工程材料与材料成型工艺毕业论文

基本学制：四年 | 招生对象： | 学历：中专 | 专业代码：080203

培养目标

培养目标

培养目标：本专业培养适应21世纪现代化建设需要，德、智、体等方面全面发展，具有强烈的 爱国敬业精神、社会责任感、良好的工程素质、职业道德和人文科学素质，具备机械科学、材料科 学、自动化及计算机基础知识和应用能力，能够在材料加工理论、材料成型过程自动控制、成型工 艺过程及装备设计及先进材料工程等领域从事科学研究、技术开发、设计制造、生产组织与管理， 具有实践能力和创新意识的复合型高级工程科技人才。

培养要求：本专业学生主要学习自然科学及机械工程、材料科学、材料成型加工工艺及技术 和装备的设计方法与控制理论等方面的基本理论和专业基础知识，接受工程素质和人文科学素 质的基本培养和工程师的基本训练，具备在本专业领域从事设计、制造、技术开发、科学研究、生 产组织与管理等方面的基本能力。

毕业生应获得以下几方面的知识和能力：

1．较系统地掌握本专业领域宽广的基础理论与基本知识，主要包括力学、机械学、电工与电 子技术、材料科学、自动化基础、材料成型与控制基础、市场经济及企业管理等基础知识；

2．掌握较扎实的自然科学基础、社会科学和经济管理方面的基本理论知识，具有一定的文 学艺术修养和较好的人文科学素养；

3．具有较强的自学能力和信息获取、处理、分析、总结和表达能力，具有计算机和外语应用 能力，具备初步从事与本专业有关的产品与工艺研究、设计、开发和生产组织与管理的能力；

4．了解国家有关行业和企业管理与发展的重大方针、政策和法规以及本专业相关的职业和 行业的生产、设计、研究与开发、环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法律、法规以及技 术标准，能正确认识工程对于客观世界和社会的影响；

5．了解材料成型及控制工程领域最新的发展动态，包括新工艺、新方法、先进的成型设备和 控制方法以及新的成型理论知识；

6．掌握基本的创新方法，具有追求创新的态度和意识，具有综合运用理论和技术手段设计 系统和过程的能力，设计过程中能综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等因素；

7．具有初步的组织管理能力，较强的交流沟通、环境适应和团队合作能力，以及终身学习 能力；

8．具有全球意识、国际视野和跨文化交流能力，了解全球化背景下工程技术问题对环境和 社会的影响。

主干学科：材料科学与工程、机械工程及自动化、力学。

核心知识领域：工程图学、工程力学、机械设计基础、电工电子基础、控制工程基础、材料成型 技术基础、金属凝固原理及技术、金属塑性成型原理、材料连接原理与技术、材料成型设备、材料 加工CAD/CAE/CAM技术基础、先进材料成型技术与理论、热加工传输原理等。

主要实践性教学环节：金属工艺实习、电子工艺实习等工程训练以及机械设计课程设计、专 业课程设计、认识实习、生产实习、毕业设计（论文）、科技创新与社会实践等。

主要专业实验：

1．工程力学实验、机械设计基础实验、电工电子技术基础实验、传动与控制技术实验等专业 基础实验；

2．热处理原理与工艺实验，包括退火、正火、淬火、回火等基本热处理工艺，以及钢铁热处理 后的各种主要的组织形态及性能实验等；

3．金属液态成型工艺实验，包括液态金属流动性测试、铸件温度场测试和定向凝固等；

4．塑性加工力学实验，包括真实应力一应变曲线测试、摩擦因子的测定、平面变形抗力的测 定和硬化曲线的测定等；

5．焊接原理实验，包括焊接热循环测定、焊接过程中的变形测定、焊接接头中残余应力的测 定等；

6．模具设计实验，包括模具拆装和模具CAD/CAM设计等；

7．材料成型过程的计算机模拟实验； 8．材料成型设备实验； 9．特种热加工成型工艺实验。 修业年限：四年。 授予学位：工学学士。

职业能力要求

职业能力要求

专业教学主要内容

专业教学主要内容

《材料热力学》、《自动控制原理实验》、《CAD技术基础》、《模具制造工艺学》、《动力学》、《表面工程学》、《材料加工工程》、《金属学及热处理》、《模具材料及失效分析》、《材料力学性能》 部分高校按以下专业方向培养：模具、焊接技术、模具设计制造及自动化。

专业（技能）方向

专业（技能）方向

机械制造类企业：生产过程控制、技术开发、机械制造、塑性加工、焊接材料、模具设计与制造、热处理、金属材料加工。

职业资格证书举例

职业资格证书举例

继续学习专业举例

就业方向

就业方向

就业方向：该专业学生毕业后可在工业生产第一线从事热加工领域内的设计制造、试验研究、运行管理和经营销售等方面工作。从事职业有机械设计/制造、材料类、机械制图、模具设计/制造与维修等。

对应职业（岗位）

对应职业（岗位）

材料成型及控制工程是研究塑性成型及热加工改变材料的微观结构、宏观性能和表面形状过程中的相关工艺因素对材料的影响，解决成型工艺开发、成型设备、工艺优化的理论和方法;研究模具设计理论及方法，研究模具制造中的材料、热处理、加工方法等问题。 该专业是国民经济发展的支柱产业，是制造业的核心专业，是先进制造业和智能制造技术(比如3D打印)的主要专业。

摘要:介绍快速成型技术的原理,重点讨论了与快速成型相关的技术,并试图将此技术充分应用于产品设计评价,以期缩短产品的开发周期。 关键词:快速成型;RP;反求工程引言随着科技进步和全球市场一体化的形成,现在工业正面临产品的生命周期越来越短的代写论文问题,作为一种新产品开发的重要手段,快速成型能够迅速将设计思想转化为产品的现代先进制造技术。它为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段,提高产品研发的效率。1快速成型技术原理在工业产品设计过程中,设计师往往希望能快速由三维CAD模型,得到产品的实物模型,快速成型技术可以满足这种需求。快速成型(Rapid Prototyping,RP)技术是一种基于离散/堆积成型思想的新型成型技术,它根据零件或物体的三维模型数据,快速、精确地制造出零件或物体的实体模型。2关键技术制造工艺目前,世界上已有几十种不同的快速成型工艺方法,比较成熟的就有十余种。其中光固化成型法(Stereo Lithography Apparatus,SLA)、叠层实体制造法(Laminated Object Manufactur-ing,LOM)、熔融沉积法(Fused Deposition Model-ing,FDM)、选择性激光烧结法(Selective LaserSintering,SLS)和3DP(Three DimensionalPrinting and Gluing,也称3DPG)五种方法,在世界范围内应用最为广泛。对于RP制造工艺的研究,一方面是在原有技术基础上进行改进,另一方面是研究新的成型技术。新的成型方法,如三维微结构制造、生物活性组织的工程化制造、激光三维内割技术、层片曝光方式等。成型材料成型材料是决定快速成型技术发展的基本要素之一,它直接影响到原型的精度、物理化学性能以及应用等。与RP制造的4个目标(概念型、测试型、模具型、功能零件)相适应,使用的材料不同,概念型对材料成型精度和物理化学特性要求不高,主要要求成型速度快。如对光固化树脂,要求较低的临界曝光功率、较大的穿透深度和较低的粘度。测试型对于材料成型后的强度、刚度、耐温性、抗蚀性等有一定要求,以满足测试要求。如果用于装配测试,则对于材料成型的精度还有一定要求。模具型要求材料适应具体模具制造要求,如对于消失模铸造用原型,要求材料易于去除。快速功能零件要求材料具有较好的力学性能和化学性能。从解决的方法看,一个是研究专用材料以适应专门需要;另一个是根据用途分类,研究几类通用材料以适应多种需要。加工精度影响成型件精度的主要因素有两方面:一是由CAD模型转换成STL格式文件以及随后的切片处理所产生的误差;二是成型过程中制件翘曲变形,成型后制件吸入水分,以及由于温度和内应力变化等所造成的无法精确预计的变形。为了解决第一类问题,正在研制直接切片软件和自适应切片软件。所谓直接切片是不将CAD模型转换成STL格式文件,而直接对CAD模型进行切片处理,得到模型的各截面层轮廓信息,从而可以减少三角面近似化带来的误差,所谓自适应切片是快速成型机能根据成型零件表面的曲率和斜率自动调整切片的厚度,从而得到高品质的光滑表面。为解决第二类问题,正在研究、开发新的成型方法、新的成型材料及成型件表面处理方法,使成型过程中制件的翘曲变形小,成型后能长期稳定不变形。与RP技术相关软件软件是RP系统的灵魂,其中作为CAD到RP接口的数据转换和处理软件是其关键。不同CAD系统所采用的内部数据格式不同,RP系统无法一一适从,这就要求有一种中间数据格式既便RP系统接受又便于不同CAD系统生成,STL(Stereo Lithography)格式应运而生了,STL文件是用大量空间小三角形面片来近似逼近实体模型。由于STL格式具有易于转换、表示范围广、分层算法简单等特点,为大多数商用快速成形系统所采用,现己成为快速成形行业的工业标准。但是,STL模型也存在许多不足之处:精度不足。由于STL模型用大量小三角形面片来近似逼近CAD模型表面,造成STL模型对产品几何模型的描述存在精度损失,并且在对多张曲面进行三角化时,在曲面的相交处往往产生裂缝、孔洞、覆盖及相邻面片错位等缺陷。数据冗余度大。STL模型不包含拓扑信息,三角形面片的公用点、边单独存储,数据的冗余度大。随着网络时代的到来,STL模型数据冗余大的不足也使其不利于远程RF的数据传输,难以有效支持远程制造。3快速成型技术的应用在外观及人机评价中的应用新产品开发的设计阶段,虽然可借助设计图纸和计算机模拟,但并不能展现原型,往往难以做出正确和迅速的评价,设计师可以通过制作样机模型达到检验的目的。传统的模型制作中主要采用的是手工制作的方法,制作工序复杂,手工制作的样机模型不仅工期长,而且很难达到外观和结构设计要求的精确尺寸,因而其检查外观及人机设计合理性的功能大打折扣。快速成型设备制作的高精度、高品质样机与传统的手工模型相比较可以更直观地以实物的形式把设计师的创意反映出来,方便产品的外观造型和人机特性评价。现在的快速成型加工得到的成型件都是单一颜色,颜色主要由材料决定,为了对产品色彩外观进行评价,有时需要手工涂色,随着彩色成型技术的发展,这方面的问题可以解决。人机评价主要包括成型件尺寸及操作宜人性,快速成型可以很好地满足这方面的要求。在产品结构评价中的应用通过快速成型制成的样机和实际产品一样是可装配的,所以它能直观地反映出结构设计合理与否,安装的难易程度,使结构工程师可以及早发现和解决问题。由于模具制造的费用一般很高,比较大的模具往往价值数十万乃至几百万,如果在模具开出后发现结构不合理或其他问题,其损失可想而知。而应用快速成型技术的样机制作可以把问题解决在开出模具之前,大大提高了产品开发的效率。与反求工程结合反求工程(Reverse Engineering,RE)也称逆向工程,就是用一定的测量手段对实物或模型进行测量,然后根据测量数据通过三维几何建模方法重建实物的CAD数字模型,从而实现产品设计与制造过程。对于大多数产品来说,可以在通用的三维CAD软件上设计出它们的三维模型,但是由于对某些因素,如对功能、工艺、外观等的考虑,一些零件的形状十分复杂,很难在CAD软件上设计出它们的实体模型,在这种情况下,可以通过对模型测量和数据处理,获得三维实体模型。作为一种新产品开发以及消化、吸收先进技术的重要手段,反求工程和快速成型技术可以胜任消化外来技术成果的要求。对于已存在的实体模型,可以先通过反求工程,获取模型的三维实体,经过对三维模型处理后,使用快速成型技术,实现产品的快速复制,缩短了产品开发周期,大大提高产品的开发效率。结束语快速成型技术可以大大缩短产品的开发周期,满足产品的个性化、多样化需求,在工业设计中得到广泛应用。但由于该技术的制作精度、强度和耐久性还不能满足工程实际的需要,加之设备的运行及制作成本高,一定程度上制约着RP技术的普遍推广。随着研究的不断深入,制约快速成型发展的因素会逐步解决,应用领域会不断得到拓展。参考文献[1]孙秀英.面向RP的VRML模型浏览与分层研究[D].西安科技大学,2006.[2]丘宏扬,谢嘉生,刘斌.快速成型技术研究中的若干关键问题[J].锻造机械,2001.[3]徐江华,张敏.快速成型技术在工业设计中的应用[J].包装工程,2004