【正文】 體模型前任何工具或固定裝置的設計制造的。SFF系統(tǒng)也能制造模式功能樣機通過在一個小的數量，例如熔模鑄造。此外，SFF編造用于加工的模式。所示的設計過程中的建議，將使用如圖所示的履帶式車輛。3 拓撲優(yōu)化在本文中，它是假定，TO為最佳布局的結構進行。TO的目標是最小化的結構符合量減少了45％。原來有限元模型和拓撲優(yōu)化布局示于圖 2. b和c的變化質量和遵守在TO總結于表1?？傎|量和法規(guī)遵從減少分別為45%和81%。請注意，隨機是對稱的相對于它的中間垂直的平面（X2177。X3平面）。這是因為的幾何形狀和加載是對稱的，如圖 ，邊界和軸的結構中加入寧邊界和載荷條件。 圖5 b樣條曲面圖6 隨機重建的實體模型。4 實體模型建設在本文中，三次B樣條曲線和曲面，分別用于的曲線和表面結皮，近似??的邊界點的粗結構布局。在這種近似的過程中，控制點，其中支配的B樣條曲面，被獲得。然后，通過CAD API（應用程序編程接口面），這些控制點帶來到CAD ENVIR實體模型建設。在本文中，采用SolidWorks的三維實體建模。這些進口控制點參數的邊界表面重建的實體模型，后來成為作為設計變量的形狀優(yōu)化。舉一個例子，幾何點已經代表部分的隨機的選擇和在同一B樣條曲線（圖2c和圖4）。表面結皮外多面體方法，形成由6X5個控制點，封閉的B樣條曲面的創(chuàng)建（圖5a）。同樣的，內在的B樣條曲面（4X3控制點）表示的在隨即孔創(chuàng)建（圖5b）。這些B樣條曲面導入到SolidWorks實體模型建設。在SolidWorks中，內、外創(chuàng)建實體模型腔括由外和內的B樣條表面，為信號減去了實體模型外一內固體和團結減去實體模型，與兩個端部的半割筒中如圖 6。5形狀優(yōu)化基于CAD的形狀優(yōu)化重建的實體模型，基于拓撲優(yōu)化元模型，進行設計。 PolyFEM的核心設計工作，對自適應求解器，用于FEA的形狀優(yōu)化的過程。在執(zhí)行形狀優(yōu)化迭代，基于CAD的設計速度ELD的計算來表征材料的點移動由于外形設計上變化的，使用參數映射和邊界位移的方法。同速度領域，在優(yōu)化過程中全面有限差分計算方法是利用支持形狀設計靈敏度分析sis文件（DSA）。 IMSL優(yōu)化例程，N0ONF用于解決非線性約束最優(yōu)化問題。根據變化控制點的位置，結束時的形狀優(yōu)化，則處理返回到CAD環(huán)境和更新的實體模型。圖7 形狀參數化設計圖8 隨機應力分布圖 9 最初的比較和優(yōu)化設計。例如，設計目標是小邁茲結構質量的合規(guī)約束TO和另外24個應力制約。這種設計的目標一定會實現(xiàn)通過已經設計變量。B樣條控制點的位置表面的寧設計選擇并鏈接變量耗。前兩個特性的形狀和尺寸的上部的隨機分支，作為示意圖如圖7A。同樣，第三和第四的形狀和尺寸的特征較低的分支，作為示示意圖圖7 B最后一個沿長度方向的內孔的位置（43方向）的隨機作為示意圖如圖 7C。由于對稱性，只有一半的隨機嚙合有限元分析，如圖8所示，請注意，在本研究中，p型有限元分析進行。這是因為是p元素是一般大，不易扭曲。此外，邊界和軸邊界和負載增加條件。應力分別分布在隨機初始和最優(yōu)的設計示意圖中 8a和b。優(yōu)化和原來的實體模型示于圖 9。整體減少，質量和合規(guī)分別為整個拓撲和形狀優(yōu)化47%和81%，如在表2中總結。注意從形狀優(yōu)化接收的質量減少在這個例子中最小的。6 虛擬制造常見復雜的幾何形狀汽車零件和航空航天等行業(yè)模具及模具制造，用于生產所花費時間的不同、大小和復雜的模型或模具制造從1200到3800小時不等。相當長的時間（49%177。72%）是用在銑削設計的輪廓表面（要加工的表面）的模具和模型。考慮幾何結構功能的設計變更可能影響制造成本顯著降低，反之亦然。在不同類型的加工操作，輪廓的表面銑削是最適用于模具加工?，F(xiàn)有市售CIAL VM的工具，如Pro/ MFG，支持輪廓使用各種方法，包括表面銑削度量，常曲率，等殘留高度， PRO /MFG本文采用虛擬加工。在本文中，VM應用開發(fā)和模擬制造過程優(yōu)化。而模具鑄造過程中假設用于制造壓鑄成型，包括設計和加工蓋和頂出模具。然后經過機械加工的模具可以使用壓鑄部分。制造過程的示意圖在圖10，壓鑄產生兩部分操作，通過量用于銑削和鉆孔機，去除多余的材料。此外，用銑床去除鉆孔的材料。圖10 插圖圖解制造過程。 圖11 設計的封面和噴射模。 模具設計 兩個模具，蓋，脫模器，使用Pro /E設計模具。上邊創(chuàng)建的蓋模具的頂面，如圖所示 圖11A。形狀之間建立的外蓋和脫模器模具。此外，水紋創(chuàng)建在兩個金屬模具冷卻如圖所示圖 11。注意，在本文提出的模具是25％的原來的大小。蓋和頂出模具8163。163。此外，％的收縮率是撤消修改假設的成立進入模具。圖12標準刀磨機。圖13數控銑削序列1模具的加工操作涉及量銑削，除去大部分的空腔材料，輪廓表面銑削，進一步清理型腔表面，研磨，拋光腔卸下左側扇的表面和孔鉆探水紋。選擇熱作模具鋼作為模具工件的材料。為了便于說明，只有量銑削和等高線封面上的模具進行表面銑削。開始蓋模，工件的加工操作創(chuàng)建8163。假設一個3軸機執(zhí)行兩個NC序列的量銑床。序列中刪除最佳薄膜層的工件，以產生光滑的表面。NC刀具及加工參數序列分別總結于表3和表4中。一個標準的刀具被描繪在圖12。示于表如圖4所示。圖14 數控序列2的銑削 由Pro/ MFG的NC序列模擬圖ILLU分析，如圖13和14。RST序列號產生一個光滑的表面，在第二序列切空腔，產生階梯型表面，這不是光滑的。請注意，梯層之間的距離是控制生產參數，步長深度。必須再次使用一個平滑的表面輪廓加工該空腔表面銑削。這將最大限度地減少研磨操作和增加模具的精度。假設一個3軸機執(zhí)行輪廓表面銑削，需要注意5軸銑削通常會產生更好的表面平滑的輪廓。刀具2英寸，，加工參數總結在表5中。圖15 輪廓銑削表面 輪廓表面銑削仿真，示于圖15A。機加工操作的工具路徑示于圖 15B。需要注意的是腔面仍然不順暢。曲面的大小保持在空腔表面，可以減少通過使用更小的尺寸或更小尺寸的切割。無論用哪種方式生產時間將增加。銑削作業(yè)必須采用拋光模腔表面，這是不能模擬的。模具制造，在壓鑄過程中可以進行。假設在鑄造過程中一直進行隨機部分示于圖 10。量銑削保持刀具齊整刪除多余的材料，然后創(chuàng)建隨機的孔。使用原型件為隨機工件，再次選擇3軸銑削機。量銑削仿真的中心孔，如示于圖 16A。加工時間銑削符合29分鐘，和刀具路徑示于圖中16B。使用上述虛擬機的過程中，可以保證最佳的隨機制造性。除了估計模擬和加工時間，Pro/ MFG產生切割機位置（CL）數據的自動編程工具（APT）語言[10177。12]，這是一個被國際接受的標準。CL數據可以被轉換成G碼CNC使用適當的后處理器和M代碼。單位加工的隨機成本可以被計算為C Td=N 1 Tg=2?Cm為Td，Tg的模具和原型件加工時間部分，分別為Cm的加工費用率和N的的部件數量，來模具制作。7 固體無模成形SFF技術，也稱為快速成型（RP），快速模具（RT），納入了設計過程。SFF的技術是在20世紀90年代新開發(fā)的制造技術。SFF是一種添加劑的過程，采用通過從橫截面數據輸入技術切片的三維CAD模型。CAD實體模型的產品轉換成一個立體光刻造型格式（STL），這是一個方位邊界表示法一致接受的制造方法。STL模型的隨機顯示在圖17。即使STL模型是一個近似真正的CAD幾何，可以盡量減少錯誤越來越多的三角形。這可以通過以下來實現(xiàn)指定一個較小的弦長，這是定義為真實的幾何邊界之間的最大距離和相鄰的三角形的邊，如圖 18。圖16 隨機銑作業(yè)的量孔圖17 STL模型的道路的手臂圖18 弦長一個STL曲面圖19 層的陰影模式圖20 SPI模型II系統(tǒng)然后，該方位表示切成一系列一個預先指定方向的二維斷面。切片件取決于SFF系統(tǒng)。在本文中，ModelWorks公司采用砂光機樣機。163。，建立和支持材料選擇分別為隨機的制造物理樣機。剖面線示出一個典型的層產生的ModelWorks圖案在圖19。從與最下面的橫截面的切片后的模型，SFF機創(chuàng)建一層薄薄的符合的橫截面的形狀STL模型，一個所謂的2和1/2D層。然后，系統(tǒng)創(chuàng)建一個頂部附加層，根據前一個的更高的橫截面。這個過程反復進行，直到部分完成。RP系統(tǒng)能夠創(chuàng)建小的內部腔體和復雜的幾何形狀的零件。SFF更重要的是，對于任何給定的三維CAD模型的過程相同的分層。因此，它并不需要工具，也為原型的制造過程規(guī)劃，需要對傳統(tǒng)的制造方法。MM的桑德斯原型，（圖20）是用于制造隨機的物理樣機。MM的II采用噴墨技術。塑料和蠟熔化，建立和支持材料，分別下降后，在基板上二維剖面線圖案。建立和支持被安裝在X177。Y導軌，使用驅動伺服電機，精確位置。，理論上。解決升高溫度下，以顯示的實數部分的部分浸漬在一種特殊的溶劑中的蠟的支持材料。需要注意的是塑料零件制造MM的II是脆弱的，這不是適合的功能測試。圖21 隨機的物理模型在一般情況下，SFF機可以用于以下用途：（?。┚幵煳锢碓驮O計證實陽離子的結構組件。舉一個例子，物理原型之前和之后使用MM中II制造的形狀優(yōu)化如圖 21。（ii）編造塑性圖案的結構組份和生產功能部件使用，例如，使用熔模鑄造，用于功能測試。（iii）通過熔模精密鑄造，以支持大規(guī)模生產，以生產金屬模具或模具制造塑性的模式。8 數控加工一個3軸數控銑床，HASS VF系列哈斯自動化公司如圖 22，用于制造功能性部件，以及硬?；蜩T模大規(guī)模生產。在本文中，表層鑄模圖所示。163。2英寸3鋼CL數據LES產生的虛擬加工后處理成機器控制數據（MCD），即G代碼11A加工M碼，數控加工，在Pro/ MFG。除了體積銑削和輪廓表面銑削，鉆孔操作以創(chuàng)建水紋。9總結先進的制造技術，包括虛擬機，SFF，及CNC已成立為法團的結構形狀優(yōu)化的制造技術，確保有一個合理的制造成本，可制造的最佳結構。此外，SFF編造原類型的最佳結構或模具圖案在一個短匝圍繞時間支持設計證實陽離子和質量制作。然而，它可以是擴展到其他如CAD/ CAM，有限元分析工具，CAD API函數，接受B樣條曲線和曲面和有限元分析接受的CAD實體模型的網格生成。雖然將高科技制造技術和系統(tǒng)的結構形狀優(yōu)化的可行性已被證實，幾個問題需要進一步學習. RST的問題是，更多的閱歷仿真技術來模擬制造過程。例如，在本研究中，模具的設計沒有模擬需接上金屬溫度分布和熱量輸送FER。結合工具來支持這樣的模擬顯著地提高了模具設計的可靠性。此外，越來越多的制造過程中，如注射模塑，必須被納入以支持更廣泛的產品范圍的設計。最后，本文提出了設計問題可以更真實配制通過將制造成本的目標或約束函數形狀優(yōu)化。這將轉換成一個并發(fā)多片全體的優(yōu)化的順序設計過程中。為了實現(xiàn)這一目標，它需要一個更加全面的成本分析和DSA能力，包括制造，材料和操作。