Page 58 - 机械制造及其自动化

机械制造及其自动化
Mechanical Manufacturing and Its Automation

（1）进行个性化设计，保持创新活力

3D打印技术可以完成对任何复杂结构的快速制造，不受加工工序的约束。
对于个性化需求高的产品，3D打印更是适得其所，得心应手。在制造曲面结
构，多孔结构、中空结构等复杂零件时，自由设计唯一考虑产品的结构、材料、
性能，使功能得到最好的体现。

（2）进行精简化设计，方便快捷
基于3D打印技术，零件的制造过程就是建模、切片、打印，与以往传统的
铸造锻造毛坯、车铣刨磨精加工的制造工序相比，无需刀具、夹具，又节约时间

成本。传统设计中为后期加工制造方便而设置的结构可以大大的省略，如铸造中
的起模斜度、车削加工中的退刀槽等，在3D打印自由设计中，这些结构的设计
可以忽略，取而代之的是更加有利于零件性能的结构。
（3）进行轻量化设计，节约成本

运用先进材料和优化零件结构是实现轻量化的两个关键要素，常年来零件结
构由加工制造的约束难以对轻量化作出很大的贡献，但基于3D打印加工制造方
法而进行的自由设计，可以通过多孔结构和机构结构来对零件的内部结构进行优

化，是轻量化设计的一个突破。在资源紧张的今天，自由设计使用最少的材料实
现所需的功能，符合当今绿色制造的主题。
（4）进行免组装设计，提高效率

自由设计可以进行免组装设计，包括运动副和功能结构的免组装，将很多细
节的结构都集成到一个零件上进行一次性加工，直接成型一个构件或部件，甚至
做到整件的一次性成型，省去了传统制造当中的许多装配工序。

（二）自由设计方法下的约束与误差
自由设计对比于传统的面向制造的设计（Design for Manufacturing，
DFM），两者求同存异。面向制造的设计，顾名思义，是指面向零件加工制造
方法（包括机床加工、注塑成型、铸造成型和冲压锻压成型等）的设计，在零

件的设计阶段就考虑它的制造阶段，可以减少后期反馈，降低设计成本，提高
效率。
自由设计相比于DFM，优势就在于制造阶段对设计阶段的影响很小甚至可以

忽略，但并不代表不考虑。因此，在面向X的设计（DFX）中（泛指所有零件制
造方法），3D打印也可作为其中的一项来考虑，在产品设计阶段，也应当考虑

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