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        工業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計與快速成型系統(tǒng)的研究

        2017-05-31 05:09:45劉洋成孝宗
        魅力中國 2016年28期
        關(guān)鍵詞:創(chuàng)新設(shè)計

        劉洋++成孝宗

        摘 要:21世紀人們已經(jīng)步人了一個高度信息化的時代,一個信息經(jīng)濟和知識經(jīng).濟占主導(dǎo)的時代,信息經(jīng)濟已成為知識創(chuàng)新的決定因素。在設(shè)計領(lǐng)域,信息同樣體現(xiàn)出巨大的價值,誰占有廣泛的信息資源、擁有了新的信息,誰在收集、加工處理和利用設(shè)計信息方面領(lǐng)先一步,誰就`占據(jù)了新知識的制高點,在創(chuàng)新設(shè)計競爭中就具有更強的競爭力。

        關(guān)鍵詞:工業(yè)產(chǎn)品 創(chuàng)新設(shè)計 快速成型系統(tǒng)

        1、快速成型技術(shù)原理

        快速成型技術(shù),自產(chǎn)生以來已有30年左右的發(fā)展歷史,它融合了眾多的學科與技術(shù),比如數(shù)控技術(shù)、計算機輔助設(shè)計、機械工程、材料科學、激光技術(shù)。它較傳統(tǒng)的機加工方法更快速地將設(shè)計概念實現(xiàn)為具有一定功能的模型或零件,從而為設(shè)計定義的發(fā)展、測試樣機的功能驗證等工作提供低耗、高效的生產(chǎn)工藝。

        它是一種基于離散-堆積成型原理的新型制造方法。先由CAD軟件建造出三維數(shù)字模型,然后把三維數(shù)字模型分層為二維平面信息;再將二維信息生成數(shù)控代碼,驅(qū)動加工終端對材料進行逐層成型并粘接為產(chǎn)品形體??焖俪尚图夹g(shù)徹底擺脫了傳統(tǒng)機械加工的“去除”加工法,而是采用全新的“增材”加工制造方法。

        2、快速成型技術(shù)在設(shè)計研發(fā)中的作用

        2.1快速成型技術(shù)可以避免設(shè)計主觀失誤,提升創(chuàng)意品質(zhì)

        新產(chǎn)品的創(chuàng)意初期經(jīng)常帶有設(shè)計者的主觀喜好,但有可能是不嚴謹?shù)?。通過快速成型技術(shù)的運用,在創(chuàng)意設(shè)計的同時就能直觀得到產(chǎn)品的預(yù)想樣機模型,比僅靠三維數(shù)字模型更能發(fā)現(xiàn)并更正設(shè)計缺陷,更能直觀地對設(shè)計細節(jié)及其與整體的關(guān)系進行評價,避免了更多的反復(fù)修改。

        2.2快速成型技術(shù)可以縮短設(shè)計周期,加快新產(chǎn)品開發(fā)進度

        對于一般產(chǎn)品,只有在模具驗收合格后才能進行整機的裝配及驗收,這需要一段相當長的時間。應(yīng)用快速成型技術(shù)之后,可以充分利用模具制造的這段時間進行產(chǎn)品部件的整體裝配和功能試驗,使模具爭取一次性通過驗收。這就會使模具制造與整機試驗、評價工作同時進行,最大限度地提升產(chǎn)品的開發(fā)進度。

        2.3快速成型技術(shù)可以在產(chǎn)品開發(fā)初期提供直觀的三維實體樣件

        由于快速成型技術(shù)制作出的樣品更直觀、辨識度更強,所以在樣件制作方面有非常大的優(yōu)勢。利用快速成型技術(shù)制作產(chǎn)品模型,能夠使用戶在產(chǎn)品批量生產(chǎn)之前便全方位地查驗產(chǎn)品的細節(jié)與整體,及時反饋意見,給設(shè)計生產(chǎn)方提供更多更全面的設(shè)計生產(chǎn)依據(jù)。

        3、工業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計與快速成型平臺的選擇

        3.1 工業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計平臺的選擇

        工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計過程是人性化物品優(yōu)化設(shè)計的過程,產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計集工藝美術(shù)及商業(yè)等風格為一體。在整個創(chuàng)新設(shè)計過程中,設(shè)計方法和設(shè)計理念決定產(chǎn)品發(fā)展的前提,而選擇合適的設(shè)計平臺又是實現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計方法及設(shè)計理念的關(guān)鍵所在。采用Pro/Engineer作為工業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計造型系統(tǒng),設(shè)計者可利用實體建模、曲面建模、自由造型和圖形渲染等功能,輕松實現(xiàn)自己的設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)意,直接預(yù)見設(shè)計產(chǎn)品的外觀,并為下一步產(chǎn)品快速成型、輸出對應(yīng)模型格式奠定基礎(chǔ)。

        3.2 快速制造平臺的選擇

        工業(yè)產(chǎn)品的制造選用三維打印快速成形技術(shù),其基于微噴射原理,將液態(tài)噴滴按一定程序逐層打印成形,整個過程在常溫下操作,設(shè)備價格較低,運行可靠,維護費用較低,成型速度快,操作簡單,無污染,制件精度較高。

        4、工業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計

        4.1 原產(chǎn)品及創(chuàng)新設(shè)計要求

        圖1為電子定時控制插座,帶有液晶顯示和定時開關(guān)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,智能家居越來越普及,要求將原電子定時插座改為智能wifi遠程控制插座,并要求創(chuàng)新設(shè)計產(chǎn)品外形美觀,曲面飽滿、光順,線條清晰,色彩漂亮、協(xié)調(diào),具有較好的工藝性和經(jīng)濟性,且工作可靠,具有足夠的機械強度和抗跌落性。

        4.2 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計造型

        由于內(nèi)部控制線板和基本形狀及尺寸已經(jīng)給定,且以大批量生產(chǎn)為前提,故產(chǎn)品外形創(chuàng)新設(shè)計力求簡單、實用,而且插頭和插孔以國家標準為基礎(chǔ),故在草繪插板等標準件時,直接利用Pro/Engineer提供的高級草繪命令(草繪數(shù)據(jù)來自文件)進行特征創(chuàng)建,既滿足設(shè)計要求,又縮短了設(shè)計時間,然后采用曲面造型及基本特征命令建立插座上蓋、下蓋、插板、按鈕等零件并進行裝配。

        5、快速成型技術(shù)的發(fā)展方向

        5.1 獨立行進的快速成型制造領(lǐng)域

        目前,快速概念模型制造、快速模具技術(shù)、快速功能測試模型制造及快速功能零件制造并行發(fā)展。前三者由于針對目標明確,發(fā)展方向相對獨立。相對來講,快速功能零件制造一直是快速成型技術(shù)研究的熱點和最具挑戰(zhàn)性的課題?,F(xiàn)有的快速成型技術(shù)可以制造出ABS或金屬零件,但其表面精度和內(nèi)部力學性能等方面仍然很難達到真正實際零件的全部要求。所以,在今后的很長一段時間內(nèi),快速功能零件制造仍將局限于研究領(lǐng)域。

        5.2 向大型制造與微型制造進軍

        分析快速成型技術(shù)主導(dǎo)公司的產(chǎn)品系列不難發(fā)現(xiàn),成型的模型尺寸有不斷增大的趨勢,但是大型模具制造的難度也很大。不過快速成型技術(shù)在模具制造領(lǐng)域越來越有優(yōu)勢,未來的快速成型技術(shù)市場肯定會被大型制造占據(jù)一定份額。與此形成鮮明對比的是,快速成型向微型制造領(lǐng)域進軍,采用高精度激光掃描系統(tǒng)的微米印刷技術(shù)來制造微米零件已經(jīng)成為開發(fā)微機電系統(tǒng)的重要手段。

        5.3 新的成型方法和材料

        現(xiàn)有的快速成型方法都基于立體平面化-離散-堆積的思路,今后有可能研究集“堆積”和“切削”于一體的快速成型技術(shù),形成新的疊層成型方法,以提高模型的性能和精度,降低生產(chǎn)成本。另外,從快速成型技術(shù)的特點出發(fā),可以發(fā)展全新的快速成型材料,特別是復(fù)合材料、納米材料、非均質(zhì)材料等。

        6、結(jié)論

        快速成型技術(shù)是一種處在發(fā)展完善過程的高新技術(shù),其技術(shù)本身和應(yīng)用領(lǐng)域尚需進行大量的開發(fā)研究。21世紀將是以知識經(jīng)濟和信息社會為特征的時代,制造業(yè)面臨信息社會中瞬息萬變的市場對小批量多品種產(chǎn)品要求的嚴峻挑戰(zhàn)。在制造業(yè)日趨國際化的狀況下,縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和減少開發(fā)新產(chǎn)品投資風險,成為企業(yè)賴以生存的關(guān)鍵。因此,快速成型、制模、制造技術(shù)將會得到進一步發(fā)展。

        參考文獻:

        [1]文政.輸電線路施工安全管理芻議[J].科技展望,2016,07:104.

        [2]李林.輸電線路工程施工安全管理綜合評價[J].江西建材,2016,08:221+223.

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