快速成型技术综述（精选7篇）
快速成型技术综述 篇1
一、影响巷道快速掘进的因素
(一) 地质条件
地质条件是影响巷道掘进速度重要因数。在煤矿生产中影响巷道掘进的地质条件主要指煤层顶底板岩性, 地质构造, 围岩节理和裂隙发育情况, 顶底板的稳定状况, 瓦斯含量和涌水量等。好的地质条件可以提供较好的基础条件, 来实现快速掘进;而复杂的地质条件将制约着快速掘进。比如在煤岩硬度大及顶底板稳定条件下, 一方面可使矿井巷道开拓难度加大, 另一方面顶底板稳定时, 空顶距可适当加大, 且支护方式相对简单, 掘进后临时支护长度可适当加大, 再进行永久支护, 掘进和支护可以平行作业, 为炮掘打眼预留时间或者提高了掘进机开机效率, 从而提高了掘进单进水平。如煤岩层地质条件差, 如有褶曲、断层、节理发育等构造时, 煤岩层厚度会发生变化, 顶板破碎、淋水增加, 瓦斯浓度会增加, 容易产生冒顶、片帮、透水等事故, 且支护方式较复杂, 支护时间长, 增加支护、排水、排瓦斯等成本, 严重影响掘进进度, 增加许多不安全因数。
(二) 掘进设备装备水平
我国煤巷大部分采用掘进机作业, 但与国外相比, 国产掘进机质量性能较差, 故障率高造成掘进机的维修周期短, 连续开机率低;锚杆支护采用人工操作气动式单锚杆机, 影响了煤巷的掘进速度, 导致采掘关系不协调。因此, 提高掘进装备水平, 实现掘进及支护自动化, 是实现矿井高产高效根本途径之一。
(三) 巷道掘进施工工艺
由于我国巷道掘进装备水平的局限性, 造成掘进工艺相对落后, 岩巷还是采用炮掘, 掘进进度慢, 且施工不安全。虽然煤巷大部分采用掘进机作业, 但是大部分矿井煤巷和岩巷支护还是采用气动式锚杆钻机人工打锚杆孔眼, 人工安装锚杆, 人工挂网, 造成支护时间较长, 使掘进不能连续作业, 影响掘进速度。
(四) 施工组织管理水平
科学组织施工是提高掘进速度的又一因素。在施工之前, 认真编好施工组织设计, 制定生产计划, 组织工人培训, 提高各自技术及业务水平, 贯彻好作业规程及安全技术措施, 使各工种都明白自己岗位职责, 在工作中遇到问题时, 能及时处理。在施工期间, 严格按照制定生产计划和循环作业方式组织施工, 每个班组掘进进尺必须保质保量完成, 不留隐患。严格制定考核制度, 做到奖罚分明。
二、巷道快速掘进技术措施
(一) 加强地质预测预报工作
如果井田地质及水文地质条件复杂, 存在断层及构造带, 井田内及周边存在老窑采空区会严重影响到巷道的掘进速度, 并且还有可能造成生产安全事故。因此, 必须提前做好地质预报工作, 做到年报、月报, 旬报。掘进前做好物探、钻探、巷探等探测工作, 查明巷道周边地质及水文地质状况, 留好安全煤岩柱, 为快速掘进提供安全保障。
(二) 强化现场生产管理
严格组织工人培训, 提高各自技术及业务水平, 贯彻好作业规程及安全技术措施, 使各工种都明白自己岗位职责, 在工作中遇到问题时, 能及时处理。把月生产计划落实到每个班组, 严格按照制定的循环作业方式组织施工, 每个班组掘进进尺必须保质保量完成, 不留隐患。严格制定考核制度, 做到进尺与工资挂钩。
(三) 提高掘进装备水平
掘进装备水平是决定掘进速度的重要因素。传统掘进方式, 岩巷掘进采用炮掘, 煤巷和半煤大部分矿井虽然采用悬臂式掘进机作业, 但是支护方式采用气动式锚杆钻机, 人工打锚杆孔眼, 人工安装锚杆, 人工挂网, 掘进装备水平低, 工艺落后, 影响掘进速度, 不能实现高产高效。在地质条件允许的情况下, 建议岩巷、煤巷、半煤岩巷采用综合机械化掘进, 岩巷采用切割功率大、带有除尘系统的重型全断面硬岩掘进机, 支护采用履带行走式自动锚杆机带有临时支护装置, 且一次能打四根锚杆, 采用双巷掘进, 掘进和支护设备通过联巷交替运行作业。
(四) 优化支护方式
根据围岩稳定情况, 对巷道支护设计进行科学计算。岩巷尽量采用锚喷支护, 在煤层大巷中, 如煤层厚度为中厚煤层时, 采用锚网喷支护;为厚煤层时, 采用锚网索喷, 顺槽采用锚网或者锚网索支护。锚杆、锚索间排距必须科学计算, 不仅要满足支护强度和支护密度要求, 而且不能过密或过长, 从而节省了支护时间、支护成本, 为连续掘进创造条件。
(五) 优化施工组织管理
科学组织施工是保证掘进速度及安全生产的必要条件。成立保障进度、质量、安全职责领导小组, 明确矿级领导、各职能部门负责人、队长及班组长各自的职责分工。生产副矿长分管工程进度和质量, 总工程师负责技术管理工作, 掘进队长对生产矿长负责, 区队工资与进尺及工程质量挂钩, 生产矿长对队长进行严格考核, 队长对班组长进行严格考核实行进尺与质量计分制, 实行分级管理责任到人, 逐级考核制。由总工程师负责组织编制施工组织设计及作业规程, 制定月度生产作业计划及作业循环图表, 贯彻好作业规程及安全技术措施, 使各工种都明白自己岗位职责。由机电副矿长牵头做好供电、通讯、供水、排水、通风、压风等施工准备工作。区队长按照制定的正规循环作业方式组织施工, 合理安排劳动组织, 做好现场安全保障措施, 将安全操作规程贯彻落实到每个工种, 矿级领导及区队长严格执行下井带班制度、每班三汇报。安排专业探放水、瓦斯抽放队组, 提前做好探放水及瓦斯抽放的准备工作, 确保掘进队安全顺利施工。
三、结论
目前, 国内煤矿回采面单产基本能满足要求, 然而掘进速度较慢, 影响我国煤矿高产高效的发展。要想提高煤矿掘进速度, 要加大力度做好的地质及水文地质勘探工作, 查明地质构造、老窑采空区积水积气、陷落柱, 做好地质预测预报工作。提高掘进机械化装备水平, 优化巷道掘进工艺及支护方式, 强化掘进施工组织及现场管理, 科学组织施工, 使煤矿掘进速度大幅度提升, 为煤矿安全、高产高效创造条件。
参考文献
[1]高云太, 彭建.巷道掘进的影响因素分析及其防范措施[J].科技与企业, 2012, 09:256.
[2]李廷春, 等.硬岩下山巷道快速掘进技术措施研究[J].矿冶工程, 2012, 03:9-13.
[3]康红普, 等.煤矿巷道支护技术的研究与应用[J].煤炭学报, 2010, 11.
汽车部件热冲压成型专利技术综述 篇2
1 检索系统、数据库及检索方法
为了了解汽车部件热冲压成型相关专利的申请情况, 通过检索VEN数据库、CNABS以及CNTXT数据库来获得进行统计分析的专利样本。总共得到349件有关汽车部件热冲压成型的全球专利样本, 其中CNABS数据库中样本数为178件。
2 汽车部件热冲压成型专利申请整体状况
截至2016年05月30日已经公开的全球汽车部件热冲压成型相关专利申请总量为349件, 汽车部件热冲压成型技术在早20世纪90年代就有专利申请, 最早申请的专利为1998年07月09日申请, 优先权日为1997年08月7日, 1999年02月18日公布的PCT:WO99/07492A1 (Press hardening of sheet steel products) , 该专利通过热冲压并冲孔制作汽车保险杠/缓冲梁 (bumper beam) 部件;在1998年至2007年汽车部件热冲压成型技术刚刚起步, 相关专利申请量较少, 增长缓慢, 年申请量低于10件;但从2008年至2012年申请量迅速提升, 在2012年达到顶峰, 年申请量为62件;从2012年之后, 申请量处于震荡下行状态, 年申请量基本处于30-50件之间。
3 汽车部件热冲压成型的专利技术发展路线
汽车部件热冲压成型按照成型方式可分为:直接热冲压成型和间接热冲压成型;按照成型目的可分为:普通热冲压成型和伴随热处理热冲压 (压淬) 成型, 压淬成型可分为:相同强度压淬成型和差异化强度压淬成型;按照加热方式可分为电磁加热、高频加热以及模具内部加热;按照差异冷却方式可分为:模具方式、坯料方式以及工艺方式, 模具方式可分为:模具管道冷却、模具材料冷却以及模具结构冷却, 坯料方式可分为:坯料不同厚度形成不同冷却速度和坯料不同部位加热温度不同形成不同冷却速度, 工艺方式可分为:级进模多次冲压和多次加热。
笔者主要根据汽车部件热冲压成型后部件的强度特点进行梳理, 归纳相同强度和差异强度两个技术发展路线, 如图4-1-1所示。
4 结语
通过对汽车部件热冲压成型相关专利申请的分析, 主要结论如下:
(1) 全球汽车部件热冲压成型专利技术已经发展比较成熟, 早在21世纪初, 日本和欧美就申请了大量汽车部件热冲压成型专利, 汽车部件热冲压成型技术经过将近16年的发展, 从最初的单一热压成型逐渐发展为复合热压成型, 在成型过程中伴随有冲孔、切边等;并且随着研究的深入, 逐步意识到热冲压过程中伴随的淬火过程对钢板部件强度的改善作用, 并且具体的根据汽车部件的要求, 在2003-2011年间, 大量申请了关于差异化强度的专利申请, 差异化强度主要的研究方向体现在模具方式、坯料方式以及工艺方式。
(2) 我国汽车部件热冲压成型专利技术起步比较晚, 总申请量不多, 但是最近两年发展迅速;主要申请人集中在高等院校, 但是企事业单位没有比较典型申请专利, 由此可知, 在我国汽车部件热冲压成型专利技术还处在弱势地位, 被日韩和欧美国家垄断。
摘要：本文利用专利检索系统, 检索了汽车部件热冲压成型技术领域的专利申请, 分析了全球汽车部件热冲压成型相关专利的分布情况, 重点分析了我国汽车部件热冲压成型相关专利的分布情况, 从专利申请的年度分布、申请人类型、主要技术分支等方面进行统计分析, 通过上述统计分析, 总结出汽车部件热冲压成型相关专利技术的一些规律:1) 全球汽车部件热冲压成型专利技术已经发展比较成熟, 并已经进入产业化;2) 我国汽车部件热冲压成型专利技术起步比较晚, 主要申请人为高等院校, 企事业单位典型专利申请比较少, 汽车部件热冲压成型相关专利技术处于被日韩和欧美垄断的格局。
压辊式生物质成型专利技术综述 篇3
生物质压块成型技术主要分为压辊式、螺旋挤压式和活塞冲压式颗粒成型机。螺旋挤压式成型设备, 其锥形螺杆磨损严重, 使用寿命短, 造价高;单位产品能耗高, 生产效率低, 难以实现规模化生产。
活塞式冲压成型机与螺旋压缩成型机相比, 活塞压缩成型机明显改善了成型部件磨损严重的现象, 使用寿命提高, 单位产品能耗下降。但机械驱动成型设备结构复杂, 存在较大震动负荷, 机械运行不稳定且噪音剧烈, 润滑油污染较严重, 使其推广和应用都有一定困难。
压辊式成型设备的基本工作部件由压辊和压模组成, 其中压辊可以自转, 也可以公转。压辊式成型设备又可分为环模成型机和平模成型机器, 环模成型机是目前使用最为广泛的机型, 压模为环形。环模成型机产量大, 耗电少, 自动化程度高, 对原料的含水率要求较宽, 适于规模化产业化发展。平模成型机压模为平面, 压制室空间较大, 可采用大直径压辊, 能将体积大、纤维长的原料粉碎成型。另外, 平模成型机结构简便, 压力可调, 产量稳定, 并且模具正反两面都可以使用。
近年来, 压辊式生物质成型机发展速度较快, 应用较多, 为了满足当今传统能源日渐枯竭, 急需寻找新的能源形式来缓解能源危机的要求, 研制低功耗、喂入性能好, 空转率低的压辊式成型机是今后研究者们的重点。
2. 压辊式生物质成型技术全球专利申请趋势分析
压辊式生物质成型机的专利申请最早出现在20世纪20年代左右, 申请量极少。20世纪60年代成为压辊式生物质成型机的第一次快速发展的时期, 而后的70年代则进入了技术发展相对平缓的时期, 到了80年代, 由于能源的快速消耗, 尤其是以石油危机为代表性的能源危机, 造成了人们对可替代性能源的重视, 因此, 研究的重点又回到了生物质能源方面, 这一时期是压辊式生物质成型机的第二次快速发展的时期, 进入90年代, 随着国外石油能源的勘探、开发, 使得压辊式生物质成型机在此进入发展的平缓期, 一直到21世纪, 尤其是最近几年, 该技术才有了第三次的发展。
国外的申请主要集中在德国、美国和日本, 分别占总申请量的18%、12%和8%。如果按照洲际划分, 欧洲占到了73%, 亚洲占到了14%, 北美占到了13%, 这3个地区都是农牧业、林业发达的地区, 同时技术实力也相对雄厚, 德国和美国是农牧业、林业大国, 所以其申请量较大, 虽然日本不是农牧业强国, 但是日本对能源极其重视, 主要原因在于其能源匮乏, 几乎全部依赖进口, 因此, 日本希望寻找石油的补充能源, 所以其在生物质成型技术领域也走在前列。
通过与国外专利申请状况的比较, 我国在压辊式生物质成型机的研究上起步较晚, 在20世纪90年代才首次出现专利申请, 在2006年之前申请量极少, 而从2006年之后, 申请量呈快速增长趋势, 一方面是由于我国经济总量不断增长, 技术水平不断提高, 中国作为能源消耗大国, 对生物质的再利用有强大的需求, 再加上近年环境污染问题日益加深, 所以促使了申请量的激增, 另一方面, 2008年6月5日, 国务院颁布了《国家知识产权战略纲要》, 在此大环境下, 国内申请量逐年攀升, 并且随着专利法律体系逐步完善, 全民专利意识普遍提高、专利申请人创新能力大幅增强, 因此, 国内专利申请量呈迅猛攀升趋势, 上升势头强劲。
压辊式生物质成型机在国内的申请主要集中在江苏、河北、北京、河南、山东等省份, 这些省份首先都是农业大省, 有较大的需求去对生物质进行处理, 同时这些省份, 尤其是江苏、山东、北京科研院所较多, 科技实力也相对较强, 也从另一方面能够对生物质处理进行技术支持。因此, 压辊式生物质成型机在国内的申请量主要集中在这5个省份。
3. 压辊式生物质成型专利技术发展路线
目前, 压辊式生物质成型技术主要分为两种:
(1) 环模式, 即生物质经压辊压制后从模腔的侧面出料, 出料口开设在模盘的侧面。
(2) 平模式, 即生物质经压辊压制后从底面出料, 出料口开设在模盘的底面。
3.1 环模式生物质成型技术
国外方面, 环模式生物质成型机最早出现于20世纪20年代的英国, 是由HENRY JOSEPH LONG DUNLOP公司申请的 (GB237944A) “An improved machine for compressing and moulding plastic or other substance” (一种提升压缩和造型塑料或其他物质的机器) , 其为卧式环模成型机, 内部的压辊是环状的, 且只有一个。之后, 在1966年, 由麦塞福格森公司率先提出了倒立式的环模成型机, 即“干草压块装置和方法” (DE1217684B) , 同年, 约翰迪尔公司提出正立式的环模成型机 (DE1211841B) 。
国内方面, 20世纪90年代出现了卧式环模成型机, 是由辽宁省农牧业机械研究所申请的 (CN2268616Y) “牧草、秸秆压块机”, 其采用了两个压辊施压。之后的2008年, 由郑春山申请的 (CN201192902Y) “行星传动式秸秆压块机”, 是国内率先申请的立式环模成型机。
进入21世纪, 国内的环模式成型机发展水平有了很大的提高, 在立式环模的基础上, 在2011年, 由东北林业大学申请了立式单层辊双层模盘的环模式成型机 (CN202097990U) , 这也是国内首次出现双层模盘的环模式成型机, 仅仅两年之后的2013年, 由江苏大学申请的双层辊双层模盘的环模式成型机就出现了 (CN203210715U) , 这也是国内首次出现双层辊和双层模盘的环模式成型机。
3.2 平模式生物质成型技术
平模式生物质成型机经过发展, 与1983年出现了锥辊式的平模生物质成型机, 由MUNCH EDELSTAHL GM申请的 (DE3313012A1) 。一年后的1984年, 由AMANDUS KAHL NACHF申请了直辊式的双层模盘的平模成型机 (DE3344044A1) , 同年, BLOHM&VOSS AG和HOWALDTSWERKE DEUT WERFT AG联合申请了直辊锥辊复合式的双层模盘的平模成型机 (DE3342660A1) 。
相比较之下, 国内首次出现直辊式平模成型机是在2006年, 由燕山大学申请的“三辊斜齿平模碾压冷成型造粒机” (CN201020864Y) , 之后与2008年, 由山东百川同创能源有限公司率先申请了锥辊式的平模成型机, “生物质平模颗粒成型机” (CN201325191Y) , 仅仅一年后的2009年, 孙永超就首先申请了直辊锥辊复合双层模盘的平模生物质成型机, “双模盘平模秸秆压块成型机” (CN201776928U) , 经过近4年的发展, 到了2013年, 出现了3层直辊和3层模盘的平模式生物质成型机, 是由北京奥科瑞丰新能源股份有限公司和河北奥科新能源设备有限公司联合申请的“3层生物质挤压成型装置及立式生物质挤压成型机” (CN103434178A) 。
在这期间, 仅有这么一件专利申请相对特殊, 其为平模和环模双层复合的生物质成型机, 既不是单纯的平模式, 也不是纯粹的环模式, 这一类申请仅有且只有一篇, 是由彭世润于2009年申请的“复合型环模生物质燃料成型机” (CN101474882A) 。
结语
通过上述分析可以看出, 压辊式生物质成型机技术的专利申请量主要集中在中国、美国、德国和日本, 而随着我国经济总量不断增长以及知识产权的完善, 近年来, 国内专利申请量也以较快的速度在增长, 而且研究深度方面已经达到甚至超过了国外的水平, 因此, 国内申请人可以通过不断总结现有经验, 来增强我国在压辊式生物质成型技术领域中的竞争实力。
摘要：随着现代社会能源消耗的剧增, 环境污染的日益加剧, 获得除石油、煤炭和天然气之外的清洁能源越来越迫切, 而生物质燃料作为一种补充能源则进入了人们的视野。压辊式生物质成型技术作为一种近年来发展较快的生物质成型技术, 在农林牧等生物质的成型上体现着优越的性能。本文针对压辊式生物质成型技术的专利申请进行了统计, 对国内外专利申请量、申请人分布等多方面进行了分析, 并阐述了压辊式生物质成型技术领域的专利申请发展趋势, 给出了其技术领域的发展脉络, 并重点针对各技术分支进行了研究。
关键词：压辊式,生物质,成型,专利申请,发展趋势
参考文献
[1]张秀秀, 侯梅芳, 宋丽莉, 等.农林固体有机废弃物压缩成型研究进展[J].上海应用技术学院学报, 2015, 15 (1) :67-72.
快速成型技术综述 篇4
矢量量化[1] (Vector Quantization, VQ) 是20世纪70年代后期发展起来的一种数据压缩技术。由于其压缩比大, 解码算法简单, 因此广泛用于图像压缩和语言编码等领域。
一个k维, 尺寸为N的矢量量化器可以定义为从k维欧几里得空间Rk到其一个子集C的一个映射, 即Q:
其中C={y1, y2, y3…yN}, yi∈Rk, i∈Γ={1, 2, …, N}。通常将集合C称为码书, 其尺寸 (大小) 为N, 即含有N个不同的元素。每个元素都是Rk中的一个矢量, 称为码字或码矢量。
虽然矢量量化编码算法有压缩效率较高, 解码器结构简单且易于实现的优点。但它的码书设计困难, 计算量大, 而且在高压缩率时存在方块效应。提高矢量量化编码算法性能的一个方向是与其他编码技术相结合, 如变换域矢量量化、预测矢量量化、地址矢量量化等, 提高编码性能。矢量量化编码的另一个困难是编码复杂度高。为提高编码效率, 应提高维数K与码书长度N, 而随着K和N的增大, 编码计算复杂度将很快增大。为提高矢量量化编码的速度, 人们提出了许多种快速搜索算法。这些快速编码算法可以有效地降低编码计算度以及编码时间。
矢量量化码字搜索中最原始的算法是穷尽搜索 (Full Search) 算法, 它需要计算输入矢量与所有码字之间的失真并通过比较找出失真最小的码字。对于大尺寸码书和高维矢量, 其计算复杂度很高。为了改进穷尽搜索算法, 人们提出了许多改进的快速算法。而一种有效的码字搜索算法的必须具备三个必不可少的因素:良好的初始匹配码字、合理的码字搜索顺序和强有力的码字删除准则。这种有效的码字搜索算法往往需要附加计算量和额外存储空间。附加计算分为在线计算和离线计算两种, 在线附加计算将占用编码时间, 而离线附加计算并不占用编码时间。如何尽量减少附加计算量和额外存储空间, 是许多快速算法所必须面临的问题。
矢量量化码字搜索算法分类:
(1) 部分失真搜索算法。部分失真搜索 (Partial Distortion Search, PDS) [2]算法是一种较简单有效的最近邻搜索算法。它的基本思想是:在计算某个码字与输入矢量之间失真测度的过程中, 始终判断累加的部分失真是否已经超过目前的最小失真, 一旦超出则终止该码字与输入矢量之间的失真计算, 转而开始计算另一个码字与输入矢量的失真测度。PDS常被用来与其他快速搜索算法结合起来运用, 来排除其它快速算法最后无法排除的码字。
(2) 基于不等式的快速码字搜索算法。平方误差测度是矢量量化最常用的失真测度, 它的特点使得许多常见不等式, 如三角不等式、均值不等式和绝对误差不等式, 能够有效地运用到快速搜索算法中来, 并成为快速搜索算法的数学基础。
文献[3]提出了基于绝对误差不等式 (Absolute Error Inequality, AEI) 的算法, 该算法利用两个矢量间绝对误差测度和欧几里德测度之间关系的绝对误差不等式, 结合PDS算法来排除不匹配的码字。文献[4]提出了一种等均值等范数的最近邻矢量量化码字搜索算法, 该算法利用了一个矢量的两个特征量, 均值和2-范数, 以排除更多的不匹配码字而节省失真计算量。文献[5]利用矢量及其子矢量的平均值和方差的特性, 构造了一组更完备的不等式判据, 在编码过程中排除不可能的码字, 提高矢量量化编码的速度, 节约编码时间, 减少运算量。文献[6]提出的算法利用了哈德码变换域矢量的两个特征量:均值和方差, 从而排除更多的不匹配码字节省失真计算量。文献[7]提出了一种改进的等范数最近邻码本矢量搜索算法, 该算法预先离线计算各码本的2-范数和它与中心线的矢量夹角, 再根据各码本的2-范数进行升序排列。编码时用二分法搜索到与目标矢量2-范数最近的码本矢量, 再排除不在目标矢量形成的夹角范围内的码本矢量, 从而节省失真计算量。文献[8]介绍了一种基于范数与方差的快速码字搜索算法, 该算法采用预排序的码书和有效的删除准则, 大大减小了码字的搜索范围。文献[9]研究了一种基于均方误差 (MSE) 测度的矢量量化快速编码算法, 算法利用小波变换的特点, 合理构造矢量。结合非线性插补矢量量化技术、矢量和值差法、部分失真排除法和一些典型的小波系数的极性判断, 在搜索编码过程中, 有效排除部分候选码字。
(3) 基于变换域的快速码字搜索算法。正交变换如KLT、离散余弦变换 (DCT) 和离散小波变换 (DWT) 因具备能量集中特性而被运用到矢量量化快速码字搜索算法中来。能量集中特性, 就是能量集中在少数几个变换域系数中, 而且在变换前后能量保持不变。因此, 在变换域中找最近邻码字和在空间域 (时域) 中找最近邻码字是等价的。而变换域矢量间的平方误差往往集中在变换系数的前几维分量上, 在这种情况下使用PDS算法将非常有效。将其变换域第一维分量与变换域输入矢量第一维分量最接近的码字作为变换域搜索算法的初始匹配码字。变换域搜索算法的优点是可以不使用额外存储空间, 即可以用变换域码字覆盖原始码字, 只要在解码端对得到的变换域码字作逆变换即可。
基于小波变换的快速码字搜索算法 (Wavelet Transform Search, WTS) 的主要思想是利用小波变换将码字的能量集中到少数几个变换系数中, 然后在这些系数上利用PDS算法高效地排除不匹配码字。文献[10]提出了一种使用多控制点的三角不等式和小波变换的快速搜索算法。文献[11]提出的基于小波变换的自适应快速码字搜索算法将多个控制点的不等式应用于删除准则, 使用一种简单有效的二次分裂法选择控制码字, 加快编码速度。
基于哈德码变换的快速码字搜索算法 (Hadamard Transform Search, HTS) [12]变换虽然不是严格意义上的正交变换, 但是变换前后的能量成倍数关系, 因此在变换域中搜索最近邻码字与空间 (时) 域中搜索最近邻码字是等价的。此外, 哈德码变换矩阵的元素不是“1”就是“-1”, 故哈德码变换不需要乘法运算。文献[13]提出的算法在Hadamard变换域内, 运用Chebyshev误差和PDS算法, 通过两次判决找到匹配码字, 减少搜索时间。
(4) 基于金字塔结构的快速码字搜索算法。基于金字塔结构算法的基本思路是首先判断码字金字塔中的低级矢量 (即金字塔的顶层) 与输入矢量金字塔结构中相应的低级矢量间的失真测度是否超出范围, 若超出, 则排除码字。否则继续判断级数高的矢量间失真测度是否超出范围。若一直无法排除, 则用PDS算法排除码字。但它的缺点是需要较大的离线附加计算量和额外存储空间。文献[14]提出了一种均值金字塔搜索算法, 该算法需计算每个码字的均值金字塔并保存在码书中, 按均值大小升序排列。搜索时使用平方欧氏距离计算其最小失真, 结合上下搜索法和删除准则排除不匹配的码字。
(5) 自适应搜索范围及顺序的快速码字搜索算法。强有力的码字删除准则对于快速搜索算法显然是非常重要的。另一方面, 搜索范围和顺序决定了需要检测码字的最少数目, 它在码字搜索算法中也是至关重要的。但是, 许多算法往往只注重用各种各样的排除准则尽快地排除那些不匹配的码字而忽视了码字的搜索范围和顺序。
文献[15]提出一种子码书搜索算法, 该算法利用了相临图像块间的高相关性, 搜索码书的一部分来找到码字的最小失真。文献[16]提出一种等和值块扩展最近邻矢量量化码字搜索算法, 该算法将码书按和值大小排序分块, 并将每一块中间或中间附近的码字的和值作为本码书块的特征和值。
结束语
城市快速路的特性及关键问题综述 篇5
1 快速路的功能
城市快速路是指在城市内修建的, 中央分隔、全部控制出入、控制出入口间距及形式, 具有单向双车道或以上的多车道, 并设有配套的交通安全与管理设施的城市道路[4]。在设计中坚持技术先进、安全适用, 与城市环境相协调原则。相对于普通城市道路而言, 城市快速路具有运行速度快、通行能力大、交通事故少和土地利用率高等优点[2]。
城市快速路兼有一般城市道路和高速公路的特点, 是城市干道的升级, 高速公路进城[5]。快速路的工程设计标准比一般道路更严格, 各种控制措施要比一般城市道路更趋完备, 从某种意义上说, 它更像高速公路, 但是其标准仍然较高速公路弱。快速路的设计速度和通行能力均介于城市主干道和高速公路之间。
城市快速路的功能主要体现在以下几个方面[2,3]:联络城市各个功能分区, 满足中长距离的交通需求;分离快慢交通和长短出行;屏蔽过境交通, 提高交通安全;调节城市路网交通量;快速疏导出城交通;形成城市建设的风景带, 带动沿线的经济发展;对城市土地开发起到强烈的诱导作用;快速路同时具有防灾作用。
2 快速路建设中的关键问题
2.1 合理规模确定
对城市快速路合理规模的确定, 主要有供需平衡法、密度法和类比法三种方法[2,3]。密度法就是根据快速路网的密度来推算快速路网的规模。供需平衡法是从快速路交通容量与快速路交通需求平衡的角度提出来的, 它主要根据有控制条件下的城市车辆发展需求、快速路设施的时空消耗来确定快速路合理的建设规模。类比法旨在根据我国大城市的功能定位、现代化要求、机动化趋势及国标要求, 确定城市未来数年快速路规划建设的合理规模。这种方法需根据国内外大城市快速路所占城市道路的比例来推算不同规模城市快速路规模。
2.2 路网布局
快速路规划布局中应当坚持以下原则:与城市整体规划相匹配、与周围路网的功能相协调、最大程度吸引交通量和最低程度减少环境影响[7]。城市快速路系统布局规划的核心是交通分区, 即如何划分城市用地为“交通单元”, 并能合理适应城市及城市交通的发展与变化[2,3]。
快速路系统线网结构需与城市空间相协调, 路网布局由于城市形态的差异而不尽相同。环射放射状结构形式是我国大城市快速路系统网络的基本框架, 这是因为我国城市的发展大多是由中心向四周逐步延伸发展的, 环射路网的形成和发展是对城市用地演变的适应。除此之外, 兰州、武汉、西安等大城市因城市空间呈线形带状、历史名城保护、利用原有路网格局或自然条件限制等原因, 会根据实际情况选择独特的快速路路网布局形式[1]。
2.3 节点设计
城市快速路的节点可分为三类:通过立交匝道实现交通转换;通过辅路出入口实现交通转换;主路与辅路合并为一个道路断面整体, 然后通过车辆交织实现交通流转换。
城市快速路立交有分离式立交和互通式立交两大类。分离式立交没有匝道连接, 不增加占地, 设计构造简单, 但是上下行道路的车辆不能转道。互通式立交设有匝道连接上下行道路, 设计较为复杂, 占地也较多, 但上下行道路的车辆可相互转道。快速路与快速路或快速路与城市主路的交叉多采用互通式立交形式。我国城市快速路系统中, 常见的互通立交形式有菱形立交、环形立交、苜蓿叶形立交和定向式立交等。
快速路出入口分为与立交匝道相连接的出入口和与辅路相连接的出入口两种类型。对于交叉口用地紧张, 无法修建互通立交时, 选择靠近辅道交叉口或者在路段中修建出入口也可以实现快速路主路与辅路及其他周边路网的交通流转换。入口匝道控制的基本原理是通过调节进入快速路的交通量来保证快速路运行在最佳状态。采用合理的入口匝道控制策略, 对改善快速路和普通道路的交通状况都有益处[9,10,11]。
2.4 评价体系
城市快速路网规划方案是一个多目标和多因素的整体, 需要对其社会、经济、技术、环境等因素的综合价值进行权衡、比较、优选和决策, 因此必须引入综合评价方法, 合理全面地评价和比选最佳方案。综合评价的程序包括:确定评价对象的评价目标, 明确评价前提→建立综合评价指标体系→指标定量及标准化→确定指标权重系数→选定综合评价方法的模型和算法→对评价结果进行分析。
3 天津市中心城区快速路
3.1 系统规划
天津市中心城区快速路系统根据天津城市发展规模和机动车出行需求特征, 规划建设快速路总长度为200 km左右。根据对未来机动车交通趋势的分析, 中心城区将形成4条明显的机动车走廊, 即沿海河两岸的南北向走廊, 沿南中环线形成经过行政中心的东西走廊、在海河两岸的北端形成的第2条东西走廊。旨在通过系统的规划, 建立复合型交通走廊规划快速路系统。
3.2 设计标准
快速路车道宽度设置, 考虑现行规范并参考国内快速路经验, 小车道3.5 m, 大车道3.75 m。车道外侧布设3.5 m多功能车道, 其作用为:加减速车道、故障紧急停车和公交停靠道, 并为远期交通的发展作预留车道。此外, 在快速路断面布置、出入口间距、净空、车速及立交等级等方面均制定了明确的标准。
3.3 主辅路设置方式
天津市快速路规划宽度为六车道～八车道不等, 加上辅路及各种功能性分隔带, 宽度达数十米。快速路规划沿线分别有建成区、老城区、居民小区和工矿企业等。有的线位是利用现有旧路进行拓宽, 有的则是新辟段。有的一侧为已建成居民区, 另一侧为景观河道。因此在规划设计过程中, 根据交通发展需求、快速路系统在整个路网中的位置、区域发展状况及现状地形等综合条件, 因地制宜地选择了不同的主辅路布设方式。这些布设方式包括主辅路平行布设、主辅路分离设置、辅道单侧设置及主辅路分形设置等。这些布设方式有效地保证了快速路吸引、疏导和服务交通的目的[11]。
3.4 设计创新
天津中心城区快速路在设计理念上运用系统工程理论, 明确提出快速路的建设应成为五大系统的建设:道路工程系统、快速公交系统、智能交通系统、生态景观系统和综合服务系统, 充分体现了快速路系统的功能, 体现了以人为本的设计理念。快速路在规划设计过程中, 充分借鉴了国内外快速路的经验与教训, 参考运用有关规程, 结合天津的具体情况, 编制了“天津市快速路设计标准”, 为设计者提供了设计依据[12]。
4 结语
1) 城市快速路系统在城市道路网系统中发挥着越来越重要的作用, 它已经成为城市交通网络的空间骨架。建设城市快速路系统, 可以缓解交通压力, 提高城市交通运输的服务水平。2) 城市快速路在规划与设计过程中会涉及很多关键技术问题, 在建设中充分吸收已有的研究成果, 借鉴已建成的城市快速路的成功经验, 不仅可以提高快速路规划建设效率, 更重要的是可以确保修建的快速路能够更好地实现预定的功能, 为城市经济发展服务。3) 快速路在我国建成投入运营的时间还不长, 目前对快速路负面影响的关注和研究尚在起步阶段, 特别是快速路的噪声、安全性以及对城市地理空间的分割等, 有待进一步研究。
摘要：总结了城市快速路规模确定、路网布局、节点设计和评价体系等快速路规划与设计中的关键技术问题, 介绍了天津中心城区快速路的主要技术特点, 并得出相关结论, 以期为今后类似工程提供指导。
快速成型技术综述 篇6
目前,我国小型农业机械企业普遍采用传统的产品设计方法,重复性设计多,信息资源共享性差,标准化程度低,导致产品通用性不强。SAM产品正面临着市场全球化、需求多样化的挑战,产品的生命周期日益缩短,对SAM产品的设计手段提出了新的要求,产品快速设计方法逐渐受到重视,研究符合SAM特点的快速设计方法是当前迫切需要解决的一项课题。
SAM产品主要是指具有自主动力而无需挂接在其它动力设备上的作业机具,产品生产规模具有批量小、品种多的特点。从产品结构上来看,其主要结构之间具有相似性。针对SAM产品的这些特点,产品的设计方法在考虑成本保持不变或成本增加很少的基础上,主要从满足客户的个性化需求出发,缩短产品的设计与开发周期,实现产品的快速设计,提高市场响应能力是目前SAM产品的研究方向。
1 SAM产品设计方法研究现状
产品快速设计方法是在应用计算机辅助设计技术、信息技术和网络技术等多种现代科学技术的基础上,为缩短产品开发周期、提高企业对市场的快速响应能力的多种设计方法的总称。快速设计涉及信息集成、人工智能、并行工程、网络技术和仿真技术等多学科交叉的复杂的现代设计技术。针对于SAM产品小批量、多品种的特点,如果每个产品的设计都要经过一个完整的映射过程,并反复叠代,势必会导致设计成本的增加,延长设计周期,不利于提高产品的竞争能力。近年来,在SAM产品设计方面的研究已逐步从传统设计转向现代设计方法的应用,并在产品设计的各个阶段都取得了一定的成果,主要反映在以下几个方面。
1.1 CAD技术
在国内,CAD技术尤其是二维绘图和三维造型设计已得到广泛应用[1]。CAD技术应用于典型农业机械设计方面有不少学者做了研究,数字化建模及仿真技术得到了成功的应用[2],通过建立数字化模型,在Pro/E上进行产品设计及虚拟装配。其特点是可以对零部件的设计进行干涉检查,确保零部件之间的装配约束关系,通过虚拟装配和仿真,提高了设计效率。但由于这种方法是基于产品的实体建模,主要是针对产品的详细设计阶段,存在产品创新能力不足的缺陷。从计算机辅助概念设计在农机设备的具体应用[3]可知,通过概念设计阶段的功能—结构映射,可较好地反映用户需求,同时便于实现产品的创新。然而,产品概念设计阶段存在功能、行为、结构等大量的信息,从设计决策的角度来看,需要有一种标准化的信息格式来表达设计决策。目前,在SAM产品设计中,尚缺乏一个完整的SAM产品信息模型。
1.2 可重构模块化设计
模块化设计是产品快速设计的核心,功能模块的可互换性和可组合性是实现产品快速设计的基础[4]。基于模块化设计思想的SAM产品可重构设计有效地解决了产品批量与成本之间的矛盾。
可重构设计的特点是在产品族中相似部件保持基本功能、原理和结构实现方案不变的前提下,对部件的某些局部功能和结构进行调整、变更,以适应系列化产品的要求;或是通过对产品的结构形式和尺寸的调整、变更,以满足不同产品系列的要求,实现系列化产品族中关键零件的聚合[5]。产品族中产品的相似性直接关系到产品的可重构性,即所有进入可重构链的产品类型可划分为产品族的能力[6]。
目前,在SAM产品设计方法学研究方面,已基本形成了可重构模块化设计为核心的微小型农业机械设计方法和理论体系[7],从建立客户需求模型出发,通过产品族的规划和模块的合理划分,实现了SAM产品的可重构模块化设计与产品制造,使制造企业在生产品种多,而单一品种生产批量不大的情况下的制造成本明显下降,为解决微小型农业机械制造领域长期存在的产品多样化、专业化需求与企业制造成本之间的矛盾提供了一种有效的方法和理论依据。
可重构设计方法在减少制造成本的同时,也会产生部分功能和结构冗余的问题,因此这种设计方法适用于批量小、单件成本高的零部件设计。其应用前提是要能够通过可重构设计达到减少模块或零件种类的目标,而对于批量大或者本身成本占整个产品的比重不大的零部件并不适合可重构设计方法。目前,在可重构设计方法的基础上,还需要有一个基于标准化的产品设计平台和设计模式,在现有的产品设计基础上进行变型与创新,以便有效地实现产品快速设计,提高产品的市场响应能力。
1.3 可重用设计
在产品开发过程中,有效地利用已有成功的产品设计信息满足客户需求是现代产品设计的一个目标,重用先前的设计知识是缩短产品开发周期的有效手段[8]。知识重用在SAM产品设计中已逐步得到应用。旋耕作业机作为典型的设施农业作业机具,具备多种成熟产品,文献[9]利用已有的相似产品的设计方法,对其结构进行局部更新,设计出适合不同作业对象的新产品,减少了作业机的功率消耗,改善了性能,设计过程中较好地利用了已有的产品设计资源。文献[10]根据客户的模糊需求信息通过比较隶属度,在产品设计方案库中检索出最匹配的设计方案,在农用收割机设计中实现了可重用设计。知识重用在产品设计的全过程中使用,可减少重复设计,但要结合最新的技术发展不断创新,使产品不断进化。
从以上分析来看,目前在SAM产品设计中利用现代设计方法已逐渐增多,在提高产品性能、降低成本、提高客户满意度方面已取得了一定的成果,但在如何快速应对客户个性化需求方面的研究仍然偏少。从产品的整个设计周期来看,还需要在缩短开发周期、减少重复性设计方面改进设计手段。因此,需要寻求一种快速高效、灵活多变的设计方法,以满足市场需求多样化和专业化的要求。
2 SAM快速设计方法的发展趋势
长期以来,SAM产品的设计是设计人员根据原有相似产品的物理模型通过经验改进而来,大部分工作在二维图纸上实现,从产品构思到生产的周期长,不适于现代产品设计。通过分析国内外对产品快速设计方法的研究现状,并结合SAM产品的特点,未来SAM产品的设计方法将从以下几个方面进行。
2.1 模板化产品设计
基于模板的设计思想最早应用于计算机应用软件,以办公自动化软件为典型,而将模板技术应用于工程设计领域[11]是近几年逐步开展起来的,目前在建筑、机械、图像处理等领域有所应用。设计模板通常被定义为:以预定的格式表达设计过程,并以此为起点用于特定的设计应用,每次应用时无需对其格式进行重建[12]。因此,设计模板必须具有可重用性、柔性、可存储性以及模块化结构,能起到设计指南的作用。
实现模板化产品设计的关键技术是建立数字化产品信息模型[13]、标准化数据库建设。产品开发过程中的每一步存在的信息流需要一个信息载体,这些信息可在设计模板中定义,通过设计模板,可了解设计过程前后的各种信息[14]。基于设计模板的SAM产品快速设计过程是从组成SAM产品的模块库中提取出具有相似的功能结构单元组成设计模板对象,将以往的设计过程知识进行综合建立模板知识库,构建SAM产品设计模板,在此基础上,根据客户的功能需求,在模板库中选择合适的SAM产品设计模板,重用设计模板中存储的设计信息,在模板框架内进行结构的快速配置、重构、变型,从而开发出新产品。
设计模板较好地实现了信息集成与知识重用,使设计师在开发新产品时无需从头开始,能在一个较高层面上进行产品开发,提高了产品开发速度,但由于设计模板是基于以往的设计信息来创建的,对于新技术的运用和产品创新等方面还有大量工作要做。尤其对于复杂产品,需要探索一种有效的手段来管理与更新大量的设计模板。
2.2 标准化设计平台建设
目前,我国SAM产品生产企业众多,但产品标准化程度较低,带来的直接问题是零部件互换性差、维修难度大、市场开拓困难。在国外,利用SAM产品的标准化设计所带来的直接效益是产品的设计时间和生产时间缩短30%~50%,产品具有显著的竞争优势,同时提高了产品的安全性[15]。在实施标准化的基础上,通过数字化产品设计信息平台,建立包括产品标准件库、常用部件库、产品实例库、功能原理库、模板库及图形符号库等信息资源库。这些信息通过STEP标准和XML语言结合数据库技术进行信息集成,保证产品信息的完整性,并通过网络实现产品的协同设计。对于中小型SAM生产企业,由于受到资金、规模和技术能力的限制,要建立完整的产品设计系统尚有一定难度,但目前网络应用已十分普遍,可通过网络技术在各SAM生产企业间实现信息资源共享、技术共有、技术创新,推动技术进步与升级。
2.3 知识工程与人工智能的应用
随着人工智能技术的发展,设计过程中的知识运用日益受到重视。知识工程强调知识共享,不同的设计师设计不同的部件或在设计过程中的不同阶段完成设计任务,通过知识工程实现知识的重用[16]。实现知识共享的关键是建立统一的产品信息模型,并能在产品设计的各个阶段进行仿真与协同[17]。尤其是在新产品开发阶段,重用设计知识是实现产品快速设计的有效方法。通过知识集成模型,在产品设计过程中记录并存储设计过程产生和使用的全部知识,并将以往的设计过程及设计经验作为新产品设计的模板。根据客户需求给模板提供部分信息或对模板做适当的修改,自动推理出满足要求的设计结果[18]。
专家系统作为人工智能的一个分支,在SAM产品设计方面发挥了重要作用。在农业机械设计中引入专家系统,可有效地解决农机企业重复设计多、信息资源利用率低的难题[19]。建立SAM产品的专家系统可使最新的设计知识与理念得到充分的集成。
3 结束语
基于快速成型技术的快速模具制造 篇7
1.1 含义
快速成型技术英语名:Rapid Prototyping&Manufacturing, 缩写为RP, 是20世纪80年代末90年代初兴起并迅速发展起来的新的先进制造技术。其特点是可以不需机加工设备或者模具即可快速制造形状极为复杂的工件, 从而在小批量产品生产或新产品试制时节省时间和初始投资。快速成型技术 (RP) 的成型原理是基于离散-叠加原理而实现快速加工原型或零件。快速加工原型和快速加工零件指的的并不是一种东西, 并且其作用也是完全不同的。前者指的是能代表一切性质和功能的实验件, 一般用于新产品的测试, 便于评价, 而且制作的数量也是比较少的。而后者值得是最终产品, 是可以直接利用的。但是快速加工原型和快速加工零件在生产中使用得都比较多, 两者具有不同的作用, 生产商会根据生产的具体要求来选择其中一种, 或者两种一起使用。
快速成型技术 (RP) 的成型过程主要分为以下4步:
第一步:通过计算机的CAD软件, 建立好将要生产的东西的三维模型, 这是最关键的一步, 没有模型什么都做不了, 并且制作的模型一定要完整, 便于接下来的操作。
第二步:在计算机中, 对建立好的模型进行分层切片, 虽然这只是一个模拟过程, 但是还是需要尽可能贴近实际, 要沿同一个方向进行切片, 不能每次的切片方向都不同, 这样不利于生产, 会增加生产过程中不必要的麻烦。
第三步:把在计算机内切出来的每一个薄片的信息传递给快速成型的系统中去, 并控制这个系统把原材料逐层加工, 逐层叠加, 最后形成三维实体。
第四步:再经过一系列的加工处理, 最后就形成实际零件了。
经过20多年的发展, 快速成型技术 (RP) 有较大发展, 应用非常广泛, 尤其在汽车制造, 航天航空, 建筑, 家电, 卫生医疗及娱乐等领域有强大的应用。
1.2 分类
目前基于快速成型技术 (RP) 开发的工艺种类较多, 可以分别按所用材料划分, 成型方法划分等。利用激光或其他光源的成型工艺的成型:立体光造型 (简称SL) , 或光固化快速成型;叠层实体造型 (简称LDM) 选择性激光烧结 (简称SLS) 形状层积技术 (简称SDM) ;利用原材料喷射工艺的成型:熔融层积技术 (简称FDM) ;三维印刷技术 (简称3DP) 其他类型工艺有:树脂热固化成型 (LTP) ;实体掩模成型 (SGC) ;弹射颗粒成型 (BFM) 空间成型 (SF) ;实体薄片成型 (SFP) 。
2. 典型快速成形工艺方法
2.1 立体光刻技术
SLA的工作原理采用紫外激光器为能源, 把设计出来的三维模型进行水平切片。
其中紫外激光器有两种:一种是氦一福激光器, 另一种是氨离子激光器。两种激光器的波长和功率都是不一样的, 可以根据实际情况灵活选择。
在对模型进行切片的过程中, 可以知道被分层的一些信息, 然后计算机会根据这些信息进行接下来的处理, 让激光束进行扫描, 被扫描到的范围中存在液态光敏树脂, 它会变成固体, 形成了薄的固体截面。接着工作台下降一层的高度, 重复上述步骤, 逐层逐层地叠加上去, 直到模型制作完成。
模型制作完成之后, 不是直接利用的, 还需要进行硬化处理, 不然的话, 模型很容易被破坏掉, 硬化之后, 还需要进行打光、电镀、喷漆, 让整个模型看起来更加美观, 之后就可以进行质量检查了, 检验合格之后就可以进行包装、出售了。
2.2 薄材叠层成形技术
薄材叠层成形技术与立体光刻技术存在一些类似的地方, 都有利用到激光, 只不过前者是利用激光对原料纸进行切割和粘合, 后者是利用激光固化液态光敏树脂, 并且两种技术生产出来的产品也是不同的, 前者生成的是零件的模型, 后者生成的是整个的模型。
在制作过程中, 两者也存在共同点, 比如:都是一层一层地叠加, 制作的时候工作台都是需要连续下降的。
下面将具体阐述其制作方法:
第一步, 单面涂有热熔胶的纸通过加压粘结在一起, 等到计算机得到了分层CAD模型的具体数据之后, 就会操控激光器对一层纸进行切割, 并且是将纸切割成将要制成的零件的内外轮廓。
第二步, 接着将新的一层纸再叠加在上面, 重复上述步骤。
在制作过程中, 值得注意的一点是, 虽然工作台会连续下降, 但切割掉的纸片不会随着工作台下降, 需要停留在原处, 起到一个支撑和固化的作用。
这个技术有两个优点:第一个是成形速率高, 可以节省不少时间, 能更快地投入生产, 第二个优点是成本比较低, 及时制作毁了, 也不会损失太多, 并且其质量还是非常好的。
2.3 选区激光粉末烧结技术 (SLS)
SLS利用的是激光束, 原理还是逐层制造。激光束可以有选择地把工作台上粘结的金属粉末或者废金属粉末融化, 等到烧结成型之后, 就形成了一个截面。相同的道理, 再铺上一层粉末, 在此利用激光束进行烧结, 就这样逐层制造, 逐层粘结, 最后制造出三维实体。
SLS的优点就是在于它可以直接烧结粉末, 不需要将粉末融化后再成形, 而是直接成形, 并且这种技术的成形材料范围是非常广泛的, 大部分材料都适合。
2.4 熔融沉积成形技术 (FDM)
这种技术加工的原材料不像SLS是粉末, 而是丝材, 但是这些丝材是要在融化之后再利用的, 融化地点就是在喷头中, 然后才进行进一步的加工。
2.5 三维打印技术 (TDF)
这种技术不依赖激光, 它是通过喷头喷射出液态材料形成三维实体, 当然这种液态材料也是有要求的, 它不能像水一样, 完全没有可塑性, 要求需要具有一定的可塑性, 能够很好地形成实体。这种技术的应用范围还是比较广泛的, 比较常见的就是应用在制作陶瓷上。
3. 快速成形模具制造
模具是一种技术性高的产品, 对于传统的模具制造而言, 制造过程十分复杂, 还要考虑各种各样的影响因素, 而且制造周期也比较长, 中等复杂的模具的制造时间一般不会少于3个月, 可想而知, 对于复杂模具的制作将要花费更长的时间。所以RP技术可谓是应运而生, 对于一些制作量比较少的产品, RP技术发挥的作用非常大, 不管模具的难度如何, 制作速度都是非常快的, 而且质量也是非常不错的。
3.1 直接制造金属模具
制造一些工期比较短, 而且数量也比较少的零件的时候, 最好的方法其实是直接制造模具。
这种方法的操作方法是用选域激光烧结直接制作铸造型壳。具体的步骤是包括两步, 第一步是形成型壳的CAD图形, 第二步是形成型壳。
型壳的CAD图形是在CAD软件中形成的, 经过相应地处理, 一些补充设计, 如浇冒口系统, 最后就得到了。
型壳的出炉是通过SLS烧结形成的, 将里面的粉末清理干净了, 就得到型壳了。
这种方法的优点就是能够保证在几天内完成非常复杂的零部件模具的制造, 而且模具越复杂越能显示其优越性。
3.2 间接制造金属模具
快速成形可用来间接制造模具。间接制模法指制硬模具, 或采用喷涂金属法获得轮廓形状, 或者制作母模复制软模具等。对快速成形制造技术得到的原型表面进行特殊的处理后代替木模, 直接制造石膏型或陶瓷型, 或者由原型经硅橡胶模过渡转换得到石膏型或陶瓷型, 再由石膏型或陶瓷型浇注出金属模具。
4. 快速成型模具制造应用
RP的快速模具制造的方法一般有两大类:一是直接法, 二是间接法。不同的方法使用于不同的情境, 制作工艺也是不尽相同的, 但是制造出来的产品质量确实一样的好。前者体现在选择性激光烧结法上, 这种方法制造出来的模具, 可以使用非常长的时间。但这种方法也是优缺点的, 就是在烧结过程中, 材料可能会发生收缩现象, 这种收缩现象是比较难以控制的, 所以制造出来的模具的精确度不是很高, 需要反复地实验。
间接法是快速制造模具过程中经常使用的方法。因为各种因素的限制, 生产出来的模具是不能完全代替最终的成品的, 需要经过市场检验, 检验合格之后, 是需要用实际材料进行制造的。
软质模具因其所使用的软质材料 (如硅橡胶、环氧树脂等) 有别于传统的钢质材料而得名, 由于其制造成本低和制作周期短, 因而在新产品开发过程中作为产品功能检测和投入市场试运行, 以及国防、航空等领域单件、小批量产品的生产方面受到高度重视, 尤其适合于批量小、品种多、改型快的现代制造模式。目前, 软质模具制造方法主要有硅橡胶浇注法、金属喷涂法、树脂浇注法等。
软质模具虽然有诸多优点, 但它的适用范围也比较受限制, 如果要生产上万件或是几十万件的产品时, 软质模具就不适合了, 还是得需要硬质磨具。而硬质模具指的就是钢质模具, 而现在利用快速成形技术制作钢质模具的主要方法有3种, 包括熔模铸造法、电火花加工法以及陶瓷型精密铸造法。所以说, 物有所长, 再好的工具也有其短板的一面, 我们要做的就是选择最适合待生产产品的工具, 提高工作效率, 降低生产成本, 保证产品质量。
摘要：快速成型技术是一种新的技术, 应用在模具制造中, 节约了模具制造的时间及成本, 本文讨论了快速成型技术的工艺方法。
关键词：快速成型技术,快速模具制造,应用
参考文献
[1]张秀国.快速模具制造技术的现状及其发展趋势[J].科技与企业, 2012 (21) :34.