基于3D打印技术的机械零件创新自由设计
本文选题:3D打印 + 增材制造 ; 参考:《太原科技大学》2016年硕士论文
【摘要】:3D打印技术是近年来飞速发展的一种增材制造技术,以其可制造复杂结构、高效一体化成型等优点在航空航天、军事、工业、医疗、建筑、服装、艺术、考古等众多领域发挥着无可替代的作用。随着德国“工业4.0”和“中国制造2025”的提出,更加显示了智能化3D打印技术在全球高端装备制造行业中的重要地位。因此,研究面向3D打印技术的机械零件创新自由设计方法,不仅能为3D打印技术及其设备的实现做出引导,也是未来高端装备制造业绿色智能化发展趋势下的必经之路。本文的主要内容和创新点如下:首先,对3D打印理论进行了系统研究,分析得出了3D打印技术与产品创新设计相结合是3D打印时代到来的必然趋势;其次,基于3D打印自由设计思想和价值工程功能分析方法,提出了面向3D打印产品的自由设计理念,研究了3D打印技术在机械设计制造领域当中的应用,并用自由设计的方法对四大类机械零件(轴套类、箱体类、盘盖类、叉架类)进行了创新结构设计的分析;再次,以机械液压阀块、曲轴以及带式输送机转运站头罩等三个典型机械零部件为例,分别对其进行功能分析,并采用创新自由设计方法,得到了液压阀块优化管路和轻量化块体的整体结构、曲轴一体化成型结构以及转运站头罩的免组装制造优化结构,验证了3D打印技术对机械零件设计和加工制造的优越性;最后,对实体模型实施打印操作,并对创新自由设计机械零件结构的可加工性进行了评价,得到了3D打印技术的应用反馈。本文探索3D打印与机械设计制造相结合后的创新自由设计理念,力求拓展3D打印加工制造机械的新局面,作为机械创新自由设计系统理论的起点,并希望在此基础上继续深入研究,形成一定的规模和体系。
[Abstract]:3D printing technology is a kind of material increasing manufacturing technology which has been developed rapidly in recent years. It has the advantages of making complex structure and high efficiency integrated molding in aerospace, military, industry, medical treatment, architecture, clothing, art, etc. Archaeology and many other fields play an irreplaceable role. With the development of "Industrial 4.0" and "made in China 2025" in Germany, the importance of intelligent 3D printing technology in the global high-end equipment manufacturing industry has been demonstrated. Therefore, the research on the innovative free design method of mechanical parts for 3D printing technology can not only guide the realization of 3D printing technology and equipment, but also be the only way for the future high-end equipment manufacturing industry under the trend of green intelligent development. The main contents and innovations of this paper are as follows: firstly, the theory of 3D printing is systematically studied, and it is concluded that the combination of 3D printing technology and product innovation design is the inevitable trend in the era of 3D printing. Based on the free design idea of 3D printing and the function analysis method of value engineering, the concept of free design for 3D printing products is put forward, and the application of 3D printing technology in the field of mechanical design and manufacture is studied. With the method of free design, the innovative structural design of four kinds of mechanical parts (axle sleeve, box, disc cover, fork frame) is analyzed. Three typical mechanical parts such as crankshaft and belt conveyor transfer station hood are analyzed for their functions, and the whole structure of the hydraulic valve block is obtained by using the innovative free design method to optimize the pipeline and lightweight block. The integrated crankshaft forming structure and the no-assembly manufacturing optimization structure of the head cover of the transfer station verify the superiority of 3D printing technology in the design and manufacture of mechanical parts. Finally, the printing operation of the solid model is carried out. The machinability of innovative free design mechanical parts is evaluated, and the feedback of 3D printing technology is obtained. This paper explores the innovative free design idea after the combination of 3D printing and mechanical design and manufacture, and tries to expand the new situation of 3D printing manufacturing machinery as the starting point of the theory of mechanical innovation free design system. On this basis, we hope to further study and form a certain scale and system.
【学位授予单位】:太原科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH122;TP391.73
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,本文编号:1817482
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