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摘 要：在经济高速发展的支持与推动之下，科学技术也取得了显著的发展成果，一种新型的制造技术-3D打印技术应运而生，该技术一出现便引起了全世界技术研究人员、制造业的关注，经过对该技术的多年研究，近年来在机械零件的生产制造中该项技术有着非常广泛的应用，尤其在诸多要求较高、结构精密以及一体化成型生产的零件加工中取得了理想的应用效果。基于此本文对机械零件加工制造中该技术的相关内容以及如何进行3D打印技术下的创新自由设计零部件进行了研究分析，以此不断增强技术应用价值，为高端装备制造业的长远健康发展提供助益。
关键词：3D打印技术；机械零件；创新自由设计
当前3D打印技术应用于机械零件制造生产中与常规的制造技术作以对比具有明显的优势，随着应用程度的加深，该项技术越来越具有不可替代的价值，其中以高端装备机械零件制造效果最为理想。高端装备机械制造业在具体的零部件制造生产中，对于产品的质量性能要求非常高，所以需要在该项技术应用过程中继续对其进行创新自由设计的研究，以此让该项打印技术的应用优势得以完全发挥。
一、3D打印技术分析
该项技术具体指的是快速成型技术，应用期间需要先准备数字模型文件，之后使用可以粘合的材料（例如塑料、金属等，呈粉末状），进行打印、构建物体，以此实现增材制造的目的。工作原理为工作人员先对需要增材制造的零部件相关数据进行调查，把握尺寸基础上借助于计算机进行三维模型的构建，确定零件的厚度之后需要使用切片软件对厚度加以处理，准确记录零部件处理完毕后的轮廓数据，即可进行型头制作、热熔材料的逐层喷涂处理，根据零部件的最终轮廓按照逐层打印方式，形成三维软件[1]。
二、机械零件应用3D打印技术的创新自由设计
机械零件的创新自由设计要求工作人员在使用该技术制备零部件时，从零件需要具备的功能出发进行设计，以此让零件的各个功能全部都能实现。该种设计理念和方法源自于增材制造过程，所以基于该理念创新自由设计出的零件基本为复杂零件，而且制造时间较短，产品品质以及价值较高。与传统的设计制作技术作以比较可以了解到基于3D打印技术的自由设计可以对目标零件进行一次成型的制作，对于使用的设备进行了有效的简化处理，无论零件形状如何怪异均可以进行制作。以叉架类机械零件为例，对其自由设计的要点进行了分析：
（一）在打印工序方面
叉架类机械零件的形状特异性较强，基本不存在具有对称性的标准规格零件，所以常规制造期间涉及的工序非常多，包括铸造、清砂、退火、整形……钻孔、拉孔、倒角校正……内侧面铣槽、钻小孔与精拉孔校正……毛刺修理、入库等十多道工序，多道繁杂的工序给作业人员造成的工作量非常大，若其中一道工序存在问题将会对后续的所有工序保质保量的进行造成严重影响。所以进行3D打印技术的创新自由的零部件设计中，上述多道工序被完全简化，主要包括成型方向确定、支架、模型数据导入、最终成型、清洁并清理毛刺以及质量审核检验的六道工序，极大的缩短了机械零件的制造时间，而且较少的工序可以有效减少零部件制造不良品、不合格品的发生率，零件制造操作非常简单，最终成型的机械零件基本不存在质量问题，传统制造中由于装夹引起的零件误差问题被有效规避，所以一次成型的叉架类零件有着较高的形位精度[2]。
（二）对叉架类零部件进行功能分析
对该种类型零件应用过程中的基本功能进行分析后可以发现设计的此类型零部件主要有摇臂、杠杆、支架等，应用于设备操作中可以充分发挥出连接设备零部件、操作零部件以及调节零部件使用效率的作用，其功能可以总结为联动、传动以及支撑等功能，因此以往材料制作使用的铸造工序在自由设计中可以完全避免，相对应的一些装夹等工序也可以避免，直接对零部件制作进行相关数据的调查以及模拟即可在三维模型中得出需要增材制造的零部件基本情况，最终制造完成的零部件能够有效体现模型中的所有参数，可以将误差降至最低，而且制造工序经过简化之后可以更好地体现零部件创新自由设计后的相关功能[3]。因此对叉架类零件进行自由设计，使得零件的传动、支撑、联动等功能发挥的更好，制造企业投入的制造成本可以显著降低，真正实现降本增效的目的，所以该技术在后续的应用中除了要对叉架类零件进行设计以外，还需要对轴套、盘盖以及箱体类零部件做好创新自由设计。
当前我国制造业在现代化发展之下，对于机械零件生产制造的工艺流程以及节能降耗等方面提出了新的要求，应用3D打印技术可以对以往使用的技术进行现代化革新，并且需要将其作为重要的发展方向不断加强技术应用研究，以此对加工流程以及常规零件加工之前需要进行零件角度、尺寸等数据调查的工作进行有效简化与规避，制造业直接采用该种现代化的技术便可以打印复杂零件。应用技术期间需要工作人员对该项技术有一个全面的了解和认识，继而掌握机械零件的创新自由设计的相关内容，以便能够充分融合这两个方面的要点设计出优质的零件，促使零部件的实际使用效果以及应用可靠性均可以满足高端装备制造业的各方面需求[4]。
三、结束语
目前3D打印技术在机械零件制造领域中具有成熟的应用经验，在未来制造业发展中为了不断提升高端装备制造业的市场竞争力，增强我国制造业的综合发展实力，需要3D打印技术研究人员能够在后续的技术研究中结合该技術的实际应用情况重视创新自由设计机械零件的工作，从而借助于3D打印技术的优势制备出高精尖的机械零件，更好的进行我国机械设备的生产与应用，推动我国经济的不断进步与发展。
参考文献：
[1]杨德建，刘仁洪.大型复杂金属零件3D打印技术及研究进展[J].兵工自动化，2017，36（02）：8-12.
[2]沈卫东，林芳.3D打印技术在汽车研发中的应用[J].汽车工程师，2016（03）：17-21.
[3]张学军，唐思熠，肇恒跃，郭绍庆，李能，孙兵兵，陈冰清.3D打印技术研究现状和关键技术[J].材料工程，2016， 44（02）：122-128.
[4]施建平，杨继全，王兴松.多材料零件3D打印技术现状及趋势[J].机械设计与制造工程，2017，46（02）：11-17.
作者简介：羊炳光，海南工商职业学院。
关键词：3D打印技术；机械零件；创新自由设计
当前3D打印技术应用于机械零件制造生产中与常规的制造技术作以对比具有明显的优势，随着应用程度的加深，该项技术越来越具有不可替代的价值，其中以高端装备机械零件制造效果最为理想。高端装备机械制造业在具体的零部件制造生产中，对于产品的质量性能要求非常高，所以需要在该项技术应用过程中继续对其进行创新自由设计的研究，以此让该项打印技术的应用优势得以完全发挥。
一、3D打印技术分析
该项技术具体指的是快速成型技术，应用期间需要先准备数字模型文件，之后使用可以粘合的材料（例如塑料、金属等，呈粉末状），进行打印、构建物体，以此实现增材制造的目的。工作原理为工作人员先对需要增材制造的零部件相关数据进行调查，把握尺寸基础上借助于计算机进行三维模型的构建，确定零件的厚度之后需要使用切片软件对厚度加以处理，准确记录零部件处理完毕后的轮廓数据，即可进行型头制作、热熔材料的逐层喷涂处理，根据零部件的最终轮廓按照逐层打印方式，形成三维软件[1]。
二、机械零件应用3D打印技术的创新自由设计
机械零件的创新自由设计要求工作人员在使用该技术制备零部件时，从零件需要具备的功能出发进行设计，以此让零件的各个功能全部都能实现。该种设计理念和方法源自于增材制造过程，所以基于该理念创新自由设计出的零件基本为复杂零件，而且制造时间较短，产品品质以及价值较高。与传统的设计制作技术作以比较可以了解到基于3D打印技术的自由设计可以对目标零件进行一次成型的制作，对于使用的设备进行了有效的简化处理，无论零件形状如何怪异均可以进行制作。以叉架类机械零件为例，对其自由设计的要点进行了分析：
（一）在打印工序方面
叉架类机械零件的形状特异性较强，基本不存在具有对称性的标准规格零件，所以常规制造期间涉及的工序非常多，包括铸造、清砂、退火、整形……钻孔、拉孔、倒角校正……内侧面铣槽、钻小孔与精拉孔校正……毛刺修理、入库等十多道工序，多道繁杂的工序给作业人员造成的工作量非常大，若其中一道工序存在问题将会对后续的所有工序保质保量的进行造成严重影响。所以进行3D打印技术的创新自由的零部件设计中，上述多道工序被完全简化，主要包括成型方向确定、支架、模型数据导入、最终成型、清洁并清理毛刺以及质量审核检验的六道工序，极大的缩短了机械零件的制造时间，而且较少的工序可以有效减少零部件制造不良品、不合格品的发生率，零件制造操作非常简单，最终成型的机械零件基本不存在质量问题，传统制造中由于装夹引起的零件误差问题被有效规避，所以一次成型的叉架类零件有着较高的形位精度[2]。
（二）对叉架类零部件进行功能分析
对该种类型零件应用过程中的基本功能进行分析后可以发现设计的此类型零部件主要有摇臂、杠杆、支架等，应用于设备操作中可以充分发挥出连接设备零部件、操作零部件以及调节零部件使用效率的作用，其功能可以总结为联动、传动以及支撑等功能，因此以往材料制作使用的铸造工序在自由设计中可以完全避免，相对应的一些装夹等工序也可以避免，直接对零部件制作进行相关数据的调查以及模拟即可在三维模型中得出需要增材制造的零部件基本情况，最终制造完成的零部件能够有效体现模型中的所有参数，可以将误差降至最低，而且制造工序经过简化之后可以更好地体现零部件创新自由设计后的相关功能[3]。因此对叉架类零件进行自由设计，使得零件的传动、支撑、联动等功能发挥的更好，制造企业投入的制造成本可以显著降低，真正实现降本增效的目的，所以该技术在后续的应用中除了要对叉架类零件进行设计以外，还需要对轴套、盘盖以及箱体类零部件做好创新自由设计。
当前我国制造业在现代化发展之下，对于机械零件生产制造的工艺流程以及节能降耗等方面提出了新的要求，应用3D打印技术可以对以往使用的技术进行现代化革新，并且需要将其作为重要的发展方向不断加强技术应用研究，以此对加工流程以及常规零件加工之前需要进行零件角度、尺寸等数据调查的工作进行有效简化与规避，制造业直接采用该种现代化的技术便可以打印复杂零件。应用技术期间需要工作人员对该项技术有一个全面的了解和认识，继而掌握机械零件的创新自由设计的相关内容，以便能够充分融合这两个方面的要点设计出优质的零件，促使零部件的实际使用效果以及应用可靠性均可以满足高端装备制造业的各方面需求[4]。
三、结束语
目前3D打印技术在机械零件制造领域中具有成熟的应用经验，在未来制造业发展中为了不断提升高端装备制造业的市场竞争力，增强我国制造业的综合发展实力，需要3D打印技术研究人员能够在后续的技术研究中结合该技術的实际应用情况重视创新自由设计机械零件的工作，从而借助于3D打印技术的优势制备出高精尖的机械零件，更好的进行我国机械设备的生产与应用，推动我国经济的不断进步与发展。
参考文献：
[1]杨德建，刘仁洪.大型复杂金属零件3D打印技术及研究进展[J].兵工自动化，2017，36（02）：8-12.
[2]沈卫东，林芳.3D打印技术在汽车研发中的应用[J].汽车工程师，2016（03）：17-21.
[3]张学军，唐思熠，肇恒跃，郭绍庆，李能，孙兵兵，陈冰清.3D打印技术研究现状和关键技术[J].材料工程，2016， 44（02）：122-128.
[4]施建平，杨继全，王兴松.多材料零件3D打印技术现状及趋势[J].机械设计与制造工程，2017，46（02）：11-17.
作者简介：羊炳光，海南工商职业学院。