基于模态分析的机床床身优化设计

为提高平面光学元件抛光机床的加工精度,对其床身进行模态分析,得到机床结构固有的振动特性,实现对机床床身的优化设计。首先,通过3D建模软件构建机床模型,并将其导入ANSYS有限元软件中进行模态分析,得出机床的前几阶固有频率和振型;然后,根据模态分析结果对机床横梁和立柱进行优化设计,得出优化结构;最后,对优化后结构进行模态分析,并将结果与优化前分析结果进行对比。对比可得,优化后的机床床身前三阶固有频率分别提高15.61%、14.63%和16.07%,有效提高机床稳定性,提高工件加工精度。     

FDM 3D打印技术在机械专业教学中的应用探讨

针对传统机械专业教学中教学方式平面化、三维教具制作成本高等问题,探讨了将低成本熔融沉积(FDM)3D打印技术应用于机械专业教学的可行性。以专业课程教具设计与制造为例,分析了3D打印应用的流程与成本。分析表明,在机械专业教学中应用3D打印技术可以实现教具的特殊性设计和快速低成本制造,将传统的二维教学模式转变为三维模式,从而激发学生积极性,提高教学质量。     

基于三维扫描和3D打印的鼻套模具制作关键技术

为解决喷火表演鼻子容易烧伤的问题,运用三维扫描技术进行反求设计,并用3D打印方法制造。首先,使用三维扫描仪获得鼻子部位扫描曲面,运用Meshmixer软件对曲面处理得到鼻子三维数字模型;其次,绘制鼻套设计所需三维模型并与鼻子三维模型进行布尔运算,得到鼻套模具三维模型,将模型数据导出为切片软件可识别的STL文件;然后,设置熔融沉积成型3D打印机参数、添加外部冷却设备,以聚乙烯醇(PVA)为打印耗材,对鼻套模具进行打印;最后,使用硅胶浇注、热水溶模的方法得到一体成型的鼻套模型。结果表明:该方法能够有效应用于鼻套模型的制作,实现三维扫描曲面壳体到模具实体的转化,为类似产品的制造提供了一种方法。     

FDM 3D打印机半导体制冷温控设计及其冷却实验研究

针对熔融沉积(fused deposition modeling,FDM)3D打印过程中打印大斜率小截面结构时,因散热不良引起的层错位和坍塌问题,对传统FDM 3D打印机PID温度控制方案中存在的问题进行了分析,将半导体制冷技术应用于3D打印过程温度控制之中,设计开发了一种功率可调型半导体制冷系统,对不同散热条件下发生层错位和坍塌问题的角度范围进行了测量和对比。研究结果表明,所设计的半导体制冷系统冷端温度最低可达3.1℃,其热端温度可控制在65℃以下,改善了大斜率小截面结构3D打印过程的散热条件;采用该制冷系统后打印试样发生层错位和坍塌的角度范围比无散热条件时发生上述问题的角度范围减小了50%以上,比普通风扇冷却条件下发生上述问题的角度范围减小了25%以上。