文档介绍：2009年第8期上(总第79期)
快速成形技术在机械类专业设计
教学中的应用*
乌日开西·艾依提
新疆大学新疆乌鲁木齐 830008
摘要:针对机械类专业在设计教学环节中存在的一些问题,介绍了利用快速成形技术在课程设计、毕业设计
等环节中的应用,以及对提高学生设计质量的作用。
关键词:快速成形技术机械类专业设计质量
快速成形技术(也称为快速原型技术,Rapid 程设计、毕业设计等是非常重要环节之一。目前,
Prototyping-RP)是由CAD模型直接驱动,通过逐层尽管设计方法已从手工设计、绘图发展到了利用三
材料填加,快速制造任意形状的三维物理实体的一维CAD软件进行设计,但在教学实践中发现计算机模
系列技术的总称。由于不需要传统的刀具、夹具, 型仍然不能给学生以直观的感受,如对产品真实尺
而且不受零件复杂程度的限制,因而在制造业、建寸的感觉有较大偏差;对人机工程学设计的产品无
筑业、医疗、科研等领域得到了广泛的应用[1,2],快法体会设计效果;对空间装配关系没有直观的认识
速成形技术的工艺过程如图1所示。等等。因此,利用快速成形技术迅速将三维CAD模型
转换为实体的优势,将设计成果制作成实物模型,
对学生对自己的设计结果有更加客观的认识、提高
创新能力有重要的意义。
一、在产品造型设计中的应用
产品造型设计是工业设计专业非常重要的内
图1 快速成形技术的工艺过程容。目前的设计工作多通过三维CAD软件完成,虽然
随着对快速成形技术研究的不断深入,以熔融在显示器上可以通过实时旋转、缩放来显示产品各
沉积制造(FDM),三维打印(3DP)等为代表的低成本个角度的细节,但对于没有实际设计经验的学生来
快速成形设备及成形材料不断涌现,快速成形机也说,在把握所设计产品的真实尺寸、使用感觉等方
已经开始逐渐的进入了大学实验室。面还有很多问题。通过快速成形技术制作出与CAD模
对于机械类专业,设计教学环节如:专业课课型一致的实物模型,可以使学生对自己的设计结果
有最直接的认识,从而使之对产品设计的成功与不
足之处有更深刻、更直观的认识。尤其是在人机工
收稿日期:2009-04-28
作者简介:乌日开西·艾依提,博士后,讲师。程学设计方面,在计算机的显示器中是无法感觉到
*本文系新疆大学青年教师科研启动基金项目(QN070127)。手感、舒适性等感觉,而利用快速成形的零件,则
52 E-mail:cmee@
2009年第8期上(总第79期)
可以对这些内容进行直接评价。是先采用机械加工的方法,制作出初步设计的零件
并对其进行测试,再根据测试结果对原设计进行修
改。这一过程不但会延长研发周期,而且会增加成
本。采用数值模拟与快速成形相结合的方法,用快
速成形技术制作出少数样件,并进行测试,再根据
测试结果进一步优化设计,从而可以有效的提高开
(a) 车头模型(b) 出风口模型发速度、降低研发成本。
图2 产品造型设计的快速成形模型
二、在结构设计教学中的应用
结构设计是机械制造、工业设计等专业的必修
环节。在四年的教学培养计划中,设有多个课程设(a) 流道速度场(b)根据模拟数据制作的
计和毕业设计以培养学生在结构设计方面的能力