3D打印機設計Word版

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1、傳播優(yōu)秀Word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 北京科技大學天津?qū)W院 本科生畢業(yè)設計（論文）選題報告 題目： 金屬液滴成型與銑銷復合3D 打印機床身結構設計 系 ： 機械工程系 班級： 機械1203班 姓名： 魏浩然 學號： 12413336 　　 指導教師1： 黃明吉 指導教師2： 20 年 月 日 傳播優(yōu)秀Word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 目 錄 1文獻綜述 2 1.1本課題國外研究進展 2 1.2本課題國內(nèi)研究進展 2 2課題背景及開展研究的意

2、義 3 2.1課題背景 3 2.2開展研究的意義 3 3研究內(nèi)容、方法及預期目的 4 3.1研究內(nèi)容 4 3.2研究方法 4 3.3預期目的 6 4 進度安排 8 參 考 文 獻 9 指導教師意見 10 傳播優(yōu)秀Word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 1文獻綜述 1.1本課題國外研究進展 日前，歐洲空間局（ESA）的“以實現(xiàn)高技術金屬產(chǎn)品的高效生產(chǎn)與零浪費為目標的增材制造項目”（AMAZE）提出，將首次實現(xiàn)3D打印金屬件的大規(guī)模生產(chǎn)。這些3D打印的金屬零部件可用于噴氣式飛機、航天器以及核聚變等項目。 波音公司已經(jīng)利用三維打印技術制

3、造了大約300種不同的飛機零部件，包括將冷空氣導入電子設備的形狀復雜導管。波音公司和霍尼韋爾正在研究利用3D打印技術打印出機翼等更大型的產(chǎn)品?？湛驮贏380客艙里使用3D打印的行李架，在“臺風”戰(zhàn)斗機中也使用了3D打印的空調(diào)系統(tǒng)?？湛凸咀罱岢?“透明飛機概念”計劃，制定了一張“路線圖”，從打印飛機的小部件開始，一步一步發(fā)展，最終在2050年左右用3D打印機打印出整架飛機?！案拍铒w機”本身有許多令人眼花繚亂的復雜系統(tǒng)，比如仿生的彎曲機身，能讓乘客看到周圍藍天白云的透明機殼等，采用傳統(tǒng)制造手段難以實現(xiàn)，3D打印或許是一條捷徑。 1.2本課題國內(nèi)研究進展 中國航天科技集團公司六院7103廠自

4、行研制的某型號軟管順利通過2萬次疲勞試驗考核，各項指標均達到設計要求。這意味著長期困擾一線職工的軟管工藝攻關項目獲得成功。這是該廠繼去年年底突破大直徑高溫合金筒體縫焊技術之后，再次突破小直徑大壁厚異件縫焊工藝，進一步提升了發(fā)動機制造工藝能力。 　　北京航空航天大學同我國主要飛機設計研究所等單位通過“產(chǎn)學研”緊密合作，瞄準大型飛機、航空發(fā)動機等國家重大戰(zhàn)略需求，歷經(jīng)17年研究在國際上首次全面突破了鈦合金、超高強度鋼等難加工大型復雜整體關鍵構件激光成形工藝、成套裝備和應用關鍵技術，并已在飛機大型構件生產(chǎn)中研發(fā)出五代、10余型裝備系統(tǒng)，已經(jīng)受近十年的工程實際應用考驗，使我國成為迄今為止唯一掌握大型

5、整體鈦合金關鍵構件激光成形技術并成功實現(xiàn)裝機工程應用的國家。 2課題背景及開展研究的意義 傳播優(yōu)秀Word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 2.1背景 3D打印聽起來新鮮，其實這項技術并不是什么新的技術，而是已經(jīng)發(fā)展了大約30年了的快速成型技術（Rapid prototyping)的一種，簡單地說，即設計人員通過計算機繪成的三維模型，或是以三維掃描儀對實物進行三維建模，將這些數(shù)據(jù)輸入3D打印機形成指令，使用堆疊的方法使材料一層一層堆積起來并形成最終的成品。目前國內(nèi)有一些3D打印的概念股，如中航重機，蘇大維格，南風股票等，股價一直在飆升，這也多少與3D打印的炒作和關注度

6、提升有關。國內(nèi)3D打印技術的應用上至航空航天，下至個人愛好都有所應用。北京航空航天大學的王華明教授因為運用3D打印技術打印飛機鈦合金部件并實際運用而獲得國家科技發(fā)明一等獎，幾千塊的桌面級3D打印機也在淘寶上有售，只是所使用的材料為ABS工程塑料或PLA食物降解高分子材料，所成型的成品一般精度和粗糙度較差，成型體積有限，只能制作一些初級樣件。國外的3D打印技術和市場較國內(nèi)成熟很多，主要技術來自美國、德國、日本和以色列等國家，其中以美國的3D Systems、Stratasys和Makerbot等為代表的企業(yè)，引領著全球3D打印行業(yè)的方向。 2.2研究意義 3D打印技術相對傳統(tǒng)制造技術來講

7、的確是一次重大的技術革命，用“顛覆”傳統(tǒng)制造技術來形容也不過分，能夠解決傳統(tǒng)制造所不能解決的技術難題，能夠為傳統(tǒng)制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展注入新鮮動力。但是，傳統(tǒng)制造業(yè)經(jīng)過了數(shù)千年的積累和發(fā)展，已經(jīng)在生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)技術、材料等方面非常成熟，并形成了配套完善、功能齊全、社會各界廣泛認可的產(chǎn)業(yè)基礎。 從3D打印的技術原理來看，傳統(tǒng)制造方式不能生產(chǎn)的產(chǎn)品，利用3D打印技術都可以輕松地打印出來。但是，傳統(tǒng)制造業(yè)所擅長的批量化規(guī)?；a(chǎn)、精益化生產(chǎn)，恰恰是3D打印技術的短腿。比較來看，3D打印技術擅長的解決個性化、復雜化、高難度的生產(chǎn)技術，而傳統(tǒng)制造業(yè)則擅長的是批量化和規(guī)模化。彼此之間優(yōu)劣態(tài)勢正好形成互補關系，

8、而不是誰替代誰的問題。因此，3D打印技術本身不是要取代傳統(tǒng)制造業(yè)，也不能取代傳統(tǒng)制造業(yè)。 3研究內(nèi)容、方法及預期目的 傳播優(yōu)秀Word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 3.1研究內(nèi)容 3D打印技術是指由計算機輔助設計模型(CAD)直接驅(qū)動的，運用金屬、塑料、陶瓷、樹脂、蠟、紙、砂等材料，在快速成形設備里分層制造任何復雜形狀的物理買體的技術?；玖鞒淌?，先用計算機軟件設計三維模型，然后把三維數(shù)字模型離散為面、線和點，再通過3D打印設備分層堆積，最后變成一個三維的買物。 傳統(tǒng)制造技術是“減材制造技術”，3D打印則是“增材制造技術”，具有制造成本低、生產(chǎn)周期短等明顯優(yōu)勢，被譽為“

9、第三次工業(yè)革命最具標志性的生產(chǎn)工具”。3D打印將多維制造變成簡單的由下而上的二維疊加，從而大大降低了設計與制造的復雜度。同時，3D打印還可以制造傳統(tǒng)方式無法加工的奇異結構，尤其適合動力設備、航空航天、汽車等高端產(chǎn)品上的關鍵零部件的制造。 3.2研究方法 選區(qū)激光熔化技術 （Selective Laser Melting，SLM）: SLM 技術成型原理與選區(qū)激光燒結 （SLS）基本相同，作為金屬零件3D打印技術的重要組成部分，兩者都可以直接進行金屬零件直接制造，不需要后處理。SLM成型材料多為單一組分金屬粉末，包括奧氏體不銹鋼、鎳基合金、鈦基合金、鈷-鉻合金和貴重金屬等。激光束快速熔化金屬

10、粉末并獲得連續(xù)的熔道，可以直接獲得幾乎任意形狀、具有完全冶金結合、高精度的近乎致密金屬零件，是極具發(fā)展前景的金屬零件3D打印技術。其應用范圍已經(jīng)擴展到航空航天、微電子、醫(yī)療、珠寶首飾等行業(yè)。 激光凈成形技術（Laser Engineered Net Shaping，LENS） : LENS技術是在激光熔覆技術的基礎上發(fā)展起來的一種金屬零件3D打印技術。采用中、大功率激光熔化同步供給的金屬粉末，按照預設軌跡逐層沉積在基板上，最終形成金屬零件。1999年，LENS工藝獲得了美國工業(yè)界中“最富創(chuàng)造力的25項技術”之一的稱號。 電子束選區(qū)熔化技術（Electron Beam Selective M

11、elting，EBSM）:EBSM技術是20世紀90年代發(fā)展起來的一種金屬零件3D打印技術，其與SLM系統(tǒng)的差別主要是熱源不同，在成型原理上基本相似。與以激光為能量源的金屬零件3D打印技術相比，EBSM工藝具有能量利用率高、無反射、功率密度高、聚焦方便等許多優(yōu)點。在目前3D打印技術的數(shù)十種方法中，EBSM技術因其能夠直接成型金屬零部件而受到人們的高度關注。國外對EBM工藝理論研究相對較早，瑞典的Arcam AB公司研發(fā)了商品化的EBSM設備EBM S12系列，而國內(nèi)對EBSM工藝的研究相對較晚。 傳播優(yōu)秀Word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 光固化立體造型技術(stereo

12、lithography apparatus， SLA)SLA技術是用特定波長與強度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由點到線，由線到面順序凝固，完成一個層面的繪圖作業(yè)，然后升降臺在垂直方向移動一個層片的高度，再固化另一個層面。這樣層層疊加構成一個三維實體。SLA是最早實用化的快速成形技術，采用液態(tài)光固化樹脂原料。SLA技術主要用于制造多種模具、模型等；還可以在原料中通過加入其它成分，用SLA原型模代替熔模精密鑄造中的蠟模。SLA技術成形速度較快，精度較高，但由于樹脂固化過程中產(chǎn)生收縮，不可避免地會產(chǎn)生應力或引起形變。因此開發(fā)收縮小、固化快、強度高的光敏材料是其發(fā)展趨勢。 熔融沉積成型技術(fu

13、sed deposition modeling, FDM) :FDM技術 該方法使用絲狀材料（石蠟、金屬、塑料、低熔點合金絲）為原料，利用電加熱方式將絲材加熱至略高于熔化溫度（約比熔點高1℃），在計算機的控制下，噴頭作x-y平面運動，將熔融的材料涂覆在工作臺上，冷卻后形成工件的一層截面，一層成形后，噴頭上移一層高度，進行下一層涂覆，這樣逐層堆積形成三維工件。該技術污染小，材料可以回收，用于中、小型工件的成形。成形材料：固體絲狀工程塑料；制件性能相當于工程塑料或蠟模；主要用于塑料件、鑄造用蠟模、樣件或模型。 分層實體制造技術(laminated object manufacturing, LO

14、M)又稱層疊法成形技術:LOM技術它以片材（如紙片、塑料薄膜或復合材料）為原材料，其成形原理為激光切割系統(tǒng)按照計算機提取的橫截面輪廓線數(shù)據(jù)，將背面涂有熱熔膠的片材用激光切割出工件的內(nèi)外輪廓。切割完一層后，送料機構將新的一層片材疊加上去，利用熱粘壓裝置將已切割層粘合在一起，然后再進行切割，這樣一層層地切割、粘合，最終成為三維工件。LOM常用材料是紙、金屬箔、塑料膜、陶瓷膜等，此方法除了可以制造模具、模型外，還可以直接制造結構件或功能件。LOM技術的優(yōu)點是工作可靠，模型支撐性好，成本低，效率高。缺點是前、后處理費時費力，且不能制造中空結構件。成形材料主要是涂敷有熱敏膠的纖維紙；制件性能相當于高級木

15、材；主要用途是快速制造新產(chǎn)品樣件、模型或鑄造用木模。 3.3預期目的 在3D打印技術可以打印假肢、汽車、飛機的今天，它還在創(chuàng)造無限的可能。首先3D打印技術可以加工傳統(tǒng)方法難以制造的零件。過去傳統(tǒng)的制造方法就是一個毛坯，把不需要的地方切除掉，是多維加工的，或者采用模具，把金屬和塑料融化灌進去得到這樣的零件，這樣對復雜的零部件來說加工起來非常困難。立體打印技術對于復雜零部件而言具有極大的優(yōu)勢，立體打印技術可以打印非常復雜的東西。 傳播優(yōu)秀Word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 其次實現(xiàn)了首件的凈型成形，這樣后期輔助加工量大大減小，避免了委外加工的數(shù)據(jù)泄密和時間跨度，尤其適合

16、一些高保密性的行業(yè)，如軍工、核電領域。再次由于制造準備和數(shù)據(jù)轉換的時間大幅減少，使得單件試制、小批量出產(chǎn)的周期和成本降低，特別適合新產(chǎn)品的開發(fā)和單件小批量零件的出產(chǎn)。 這些速度快、高易用性等優(yōu)勢使得3D打印成為一種潮流，并且在很多領域得到了應用。如今3D打印機已經(jīng)在建筑設計、醫(yī)療輔助、工業(yè)模型、復雜結構、零配件、動漫模型等領域都已經(jīng)有了一定程度的應用。尤其在飛機、核電和火電等使用重型機械、高端精密機械的行業(yè)，3D打印技術“打印”的產(chǎn)品是自然無縫連接的，結構之間的穩(wěn)固性和連接強度要遠遠高于傳統(tǒng)方法。 事實上，3D打印技術要成為主流的生產(chǎn)制造技術還尚需時日。 3D打印機21世紀初的實際使用仍

17、屬于快速成型范疇，即為企業(yè)在生產(chǎn)正式的產(chǎn)品前提供產(chǎn)品原型的制造，業(yè)內(nèi)也將這類原型稱作手板。據(jù)統(tǒng)計，3D打印機生產(chǎn)的產(chǎn)品中80%依舊是產(chǎn)品原型，僅有20%是最終產(chǎn)品。雖然3D打印機技術在21世紀初已取得不小的進步，比如材料增多、打印機和原材料價格逐漸下降，但在2012年左右，依舊是一項年輕的技術，在沒有變得更加成熟和廉價前，并不會被企業(yè)大規(guī)模采用。 美國和歐洲在3D打印技術的研發(fā)及推廣應用方面處于領先地位。美國是全球3D打印技術和應用的領導者，歐洲十分重視對3D打印技術的研發(fā)應用。除歐美外，其他國家也在不斷加強3D打印技術的研發(fā)及應用。澳大利亞在2013年制定了金屬3D打印技術路線；南非正在扶

18、持基于激光的大型3D打印機器的開發(fā)；日本著力推動3D打印技術的推廣應用；中國3D打印設計服務市場快速增長，已有幾家企業(yè)利用3D打印制造技術生產(chǎn)設備和提供服務。 3D打印在中國還處于初級階段，從整個產(chǎn)業(yè)角度來看，由于缺少龍頭企業(yè)的帶動作用，政府暫時缺少針對性的扶植措施，整體產(chǎn)業(yè)體量還較小；另一方面中國制造業(yè)還處于粗放形式，各個環(huán)節(jié)對3D打印技術帶來的沖擊認識還不足，接受度較低。 從發(fā)展情況來看，3D打印至2013年為止仍停留在“高級玩具”階段，并沒有實現(xiàn)成熟的產(chǎn)業(yè)化。但是，各個區(qū)域都非常認可3D打印技術可能帶來的改變，這些改變將如何影響現(xiàn)有生產(chǎn)、經(jīng)濟、社會模式是值得關注的問題。 傳播優(yōu)

19、秀Word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 國內(nèi)3D打印主要有清華大學、華中科技大學、西安交通大學、華南理工大學、北京航空航天大學等高校教授帶領的科研團隊。在他們的引領下，中國3D打印取得了一定的成效，不少3D打印聯(lián)盟相繼成立，3D打印企業(yè)也層出不窮，3D打印也能打印出無人駕駛小型飛機、文物、小零件、食物、自行車、小建筑等，令人耳目一新。 傳播優(yōu)秀Word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 4 進度安排 第一學期： 1、 第11-14周：查閱文獻資料，選題； 2、 第15-16 周：完成開題報告； 第二學期： 1、 第2-4周： 方案的參數(shù)計算，總裝圖設計；

20、 2、 第5周： 機構設計計算，中期報告； 3、 第6-11周： 機構設計計算及零部件設計； 4、 第12-14周：撰寫論文； 5、 第15-16 周： 答辯 傳播優(yōu)秀Word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 參 考 文 獻 [1] 2017年3D打印機將崛起市值有望50億美元．中國3D打印產(chǎn)業(yè)網(wǎng)．2013-03-24 [2]3D技術打印小飛機國內(nèi)打印技術發(fā)展迅猛．飛行網(wǎng)． [3]3D打印產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心將在10個工業(yè)城市集中建設．產(chǎn)業(yè)洞察網(wǎng)． [4]產(chǎn)業(yè)洞察研究．中國3D打印機市場銷售

21、前景：產(chǎn)業(yè)洞察研究，2013． [5]3D打印第一顆人類心臟心臟樣本由塑料制成．Autodesk中文站． [6]3D打印技術、打印材料成發(fā)展難題．中國3D打印產(chǎn)業(yè)網(wǎng)．2013-04-22． [7]3D逆向工程技術許智欽孫長庫中國計量出版社 [8]CATIA制作范例張文獎林長青機械工業(yè)出版社 指導教師意見 傳播優(yōu)秀Word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 指導教師1： 年 月 日 指導教師2： 年 月 日