[論文精品] 快速原型技術(shù)及其應(yīng)用課程論文

1、本 科 生 課 程 論 文論 文 題 目 快速原型技術(shù)及其應(yīng)用課程論文 學(xué)生專業(yè)班級(jí) 機(jī)械制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名（學(xué)號(hào)） 指 導(dǎo) 教 師 完 成 時(shí) 間 2011年6月30日 2011年 6 月 30 日快速原型技術(shù)及其應(yīng)用課程論文快速原型（rp）技術(shù)是九十年代發(fā)展起來的一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)，rp技術(shù)是在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及新材料技術(shù)的基礎(chǔ)上集成發(fā)展起來的。其基本原理都是分層制造，逐層疊加，（利用離散、堆積、成形的思想） 類似于數(shù)學(xué)上的積分過程。形象地講，快速成形系統(tǒng)就像是一臺(tái)立體打印機(jī)。能快速制造出新產(chǎn)品的樣件、模具或模型。可驗(yàn)證產(chǎn)品開發(fā)的合理

2、性、美觀性；驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的正確性；作為樣件、產(chǎn)品展示等；提供制造模具的樣件；用于工程分析。是為制造業(yè)企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)的一項(xiàng)關(guān)鍵共性技術(shù), 對(duì)促進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新、縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期、降低成本、提高產(chǎn)品競爭力有積極的推動(dòng)作用。自該技術(shù)問世以來，已經(jīng)在發(fā)達(dá)國家的制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，并由此產(chǎn)生一個(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域。 快速原型基本過程：cad建模；分層；層面信息處理；層面加工與粘結(jié)；層層堆積；后處理。 快速原型技術(shù)優(yōu)點(diǎn)有以下幾方面：1、快速方便，高度柔性，只要不超過原型范圍；2、由cad模型直接驅(qū)動(dòng)（或從和實(shí)體反求獲取數(shù)據(jù)）到制成原型，速度要快得多；3、原型過程無需刀具、夾具，零件的復(fù)雜程度和生產(chǎn)

3、批量與原型制造成本基本無關(guān)，而且有利于把握商機(jī)； 4、可快速成型任意復(fù)雜的三維幾何實(shí)體，不受傳統(tǒng)加工方法中道具無法到達(dá)某些形面的限制；5、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。它不僅在制造業(yè)的產(chǎn)品造型和模具設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，而且在工業(yè)設(shè)計(jì)、材料工程、醫(yī)學(xué)、建筑工程、航空領(lǐng)域等有廣泛的應(yīng)用前景?？焖僭图夹g(shù)按成型方法大致分為：光固化成形、分層實(shí)體制造、選擇性激光燒結(jié)、熔融沉積制造等。 快速原型技術(shù)應(yīng)用的范圍越來越廣泛。涉及醫(yī)學(xué)、實(shí)驗(yàn)分析模型、快速模具、快速鑄造、新產(chǎn)品快速開發(fā)制造等。例如應(yīng)用快速原型技術(shù)輔助下頜骨缺損重建手術(shù)；快速原型技術(shù)在下頜骨個(gè)性化重建中的應(yīng)用基于三維ct重建的快速成形技術(shù)在頜面部骨折的應(yīng)用；快速原型

4、技術(shù)在國防科技中的應(yīng)用包括制導(dǎo)控制系統(tǒng)快速原型技術(shù)研究；快速原型技術(shù)在電動(dòng)工具開發(fā)中的應(yīng)用研究；快速原型技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用及齒輪快速模具在直接金屬鑄造技術(shù)上的應(yīng)用；快速完整制造技術(shù)是將計(jì)算機(jī)上可見的設(shè)計(jì)圖形，迅速、準(zhǔn)確地變成產(chǎn)品原型或直接制造零件；因此對(duì)縮短產(chǎn)品開發(fā)的周期，減少開發(fā)費(fèi)用，提高市場競爭能力都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?？焖僭图夹g(shù)在建筑雕塑模型制作中的應(yīng)用；基于快速原型技術(shù)的產(chǎn)品創(chuàng)新流程再造；快速原型技術(shù)在汽車零部件制造業(yè)中的應(yīng)用等?？焖僭图夹g(shù)發(fā)展趨勢：1、創(chuàng)新工藝rp技術(shù)的發(fā)展離不開其他先進(jìn)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的支持，而且，它們之間的結(jié)合越來越緊密。例如冰凍成形以水為原料，通過溫度控制

5、、水滴控制、噴射方法與速度控制實(shí)現(xiàn)快速成形； 2、開發(fā)新材料合適的材料是快速原型制造的關(guān)鍵。開發(fā)全新的rp新材料如復(fù)合材料、納米材料、非均質(zhì)材料、活性生物材料，是當(dāng)前國內(nèi)外rp成型材料研究的熱點(diǎn)。 3、開發(fā)數(shù)據(jù)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集、處理和監(jiān)控軟件； 軟件系統(tǒng)不僅是實(shí)現(xiàn)離散、堆積成型的關(guān)鍵，而且還對(duì)成型速度、成型精度、零件表面質(zhì)量等方面有很大影響。大多數(shù)快速原型制造系統(tǒng)所使用的分層切片算法都是基于stl文件進(jìn)行的，stl文件存在許多缺陷和不足，如何克服工程 stl文件本身的缺陷，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式是十分重要的。 4、向大型制造和微型制造進(jìn)軍；由于大型模具的高難度和高成本，以及rpm在模具制造方面的優(yōu)勢

6、，可以預(yù)測rpm將向大型原型制造方向發(fā)展。rpm的另一個(gè)重要發(fā)展方向是微型化，適應(yīng)環(huán)境和桌面化的微型“三維打印機(jī)”正日益受到rp設(shè)備開發(fā)商和用戶的關(guān)注。5、高速度、高精度、高可靠性；大力改進(jìn)快速原型制造系統(tǒng)，研制工作精度高、可靠性好、效率高而且廉價(jià)的制造設(shè)備，將解決制造系統(tǒng)昂貴、精度偏低、制品物理性較差、所使用材料有限等問題。6、生長成型；伴隨著生物工程、活性材料、基因工程、信息科學(xué)的發(fā)展，信息制造過程與物理制造過程相結(jié)合的生長成型方式將會(huì)產(chǎn)生，制造與生長將是同一概念。以全息生長元為基礎(chǔ)的智能材料自主生長方式是rpm的新里程碑。7、網(wǎng)絡(luò)加工。通過信息高速公路形成快速原型制造信息網(wǎng)絡(luò)，使用戶直接

7、從網(wǎng)絡(luò)得到產(chǎn)品的模型，利用自己的快速原型制造設(shè)備制造出原型，另一方面沒有原型設(shè)備的公司也可以利用網(wǎng)絡(luò)通過遠(yuǎn)程制造來實(shí)現(xiàn)原型制造。另外，反求技術(shù)已成為研究熱點(diǎn)。 快速成形技術(shù)是一種具有廣泛應(yīng)用前景的正在不斷完善的高新技術(shù)。隨著市場競爭的日趨激烈，該技術(shù)將會(huì)被越來越多的企業(yè)所采用，對(duì)企業(yè)的發(fā)展，發(fā)揮越來越重要的作用，并將給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。課程論文成績評(píng)定表學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)論文題目快速原型技術(shù)及其應(yīng)用課程論文指導(dǎo)教師評(píng)語及意見：指導(dǎo)教師評(píng)閱成績： 指導(dǎo)教師簽字 年 月 日快速原型技術(shù)試驗(yàn)報(bào)告報(bào)告 題 目 安全帽點(diǎn)云處理實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)生專業(yè)班級(jí) 機(jī)械制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名（學(xué)號(hào)） 指 導(dǎo) 教

8、師 完 成 時(shí) 間 2011年6月30日 2011年 6 月 30 日安全帽點(diǎn)云處理實(shí)驗(yàn)報(bào)告 點(diǎn)云處理包括降低點(diǎn)云數(shù)據(jù)量，可視化點(diǎn)云，分割點(diǎn)云，創(chuàng)建橫斷面等；安全帽的點(diǎn)云處理操作步驟：1、快捷鍵ctrl+i查看點(diǎn)云的數(shù)據(jù)，上百萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，過于龐大。2、簡化數(shù)據(jù)點(diǎn)云modify data reduction space samplingcloud欄中選中改點(diǎn)云將距離誤差（distance tolerance）改為0.5單擊鼠標(biāo)中間確定，處理后，在result欄中可看出，百分之八十九的的點(diǎn)云被簡化掉3、多邊形化處理可視化操作，能了解到點(diǎn)云成型以后的特征construct polygon mesh

9、polygonnize clouds關(guān)閉polygonnize clouds對(duì)話框后，以反光的形式顯示。4、分割處理，上部分的點(diǎn)云用來構(gòu)建圓形大面，而下部分的點(diǎn)云則用來構(gòu)建帽檐部分，中間一部分則是在后續(xù)操作中有倒圓角產(chǎn)生的。利用顏色特征之前先進(jìn)行如下操作：首先要對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行曲率計(jì)算evaluate curvature cloud curvature單擊鼠標(biāo)中鍵確定 關(guān)閉cloud curvature對(duì)話框后，顯示如下：其次使用construct feature line color basedseed point欄中選擇冒頂上面的一個(gè)點(diǎn)，勾選dynamic update，拖動(dòng)percentage

10、 growth后面的滾動(dòng)條到100，視圖中黑色的點(diǎn)云部分則是相對(duì)析出的點(diǎn)云部分，單擊鼠標(biāo)中鍵確定。關(guān)閉對(duì)話框。5、在紅色部分單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇隱藏hide entity將原始的點(diǎn)云隱藏起來。6、modify extract circle select points將點(diǎn)云分為兩部分keep point欄中選擇both選項(xiàng)單擊select screen points欄，單擊幾個(gè)點(diǎn)是它形成一個(gè)范圍，將點(diǎn)云分成上下兩個(gè)部分，單擊鼠標(biāo)中鍵確定。7、使用view align view to cloud命令，選擇上面的點(diǎn)云單擊鼠標(biāo)中鍵確定8、關(guān)閉對(duì)話框，在空白處單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇rotate view，拖動(dòng)

11、右側(cè)的滑動(dòng)條到最上面的位置，則視圖繞著x軸的方向旋轉(zhuǎn)90度得到如下視圖：9、如果點(diǎn)云呈現(xiàn)比較密的狀態(tài)，我們可以在點(diǎn)云上單擊鼠標(biāo)右鍵選擇point display命令，將點(diǎn)云的顯示密度sample point frequency設(shè)為3，將點(diǎn)云的尺寸point size設(shè)稍微大一點(diǎn)為2。單擊apply按鈕確定，然后關(guān)閉對(duì)話框。10、接下來用construct cross section cloud interactive來創(chuàng)建上半部分點(diǎn)云的剖斷面。在cloud欄中選擇上面部分的點(diǎn)云，在neighborhood欄中輸入1，單擊selectscreen lines欄在上部區(qū)域單擊鼠標(biāo)，按住ctrl按鈕

12、創(chuàng)建出一條平行于水平方向的剖斷面，同樣的道理繼續(xù)創(chuàng)建上面的幾個(gè)剖斷面，要注意，我們創(chuàng)建的剖斷面間隔要均勻，單擊鼠標(biāo)中間確定，關(guān)閉對(duì)話框。 單擊鼠標(biāo)中鍵確定之前的視圖（上）單擊鼠標(biāo)中鍵確定之后的視圖（下頁）11、使用modifyextractcircle -select point命令，我們將來析出下半部分點(diǎn)云的輪廓部分。單擊cloud欄，選中下半部分的點(diǎn)云，在keep points欄中選擇both選項(xiàng)。單擊select screen points欄，在視圖中依次的單擊出一個(gè)區(qū)域，這個(gè)區(qū)域要將點(diǎn)云下半部分的這一圈點(diǎn)包含在內(nèi)，單擊鼠標(biāo)中鍵確定。局部放大后，如下：用類似的方法圈選出其他位置上面的點(diǎn)云。關(guān)閉對(duì)話框。點(diǎn)云處理的最后一個(gè)部分，我們將來處理一下帽檐部分的輪廓線，先將全體的點(diǎn)云隱藏起來，同樣將上半部分的點(diǎn)云隱藏起來。隱藏起來后發(fā)現(xiàn)帽檐部分h 析出的點(diǎn)云不能構(gòu)成原帽檐邊緣輪廓線，必須返回11補(bǔ)選出剛才沒有圈入的邊沿輪廓線。然后再處理一下帽檐部分的輪廓線。12、處理一下帽檐部分的輪廓線，先將全體的點(diǎn)云隱藏起來，同樣將上半部分的點(diǎn)云隱藏起來。使用modifyscan linepick delete points 將點(diǎn)云內(nèi)部的雜點(diǎn)使