叠层制造中基于混合遗传算法的分层方向优化

给出了叠层制造领域中零件制作方向优化的3种单目标模型，且单目标优化分别以提高原型表面质量、减少支撑和缩短制作时问为目标；单目标优化模型的解集包含了此目标意义下零件的最优、较优分层方向。提出了零件制作方向优化的带权一声模理想点综合决策模型。设计了一种经改进的混合遗传算法，并用其对零件制作方向优化的3种单目标模型及综合决策模型进行了求解。工艺实验不仅证实了提出的个单目标模型及综合决策模型的正确性与通用性，且证明出基于混合遗传算法的分层方向优化算法具有运算快速、可靠等优点。     

非线性规划在激光快速成型制作方向优化中的应用

在激光固化快速成型中，零件的制作方向直接影响看零件的制作精度和制作时间。这里综合考虑零件制作过程中的变形、台阶效应、过固化和制作时间等因素，提出了制作方向优化模型。并使用逐步搜索法、步长加速法、单纯形法和遗传算法对模型进行了优化运算，并通过实验对优化的结果进行了验证。     

汽车车身冲压件拉延方向自动确定算法研究

车身冲压件拉延方向正确与否是决定能否加工出合格零件的重要因素,为了能够在冲压件成形仿真之前自动获得合理的拉延方向,提出了以冲压件的拉延接触面的面积为目标函数的拉延方向自动生成算法。算法基于拉延方向可行域的约束,建立拉延接触面积优化函数,通过在可行域内的遗产算法对接触面积进行优化,以可行域内接触面接最大为优化目标。实际测试结果表明,设计的拉延方向自动确定算法准确、高效。     

稳定性约束的FDM成形零件建造方向优化设计

增材制造(3D打印)零件的建造方向对制造成本、表面质量、建造稳定性等指标有着重要影响。以绕打印平台坐标轴旋转的3个角度描述建造方向，建立了以台阶效应引起的体积误差表征表面质量、以支撑材料体积和零件打印分层数描述制造成本的多目标优化模型，采用多目标进化算法(MOEA/D)分别实现了基于FDM工艺的两种不同复杂程度零件的建造方向优化。针对优化解集中的零件建造方向存在不稳定、数量偏少且分布离散问题，提出一种基于自支撑表面悬空体积的稳定系数指标来量化建造方向的稳定程度。结合对目标函数的连续性改进，重新建立了考虑建造方向稳定性的多目标优化模型并进行有效求解。优化结果表明，改进目标函数的连续性能获得更多优化解，定义的稳定系数指标能有效量化零件建造方向的稳定程度；当稳定系数小于稳定性阈值0.6时，两种零件优化获得的建造方向均能满足零件建造方向的稳定性要求。     

快速成形中CAD模型的数据处理技术

三维CAD模型及其数据处理是快速成形制造中不可缺少的重要环节和技术基础。从实际工程需求出发,给出了快速成形制造中获取CAD模型的两条途径对CAD到RP的数据接口转换技术、分层及制作方向优化技术进行了全面分析,指出了其中存在的问题和努力方向,最后提出了CAD模型直接用于快速成形制造可采取的技术路线。     

基于脉冲微束等离子弧焊的快速成形中的搭接参数

对基于脉冲微束等离子弧焊接(PMPAW)的直接金属快速成形中成形轨迹间的搭接进行了研究。建立了成形轨迹间的搭接模型,分析了成形轨迹断面宽度与高度之比(宽高比)、轨迹间的中心距、搭接率等参数之间的相互关系及其对成形件性能的影响。用HOOCr21Ni10不锈钢进行了不同搭接参数的成形试验,并对成形件进行了表面平整度、抗拉强度和断后伸长率的测试。试验结果显示,采用宽高比大的成形轨迹制作的零件其三项测试结果均高于用宽高比小的成形轨迹所制作的零件。成形件纵向抗拉强度和断后伸长率优于横向,采取了层间多方向交替扫描的成形方式来获得整体上各向同性的零件。     

数控渐进成形中的鼓包问题分析

针对渐进成形过程中的鼓包问题,分析了该现象的形成原因,利用简单试验法分析了零件成形角度、成形深度、成形零件直径、零件形状对鼓包问题的影响规律;并采用三因素两水平的正交试验方法分析了工具头直径、板料厚度、每层进给量及其交互作用对成形结果的影响。结果表明:板料成形角度越小鼓包高度越大,通过优化成形工艺参数可以减小鼓包高度,采用渐进成形正成形方法可以从根本上解决鼓包问题。     

面曝光快速成形系统制作工艺参数的优化研究

应用田口方法的信噪比(SN)对液面曝光辐照度、曝光时间、液面等待时间及面收缩补偿系数4个主要影响面曝光快速成形的因素进行了优化试验研究。采用自由度为26的L27(313)形式的正交表,通过实验得到各个因素不同水平对应的制作零件尺寸误差的信噪比。实验结果的直观分析和方差分析表明:面收缩补偿系数、液面曝光辐照度、面收缩补偿系数与液面曝光辐照度的交互作用及液面等待时间对制作精度有显著影响;面收缩补偿系数与液面等待时间之间的交互作用对制作精度有一定的影响。针对面曝光快速成形系统,得出了以曝光平面内的制作精度为优化目标的制作参数的最佳组合。试验结果表明:在最佳的制作工艺参数条件下,曝光平面内的制作误差在±10μm范围内,显著提高了面曝光快速成形制作精度。     

等离子熔射法快速制作金属零件

对等离子熔射法快速制作金属零件进行实验研究,包括母模制作、母模表面处理、熔射成形、脱模方法、制作后处理.采用该技术,成功制得镍基合金薄壁零件.     

快速成型制作的时间分析及多零件制作的组合布局优化研究

由于快速成型系统的运行成本很高,需要研究缩短零件的制作时间和减小制作成本的方法。基于SOUP600GH光固化成型机,介绍了零件具体的制作过程和制作时间组成,分析了零件制作方向、分层厚度以及激光扫描速度等因素对优化制作效率的影响。通过10组多零件制作实验,对每组单个零件的平均制作时间进行分析对比,指出了多个零件同时制作对提高制作效率的显著作用,进而主要从减少辅助制作时间的角度研究了多零件制作组合布局优化的准则和方法,并用矩形包络简化布置的方法建立了二维布局优化的数学模型。研究表明,多零件制作及其组合布局优化对提高快速成型的制作效率和降低制作成本都具有重要意义。     

理想材料零件RP制造中的生长方向优化研究

对生长方向优化展开讨论，通过综合考虑几何和材料两方面特征的影响，提出了以最小分层数为目标、以零件整体稳定性为约束条件的生长方向优化算法，并利用建立在单纯剖分基础上的理想材料零件CAD数据交换格式，通过实例验证了该生长方向优化算法足以应用在非均匀材料零件的分层制造中。     

PART BUILDING ORIENTATION OPTIMIZATION METHOD IN STEREOLITHOGRAPHY

Aiming at the part quality and building time problems in stereolithography (SL) caused by unreasonable building orientation, a part building orientation decision method in SL rapid prototyping (RP) is carried out. Bringing into fall consideration of the deformation, stair-stepping effect, overcure effect and building time related to the part fabrication orientation, and using evaluation function method, a multi-objective optimization model for the building orientation is defined. According to the difference in the angles between normal vectors of triangular facets in standard triangulation language (STL) model and z axis, the expressions of deformation area, stair-stepping area, overcure area are established. According to the characteristics in SL process, part building time is divided into four sections, that is, hatching scanning time, outline scanning time, support building time and layer waiting time. Expressions of each building time section are given. Considering the features of this optimization model, genetic algorithm (GA) is used to derive the optimization objective, related software is developed and optimization results are tested through experiments. Application shows that this method can effectively solve the quality and efficiency troubles caused by unreasonable part building orientation, an automatic orientation-determining program is developed and verified through test.     

模具模腔的一种快速制造方法

在快速成型技术的一个重要分支——选择性激光烧结的基础上 ,详细介绍了选择性激光烧结技术与电火花加工技术和粉末冶金中的金属熔渗技术相结合 ,制作三维复杂模具模腔的工艺方法 ,同时给出了一个典型加工实例     

快速成型与制造技术体系分析

快速成型技术经过十几年的发展，已经与其它相关技术结合构成了一个比较完整的技术体系。快速成型技术的本质是信息处理与转换，本文从这一角度出发对其中信息及信息转换进行了分类分析，并从信息论的角度对各个信息转换处理环节进行了分析，揭示了技术体系中各项技术之间的内在联系。本文对该技术体系的特点进行了分析，对网络时代快速成型与制造技术的发展策略进行了探讨，提出了快速成型技术体系虚拟集成的概念。     

制造技术的一次重大突破——快速原型与制造技术

介绍了快速原型与制造（ＲＰ＆Ｍ）技术的原理、应用范围及典型ＲＰ＆Ｍ系统的生产过程,简要分析了主要ＲＰ＆Ｍ系统的优缺点,对ＲＰ＆Ｍ技术的发展方向提出了几点看法。     

快速成形及其在快速制模中的应用

快速成形（ＲＰ＆Ｍ）作为一种新兴的先进制造技术,已成功地实现了快速原型制造,正向快速制模（ＲＴ）方向迅速发展。本文介绍了快速成形技术的现状及其在快速制模尤其是快速金属模具制造方面的应用,探讨了制约快速制模技术发展的关键问题和该技术的发展趋势。     

快速成形制造网络化服务系统关键技术

阐述快速成形制造(RP&M)技术中采用分布式组件结构所搭建的网络化服务集成系统的体系结构,并按照各组件所具有的特点对系统进行功能设计。建立包含目标层、准则层及方案层的RP&M工艺决策的指标体系,提出一种基于专家系统和模糊综合评判的RP&M工艺选择的新方法,构建RP&M制造工艺选择的决策支持系统。对RP&M协同制造的过程规划进行研究,采用时间尺度原则确立各种RP&M工艺监控点,为过程管理与监控提供理论依据。实际开发的网络化服务系统经应用表明,可以方便、快捷地支持企业新产品远程开发。     

A Six-sigma approach for benchmarking of RP&M processes

This paper presents a methodology of using six-sigma quality tools for benchmarking of rapid prototyping & manufacturing (RP&M) processes. It involves the fabrication of a geometric benchmark part and a methodology to control and identify the best performance of the process to reduce the variablity in the fabricated parts. The approach is demonstrated with a case study based on the direct laser sintering (DLS) process for prototyping using plastic powder. In the case study an identified set of six-sigma/ statistical process control tools is employed to determine and best tune factors affecting the desired outcomes of the built parts.     

Build orientation determination of multi-feature mechanical parts in selective laser melting via multi-objective decision making

Selective laser melting (SLM) is a unique additive manufacturing (AM) category that can be used to manufacture mechanical parts. It has been widely used in aerospace and automotive using metal or alloy powder. The build orientation is crucial in AM because it affects the as-built part, including its part accuracy, surface roughness, support structure, and build time and cost. A mechanical part is usually composed of multiple surface features. The surface features carry the production and design knowledge, which can be utilized in SLM fabrication. This study proposes a method to determine the build orientation of multi-feature mechanical parts (MFMPs) in SLM. First, the surface features of an MFMP are recognized and grouped for formulating the particular optimization objectives. Second, the estimation models of involved optimization objectives are established, and a set of alternative build orientations (ABOs) is further obtained by many-objective optimization. Lastly, a multi-objective decision making method integrated by the technique for order of preference by similarity to the ideal solution and cosine similarity measure is presented to select an optimal build orientation from those ABOs. The weights of the feature groups and considered objectives are achieved by a fuzzy analytical hierarchy process. Two case studies are reported to validate the proposed method with numerical results, and the effectiveness comparison is presented. Physical manufacturing is conducted to prove the performance of the proposed method. The measured average sampling surface roughness of the most crucial feature of the bracket in the original orientation and the orientations obtained by the weighted sum model and the proposed method are 15.82, 10.84, and 10.62 μm, respectively. The numerical and physical validation results demonstrate that the proposed method is desirable to determine the build orientations of MFMPs with competitive results in SLM.