快速成型集成制造系统的集成方案分析
快速成型技术在集成制造及微机械制造中的应用
是， 快速 成 型 的 基本 原 理 是 一样 的 ， 就是 “ 分 层制 造 ，
一
型与 快 速成 型 系统 实 现 了 无缝 连 接 ， 一般从 Ｃ Ａ Ｄ模
只需要几个或者几 十个小时 ， 比传统 逐层叠加” ［ １ ］ 。因此有人形象的把快速成型系统 比作 型到原型完成 ， 加 工 方 法 节省 了一 半 多 的 工 时 ，大 大 缩 短 了产 品 的 台“ 立 体 打印 机 ” 。 提高了产品的生产率 。 快 速 成 型 技 术 的基 本 原 理 就是 ， 基于“ 离 散 一堆 研制周期 ，
型技 术在 集成制造 以及微机械制造 中的应用。快 速成型技 术被广泛应 用于集成 制造以及微 机械制造 当中， 并且效果 良 好 。可以说 ， 这是继数控技术之后 ， 制造业的 又一 次革命 。
关键 词 ： 快 速 成 型技 术 ； 集 成制 造 ； 微机械制造
中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ６
． ２ 快 速成 型 技术 的特 点 快速成型技术是在现代 Ｃ Ａ Ｍ ／ Ｃ Ａ Ｄ技术 、 计算机 １ 快速成型技术与传统的制造工艺不 同 ，具备 以 数控技术 、 激光技术以及新材料技术 的基础上 ， 形成
并 发 展起 来 的 。而不 同种类 的快 速 成 型系 统 ， 由于所 下 特 点 ： （ １ ）大大 缩短 了产 品 的研 制 周期 。 由 于 Ｃ Ａ Ｄ模 用 的成 型 材料 不 同 ，成 型原 理 与 特 点是 不 同 的 。但
就 快 速成 型 技 术 的 基 本原 理 、特 点 以及 在 集 成 制造 和 微机 械制 造 中的应 用来 探 讨本 课 题 。
层 面信 息处理 Fra bibliotek三［层 面制造与连接
１ 快 速成 型技术 的基本原理及 特点
基于快速成型技术的智能制造系统设计与优化
基于快速成型技术的智能制造系统设计与优化智能制造是当今制造业的重要发展方向，快速成型技术在智能制造系统中具有重要的应用价值。
本文将重点介绍基于快速成型技术的智能制造系统的设计与优化。
一、引言智能制造是指利用现代信息技术，将普通制造转变为智能化制造，具备自动化、智能化、灵活化等特点。
而快速成型技术是指通过将设计数据直接转化为复杂实体，实现快速制造的一系列技术。
基于快速成型技术的智能制造系统能够显著提高产品开发的效率和生产的灵活性，具有巨大的应用潜力。
二、快速成型技术在智能制造系统设计中的应用1. 设计环节：快速成型技术可以通过快速制造出原型，辅助设计师进行产品设计。
使用3D打印技术可以快速制作出产品的样品，设计师能够通过实物样品来评估设计的合理性和可行性，提高设计的准确性和效率。
2. 制造环节：快速成型技术可以直接将设计数据转化为实体对象，减少传统加工过程中的中间环节。
相较于传统制造工艺，快速成型技术能够显著缩短产品的制造周期并降低生产成本。
3. 优化生产过程：基于快速成型技术的智能制造系统能够实时监测生产过程，并对生产参数进行优化调整。
通过传感器和数据采集设备，智能制造系统可以实时获取生产过程中的数据，分析并优化生产过程中的各个环节，从而最大程度地提高生产效率和产品质量。
三、快速成型技术在智能制造系统中的优化1. 设计优化：基于快速成型技术的智能制造系统可以采用优化算法对产品设计进行自动优化。
通过与专家系统的结合，智能制造系统可以辅助设计人员生成最优设计方案，同时满足设计需求和制造要求。
2. 制造优化：快速成型技术的制造过程中涉及到多个工艺参数的调整和优化。
智能制造系统可以通过分析和比对不同工艺参数对产品制造质量的影响，建立工艺参数与产品性能之间的关联模型，实现智能化的工艺优化。
3. 运维优化：基于快速成型技术的智能制造系统可以通过数据采集和分析，实现对设备运维过程的优化。
智能制造系统能够通过对设备运行数据的监测和分析，预测设备故障，并及时采取维修措施，降低生产事故和停机损失。
集成制造系统的架构设计与模块分析
集成制造系统的架构设计与模块分析引言随着信息技术的进步和制造业的发展，集成制造系统（Integrated Manufacturing System）在工业领域的应用越来越广泛。
集成制造系统的架构设计和模块分析是实现制造过程高度整合和优化的关键。
本文将介绍集成制造系统的架构设计原则和模块分析方法。
1. 集成制造系统架构设计原则集成制造系统的架构设计需要基于以下原则进行考虑：1.1 模块化设计在集成制造系统中，各个功能模块应当根据其职能进行合理划分和设计，以便实现模块化可配置的特性。
模块化设计有助于降低系统开发和维护的复杂度，同时方便系统的可扩展性和集成性。
1.2 分布式架构集成制造系统通常由多个子系统组成，这些子系统可能分布在不同的物理位置上。
采用分布式架构可以将系统的负载分散，提高系统的可用性和性能。
1.3 开放性和标准化集成制造系统需要与其他系统进行数据和信息交互，因此需要保持开放的接口和协议，以便实现系统间的互操作性。
同时，采用行业标准和通用技术可以降低系统开发成本，并提高系统的稳定性和可靠性。
1.4 安全性和可靠性集成制造系统通常涉及到关键的生产数据和敏感信息，因此需要具备高度的安全性和可靠性。
系统设计应考虑事故和故障的处理机制，以及数据的备份和恢复策略，确保系统的运行稳定和数据的安全。
2. 集成制造系统的模块分析集成制造系统主要涉及以下几个核心模块：2.1 生产计划与调度模块生产计划与调度模块负责根据客户需求和生产资源情况，制定合理的生产计划，并进行生产任务的优先级排序和调度。
该模块需要通过与其他功能模块的数据交互，以实现生产任务的合理分配和优化。
2.2 设备控制与监控模块设备控制与监控模块负责对生产设备的控制和实时监控。
通过与设备接口进行数据交互，该模板可以实现对设备的启停、参数设置、状态监测等功能。
同时，该模块还可以对设备进行故障检测和诊断，以提高设备的可用性和维修效率。
2.3 资源管理模块资源管理模块主要负责对生产所需的各类资源进行管理和优化。
快速成型技术在集成制造及微机械制造中的应用
快速成型技术在集成制造及微机械制造中的应用快速成型技术（Rapid Prototyping，简称RP），也被称为增材制造技术（Additive Manufacturing，简称AM），是一种利用数控设备将材料一层一层地堆积成所需形状的制造技术。
随着科技的不断发展，快速成型技术在集成制造及微机械制造中的应用越来越广泛。
本文将从技术原理、应用领域和发展趋势等方面进行介绍。
一、技术原理快速成型技术主要包括激光烧结成型（Selective Laser Sintering，简称SLS）、光固化成型（Stereolithography，简称SLA）、熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling，简称FDM）等多种方法。
这些方法都是通过数控设备控制材料的堆积，逐渐构建出设计好的三维模型。
以SLS为例，其工作原理是通过激光束在粉末材料层上进行扫描，使其局部热量增加，从而粘结材料。
在每一次扫描后，工作台下降一个层次，再铺上一层新的材料，然后继续扫描，如此循环直至模型打印完成。
其他方法也是采取类似的原理，在材料的精细控制上有不同的技术特点。
二、应用领域在集成制造方面，快速成型技术已经广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗器械等领域。
例如在航天航空领域，通过快速成型技术可以制造出更轻量化、更精密的零部件，提高整机的性能和降低成本。
在汽车制造领域，也可以快速打印出汽车模型原型，加快新车型的研发周期。
在医疗器械领域，可以根据患者的具体情况，实现个性化定制的医疗器械。
这些应用领域的不断拓展，也在推动着快速成型技术的发展。
在微机械制造领域，快速成型技术同样有着广泛的应用。
微机械器件通常具有尺寸小、结构复杂的特点，要求制造过程具有高精度、高效率和灵活性。
快速成型技术的优势正是可以满足这些需求。
通过三维打印技术，在微机械制造领域可以制造出微型泵、微型阀门、微型传感器等微机械器件。
这些器件在微流体、微电子、生物医学等领域具有着广泛的应用前景。
快速成型技术在集成制造及微机械制造中的应用
快速成型技术在集成制造及微机械制造中的应用快速成型技术（Rapid Prototyping，RP）是一种利用计算机辅助设计和制造技术，以数字化的三维模型为基础，通过一层一层的积累加工方式，将设计模型直接制造成实体模型的技术。
随着科技的发展，快速成型技术在集成制造及微机械制造中的应用越来越广泛，为制造业带来了革命性的变革。
集成制造是指将各种制造技术有机地结合起来，整合成一个统一的制造系统的一种制造模式。
快速成型技术以其快速、灵活和精密的特点，成为了集成制造中不可或缺的一部分。
快速成型技术为集成制造提供了快速制造的手段。
在传统的集成制造中，产品的制造周期较长，效率较低。
而快速成型技术可以通过数字化模型直接制造出实体模型，显著缩短了产品的制造周期，提高了制造效率。
尤其是在产品开发初期，快速成型技术可以大大加快产品的原型制作和验证速度，缩短研发周期，降低研发成本。
快速成型技术在集成制造中可以实现多种材料的快速制造。
传统的集成制造中，往往需要不同的制造工艺和设备来制造不同材料的零件，而快速成型技术可以通过更换不同的材料和工艺参数，实现对不同材料的快速制造，简化了制造流程，减少了设备投资和人力成本。
快速成型技术还可以实现复杂结构零件的快速制造。
在集成制造中，往往需要制造一些复杂结构的零件，如曲面复杂的零件、内部结构复杂的零件等，传统的制造工艺往往难以满足这些要求。
而快速成型技术可以通过逐层堆积制造方式，实现对复杂结构零件的快速制造，为集成制造提供了更多的制造可能性。
微机械制造是在微尺度下进行的机械加工，通常是指在微米或纳米尺度下进行的加工。
微机械制造具有结构精密、尺寸微小、工艺复杂等特点，而快速成型技术正是能够满足这些特点的一种制造技术。
快速成型技术可以实现微米级结构的快速制造。
在传统的微机械制造中，微米级结构的制造需要采用显微加工技术，如激光加工、电子束加工等，但这些加工技术成本高、效率低。
而快速成型技术可以通过控制加工参数和材料性能，实现微米级结构的快速制造，降低了制造成本，提高了制造效率。
快速成型技术在集成制造及微机械制造中的应用
快速成型技术在集成制造及微机械制造中的应用快速成型技术是一种基于计算机辅助设计（CAD）模型的制造技术，通过将数字化的设计模型分层，并将每一层加工成实体，最终构造出设计的三维实物。
快速成型技术由于其高效快速和灵活多变的特点，被广泛应用于集成制造及微机械制造领域。
快速成型技术在集成制造中的应用是十分重要的。
集成制造是指将几种不同的功能组件集成到一个单一的器件中，以实现更高的性能和功能。
由于集成制造的特殊性，要求产品的设计和制造过程高度精确和复杂。
快速成型技术通过将设计模型分层并逐层加工，能够快速、准确地制造出具有复杂形状和精细结构的器件，满足集成制造对产品精度和复杂性的要求。
快速成型技术能够高效地生产样件，便于产品的设计改进和测试验证，提高产品设计和制造的效率。
快速成型技术在微机械制造中的应用也取得了显著的成果。
微机械制造是指制造微米或亚微米级别的机械结构和器件，广泛应用于微机电系统（MEMS）领域。
由于微机械制造的特殊性，要求产品具有高度的精密度和微纳尺度的结构特征。
传统的加工方法往往难以满足这些要求，而快速成型技术能够通过逐层加工的方式制造出具有高度精密度和复杂性的微机械器件。
快速成型技术还具有良好的材料适应性，可以在多种材料中选择合适的材料来制造微机械器件，满足不同应用领域的需求。
快速成型技术还能够快速、准确地制造出小批量的产品。
在传统制造中，小批量生产往往是一个昂贵和耗时的过程，需要投入大量的时间和资源。
而快速成型技术能够通过直接从数字设计模型中制造产品，大大减少了从设计到制造的时间。
快速成型技术还能够根据不同的需求进行个性化定制，为用户提供更加灵活多样的产品选择。
快速成型技术在集成制造及微机械制造中的应用是非常广泛的。
通过快速成型技术，可以实现高精度、复杂形状的产品制造，提高产品设计和制造的效率。
快速成型技术还能够满足微机械制造对精密度和微纳尺度结构的要求，并支持小批量生产和个性化定制。
快速成形制造系统的集成及其工程化
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快速成型技术在集成制造及数控加工中的应用
快速成型技术在集成制造及数控加工中的应用在当前科学技术快速发展的影响下，各种市场产品的更新速度加快，而这也就为新产品的制造和研发、设计带来了一定挑战，要想以最快的速度来完成新产品的制造，那么其中最为关键的就是快速制造产品原型。
从以往传统的原型制造方法中我们可以看到，其不仅有着较长的制造周期，而且制造成本也相对较高，无法满足市场发展的实际需求，所以在这样的一种形势下，快速成型技术得到了有效推广与应用。
基于此，本文针对快速成型技术在集成制造及数控加工中的应用进行了详细分析与探讨，仅供参考。
标签：快速成型技术;集成制造;数控加工;有效应用0 引言早在20世纪80年代，快速成型技术就已经出现，其作为一种新型制造技术发挥了重要作用，其主要由数控技术和激光技术等多种先进技术构成，在短时间内就可以完成原型的制造，改变了以往传统加工模式，减少了一些复杂机械加工设备的使用，目前快速成型技术已经得到广泛应用，并取得了一定成效。
本文结合自身实际经验，详细分析了快速成型技术的优势，并针对于其在集成制造及数控加工中的具体应用，提出了自己的观点和意见，以期对相关人士提供帮助。
1 快速成型技术的概述分析针对于快速成型技术的应用，必须要借助计算机辅助技术才能得以实现，在快速成型技术的应用下，不仅可以实现智能化制造，同时还可以大大提升生产管控水平。
快速成型技术，与3D打印技术比较相似，其核心流程都是分层制造、逐层叠加。
但是与以往传统机械制造工艺组合技术相比却有着很大不同，作为一体成型技术，其主要以离散和堆积为原理，首先需要使用CAD制图软件和模型库来设立好CAD模型，然后经过三维虚拟和三角面片的转变后，最后形成面片文件。
利用三维虚拟实体面离散CAD模型，可以将面片文件经过分解得到层片文件。
而且检验层片文件和对修正层片文件的利用，可以实现数控加工代码，然后通过计算机切片处理软件完成软件叠加控制材料的制造，最后获得一个三维实体。
其主要特点体现在研制周期短和产品设计短两方面[1]。
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摘要：快速成型制造是一种基于离散、增长方式的制造方法，近年来已在各领域得到广泛应用。本文针对快速成型集成制造系统的组成结构问题进行了探讨，重点分析了快速成型系统与其它计算机辅助设计与制造系统的数据交换问题，本文提出的快速成型制造集成系统的组成方法可适应现代先进集成制造模式的发展要求，对进一步提高快速成型制造技术的应用水平具有一定的借鉴和指导意义。关键词：快速成型集成制造计算机辅助设计tp3911引言快速成型制造技术（rapid prototyping &manufacturing：rp&m）是指在计算机管理与控制下，根据零件的cad模型，采用材料精确堆积（由点堆积成面，由面堆积成三维实体）的方法制造原型或零件的技术，是一种基于离散/堆积成形原理的新型制造方法。快速成型制造可以自动、快速、直接、精确地将设计思想转化为具有一定功能的原型或直接制造零件（模具）、有效地缩短了产品的研发周期，是提高产品质量、缩减产品成本、优化产品设计的有力工具，受到了学术界和工业界的极大重视，并在航空航天、汽车、机械、电子、医学、艺术品等许多领域获得了广泛应用，取得了极大的成果。随着rp&m技术应用领域的不断扩大，对该项技术的要求也在不断的提高。为使该项技术能够发挥更大的效益，发挥其传统加工技术无法比拟的长处,把这一技术与其他制造技术紧密结合，构建rp&m集成制造系统已经成为快速成型制造技术发展的必然趋势。2快速成型制造系统的数据处理在快速成型制造技术中的数据处理过程中，stl是rp&m技术的常用数据转换格式，stl文件格式最初是在立体光刻造型技术中得到应用，由于它在数据处理上较简单，而且与cad系统无关，因而很快发展为快速成形领域中cad系统与快速成型系统之间数据转换的标准。作为与cad系统的接口，stl已经很好地服务于快速成型制造工业。它的优点在于其结构简单和应用广泛，其简单的数据格式可由cad系统方便地产生，而且易于rp&m系统的操作。但由于stl数据格式本身具有的缺陷，使得rp&m研究者花费大量的时间和精力用在检验stl数据格式的正确性或修正其错误。这些常见的问题包括：数据截断误差、面片间的间隙、法矢错误、错误的面相交和退化的面片等。为了解决stl数据格式存在的缺陷问题，rp&m研究者在研究检测和修补stl数据错误的同时，还提出了一系列新的数据交换接口来克服stl存在的不足。这些数据交换接口有：基于层轮廓数据格式的slc、通用层数据接口格式cli、实体自由制造的柔性数据格式rpi等。此外，在cad系统内直接对模型进行分层处理也是解决这一问题的途径之一。采用在cad系统内直接分层和利用新的rp&m数据格式进行分层都在一定程度上克服了stl模型分层处理时所存在的一些缺陷，大大降低了数据冗余，提高了分层处理的效率和精度。但由于这些方法往往只适合于某一类cad系统，而与其它cad系统都不兼容，导致这种数据处理方法的通用性较差，所以也极大地限制了它们与其它系统的集成应用。3基于step-nc的快速成型集成制造系统为了解决rp&m系统与其它cax系统的数据接口问题，本文提出了以step-nc作为统一数据接口，实现rp&m集成制造系统的构想。step-nc是在产品模型数据转换标准step（standard for the exchange of product modal data）的基础上发展起来的，它将step扩展到cnc领域，重新制订了cad/cam与cnc之间的接口，它要求cnc系统直接使用符合step标准的cad三维产品数据模型（包括工件几何数据、参数配置和制造特征）、工艺信息和刀具信息来直接产生加工程序来控制机床。图1为该rp&m集成制造系统的结构图，在整个系统中采用step-nc作为统一数据接口。step作为产品模型数据转换标准已经在计算机集成制造系统中得到了很好的应用，而step-nc的发展更使得基于step-nc的cnc系统与基于step的所有cax系统之间实现了双向无缝连接。另外，由于rp&m技术也是基于数字化的，快速成型设备一般都包含数控系统，快速成型装置可以作为cnc机床的特种附件，而集成到cnc机床系统中去，使cnc数字控制技术与rp&m技术完美的结合到一起，从而大大扩充cnc机床原有的功能。由于图1所示的rp&m集成制造系统采用step-nc作为统一数据接口，因此必须实现基于step-nc的分层处理。而step-nc对三维几何模型的描述是遵循step/ap203协议的，所以实现整个rp&m集成制造系统的关键是实现由step/ap203协议所定义的几何模型的分层处理技术。4结语现有rp&m系统采用的stl数据接口存在着许多不利于实现集成制造的因素：如精度损失大、数据量过大、数据只能单向传递、没有携带任何设计与制造的信息等，使得其难以支持集成制造。为解决这一问题，本文提出了新的快速成型制造集成系统的组成方法，对进一步提高快速成型制造技术的应用水平具有一定的借鉴和指导意义。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].北京：机械工业出版社，2004.[2]纪峰,陈荔,李占利.基于stl文件的模型及应用[j].长安大学学报（自然科学版），2006,26（1）：104～107.[3]杜鹃,田锡天,朱名铨等.基于step和step-nc的cad/capp/cam/cnc系统集成技术研究[j].计算机集成制造系统，2005,11（4）：487～491.