先进机械制造技术创新与应用

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1、先进机械制造技术创新与应用　　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

2、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。7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

3、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。7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

4、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

5、乎与零件的复杂性无关，可实现自由制造（FreeFabrication），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

6、一种，它既具备快速成型技术的上述优点，又有自己的特色：71.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。73D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

7、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