充”选项进行修补,可获得近乎无痕迹的修补效果。某些部位虽无孔洞但三角面杂乱,也可以删掉杂乱三角形再进行修补。 b.去除毛刺。质量不好的点云重叠在一起,得到的三角网格曲面比较粗糙,需要进行光顺处理,以保证曲面质量。操作如下,点击Polygons(多边形)——Remove Spikes(去除毛刺),
毕业论文开题报告技术路线4篇
毕业论文开题报告技术路线4篇 毕业论文开题报告技术路线1 1、研究背景 研究背景即提出问题，阐述研究该课题的原因。研究背景包括理论背景和现实需要。还要综述国内外关于同类课题研究的现状：①人家在研究什么、研究到什么程度?②找出你想研究而别人还没有做的问题。③他人已做过，你认为做得不够(或有缺陷)，提出完善的想法或措施。④别人已做过，你重做实验来验证。 2、目的意义 目的意义是指通过该课题研究将解决什么问题(或得到什么结论)，而这一问题的解决(或结论的得出)有什么意义。有时将研究背景和目的意义合二为一。 3、成员分工 成员分工应是指课题组成员在研究过程中所担负的具体职责，要人人有事干、个个担责任。组长负责协调、组织。 4、实施计划 实施计划是课题方案的核心部分，它主要包括研究内容、研究方法和时间安排等。研究内容是指可操作的东西，一般包括几个层次：⑴研究方向。⑵子课题(数目和标题)。⑶与研究方案有关的内容，即要通过什么、达到什么等等。研究方法要写明是文献研究还是实验、调查研究?若是调查研究是普调还是抽查? 如果是实验研究，要注明有无对照实验和重复实验。实施计划要详细写出每个阶段的时间安排、地点、任务和目标、由谁负责。若外出调查，要列出调查者、调查对象、调查内容、交通工具、调查工具等。如果是实验研究，要写出实验内容、实验地点、器材。实施计划越具体，则越容易操作。 5、可行性论证 可行性论证是指课题研究所需的条件，即研究所需的信息资料、实验器材、研究经费、学生的知识水平和技能及教师的指导能力。另外，还应提出该课题目前已做了哪些工作，还存在哪些困难和问题，在哪些方面需要得到学校和老师帮助等等。 6、预期成果及其表现形式
熔融沉积快速成型技术研究进展
熔融沉积快速成型技术研究进展 【摘要】本文对国内外近年来熔融沉积快速成型技术的研究进展进行了综述，从设备、材料、工艺、数值模拟等方面进行分析，为该技术的进一步研究提供了参考。 【关键词】快速成型；熔融沉积；研究进展 1 熔融沉积快速成型简介 基于CAD/CAM技术的快速成型技术（又称3D打印技术）近年来成为社会与科技热点。该技术是利用CAD模型驱动，通过特定材料运用逐层累积方式制作三维物理模型的先进制造技术[1]。整个产品制造过程无需开发模具，利用计算机三维实体建模得到的模型即可直接打印制件，因此可以实现产品的快速制造。 熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling，FDM）则是一种近十几年来得到迅速发展的快速成型制造工艺。该工艺又叫熔丝沉积，它是将丝状的热熔性材料加热熔化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来，根据零件的分层截面信息，按照一定的路径，在成型板或工作台上进行逐层地涂覆。由于热熔性材料的温度始终稍高于固化温度，而成型部分的温度稍低于固化温度，就能保证热熔性材料挤喷出喷嘴后，随即与前一层面熔结在一起。与SLA、SLS等工艺不同，熔融沉积在成型过程中不需要激光，设备维护方便，成型材料广泛，自动化程度高且占地面积小，目前被广泛应用于产品开发、快速模具制作、医疗器械的设计开发及人体器官的原型制作，代表着快速成型制造技术的一个重要发展方向。但是，由于其成型过程为半固态到固态过程的转化，分层厚度不易降低以及热熔性材料冷却过程中的收缩等因素，使得成型件的精度难以得到保证，也制约了熔融沉积成型的发展。目前国内外学者针对熔融沉积快速成型设备、材料、工艺以及数值模拟等方面开展了一系列研究并取得了阶段性成果。 2 熔融沉积快速成型设备方面的研究进展 当前FDM设备制造系统应用最为广泛的主要是美国Stratasys公司的产品，从1993年Stratasys公司开发出第一台FDM1650机型以来，先后推出了FDM-2000，FDM-3000和FDM-8000机型。从FDM-2000开始，设备采用了双喷头，一个喷头涂覆成型材料，另一个喷头涂覆支撑材料，从而大幅度提高了成型速度。1998年，Stratasys公司推出引人注目的成型体积600mm×500mm×600mm 的FDMQuantum机型，在这种机型中，采用了挤出头磁浮定系统，可在同一时间独立控制两个挤出头，进一步提高了造型速度。现Stratasys公司的主要产品有适合办公室使用的FDM Vantage系列产品和可成型多种材料的FDM Titan系列产品，另外还有成型空间更大且成型速度更快的FDM Maxum系列产品，还有适合成型小零件的紧凑型ProdigyPlus成型机[2]。
快速成型技术的现状和发展趋势
快速成型技术的现状和发展趋势 1 快速成型技术的基本成型原理 近十几年来，随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激烈。尤其是计算机技术的迅速普遍和CAD/CAM技术的广泛应用，使得快速成型技术 (Rapid Prototyping简称RP)得到了异乎寻常的高速发展，表现出很强的生命力和广阔的应用前景。 传统的加工技术是采用去材料的加工方式，在毛坯上把多余的材料去除，得到我们想要的产品。而快速成型技术基本原理是:借助计算机或三维扫描系统构建目标零件的三维数字化模型,之后将该信息传输到计算机控制的机电控制系统,计算机将模型按一定厚度进行“切片”处理,即将零件的3D数据信息离散成一系列2D轮廓信息,通过逐点逐面的增材制造方法将材料逐层堆积,获得实体零件,最后进行必要的少量加工和热处理,使零件性能、尺寸等满足设计要求。。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。 目前，快速成形的工艺方法已有几十种之多，大致可分为7大类，包括立体印刷、叠层实体制造、选择性激光烧结、熔融沉积成型、三维焊接、三维打印、数码累积成型等。其基本的原理如下图所示。 图1 快速成型原理示意图 2 快速成型技术在产品开发中的应用 不断提高RP技术的应用水平是推动RP技术发展的重要方面。目前，交通大学机械学院，快速成型国家工程研究中心，教育部快速成型工程研究中心快速成
型技术已在工业造型、机械制造、航空航天、军事、建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到了广泛应用。并且随着这一技术本身的发展，其应用领域将不断拓展。RP技术的实际应用主要集中在以下几个方面： 2.1 用于新产品的设计与试制。 （1）CAID应用: 工业设计师在短时间得到精确的原型与业者作造形研讨。 （2）机构设计应用: 进行干涉验证，及提早发现设计错误以减少后面模具修改工作。 （3）CAE功效:快速模具技术以功能性材料制作功能性模具，以进行产品功能性测试与研讨。 （4）视觉效果：设计人員能在短时间之便能看到设计的雛型，可作为进一步研发的基石。 （5）设计确认:可在短时间即可完成原型的制作，使设计人员有充分的时间对于设计的产品做详细的检证。 （6）复制于最佳化设计：可一次制作多个元件，可使每个元件针对不同的设计要求同时进行测试的工作，以在最短时间完成设计的最佳化。 （7）直接生产: 直接生产小型工具，或作为翻模工具 2.2 快速制模及快速铸造 快速模具制造传统的模具生产时间长，成本高。将快速成型技术与传统的模具制造技术相结合，可以大大缩短模具制造的开发周期，提高生产率，是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径。快速成形技术在模具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模两种，直接制模是指采用RP技术直接堆积制造出模具，间接制模是先制出快速成型零件，再由零件复制得到所需要的模具 2.3 机械制造 由于RP技术自身的特点，使得其在机械制造领域，获得广泛的应用，多用于制造单件、小批量金属零件的制造。有些特殊复杂制件，由于只需单件生产，或少于50件的小批量，一般均可用RP技术直接进行成型，成本低，周期短。2.4 医疗中的快速成形技术 在医学领域的应用近几年来，人们对RP技术在医学领域的应用研究较多。以医学影像数据为基础，利用RP技术制作人体器官模型，对外科手术有极大的应用价值。 2.5 三维复制 快速成形制造技术多用于艺术创作、文物复制、数字雕塑等。 2.6 航空航天技术领域 航空航天产品具有形状复杂、批量小、零件规格差异大、可靠性要求高等特点，产品的定型是一个复杂而精密的过程，往往需要多次的设计、测试和改进，耗资大、耗时长，而快速成型技术以其灵活多样的工艺方法和技术优势而在现代航空航天产品的研制与开发中具有独特的应用前景。
3D打印实验报告
3D打印实验报告 姓名： _____________________ 学号： _____________________ 指导老师： __________________ XXXX 大学XXXX 学院 20XX年1月 一、实验目的 1.学习并了解3D打印方法的原理。 2.学会3D打印的方法并能制造出产品。 二、实验内容及原理 3D打印是一种通过材料逐层添加制造三维物体的变革性、数字化增材制造技术，它将信息、材料、生物、控制等技术融合渗透，将对未来制造业生产模式与人类生活方式产生重要影响。目前3D打印机主要采用两种技术，第一种是通过沉积原材料制造物体，第二种是通过黏合原材料制造物体。 第一种我们称之为“选择性沉积打印机”一一将原材料沉积为层，这类打印机通过打印头注射、喷洒或挤压液体、胶状物或粉末状的原材料。家庭或办公室应用的通常是沉积型3D打印机，这是因为激光或工业热风枪相对来说容易产生危险。 第二种是将原材料黏合在一起的打印机通常是利用激光或在原材料中加入某种黏合剂来实现，这类打印机被称作“选择性黏合打印机”一一利用热或光固化粉末或光敏聚合物。 3D打印机可以打印自己设计的模型，也可以打印通过逆向工程技术获得的物体模型，该技术的核心内容是根据测量数据建立实物或样件的数字化模型。零件的数字化是通过特定 的测量设备和测量方法获取零件表面离散点的几何坐标数据，在这基础上进行复杂曲面的建模、评价、改进和制造。常见的测量技术主要有接触式测量和和光学测量。这里主要介绍光学测量中的结构光测量法。 结构光测量法是将一定图案的光投影到物体表面上，从而增强物体表面各点之间的可区分性，降低图像点对匹配的难度，提高匹配算法的精度和可靠性。如图是结构光双目测量系
开题报告中的技术路线的写法
开题报告中的技术路线的写法 1、研究背景 研究背景即提出问题，阐述研究该课题的原因。研究背景包括理论背景和现实需要。还要综述国内外关于同类课题研究的现状：①人家在研究什么、研究到什么程度？②找出你想研究而别人还没有做的问题。③他人已做过，你认为做得不够（或有缺陷），提出完善的想法或措施。④别人已做过，你重做实验来验证。 2、目的意义 目的意义是指通过该课题研究将解决什么问题（或得到什么结论），而这一问题的解决（或结论的得出）有什么意义。有时将研究背景和目的意义合二为一。 3、成员分工 成员分工应是指课题组成员在研究过程中所担负的具体职责，要人人有事干、个个担责任。组长负责协调、组织。 4、实施计划 实施计划是课题方案的核心部分，它主要包括研究内容、研究方法和时间安排等。研究内容是指可操作的东西，一般包括几个层次：⑴研究方向。⑵子课题（数目和标题）。⑶与研究方案有关的内容，即要通过什么、达到什么等等。研究方法要写明是文献研究还是实验、调查研究？若是调查研究是普调还是抽查？如果是实验研究，要注明有无对照实验和重复实验。实施计划要详细写出每个阶段的时间安排、地点、任务和目标、由谁负责。若外出调查，要列出调查者、调查对象、调查内容、交通工具、调查工具等。如果是实验研究，要写出实验内容、实验地点、器材。实施计划越具体，则越容易操作。 5、可行性论证 可行性论证是指课题研究所需的条件，即研究所需的信息资料、实验器材、研究经费、学生的知识水平和技能及教师的指导能力。另外，还应提出该课题目前已做了哪些工作，还存在哪些困难和问题，在哪些方面需要得到学校和老师帮助等等。 6、预期成果及其表现形式 预期成果一般是论文或调查（实验）报告等形式。成果表达方式是通过文字、图片、实物和多媒体等形式来表现。
快速成型3d打印原理技术论文
快速成型3d打印原理技术论文 快速成型3d打印技术论文篇一：《试论3D打印技术》 摘要：3D打印又称为增材制造，近年来得到了快速发展，应用领域不断增加。本文对3D打印的原理及应用现状进行了分析，对3D打印在教学领域的应用模式进行了探讨。 关键词：3D打印;应用现状;教学领域 1 引言 3D打印，又称为增材制造，是快速成型技术的一种，被誉为“第三次工业革命的重要标志”，以其“制造灵活”和“节约原材料”的特点在制造业掀起了一股浪潮。近年来，随着3D打印技术的逐步成熟、精确，打印材料种类的增加，打印价格的降低，3D打印得到了快速发展，应用领域不断增加，不仅在机械制造、国防军工、建筑等领域得到广泛应用，也逐渐进入了公众视野，走进学校、家庭、医院等大众熟悉的场所，在教育、生物医疗、玩具等行业也得到了广泛关注及应用，作为教育工作者，本文将在介绍3D打印的原理、优势、应用现状的基础上，重点探讨3D打印在教育领域的角色及应用模式。 2 3D打印概述 2.1 3D打印原理 3D打印(3D printing，又称三维打印)，是利用设计好的3D模型，通过3D打印机逐层增加塑料、粉末状金属等材料来制造三维产
品的技术[1]。一般来说，通过3D打印获得物品需要经历建模、分割、打印、后期处理等四个环节[2]，其中3D虚拟模型，可以是利用扫描设备获取物品的三维数据，并以数字化方式生成三维模型，或者是利用AutoCAD等工程或设计软件创建的3D模型，有些应用程序甚至可以使用普通的数码照片来制作3D模型，比如123D Catch[3]。 2.2 3D打印的优势 与传统制造技术相比，3D打印不需事先制模，也不必铸造原型，大大缩短了产品的设计周期，减少了产品从研发到应用的时间，降低了企业因开模不当可能导致的高成本风险，使得特殊和复杂结构的模型的制作也变得相对简单，产品也更能凸显个性化。另外，3D打印是增材制造，使用金属粉或其他材料，使部件从无到有制造出来，大大减少了原材料和能源的消耗，生产上实行了结构优化。 2.3 3D打印的应用现状 近年来，3D打印得到了快速发展，几乎应用于各个领域。在模具加工和机械制造领域，使用3D打印相对快速地进行模具的设计与定制，打印复杂形状的各种零件，打印具有足够强度的个性化几何造型的物件。在航空航天、国防军工领域，3D打印应用于外形验证、关键零部件的原型制造、直接产品制造等方面。如空客公司从打印飞机小部件开始，逐步发展，计划在2050年左右打印出整架飞机。生物医疗领域，医学工作者利用3D打印技术打印出患者的心脏模型，缺损下颌骨模型，患者外伤性脑内血肿颅脑模型等，用于辅助诊断并制定术前手术方案，降低了手术难度，减少了手术时间，为患者带来
华科_计算机系统实验报告
课程实验报告课程名称：计算机系统基础 专业班级： 学号： 姓名： 指导教师： 报告日期：年月日 计算机科学与技术学院
目录 实验1： (1) 实验2： (7) 实验3： (24) 实验总结 (34)
实验1：数据表示 1.1 实验概述 实验目的：更好地熟悉和掌握计算机中整数和浮点数的二进制编码表示。 实验目标：加深对数据二进制编码表示的了解。 实验要求：使用有限类型和数量的运算操作实现一组给定功能的函数。 实验语言：c。 实验环境：linux 1.2 实验内容 需要完成bits.c中下列函数功能，具体分为三大类：位操作、补码运算和浮点数操作。 1）位操作 表1列出了bits.c中一组操作和测试位组的函数。其中，“级别”栏指出各函数的难度等级（对应于该函数的实验分值），“功能”栏给出函数应实现的输出（即功能），“约束条件”栏指出你的函数实现必须满足的编码规则（具体请查看bits.c中相应函数注释），“最多操作符数量”指出你的函数实现中允许使用的操作符的最大数量。 你也可参考tests.c中对应的测试函数来了解所需实现的功能，但是注意这些测试函数并不满足目标函数必须遵循的编码约束条件，只能用做关于目标函数正确行为的参考。 表1 位操作题目列表
2）补码运算 表2列出了bits.c中一组使用整数的补码表示的函数。可参考bits.c中注释说明和tests.c中对应的测试函数了解其更多具体信息。 表2 补码运算题目列表 3）浮点数操作 表3列出了bits.c中一组浮点数二进制表示的操作函数。可参考bits.c中注释说明和tests.c中对应的测试函数了解其更多具体信息。注意float_abs的输入参数和返回结果（以及float_f2i函数的输入参数）均为unsigned int类型，但应作为单精度浮点数解释其32 bit二进制表示对应的值。 表3 浮点数操作题目列表
开题报告目的和写法
开题报告目的和写法 一、研究生毕业论文开题报告 1．开题报告的目的 开题报告是研究生毕业论文工作的重要环节，是为阐述、审核、确定研究生毕业论文选题及内容而举行的报告会，旨在监督和保证研究生毕业论文的质量。 2．开题报告的内容 研究生毕业论文开题报告的内容包括审核和确定论文选题依据和研究方案。选题依据包括：选题的学科性质、理论意义及实践意义；国内研究现状的分析。研究方案包括：研究内容、研究中所要突破的难题、拟采取的研究方法，有何特色与创新之处以及与选题有关的参考文献等内容。 3．开题报告的时间和步骤 脱产研究生在第2学期末，在职研究生在第3学期末进入毕业论文开题报告阶段。可先由教研部提供选题指南，在研究生提交选题意向后，由教研部批准。为确保研究生毕业论文的写作时间，开题报告会应在脱产研究生的第2学期结束前、在职研究生的第3学期结束前举行。 4．评审小组的组成 研究生毕业论文开题报告评审小组由本学科研究生导师和秘书组成。评审小组的组长由教授或副教授担任。 5．开题报告的方式和成绩评定 开题报告评审小组的成员在听取研究生的毕业论文开题报告后，对选题依据和研究方案进行审查，提出修改或补充意见。研究生根据评审小组的意见，在对研究方案进行修正、补充和改进后，按规定程序审批备案和存档，并正式进入论文写作阶段。论文开题报告成绩按合格、不合格两级评定。不合格者不得进入毕业论文写作阶段。研究生毕业论文开题报告后，需变动论文题目和基本内容时，需本人申请，导师批准并重新填写《研究生毕业论文开题报告》表。 6．开题报告材料的备案和管理 研究生毕业论文开题报告进行后，评审小组秘书填写《研究生毕业论文开题报告》表，经评审小组组长签字后交研究生部备案。《研究生毕业论文开题报告》
快速成型技术及应用论文
基于激光快速成型技术的金属快速成型技术 摘要:文章详细介绍了金属粉末快速成型的研究现状 ,分析了金属粉末选择性激光烧结的工艺特点,对这些工艺的影响因素进行了讨论。 关键词：选区激光烧结;金属零件;影响因素。 引言 快速制造 (Rapid Manufacturing) 金属零件一直受到国内外的广泛重视 , 是当今快速成型领域的一个重要研究方向。到目前为止 ,用于直接成型金属材料、制备三维金属零件的技术主要有激光近形制造与金属粉末的选择性激光烧结技术。激光近形制造(LENS) ,又称激光熔覆制造或熔滴制造 ,它将激光熔覆工艺与激光快速成型技术相结合 , 利用激光熔覆工艺逐层堆积累加材料，形成具有三维形状的三维结构。在该方面 ,美国的Aeromet、德国的汉诺威激光中心以及清华大学激光加工研究中心等均进行了大量的研究 , 并得到了具有一定形状的三维实体零件。有异于激光近形制造 ,选择性激光烧结则有选择地逐层烧结固化粉末金属得到三维零件。在这一领域，美国的DTM丶德国的汉诺威激光中心等进行了多元金属的烧结研究。就选区激光烧结(SelectiveLaser Sintering , SLS)而言 ,根据成型用金属粉末的不同 , 人们又开发出多种工艺途径来实现金属零件的烧结成型 ,主要有三种途径:一是利用金属粉末与有机粘结剂粉末共混粉体的间接烧结，金属粉末与有机粘结剂粉末均匀共混，烧结中，低熔点的粘结剂粉末熔化并将高熔点的金属粉末粘结，形成原型(“绿件”)，经后处理，烧失粘结剂，形成“褐件”，最后通过金属熔渗工艺得到致密的金属件；二是利用金属混合粉末的直接烧结 , 其中一种粉末具有较低的熔点(如铜粉) ,另一种粉末熔点较高 (如铁粉) ,烧结中低熔点的金属粉末铜熔化并将难熔的铁粉粘结在一起 , 这种方法同样需要较大功率激光器；三是利用单一成分金属粉末的直接烧结,这种方法目前主要用于低熔点金属粉末的烧结，对熔点高的金属粉末，需采用大功率激光器。本文分别对上述的间接和直接烧结成型工艺进行了初步的研究。 1 SLS的烧结原理 激光选择性烧结快速成型技术是使用激光束熔化或烧结粉末材料 ,利用分层的思想 ,把计算机中的 CAD 模型直接成型为三维实体零件。它的创新之处在于将激光、光学、温度控制和材料相联系。SLS烧结原理如图1所示，烧结过程可分为三部分: (1)首先在粉体床上铺一薄层粉体 , 并压实 , 可以根据需要 ,在激光烧结前进行预热; (2)激光照射粉体层 ,烧结粉体，形成所设计零件一层的形状；(3) 粉体床下降一个薄层厚度的距离;重复上面的过程 ,直到原型零件完成。 SLS对粉末烧结的明显优势在于: (1) 和其它的加工方法比较，能获得优良的材料性能，同时，它的加工材料范围比较宽 (聚合物、金属、陶瓷、铸造砂等)；(2) 易于实现液相烧结 , 烧结周期比较短; (3) 比传统的烧结方法更易得到密实的以粉末金属为原料的产品；(4)工艺比较简单 , 烧结路线、烧结温度便于控制。
3D打印快速成型技术
特种加工论文 题目3D打印快速成型技术 姓名 专业 班级 学号
3D打印快速成型技术 摘要： 本文主要介绍了特种加工中3D打印快速成型技术，首先介绍它的加工原理，然后分析它的特点、加工方式，然后说明其在实际生产中的主要应用以及发展方向。 关键词：特种加工技术，3D打印快速成型，特点，应用。 Abstract： This article mainly introduced the special processing of 3 d printing rapid prototyping technology, introduces its processing principle, and analyzes its characteristics, processing methods, and then explain the main application in practical production and the development direction. Key words：Special processing technology, 3 d printing rapid prototyping, characteristics, application. 一、引言 3D打印（3D PRINTING ）即3D打印技术，又3D打印制造是20世纪80年代才兴起的一门新兴的技术，是21世纪制造业最具影响的技术之一。随着计算机与网络技术的发展，信息高速公路加快了科技传播的速度，产品的生命周期越来越短，企业之间的竞争不再只是质量和成本上的竞争，而更重要的是产品上市时间的竞争。因此，通过计算机仿真和3D打印增加产品的信息量，以便更快的完成设计及其制造过程，将产品设计和制造过程的时间周期尽量缩短，防止投产后发现问题造成不可挽回的损失。 3D打印技术是由CAD模型直接驱动的快速制造复杂形状的三维实体的技术总称。简单的讲，3D打印制造技术就是快速制造新产品首版样件的技术，它可以在没有任何刀具、模具及工装夹具的情况下，快速直接的实现零件的单件生产。该技术突破了制造业的传统模式，特别适合于新产品的开发、单件或少批量产品试制等。它是机械工程、计算机CAD、电子技术、数控技术、激光技术、材料科学等多学科相互渗透与交叉的产物。它可快速，准确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或零件，以便进行快速评估，修改及功能测试，从而大大缩短产品的研制周期，减少开发费用，加快新产品推向市场的进程。 自从美国3D公司在1987年推出世界上第一台商用快速原形制造设备以来，快速原形技术快速发展。投入的研究经费大幅增加，技术成果丰硕。原形化系统产品的销量高速增长。在这方面美国，日本一直处于领先地位，我国在这方面起步较晚，但是奋起直追，开展研究并取得一定成果，国内也有些成熟的产品问世，他们正在各种生产领域上发挥着作用。 二、打印系统的工作原理 3D打印技术是一种逐层制造技术，它采用离散/堆积成型原理，其过程是：先得到所需零件的计算机三维曲面或实体模型；然后根据工艺要求，将其按一定厚度进行分层，将原来的三维模型变成二维平面信息，即离散过程；再将分层后的数据进行一定的处理，加入加工参数，产生数控代码；在微机控制下，数控系
论文开题报告格式及如何写论文开题报告
论文开题报告格式及如何写论文开题报 告 在研究生教育的整个过程中,学位论文质量的高低是衡量研究生培养质 量的重要标志。而论文质量的高低,很大程度上取决于论文开题报告做的细致程度。论文开题报告做的细致,前期虽然花费的时间较多,但写起论文来就很顺手,能够做到胸有成竹,从而保证论文在规定的时间保质保量地完成;但如 果不重视论文开题报告,视论文开题报告为走过场,写起论文来就会没有目标,没有方向,没有思路,可能就要多走弯路,也很难保证毕业论文的质量。 一、论文开题报告的意义 硕士论文开题报告是研究生在完成文献调研后写成的关于学位论文选题与如何实施的论述性报告。论文开题报告既是文献调研的聚焦点,又是学位论文研究工作展开的散射点,对研究工作起到定位作用。 写论文开题报告的目的,是要请老师及专家们帮忙判断一下所研究的选 题有没有价值,研究方法是否奏效,论证逻辑有没有明显缺陷。因此论文开题报告就要围绕研究的主要内容,拟解决的主要问题(或阐述的主要观点),研究步骤、方法及措施为主要内容。但笔者在工作实践中发现有很多学生往往在论文开题报告中花费大量笔墨叙述别人的研究成果,谈到自己的研究方法时,往往寥寥数语一笔带过。这样,不便于评审老师指导。 二、如何写论文开题报告
(一)论文开题报告的前提——通过理论思维选择课题 在工作实践中,发现硕士研究生论文开题报告中存在的普遍问题是选题不合适。有的提出的问题太过“平庸”,有的选题范围太大,研究内容太多、太宽泛,提出的问题不切合硕士生的实际,实践操作起来难度较大。如有的学生提出的论文题目:“新型中性镍催化剂的研究及其催化合成聚乙烯、聚丙烯的研究”,此选题有意义,有创新,作者的研究思路也比较正确,但论文选题范围太大,研究内容对于一个硕士生来说明显偏多,无法按时完成。因此应重新确定研究内容,注重项目的可操作性。 那么如何选择研究问题呢?这里要强调的是通过理论思维来发现研究问题。 理论是由一系列前设和术语构造的逻辑体系,特定领域的理论有其特定的概念、范畴和研究范式,只有在相同的概念、视角和范式下,理论才能够对话。只有通过对话,理论才能够发展。硕博论文要想创造新理论很难,多数是在既有理论的基础上加以发展。 其次,选择问题是一个“剥皮”的过程,理论问题总是深深地隐藏在复杂的现实背后,而发现理论问题,则需要运用理论思维的能力。这就需要我们不断锻炼和提高自己的理论思维能力,需要在日常的学习中,不断总结和分析以往的研究者大体是从哪些视角来分析和研究问题,运用了哪些理论工具和方法,通过学习和总结来不断提高自己的理论思维能力,从而选择具有学术理论
熔融沉积快速成型技术研究进展_吴涛
科技·探索·争鸣 科技视界 Science &Technology Vision Science &Technology Vision 科技视界Ｓ 1熔融沉积快速成型简介 基于CAD/CAM 技术的快速成型技术（又称3D 打印技术）近年来成为社会与科技热点。该技术是利用CAD 模型驱动，通过特定材料运用逐层累积方式制作三维物理模型的先进制造技术[1]。整个产品制造过程无需开发模具，利用计算机三维实体建模得到的模型即可直接打印制件，因此可以实现产品的快速制造。 熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling ，FDM)则是一种近十几年来得到迅速发展的快速成型制造工艺。该工艺又叫熔丝沉积，它是将丝状的热熔性材料加热熔化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来，根据零件的分层截面信息，按照一定的路径，在成型板或工作台上进行逐层地涂覆。由于热熔性材料的温度始终稍高于固化温度，而成型部分的温度稍低于固化温度，就能保证热熔性材料挤喷出喷嘴后，随即与前一层面熔结在一起。与SLA 、SLS 等工艺不同，熔融沉积在成型过程中不需要激光，设备维护方便，成型材料广泛，自动化程度高且占地面积小，目前被广泛应用于产品开发、快速模具制作、医疗器械的设计开发及人体器官的原型制作，代表着快速成型制造技术的一个重要发展方向。但是，由于其成型过程为半固态到固态过程的转化，分层厚度不易降低以及热熔性材料冷却过程中的收缩等因素，使得成型件的精度难以得到保证，也制约了熔融沉积成型的发展。目前国内外学者针对熔融沉积快速成型设备、材料、工艺以及数值模拟等方面开展了一系列研究并取得了阶段性成果。 2熔融沉积快速成型设备方面的研究进展 当前FDM 设备制造系统应用最为广泛的主要是美国Stratasys 公司的产品,从1993年Stratasys 公司开发出第一台FDM1650机型以来，先后推出了FDM-2000，FDM-3000和FDM-8000机型。从FDM-2000开始，设备采用了双喷头，一个喷头涂覆成型材料，另一个喷头涂覆支撑材料，从而大幅度提高了成型速度。1998年，Stratasys 公司推出引人注目的成型体积600mm ×500mm ×600mm 的FDMQuantum 机型，在这种机型中，采用了挤出头磁浮定系统，可在同一时间独立控制两个挤出头，进一步提高了造型速度。现Stratasys 公司的主要产品有适合办公室使用的FDM Vantage 系列产品和可成型多种材料的FDM Titan 系列产品,另外还有成型空间更大且成型速度更快的FDM Maxum 系列产品,还有适合成型小零件的紧凑型ProdigyPlus 成型机[2]。 在国内，清华大学与北京殷华公司进行了FDM 工艺商品化系统的研制工作，并推出熔融挤压制造设备MEM250。上海富力奇公司的TSJ 系列快速成型机采用了螺杆式单喷头，华中科技大学和四川大学正在研究开发以粒料、粉料为原料的螺杆式双喷头[3]。 3熔融沉积快速成型材料方面的研究进展 FDM 工艺的成型材料应满足有一定的弯曲强度、压缩强度和拉 伸强度；材料的收缩率应小；保证各层之间有足够的粘结强度。 在国内，北京航空航天大学对短切玻璃纤维增强ABS 复合材料进行了改性研究。他们通过加入短切玻纤、适量增韧剂和增容剂，提高ABS 的强度、硬度和韧性，并降低ABS 的收缩率，减小制品的形变。北京太尔时代公司通过和国内外知名的化工产品供应商合作，在2005年推出高性能FDM 成型材料ABS 04，与美国Stratasys 公司生产的ABS P400性能相近，具有变形小、韧性好的特点，适合装配测试，可替代进口材料，降低生产成本。近年来，华中科技大学研究了改性聚苯乙烯支撑材料。 国外，1998年澳大利亚的Swinburne 工业大学研究了一种金属-塑性复合材料，可用FDM 工艺直接快速制模。2001年美国Stratasys 公司推出了支持FDM 技术的工程材料PC 。用该材料生产的原型可达到并超过ABS 注射成型的强度。之后又推出了支持FDM 技术的工程材料PPSF ，它有着最高的耐热性、强韧性以及耐化学性。随后又开发了工程材料PC ／ABS 。PC ／ABS 结合了PC 的强度以及ABS 的韧性，性 能更好。 4熔融沉积快速成型工艺方面的研究进展 对于给定的快速成型系统，工艺参数的优化设置会在不引起附加费用的情况下大幅度改善原型件的质量。 国内的大连理工大学的郭东明教授等人进行了FDM 工艺参数优化设计，先是提出丝宽理论模型，后通过正交试验得到影响试件尺寸精度及表面粗糙度的显著因素，并进行参数优化，大幅度提高了成型件的成型精度。印度的国家铸造锻造技术研究所研究了几个工艺参数不同对制件机械性能的影响。他们得出层数过多、光栅线间距过大、光栅宽度过小、气隙过大对制件机械性能不利的结论。FDM 工艺的主要用途之一是制作概念模型和模具，这都需要制件良好的表面质量及最小的翘曲变形。美国德雷塞尔大学用田口实验设计方法找到最少实验运行数量和最佳工艺参数的设置，使用三维、几何和表面粗糙特征的基准开展研究。发现了零件输出的质量和输入制造工艺参数之间的功能关系。意大利巴里大学经过实验对比发现切片高度和光栅宽度是十分重要的工艺参数，而喷头直径则对制件表面质量影响较少，指出原型件表面粗糙度随切片高度和光栅宽度的增大而显著增大，而随喷头直径的增大而略微减少。西南科技大学的研究人员针对狭长薄壁体的成形翘曲变形，采用ABS 材料的半球壳、狭长薄壁体试件进行了实验，然后对结果进行分析，最终提出了解决方法。上海交通大学机械与动力工程学院研究人员分析变形产生的根源及其作用机理，建立了成型过程中原型的翘曲变形模型，并定量地分析了各种因素对原型变形的影响程度。 5熔融沉积快速成型数值模拟方面的研究进展 到目前为止，熔融沉积成型技术的主要研究都建立在实验及定性分析上，不符合经济高速发展所要求的的高质量、低成本。所以用合理数值模拟方法及少量的实验验证，来代替以往大量重复实验的方法势在必行。通过有限元模拟的方法能够得到熔融沉积成型过程中的温度场及应力场分布，甚至可以将整个成型过程模拟出来，从而找到成型过程中的问题及改进方法。采用数值模拟方法可快速确定扫描方式，提高了生产效率，同时极大地降低了成本。 国内清华大学的裴琳、吴任东等人通过有限元分析研究了扫描速度对熔融堆积成性影响，比较不同扫描速度下零件的应力和变形，从理论上验证了告诉扫描的合理性和可行性。北京化工大学宋丽莉等对熔融沉积成型温度场进行了数值模拟，进一步分析了扫描精度对成型件精度的影响。 国外新加坡国立大学F.Xu 、Y.S.Wong 等研究了遗传算法在快速成型中的应用，开发了一个基于遗传算法的快速成型工艺参数优化的软件系统，给出了详细的算法和具体优化实例。C.Bellellumeur 等应用ANSYS 建立了熔融沉积快速成型温度场的有限元模拟模型，模拟了ABS 聚合体细丝的熔融沉积快速成型温度场的数值模拟研究，得出了合理的温度范围。华盛顿州立大学S.J.i Kalita 、S.Bose 等研究了熔融沉积快速成型件内部多孔性特征，分析了不同材料在成型后的孔洞的不同，为选择合理的熔融沉积快速成型材料提供了依据。【参考文献】 ［1］王广春，赵国群．快速成型与快速模具制造技术及其应用[M]．2版．北京：机械工业出版社，2003，11. ［2］Chua CK,Teh SH,Gay RKL.Rapid Prototyping Versus Virtual Prototyping in Product Design and Manufacturing[J].Int Adv Manuf Thchnol ，1999（15）：597-603.［3］刘斌，谢毅．熔融沉积快速成型系统喷头应用现状分析[J]．工程塑料应用， 2008，36（12）：68-71. ［责任编辑：丁艳］ 熔融沉积快速成型技术研究进展 吴涛倪荣华王广春 (山东大学工程训练中心，山东济南250002) 【摘要】本文对国内外近年来熔融沉积快速成型技术的研究进展进行了综述，从设备、材料、工艺、数值模拟等方面进行分析，为该技术的进一步研究提供了参考。 【关键词】快速成型；熔融沉积；研究进展 机械与电子 94
快速成型技术的发展和应用
快速成型技术的发展和应用 摘要：科技飞速发展的今天，人类对制造业也提出了更高的要求，行业竞争也日趋激烈。 快速成型技术也应运而生，并且展现了它强大的生命力和广阔的应用前景。目前，快速成型技术已在工业造型、机械制造、航空航天、军事、建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到了广泛应用。并且随着这一技术本身的发展，其应用领域将不断拓展。 The rapid development of science and technology today, the human is put forward higher requirements on manufacturing, industry competition is increasingly fierce. Rapid prototyping technology also arises at the historic moment, and shows its strong vitality and broad application prospects. At present, the modelling of rapid prototyping technology has been in the industry, machinery manufacturing, aerospace, military, architecture, film and television, home appliances, light industry, medicine, archaeology, cultural art, sculpture, jewelry, and other fields has been widely used. And with the development of the technology itself, and will continue to expand its application field. 关键词：快速成型，堆积法，高集成性、高柔性、高速性，自动、直接、快速、精确。 前言： 21世纪是以知识经济和信息社会为特征的时代，随着科学技术的发展和社会需求的多样化，全球统一市场和经济全球化的逐步形成，产品的竞争更加激烈。在工业化的国家中，60%—80%的财富是由制造业提供的。制造业是衡量一个国家实力水平的重要标志之一，也是创造社会财富和国民经济赖以生存发展的重要支柱产业。 现代制造已不仅仅是机械制造，而且具有大制造，全过程，多科学的新特点。大制造应包括机电产品的制造，工业流程制造，材料科学制造等等，所以它是一个广义的制造概念。 我国在先进制造技术方面和国外有比较大的差距，特别是我国制造业的自动化，信息化水平不高。大力发展和应用先进制造技术，勇气改造传统产业和形成高技术，提升我国制造业得产业结构，产品结构和组织结构，增强其技术创新能力，产品开发，和市场竞争能力。是制造业，特别是机械制造业走出困局的关键性措施。这样才能保证我们世界工厂地位的确立，实现由制造业大国向制造业强国的转变。 快速成型技术的诞生 快速成型技术作为一个专用名词在20世纪80年代末期，美国为了加强其制造业的竞争力与促进国民经济的增长，根据其制造业面临的挑战与机遇，并对其制造业存在的问题进行深刻反省提出来的。快速成型技术是集成制造技术，电子技术，信息技术，自动化技术，能源晕技术，材料科学以及现在管理技术等众多技术的交叉，融合和渗透而发展起来的，涉及到制造业中的产品设计，加工装配，检验测试，经营管理等产品生命周期全过程，已实现优质，高效，低耗，清洁，灵活生产，提高对动态多变，细分的市场的适应能力和竞争能力的一项综合技术。 快速成型技术是顺应这一潮流而出现的先进制造技术，它能自动，直接，快速，精确的将设计思想物转化具有一定功能的原型或直接制造零件，快速成型技术是先进制造技术的重要组成部分，也是制造技术在制造理论的一次革命性飞跃，快速成型技术目前在美国，欧洲，日本等地已被广泛应用，受到制造业界及各类用户的普遍重视。 世界上第一台快速成形机于自1988年诞生于美国。快速成型制造技术是国外20世纪80年