2022年毕业设计方案翻译zhongwen .pdf
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1、1 / 19 2.5 快速成型一种新的生产产品的概念最近被引进制造过程。在这些观念中,一些是对已经存在的观念的修饰,但是另一些完全是革命性的。在前一类的实例中,我们可以运用数控机床来切割各种各样的材料,使用激光和喷气机可以切割从木头到陶瓷的各种材料。对于后一类,我们可以描述零件的建模和三维快速加工过程。这个概念在内容和工业上很有潜力,因此值得简易讨论一下。它在很大程度上是基于计算机能力发展的结果。对于第一组,工作效率的大幅度提高主要是由于计算机的应用,虽然,至少在原则上,这些过程可以以手动方式实现。对于第二组,没有计算机的帮助是很难执行这些过程的。现在制造依赖于大量的由塑料和金属做成的模具。这
2、些零件有时会有非常复杂的形状和华丽的表面。这些图形是不能在传统机床上处理的,因为仅完成单一部分的加工是非常浪费时间和金钱的。同样,使用模具去生产可能检验后需要改变的个人模式的工件也是非常昂贵的 这种情况发生在非传统工具的生产中,并且这个过程非常昂贵,消耗时间和劳力)。在最近几年中,一个新的解决这种情况的概念被提出。它被称为快速成型,在H. D.Kochan 编写的自由制造一书中描述了立体雕刻,模具快速原型和快速成型德累斯顿科技大学,德国,科学技术出版社)。我们用图 2.19a 中的模型来解释这种观念下的制造过程。这个模型代表了具有特殊齿形的螺旋齿轮,齿是由相互之间具有角度的平面层组成。换句话说
3、,一个具有复杂形状的三维模型是由简单形状的薄平面层组成的。概念和布局图2.19 a )快速原型演示工件。注意看齿轮上清晰可见的层。每一个层都按一定的角度旋转,从而形成了螺旋齿轮的形状 这是按照这种技术生产最终设计完成前的模型Conceptland Ltd., Raanana, Israel的产品)。有好几种不同的技术,利用这种原理并应用计算机辅助加工具有复杂空间的零件。我们将在这里简单的描述这个概念的本质。电脑的内存用来存储要加工零件的几何图形信息,以至于零件的每个几何薄层通常0.3-0.5mm )都可以用数值定义。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - -
4、 - - -第 1 页,共 19 页2 / 19 根据这种概念,在创造半层体中一个可能的方案如图2.20所示。图2.20 快速建模布局图 1)容器; 2)聚合液体; 3)金属板; 4)电脑; 5)激光器; 6)旋转镜这样的布局由容器1充满了一种特殊的液体2,这种液体在紫外线的照射下会变成固体。液体的表面覆盖着板3,板 3的垂直位置由电脑系统控制。紫外线由激光器5产生并且在镜子6的辅助作用下聚焦,这也是由电脑系统控制的,因此,激光可以按照一定的程序在液体表面移动。这种操作的结果就是,产生了一个事先确定了的薄层。下一步,板3向下移动一个薄层厚度的距离,并且重复上一步的程序。在这个过程中,激光的运行
5、轨迹可以根据新的薄层的形状需要而改变。因此,零件一层一层的被构成所期望的形状。图2.19b 列举了一个用这种方法生产的一个产品的例子。练习题试着设计下面情况的运动布局:1. 缝纫机2. 按照图 2.2 中给出的生产布局来设计如图1 所示的设备生产链条3. 内燃发动机4. 家用面团搅拌器的进料装置。重物块 M 通过缠绕在滑轮上的线1 作用在滑块2 上。滑块2 推动由摩擦面3 支撑的杆m。因此,推力F= 重物必须克服的摩擦阻力F1,F1 可以被表示为:【3.2 】其中 f=摩擦系数, m 为棒的质量。另外,力F 使滑轮有了转动惯量I 因此,方程式以下面的方式达到平衡【3.3 】其中: a 为重力加
6、速度r 为滑轮半径为滑轮的角加速度精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 19 页4 / 19 因此 a=r【3.4 】从方程 (3.3, 我们就可以推导出a的一种表达形式【3.5 】杆运动 L 距离所需时间t 可以用下面的方程计算出【3.6 】非常明显,由于滑轮的影响可以忽略不计),公式3.6 可以写成下面的形式【3.7 】图 3.2 由重力驱动的运动布局原理在下面的例子中,我们分析刚体沿着斜面运动的情况。这种情况发生在例如,零件像图3.3 所示那样随着送料机运动。其中 是送料机的斜度。零件和传送带之间的摩擦力可以由方程来表示
7、。 在这里, f 为抵抗零件在传送带上滑动的摩擦系数)。图 3.3 重物在斜坡上的运动力 F 可以从已知公式里得到。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 19 页5 / 19 【3.8】方程式还可以写为:【3.9】从方程 3.9 中我们得到:【3.10 】运动 L 距离所需时间【3.11】注:当或者时,刚体将没有运动,时间趋向于无穷长。在这里,我们分析弹性运动。这种运动的原理图如图3.4a 所示。作为驱动源的弹簧的特性如图3.5 所示。这个特征表明力P 的大小由弹簧的变形决定没有外力作用;b)有外力F 作用并且【3.13 】作
8、用力 P 总是与 X 方向相反。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 19 页6 / 19 图 3.5 弹簧的力与变形线性曲线因此,质量块m 的运动可以由Dalamber 方程式来描述【3.14 】这个微分方程有一个简单的计算方法【3.15】一定要确定未知参数A、B 和。把公式3.15 带入公式3.14,我们可以得到【3.16 】并且参数为系统的固有频率。我们必须使用系统的原始条件去解决参数A 和B。假设,在t=0 时刻弹簧的变形,并且。然后我们把这些时刻代入公式3.15就可以直接得到,。因此公式3.14 的完全解为【3.17
9、 】公式 3.17 解释表达图见图3.6 图 3.6 弹簧驱动刚体运动的位移与时间关系精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 19 页7 / 19 为了找到把质量块从X0 点移动到任何一个距离L 的店X1 所需时间,我们把公式3.17 写成一下形式【3.18 】在实际情况中,我们必须要考虑质量块m 在运动中所受到的阻力,如图3.4b 所示。因为自然力可以是多种多样的,例如,如果它是由干摩擦引起的,这个力可以被描述为解读力的形势。【3.19】方程式 3.19 的图解如图3.7 所示。图 3.7 刚体快速运动中由干摩擦产生的力质量块
10、 m 的运动可以被描述为【3.20 】可以被一系列的方程来代替【3.21】在公式 3.21 中用 K 来代替,可以得到【3.22 】方程式两边同时平方,可以得到【3.23 】R 是一个积分常数我们可以用图3.8 来演示质量块在相位面上的运动。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 19 页8 / 19 图 3.8 刚体运动中干摩擦引起的震动对速度和位移的影响当时,质量块的震荡运动停止在我们的例子中,弹簧使质量块从点运动L 的距离到点,根据给定的图3.8,R 的值等于。这使得我们能够以以下方式重写公式3.23 中的第一个等式【3.
11、24 】并且【3.25 】对 K=0 的情况,根据方程3.25 得到【3.26 】因此,在 K=0 的相同情况下,公式3.26 和公式 3.18 是相等的 在 n=0 的情况下)现在我们考虑例子中力F 不变的情况 cutting of a variety of materials, from wood to ceramics, with a laser beam and a water-plus-abrasive jet. With regard to the latter group, we may describe the process of rapid modeling or thre
12、e-dimensional processing of parts. This concept is rich in content and industrial potential, and it is therefore worthwhile discussing it in brief. It is based on a principle that has been possible to formulate largely as a consequence of the power of thecomputer. The productivity of the first group
13、 of manufacturing processes mentioned aboveis vastly improved by the application of computers, although, at least in principle, theseprocesses may be carried out in a manual mode. For the second group, it is impossibleto execute the processes without a computer. Modern manufacturing relies on a larg
14、e number of molded parts made of plastics and metals. These parts sometimes have very complicated shapes and ornate surfaces. Such shapes cannot be processed on conventional machines, which makes any attemptto produce a single part of this kind very time and money consuming. For the samereason, the
15、use of a mold to produce individual patterns, which may require changesafter they are examined, is even more expensive (this is the case in whichnonconventionaltools areused and the process is expensive and time and labor consuming.In recent years, a new concept for providing the solution to this pr
16、oblem has been proposed.It is known as rapid prototyping, stereolithography, quick prototype tooling, orrapid modeling, and isdescribed in the book Solid Freeform Manufacturing, by H. D.Kochan (Technical University Dresden, Germany, Elsevier Scientific Publishers. To explain the idea underlying this
17、 manufacturing process, we use the model shown in Figure 2.19a. The model represents a helical wheel provided with specially formedteeth, consisting of plane layers that are angularly shifted relative to one another. Inother words, a three-dimensional model with a complicated shape is composed of an
18、umber of thin, planar, and simply shaped layers. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 19 页11 / 19 FIGURE 2.19 a Illustration of a rapidly modeled subject. Pay attention to the clearly visible layers of the material comprising the wheel. Each layer is displaced by a certain angle, th
19、us creating the image of a helical gear (here, for purposes of illustration, the thickness of the layers is exaggerated, b Examples of patterns made by this technique before the final design (production of Conceptland Ltd., Raanana, Israel. There are a number of different techniques that exploit thi
20、s idea for the computeraided processing of spatially cumbersome parts. We will describe here, in brief, theessence of the concept. The memory of the computer is loaded with geometric information about the partto be processed so that the configuration of each thin (say, 0.3-0.5 mm slice of thepart ca
21、n be numerically defined. A possible layout for a processbased on this concept for creating lamellar bodiesfor an intricate three-dimensional shape is shown in Figure 2.20. This layout consistsof a vessel 1 filled with a special liquid 2, which polymerizes to a solid under ultravioletirradiation. Th
22、e surface of the liquid covers a plate 3, the vertical location of whichis controlled by the systems computer 4. The ultraviolet beam generated by means of laser 5 is focussed with the aid of a mirror 6, which is also controlled by a computer, so that the beam moves on the surface of the liquid acco
23、rding to a given program. As 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 19 页12 / 19 a result of this operation, a thin plane layer is created with a predetermined shape. In the next step, the plate 3 moves down for a distance corresponding to the thickness of one layer, and the procedure
24、is repeated. At this point in the process, the trajectory of the beam may be changed according to the configuration of the new layer. Thus, the body grows, layer by layer, to form a model of the desired shape. Figure 2.19b shows examples of possible units produced in this way Exercises Try to design
25、 the kinematic layout of a: 1. Sewing machine. 2. Machine for producing the chain shown in Figure 2.1 in accordance with theproduction layout given in Figure 2.2. 3. Internal combustion engine. 4. Domestic dough mixer (dough kneader. 5. Typewriter. 6. Mechanical toy, spring or electrically driven. 7
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