自行车把套的3D打印定制

针对市场对产品个性化日益增长的需求,对自行车把套进行3D打印定制案例研究。对市场上自行车把套的特点和定制方法进行分析,运用Solidworks进行把套初样模型的设计,以其3D打印件作为骨架制作油泥模型,通过视觉和手掌触握的检验方法进行修补和完善,构建出高贴合度和舒适度的把套曲面轮廓,实现“以物适手”。3D扫描采集油泥模型点云数据后运用Geomagic Wrap软件完成曲面重构并导入Solidworks中进行再设计,最后选择热塑性聚氨酯和丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料材料3D打印把套成品,为特定个体定制出适合自身手感且具有所需外观要求的极具个性化的把套。该案例可为同类型产品的个性化设计和制作提供参考。     

基于逆向工程的产品设计研究

工程生产中的产品设计一般采用正向工程设计,主要根据产品的功能与用途提出构想思路,借助计算机三维软件建模,最后通过技术手段加工成型。针对其设计方法存在的设计周期较长问题,提出一种逆向工程设计思维并通过鞋底的逆向工程设计实验进行验证。首先针对鞋底的结构进行研究分析,并用三维扫描设备获取实物模型表面的点云数据,并在geomagic studio软件平台上处理点云数据得到目标曲面的NURBS曲面数据,然后利用geomagic studio软件与UG软件的交互功能将数据导入到UG中进行正向建模工作,在正向建模过程中借助软件对其结构进行分析并对存在的问题进行结构优化处理,实现逆向工程设计模仿之外的再创新意图,最终利用3D打印技术得到升级产品的实物模型。通过实例的结果证明,混合建模的设计方法能在保证产品质量的条件下可尽量缩短设计周期,降低研发成本。     

手持式监视器外壳塑件的结构优化设计

为减少电子产品因实物跌落碰撞试验造成的成本浪费并提高产品结构的可靠性,以手持式监视器外壳塑件为研究对象,基于Creo软件建立4组不同圆角、壁厚的三维模型,以ANSYS/LS-DYNA为仿真平台,分别进行自由跌落模拟试验。结果表明:4组结构中的两组圆角处的最大应力分别超过了屈服应力31.5%和14.0%;结构优化后的最大应力为189.466 MPa,比优化前降低了36.8%。根据仿真结果,3D打印出经过优化的实体模型进行实物跌落试验,结果显示,优化后监视器外壳跌落时发生的变形与仿真结果基本一致。     

基于3D打印技术的个性化鼻罩设计

针对目前市场上鼻罩与面部配合尺寸的差异问题,提出了一种基于逆向工程和3D打印技术的鼻罩个性化定制方案。首先使用三维扫描仪采集人体面部点云数据,结合逆向设计软件,优化点云数据;对处理后的点云数据进行面片重建以及领域划分,重构出鼻子的NURBS曲面模型,并依据曲面模型进行鼻罩的二次结构设计;其次运用3D打印前处理技术,对模型进行支撑添加、切片分析等;最后通过光固化打印成型方法打印出鼻罩实物。根据患者佩戴鼻罩的反馈结果显示,利用三维数字化设计的鼻罩与患者贴合度以及感官舒适度较为良好,既实现了鼻罩本有的防护功能,又解决了目前鼻罩产品配合精度不高的问题,而且利用3D打印制作鼻罩的方案具有可行性,可为同类型产品的设计及制造提供一定的参考。     

基于响应曲面法的木塑复合3D打印线材挤出参数优化

以杨木粉与聚乳酸为主要原料、柠檬酸三丁酯为增塑剂,利用熔融挤出法制备了聚乳酸/木粉复合3D打印线材。采用3D打印线材制备的试件作为研究对象,在单因素实验的基础上,选取挤出温度、木粉含量和增塑剂含量为自变量,试件拉伸强度为响应值,采用中心组合设计的方法研究了各自变量及其交互作用对试件拉伸强度的影响。利用响应曲面分析方法建立了拉伸强度的二次多项数学模型,并根据实际选择响应曲面方程,利用最小二乘法估计相应的系数,剔除最不显著因素,建立最终的数学预测模型。结果表明:通过响应曲面法优化得出的最佳挤出温度、增塑剂含量、木粉含量分别为172.6℃、4%和14.1%,此时试件的拉伸强度为24.231 8 MPa,这一数值较优化前提高了2.12%。该预测模型能很好地描述试件拉伸强度与挤出温度、木粉含量和增塑剂含量之间的关系,可以对试件拉伸强度进行分析和预测。     

复杂曲面玻璃制品的逆向设计研究

针对玻璃制品的特点,以某玻璃工艺品鼠标的曲面造型设计为研究对象。通过三坐标测量机的非接触测量获取零件表面的点云数据,并利用Imageware软件对测量数据进行处理,采用基于NURBS曲面重构理论进行鼠标造型覆盖面重构,最终实现了鼠标的曲面重构。与传统的玻璃造型设计方法相比,该方法对缩短产品研发周期、快速响应市场有显著效果。     

基于逆向工程和3D打印的鞋子个性化设计制作

针对传统加工方法无法满足鞋子个性化设计和制作的现状,应用逆向工程和3D打印对鞋子的个性化设计制作方法进行实践探索,使用三维扫描仪采集人体脚部数据,在Geomagic Studio软件中进行数据处理和模型重建,再将脚部三维模型导入SolidWorks中提取部分曲线进行鞋底和鞋帮的设计,通过FDM成型方法打印出鞋子,并分析实践中产生误差的原因和修正方法;为鞋子个性化设计制作提供新颖的方法和更多的可能性。     

3D打印与硅橡胶浇注成型快速批量加工螺杆

首先使用CAD软件进行螺杆模型设计,借助3D打印技术分段加工出复杂螺杆模型;其次使用液态双组分硅橡胶浇注成型制备螺杆模具;最后使用透明热固性聚氨酯(PU)材料浇注硅胶模具,从而实现单个螺杆模型的快速制造、批量复型,美化模型、减少模型设计和加工成本。采用粗糙度测量仪对3D打印螺杆及批量浇注螺杆进行了表面粗糙度测试。研究结果表明:双组分PU材料浇注出的螺杆模型比3D打印螺杆具有更低的表面粗糙度,加工出的模型表面光滑、成型加工简单快捷。3D打印与硅橡胶浇注成型相结合的这种加工方法为各种塑料模型的开发、快速批量加工提供了一种简便的方法。     

基于五轴联动曲面3D打印设备的纳米银导电材料固化工艺研究

利用自主研发的五轴联动曲面3D打印设备,在曲面上打印导电图形。以纳米银导电墨水为实验材料,探究了烧结功率、扫描速度、扫描间隔对导电图形制品表面质量、烧结制品线条宽度、电导率等的影响。结果表明:在烧结功率为2 W、扫描速度为4 mm/s、扫描间隔为0.3 mm的条件下,导电图形表面光滑,烧结制品线条宽度合适,电导率最高。     

3D打印弹性体研发成功

<正>新加坡技术和设计大学2017年2月13日宣布,已开发出高度可伸缩和紫外线固化(SUV)的弹性体家族,延伸率高达1 100%,并适用基于SUV的三维打印技术。试验证明,SUV弹性体具有良好的机械重复性,适用于柔性电子元件。研究人员称,利用高分辨率3D打印与SUV弹性体成分可以直接创建复杂的3D晶格或空心结构,具有非常大的变形能力。这种3D打印弹性体     

逆向工程在塑料产品及其模具设计中的应用

介绍了一种基于逆向工程技术的塑料产品模具数字化设计方法,分析了塑料产品在逆向造型过程中应遵循的基本原则和要点,然后以某车灯反射器为例对其进行了说明。此过程中,先借助三维激光扫描仪采集了反射器曲面的点云数据,然后利用Geomagic Studio软件进行了数据处理和快速曲面重构,最后将曲面模型导入Pro/E软件中进行反射器的三维模型重建并分模,形成模具型腔。实践表明,此方法能够实现注塑模的快速设计,缩短产品的开发周期,尤其对曲面形状复杂、缺失原始几何数据等产品的设计与制造具有参考意义。     

基于Geomagic软件的汽车缸盖气道芯子逆向工程设计

针对汽车缸盖气道芯子的特点,利用光栅结构光扫描仪,测出点云数据。然后将测量的点云数据用Geomagic软件进行各项优化处理,创建多边形网格及NURBS曲面,然后利用CATIA软件的曲面造型功能,做出CAD模型。实现了汽车缸盖气道芯子由实物到点云、再由点云到三维模型及模具的快速逆向设计。     

Numerical investigation of blade shape in static mixing

The mixing performance of the KMX and SMX static mixers have been compared using 3D high-resolution computational fluid dynamics (CFD) simulations. Although these mixers have a similar design composed of layers of blades, their blade shape is different: curved for the KMX and flat for the SMX. The flow of a Newtonian fluid in steady laminar regime has been considered as the benchmark of the study. The simulation was first validated by assessing the pressure drop vs. the number of mixer elements and the results were found to be in good agreement with experimental data. To evaluate the mixing quality, cross-section stream function, extensional efficiency, mean shear rate, residence time, intensity of segregation, stretching, and Lyapunov exponent have been selected. Analysis of the flow pattern and mixing parameters shows differences between the mixers and it appears that the curved blade is more efficient than the flat blade design at the expense of a slightly higher pressure drop. In practice, the KMX mixer should provide a higher mixing rate at high viscosity ratio than the SMX mixer. © 2004 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 51: 44–58, 2005     

采动巷道围岩岩裂裂隙带分布规律与封孔深度

以巷道周围裂隙带为研究对象,采用数值模拟、现场验证等方法,科学确定裂隙带形状为椭圆形,并进行了验证,结果表明巷道周围裂隙带呈圈闭型分布,巷道周围存在一个不规则的裂隙圈,巷道煤帮以里的裂隙带并不和煤帮平行,呈曲面状,该结果为瓦斯抽采封孔深度提供科学依据。     

基于CAA-RADE的轮胎三维花纹参数化设计的实现

为了实现轮胎花纹的快速设计,提出一种基于CAA-RADE的轮胎三维花纹参数化设计方法。在讨论轮胎花纹关键问题的基础上,给出了轮胎花纹沟曲面创建的基本方法;采用VC++语言作为CATIA软件的二次开发工具,并借助CATIA的组件开发环境,实现轮胎三维花纹的参数化设计;给出了轮胎三维花纹参数化设计的实例。测试结果表明,该程序可以减少轮胎花纹设计过程中存在的大量重复性劳动,使轮胎花纹设计更加简单和高效。     

乳化炸药包装机中双螺泵的研制

本文介绍了用于乳化炸药包装机中物料传输的双螺杆泵的设计.在设计的过程中,参照了德国Ploy-elip公司的自动灌装系统,利用UG对核心构件双螺杆曲面进行光滑拟合,并对整体数据进行三维造型.     

汽车中控面板IMD成组模具设计

针对某汽车中控面板内饰件制程工艺需要采用模内装饰(IMD)工艺中的模内贴膜(IMF)技术被覆桃木纹理三维复杂曲面薄膜的生产要求,设计了成型所需膜预成型模具、预成型膜片冲裁模具、注塑模具3副组合模具。膜预成型模具应用热压与真空吸附的办法,将加热后的膜片紧贴于型芯镶件上而后成型;结合预成型膜片侧面需要卷边包胶的需要,设计了侧抽芯滑块+气缸组合机构方式的侧面裁切和正面冲切的预成型膜片冲裁成型模具;注塑模具采用热流道延伸嘴与冷流道潜伏式进浇三板模,模腔布局一模一腔,两次开模,水冷,顶出采用顶针和顶管联合顶出方式。膜片预成型模具有效地解决了膜片三维成型困难问题,预成型膜片冲裁成型模具有效地解决了IMD工艺中三维曲面包边冲切成型的难题。所设计的组合模具有效地提高了中控面板IMF产品的膜成型良品率,为同类产品的设计和生产提供了有益参考。     

珍珠棉复杂回转曲面加工装置结构设计

珍珠棉由于其保温特性及缓冲特性被大量应用在易碎品的包装运输中。目前,加工珍珠棉曲面存在成本高、加工效率低,难度大的问题。为解决珍珠棉复杂回转曲面的加工中的问题,通过三维建模软件Solid Edge,对EPE珍珠棉曲面加工装置进行建模,对机床的传动系统,进给系统,装夹支撑进行结构设计,实现机床对珍珠棉复杂曲面的快速加工,并且满足加工质量要求。     

基于塑料产品快速开发的逆向工程

针对塑料产品开发中设计周期长、设计复杂和模具一次试验成功率低的现状,在模具CAD/CAM逆向工程的基础上,探讨了塑料产品快速开发的方案,并对曲面重构、三维建模、产品再设计等关键技术作了初步研究。实例证明:在塑料产品开发中利用数字化逆向工程技术,可大大缩短塑料产品的开发周期,对快速响应市场产生显著效果。     

Pressure drop through multiorifice gas distributors in fluidized bed columns

Good grid design is essential for the satisfactory performance of large gas fluidized beds and requires the accurate prediction of the grid pressure drop. Experiments conducted with various perforated plate distributors in a 0.6 m I.D. fluidized bed column showed that the presence of fluidized solids could increase the grid pressure drop by more than 100%. This increase was around 25% for a grid pressure drop to bed pressure drop ratio of 0.4. It was greatly affected by the bed height. An investigation of various possible causes for this increase demonstrated that it is primarily caused by the backflow of fluidized solids into the grid holes under the influence of waves at the bed surface.