激光内雕的原理是非线性光学现象
别费劲了朋友！你自己不可能装出来的，你不知道里面是多复杂的。我知道如果仅仅是切割有机板 就不叫雕刻机了
激光内雕的原理是光的干涉现象。将两束激光从不同的角度射入透明物体（如玻璃、水晶等），准确地交汇在一个点上。由于两束激光在交点上发生干涉和抵消，其能量由光能转换为内能，放出大量热量，将该点融化形成微小的空洞。由机器准确地控制两束激光在不同位置上交汇，制造出大量微小的空洞，最后这些空洞就形成了所需要的图案，这就是激光内雕的原理。在激光内雕时，不用担心射入的激光会融掉一直线上的物质，因为激光在穿过透明物体时维持光能形式，不会产生多余热量，只有在干涉点处才会转化为内能并融化物质。
你给的分太少，有窃取商业秘密的嫌疑。估计不会有人回答你的问题，都去自己生产了，谁还做设备
现今,伴随着我国科技、经济的飞速发展,我国的机械行业也取得了较大的进步。下文是我为大家整理的关于有关机械方面毕业论文的范文，欢迎大家阅读参考!
浅析机械设计与机械制造技术
摘要：改革开放以后，我国科技发展水平越来越高，机械制造技术在与机械制图、电工、计算机应用技术等结合使用过程中不断发展，但是与国外先进技术相比还是有一定距离。本文就主要对机械设计与机械制造相关问题进行了分析探讨。
关键词：机械设计;机械制造;措施
引言
当代社会，随着社会的进步和科技的发展，人们对生活品质的要求越来越高，连带着对各种产品的标准越加严格，对产品的要求向着以下方面发展：合理的价格、高档的质量、方便性、多样化的种类、高度自动化、观赏性等。所以对机械设计以及机械制造的探究就显得非常有意义，能够对提升产品各方面的性质特点有所贡献。
一、机械设计的技术分析
1、机械设计的初期计划设计分析
机械设计要进行初期的计划设计，其在工作方面和计算机软件的设计需求分析比较类似，在设计之前要对机器设计的要求进行调查和分析，在分析要求的过程中，对机器应该具备的功能也要进行掌握。以此作为机械设计的基础，然后在设计以及制造过程中要对相应的约束条件进行规定。
2、机械设计的设计方案分析
在机械设计中，方案设计是关键的部分，方案也是设计的灵魂，其决定着设计的成败。在设计阶段，会遇到很多的问题，主要要面对的问题就是实际和理论之间的矛盾。方案设计不仅仅要符合机器本身的性能，同时，在功能方面也要进行满足。在方案设计方面，对检验人员对机器开发、认识以及创新方面都要进行重视.在设计阶段，主要的步骤可以简单概括为对工作原理进行定义、对机器结构进行确定、对机器运动方式进行设计、对零部件的选取与设计进行判断、对制图进行设计以及对初步设计进行调查。
3、机械设计的主要技术设计分析
机械设计中，对技术层面的要求最为严格，在这个阶段要对设计图纸进行校对，同时，要对图纸进行计算，对设计总图和部分草图要进行对比和核对分析。在机械设计方面对每个部分都要进行设计，设计时要进行非常严格的核对，不能出现疏漏的情况，同时，在校对方面也要保证质量。对要进行产品生产的机械，在设计时，要根据产品进行定型设计。
4、机械设计的技术发展趋势分析
(1)针对现代机械产品的机械设计
现代机械产品对机械设计提出了更高的要求，因此，在进行机械设计时，在技术层面一定要不断的进行改善.机械产品设计要更加具有智能化特点，主要的方式就是利用现代化设计手段，在设计过程中应用先进的设计软件和虚拟的设计技术，对产品设计进行虚拟化，同时，利用多媒体技术对产品的性能结构进行模拟演示，以达到更好的设计效果。
在机械设计方面要更加的系统化，机械设计中包含着很多的部件，这些部件要有机的结合在一起才能形成整体的设计，同时，要具有一定的层次性，在经过系统设计以后才能实现机械产品的设计目标。最后是要具有模块化特点，这种理念在设计方面比较简单，但是，要保证机械设计功能实现模块组合，在产品方案设计过程中进行实现。机械产品设计要具有特性，要根据所生产的产品特性来进行机械设计，在这个过程中要利用计算机对产品进行构建，同时，进行必要的推理，最终形成方案设计。
(2)现代机械设计的未来发展与前景分析
机械产品在性能方面要更加的优良，因此，在进行机械设计过程中要以提高产品的性能为目标，其中机械产品的优良性主要体现在可靠性技术以及控制技术方面。机械设计要更加适合市场发展，在激烈的市场竞争中能够获得发展空间，产品在形成以后要能够在市场中进行拓展。同时，在经济环境不断变化的情况下，要不断开发新技术，这样能够在机械设计方面应用新技术。新技术要具备一定的竞争优势，主要体现在技术方面的创新，成本方面的降低，智能化设计等。应用新技术来提高机械设计的市场竞争能力，对企业未来的发展更加有利。
二、机械制造的技术分析
1、主要的机械制造工艺
当代机械制造的技术覆盖范围非常广，包括焊、钳等。而现代机械制造的焊接技术主要有：埋弧焊焊接技术，即在焊剂表层下靠燃烧电弧来完成焊接的焊接技术;电阻焊焊接技术是指将待焊接的物体牢牢压在正负两极之间，再接上电源，依靠电流经过被焊接物表面以及周边能够发热的效应，将其熔化，使它和金属融为一体的压力焊接工艺;螺柱焊焊接技术，就是使螺柱的一端和管件或板件的表面紧紧连接在一起;搅拌摩擦焊焊接技术就是在焊接时，除了焊接用的搅拌头，其余焊接消耗性材料如焊剂、焊丝等都舍弃的焊接工艺;气体保护焊焊接技术，即用电弧来发热的焊接技术。
2、先进的机械制造技术的特点分析
(1)全球化
在经济全球化前提下，机械的制造企业已经将资源配置扩散至全球范围，这促进了制造业在全球大范围的迅速扩展壮大。现代机械制造技术也承受着全球化的挑战，许多先进的机械制造技术层出不穷。一个机械产品的完成可能是几个国家或地区分工合作的结果，所以一个国家要想在经济全球化大背景下处于常胜地位，就要使本国的制造技术处于国际先进行列，再依据国情和具体的制造技术合理分配机械产品的制造工序。
(2)系统性的技术综合
随着社会的进步，现代科技在机械制造中的重要性也逐渐突出，先进的机械制造技术更是多种现代科技的有机结合。先进的机械制造技术不仅突出制造技术的本身，而且增大了制造技术的范围。现代机械制造技术已经渗透到产品的调研、设计、制造、生产以及销售等整个链条中，应用到的科学技术有自动化、现代化管理信息系统、计算机等，是一种综合性的制造。
(3)不断迎合市场经济
传统工艺制造的机械产品已经远远落后于现代市场对机械产品的需求，因此现代机械制造技术要在保留原有制造工艺的前提下努力创新，同时不断吸收世界各国的先进工艺，研究开发新的制造技术。这样才能使机械制造在竞争逐渐激烈的市场经济中占据有利地位。
(4)符合工业发展的新要求
现代工业正在迅猛的发展，而且各种新技术的体系也接连融入其中，如计算机技术、化工技术等先进的现代技术都很好的融合成了一体。现代工业前提下，机械制造要不断革新制造技术，努力提升生产的效率，进一步满足客户的需求，从而能够很好的进行市场的扩展。
3、我国机械制造技术的现况及发展趋势分析
现今，我国的机械制造业发展迅猛，究其原因，主要可以从机械制造的设计、制造工艺和管理等方面来分析：首先就是机械制造的设计方面，在工业比较发达的国家企业多数都应用先进的设计理论及方法，而且会对机械制造的设计数据进行不间断的更新，特别是计算机CAD软件技术的应用，更是让越来越多的机械制造企业走进了无图纸的时代，可目前我国紧缺这样类似的先进技术或者是应用得不广泛，需要有关部门和核心机械制造企业大力的宣传和推广;其次是机械制造的技术分析方面，目前机械制造的主要发展趋势是高精密、高精度加工，在发达的国家，一些高级的加工工艺如纳米、电磁、微型加工以及激光等加工技术都被广泛运用到实际的生产制造中，而目前我国这类高端技术应用得则很少甚至还没有开发出来。
因此，在我国的机械制造技术方面还有很大的发展进步空间，值得投入更多的精力去研究探索;最后就是机械制造的管理方面，在这个信息时代的大背景下，应用计算机技术来实行管理已经成为了一种必然趋势，随着机械制造的组织机制和生产方式的不断更新，精细生产(LP)、准时生产制(JIT)、敏捷制造(AM)以及制造资源计划(MRPⅡ)等先进的管理思想应运而生，而在我国这些先进的管理理念则比较稀少，只有极少数的机械制造企业引进了这些管理机制，因此我国的机械制造企业要多多引进这类先进的制造管理理念，提高机械制造的效益与效率。
结束语
综上所述，要想促进机械制造业的发展，就必须不断提高机械制造技术和精密加工工艺的发展及应用水平。而机械设计对机械制造来说非常的重要，因此在机械设计过程中要严格把关，保证质量，实现高标准、高质量的机械生产。
参考文献
[1]郭健禹.现代机械制造技术的发展方向探析[J].中国科技纵横，2011(18).
[2]刘超.我国机械设计制造及其自动化发展方向研究[J].河南科技，2013(6).
[3]陈海平.试析我国机械制造技术的现状及发展方向[J].价值工程，2013(18).
浅析电梯的机械装置及机械结构
摘要：随着高层建筑的进一步增多，电梯也开始频繁出现在我国的各大商场及居民建筑物中，电梯为人们的生产及生活活动带来了方便与快捷的同时，所出现的安全事故等问题也为人们的正常生活秩序造成了严重的影响。
关键词：电梯;机械装置;机械结构
引言
电梯给人们的生活带来了方便和快捷，但是，当电梯出现故障的同时也给人们带了不便甚至危害到了人们的生命安全。因此，应对电梯结构进行进一步的研究和完善。
一、电梯的概念及分类
1、电梯的概念
虽然电梯十分普及，多数人也都使用过电梯，但是人们对于电梯的理解却仅仅局限于狭义的概念方面，所谓狭义的电梯指的是对规定楼层进行服务的，具有轿厢等垂直或是倾斜的升降设备，不包括自动人行道以及自动扶梯等等。对于广义的电梯而言，其主要指的是具有动力驱动的，可沿着刚性导轨进行运行的箱体或是沿着固定的线路进行运行的梯级、踏步等等，可对人或货物进行升降或平行运送的机电设备。其既包括普通意义上的载人或载货电梯，也包括自动扶梯以及自动人行道等等。
2、电梯的分类
按其运行速度快慢来分，可将电梯分为四大类：低速、快速、高速以及超高速四类电梯。对于低速电梯而言，其主要指的是运行速度小1m/s的电梯，多数货梯的运行速度均在此速度区间内;快速电梯指的是运行速度在1m/s-2m/s之间的电梯，通常而言，15层以内的多层客梯以及住宅电梯的运行速度均在此区间内;高速电梯主要指的是运行速度在2m/s-4m/s之间的电梯，高层写字楼中常为此种类型的电梯;而超高速电梯的运行速度超过4m/s，主要用于分区进行控制的高层大厦中。
根据电梯使用用途的不同，可将其分为乘客、载货、医用、杂物、观光、车辆以及船舶等多种类型的电梯，除了常用电梯以外，还有不少种类较为特殊的电梯，例如，建筑施工电梯、斜行电梯以及立体停车场用电梯等等。
二、电梯的机械结构及主要装置分析
1、门系统
门系统的主要任务是在电梯运行的过程中关闭电梯的轿厢空间门与各层的层门以免乘客出现意外。门系统是电梯安全保障的重点之一，门系统必须保障的几点是：在轿厢没有升到层门并停好之前层门自动闭锁(某商场就出现过电梯因意外导致层门闭锁失灵，结果一个乘梯的顾客看也没看就走了进去);在轿厢运动过程中轿厢门必须自动闭锁。
2、曳引系统
曳引系统的主要目的就是牵引轿厢上上下下到达乘梯者指定的层数。曳引系统主要由导向轮、限速轮、曳引钢索、曳引机等组成。曳引机即俗称的电梯主机，是为电梯提供动力的装置。电梯主机根据其电机可以分为交流曳引机与直流曳引机;根据其减速方式可以分为无齿轮曳引机与有齿轮曳引机;按其速度可以分为低、中、高、超高速曳引机;据其结构形式可分为卧式曳引机与立式曳引机。电梯的轿厢与对重是通过同一根曳引绳挂在同一个曳引轮上的。轿厢的重量与对重的重量使曳引轮与曳引绳之间产生摩擦力，曳引机则驱动曳引轮转动从而以摩擦力驱动轿厢的上下。
3、轿厢系统
轿厢就是我们平常进入到电梯里的厢式空间。轿厢一般是由轿底、轿门、轿顶、轿壁等部件组成的。轿厢是四大空间中唯一的乘客空间。轿顶与轿门对面的轿壁通常为镜面，轿顶处安装有监控装置。轿厢是电梯的承重与承载空间也是我们最熟的空间，但是我们不知道的是轿厢的底部还有称重装置，可以精确地称量出目前电梯上所有乘员的总重量，一旦这个总重量超出了电梯的额定重量，则发出声音报警，现在许多电梯已经将原来单调的警示音改成了语音报警，以提示电梯目前处于超生停止运行状态，必须对重要做出调整。这时候只要下去一个或几个人只要不超过额定的重量电梯就可以继续运行了。
4、导向系统
电梯的导向系统主要由导轨、导轨架、导靴等组成。导向系统的功能就是对轿厢与对重的自由度进行限制，约束对重与轿厢在各自的轨导上运行，以免发生碰撞，因为对重与轿厢其实挨得很近，如果不加以约束非常容易相撞。在意外停电、曳引绳断裂等意外发生时，导向系统可以将轿厢卡死在导轨上以防止其做自由落体式坠落从而造成人身伤亡。导轨能控制电梯的升降方向，控制了轿厢和对重在水平方面的移动，使得轿厢与对重在井道中处于合理的位置，避免发生倾斜。电梯井道中共有4根导轨，2根为对重架导向，2根为轿厢导向。利用螺栓、螺母与压道板实现导轨的固定。而导轨架之间的距离需控制在3-5m长的导轨上，且数量必须在2个以上。导轨在安全钳动作时，可当成被夹持的支承件，支撑轿厢或对重。
5、重量平衡系统
此系统主要包括了对重、补偿绳、补偿装置以及补偿缆等。对重用的钢丝绳经曳引轮与导向轮同轿厢相连，并负责在运行过程中对轿厢及电梯的负载进行平衡。对于对重重量值而言应严格依据电梯的额定载重量相关要求进行配置，以尽可能确保电梯处于一个最佳的工作状态。若电梯的曳引高度大于30m时，曳引钢丝绳的差重将会对电梯的运行稳定性及其平衡状态造成影响，因此，必须进行补偿装置的增设，例如，补偿链及补偿缆等等。
6、机械装置
电梯作为垂直交通工具，安全必须绝对保证。在此主要介绍限速器、安全钳、缓冲器及终端超越保护装置。
限速器和安全钳
限速器能够反映轿厢或对重的实际运行速度，当电梯的运行速度达到或超过设定的极限值时(一般为额定速度的115%以上)，限速器停止运转，并借助绳轮中的摩擦力或夹绳机构提拉起安装在轿厢梁上的连杆机构，通过机械动作发出信号，切断控制电路，同时迫使安全钳动作，从而使轿厢强行制停在导轨上，只有当所有安全开关复位，轿厢向上提起时，安全钳才能释放。当安全钳没有恢复到正常状态时，电梯不能使用。所以限速器是电梯超速并在超速达到临界值时，起检测及操纵的作用。
缓冲器
缓冲器是电梯极限位置的最后一道安全装置。当所有保护措施失效时，带有较大的速度与能量的轿厢便会冲向底层或顶层，造成机毁人亡的严重后果。设置缓冲器的目的，就是吸收、消耗轿厢能量。一般在对重侧和轿厢侧都分别设有缓冲器。缓冲器的类型有弹簧型和液压型。由于弹簧缓冲器受到撞击后需要释放弹性变形能，产生反弹，造成缓冲不稳，因此一般只用于额定速度1m/s以上的低速梯。液压缓冲器，是以消耗能量的方式缓冲的，因此没有回弹现象，缓冲过程相对平稳，噪声又小，因此在快速和高速电梯中被普遍使用。
终端超越保护装置
终端超越保护装置的作用，在于避免电梯的电气系统失效，而造成轿厢越过上、下端站能够持续运行，引起冲顶、撞底等意外的发生。终端超越保护装置，通常安装在轿厢导轨的上、下终端支架上，其主要是由减速开关、限位开关、极限开关并配有打板、碰轮、钢丝绳等构件组成。打板在电梯失控后，会因轿厢的运行而与减速开关相碰，让开关内的接点送出电梯停止运行的指令信号。若这种方式无法停止电梯，则需要利用限位开关的动作，使得电梯往相反的方向运行。若电梯依旧无法停止，极限开关将把电源断开，电梯迅速停止。
结束语
综上所述，虽然电梯的机械结构较为简单，但其机电一体化程度相对较高，所应用的自动化技术也相对较为先进，电梯控制电路及过程复杂程度高。但是，同其他任何机电系统相同，电梯的装置以及机械结构间也存在着不少问题。因此，现有电梯仍需进一步完善，应将传统的曳引绳牵引电梯转变为磁悬轨道动力牵引电梯，并采用固定轨道对电梯进行固定，以确保电梯使用过程的安全性。
参考文献
[1] 叶安丽.电梯控制技术[M].北京：机械工业出版社，2007.
[2]丁立强.曳引电梯动态特性研究及其仿真平台开发[D].杭州:浙江大学，2005.
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工业产品造型设计，是指对产品立体和平面的几何形状设计，产品外观的设计必须按照美学的原则符合人们对美的需求，并且要依据人机工程学对产品外观进行具体设计，以符合人们使用的视觉化形象。下文是我为大家整理的关于工业产品造型设计论文的内容，欢迎大家阅读参考!
浅谈工业产品造型设计技术
摘要：首先介绍工业产品造型设计技术的内涵、意义、地位和作用，即此设计是解决人造物与人之间的关系问题。本文对此设计技术的前沿和发展趋势进行论述。最后简述此技术具有可实现综合性产品开发软件环境和周期短、造型风格多等发展特点。
关键词：造型设计技术数字化技术高感情设计 文化 力
1.概述
工业产品造型设计技术的内涵
所谓工业产品造型设计技术是工业设计技术的核心，其内涵和意义随工业设计技术而发展。从技术领域的角度看，工业产品造型设计是解决人造物与人之间的关系问题，例如汽车的安全性、舒适性、美观性和工作、生存环境与空间的合理性等。
工业产品造型设计是从人造物与人的关系出发，尤其是从人的需求、市场的需求，从人的生活和工作方式与质量的角度出发，全面提高产品的设计质量。而不向工程设计那样，主要是解决人造物中“物与物”之间的关系问题(如机械、设备、交通工具的结构设计，具体地说：如汽车的汽缸与活塞、机床的刀具与工件等之间的运动关系等)。
工业产品造型设计技术是指一个构思与表达的过程。设计构思是受 市场营销 学、普通心理学、消费心理学、人机工程学、技术美学和现代科学技术等因素的约束而形成的。表达设计即传达设计思想的 方法 为表现技法：可以从简单、传统手工绘制的效果图和外观模型到复杂的计算机辅助设计效果图、电子模型和以快速成型方式完成的精确效果模型。同时此技术是典型的多方案设计技术。技术应用的成效取决于设计技术和手段的完善以及设计师的设计创新能力和文化艺术修养等。
意义、地位和作用
工业设计是我国一门新兴的、综合性的应用科学，是科学与艺术浑然一体的专业技术，在促进产品升级换代，提高国际国内市场占有率，树立产品形象、企业形象和创造知名品牌等方面起着不可替代的重要作用。对于当今我国建立与国际接轨的设计技术体系，创造中国自己的知名品牌和知名企业，树立中国产品形象的地位，发展具有中国文化特色的设计造型风格，参与国际国内市场竞争，有着特别重要的意义。
将工业产品造型设计技术最先应用于大规模制造业的，是美国的一些大型公司企业：如通用电器(GE)、柯达(KODAK)、福特(FORD)、波音(BOEING)等。到上世纪90年代，在一些工业发达国家，工业产品造型设计技术和工业设计 教育 已形成体系，并为工业制造业和跨国公司竞争提供了相关的技术和人才，为此受到各国政府和私人企业的重点资助。由于工业产品造型设计是解决人造物与人之间的关系问题，从其技术内涵来看，工业产品造型设计的工业产品不仅是工程技术的载体，而且是文化艺术的载体，因此，该设计不是一个可有可无的工作，而是与人类生存休戚相关的重要设计内容。
工业产品造型设计技术既有独特性又有与 其它 技术的相关性。因此该技术的应用和发展需要不断完善与相关技术的配套和协调，从而构成有效的设计体系。
2.工业产品造型设计技术前沿分析
当前需要
影响现代工业产品造型设计技术的基本因素包括：现代技术条件、现代生产条件、现代经济和市场状况、现代文化艺术风格和现代社会价值标准等。因此当前对工业产品造型设计技术的需求将取决于我国现代化的进程。
现代世界经济的主要特征是市场调节与市场竞争，工业产品造型设计则是面向人和面向市场的技术。世界各大跨国公司以其雄厚的才力物力和世界知名品牌的优势，迫使我国务必要全面提高设计品质，以在全球竞争中得以生存和发展。为此工业产品造型设计技术起着不可替代的重要作用。
发展趋势
工业产品造型设计发展特别注重设计方法及设计手段的现代化，现代工业产品造型设计方法和设计技术是建立在电脑技术、人机工程、价值工程、技术美学、设计方法学和设计管理等学科基础上的。特别是计算机辅助工业设计(CAID)将成为该设计不可缺少的工具。
CAID 的基础是对现代设计技术的深入研究。科学方法特别是数理统计(如多元分析)方法将大量应用于设计分析和市场分析，如大众审美模型、舒适性模型、色彩形象尺度模型和用户模型等。
工业产品造型设计方法的技术对象将从单个产品的造型设计发展为产品的研发(Research &Development)策划技术，使产品开发始终围绕市场和人的需求，特别注重企业无形资产的开发，如品牌、形象等。
3.工业产品造型设计技术的发展特点
第一，计算机辅助工业设计是工业产品造型设计领域的前沿，这不仅意味着设计手段的改变，同时改变了工业产品造型设计的 思维方式 。特别是国际上的一些软件公司推出一批操作简便，功能强大的 CAD 软件。这些软件大都能完成三维造型、上色、赋予材料质感、三维动画、工程制图、工程分析、CAD/CAM 转换等功能等，为工业产品造型设计提供了良好的软件平台。在这些工作平台上开发的应用软件，可进行各类机械产品的设计，实现从产品概念、零部件设计、结构设计、机构设计、装配、外观造型及动画演示直到工程制造全部过程计算机化。因此，在此类软件平台上实现 CAID/CAE/CAM 三位一体的综合性产品开发软件环境是工业产品造型设计技术发展的重要特点。
第二，工业产品造型设计技术发展的另一个特点是，设计周期越来越短，造型风格多样化。因此，对“市场的快速响应”要求更详细的市场定位，更大规模的数据库和更快速的信息传递。
参考文献：
[1]陈洁，刘垂玖，杨秀梅.虚拟技术在产品造型设计中的应用研究[J].重庆科技学院学报(自然科学版)，2005，(2).
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[3]王琪，刘永贤，刘彪.协同设计环境下的产品造型技术[J].制造技术与机床，2006，(9).
[4]何风梅，赵灿.快速原型制造技术在工业产品造型设计及制造中的应用[J].机械设计与制造，2006，(11).
[5]王伟.基于产品工艺性的造型设计方法分析[J].机械研究与应用，2007，(3).
[6]郭琦，赵江洪.产品造型设计中理性与感性结合的设计方法研究[J].艺术与设计(理论)，2007，(5).
浅析产品造型设计三要素
工业产品造型设计，是指对产品立体和平面的几何形状设计，产品外观的设计必须按照美学的原则符合人们对美的需求和依据人机工程学对产品外观进行具体设计以符合人们使用的视觉化形象。影响产品外观的因素很多，例如产品的加工工艺、构造、材料、形态、色彩、结构等都可以决定产品的外观，所以对产品进行外观造型设计时必须综合考虑以上要素。
产品设计是形式与功能的统一，产品是功能的载体，产品失去功能就失去了它存在的意义，也就是形式必须依据功能而存在，在现代产品设计中，产品造型设计师必须掌握巧妙的将产品的功能与形式结合才能设计出完美的产品造型。
一般而言，产品的形式也可以理解为造型，产品造型设计师的主要职责是在现代技术的基础上结合运用美学原理给用户带来最佳的问题解决方案，产品造型设计正是在综合考虑设计材料、色彩及形态前提下，结合运用现代美学、人机工程学等学科，秉着以人为本的设计理念，旨在为客户提供最佳的问题解决方案。
一、设计材料
产品造型设计首要要素是与产品造型存在很大关系的设计材料，设计材料作为产品造型的基础和根本，一个合格的产品造型设计不是单单的产品形态上的设计，同样包括造型设计能不能达到设计的目的，材料的选择能不能满足产品的功能。例如，用于高温环境中的产品与用于常温环境中的产品在设计材料选择上就应该不同。作为一个合格的产品设计师在进行产品造型设计时就应该综合考虑如何选择设计材料，材料的加工工艺，成型技术的应用，这些要素会直接影响到产品的外观，在目前科技高速发展的背景下，设计材料也日新月异，材料的特性及材料的加工方式越来越多，这就要求产品设计师要掌握各种不同材质的特性及加工方式。
同时，材料自身的质感对产品设计的造型装饰起决定性的作用，很多产品造型设计往往就是运用设计材料的自身材质特性达到实用和美观的设计目的。例如，时下流行的很多设计为不锈钢设计，不锈钢材质本身强烈的明暗对比，突显产品的豪华，使得它成为了造型设计的第一设计材料，同时，对不锈钢材料的加工制作相对而言比较简单。如对需要加工的不锈钢板可采用冲孔、弯曲、铆接、冲压、腐蚀、激光 雕刻 、切割、表面处理(氧化、喷砂、抛光、涂饰、拉丝)等手段加工工艺，就会使产品的表面形成不同的产品形象的视觉效果。
在产品造型设计过程中，设计师惯用的手法是采用材质本身的质感完成功能与美观结合，例如，材质的冷暖(不锈钢与木材的结合)、材质的软硬(皮革与金属的结合)、材质的光滑与粗糙(橡胶与玻璃的结合)等，这样的设计在我们现实生活中时常可以发现。
作为优秀的设计师必须掌握设计材料的选择原则：一、从产品的功能和性能方面出发，有的产品造型对设计材料要求比较高，有的产品造型对设计材料要求比较低，这些要求设计师从材料的寿命、物化性能、加工工艺等方面综合考虑选择合适的材料;二、从产品的视觉表现因素而定，如对产品形态要求，有的材料加工成型简单，有的材料加工不容易成型。例如，金属加工相对而言难以曲面成型，所以我们很少看到运用金属加工成多曲面的成品，而塑料作为产品造型设计的主要设计材料，它加工相对简单通过模具能出复杂的曲面，故目前看到的复杂曲面产品几乎全是塑料制品，这就是为什么塑料成为了工业造型设计的第一设计材料。
忽略产品的功能和性能，单纯从产品的视觉效果来看，同一产品可以选用不同的材质，然后通过后期的处理可以达到相同效果。这就是产品造型设计的要素二色彩的美观作用。
二、色彩
色彩在产品形象设计中起到非常重要的作用，在视觉传达中它更快速、更感性和更直接，它通过消费者的感官直接将设计师的设计信息传达给消费者，对消费者是否想占有产品起到根本的作用。
色彩在产品造型设计中主要通过使用涂料来获得，包含在产品成型加工过程中添加颜料和后期的涂装。
色彩在产品造型设计中发挥的作用主要有保护材料和对产品造型的装饰，在工业造型中，很多产品的造型采用金属和塑料，金属材料在外界环境中的作用下，很容易被氧化、侵蚀和腐蚀，塑料材料长期受到阳光的照射而老化、变脆、很容易被破坏，因此，作为造型设计的主要设计材料，金属和塑料都要通过涂料来保护，以到达延长产品使用寿命的目的。工业产品造型的美观程度除了产品造型形态外，色彩的运用对产品造型美观程度起到很大的作用，色彩在现代产品造型设计中已经成为人类情感的需求，它美化产品，美化人类心理，所以在产品造型设计过程中，要很好的利用色彩，灵活多样的色彩组合设计，使得一款产品对消费者而言有了更多的选择，从而，增加了产品的竞争力。
色彩的手法主要有刷涂、擦涂、喷涂、浸涂、淋涂、电泳涂、粉末涂等，不同的涂装方法在产品形象设计中形成和产生不同的视觉，例如：刷涂工艺，工效较低，涂装效果较差，表面色彩附着力弱，容易剥落;喷涂工艺，产品的表面色彩着色比较均匀细腻，色彩附着力弱，容易剥落;浸涂工艺使产品表面色彩光滑，但由于加工工艺的原因，涂料上色不均匀，有波纹状;淋涂工艺能使产品表面色彩质感厚重;电泳涂装工艺可以使产品的涂装色彩产生较强的附着力，获得细致、精密、光亮的表层外观;粉末涂工艺可以使产品的色彩具有与电泳涂装工艺相同的具有较强的附着力，还可以出一些其他涂装工艺达不到的效果，例如，增加产品表面的粗糙度等。
产品造型设计中的色彩选择原则：满足产品功能的需求，例如校车为了强调安全，选用黄色作为主色调，黄色鲜明，在很远处就能引起人的注意;满足人机工程学，色彩设计应使操作者心情愉快、有安全感，我们就要从人机出发，考虑使用者在使用过程中的心情，如色彩搭配不当，很容易造成较差的效果。
例如，医疗设备，很多场合是要为病人提供相对平静的心态所以很多医疗器械是白色或蓝色，如果采用红色会造成病人心情紧张反而不利于治疗;满足产品使用环境的要求，产品是在一定的环境中使用的，从产品系统设计角度出发，我们的设计就必须与环境相协调，但不是一味的不考虑产品的实际使用环境，单独对产品进行设计，毕竟产品要被使用才能实现设计的价值;
色彩的选择要符合美学的原则，设计过程中要讲色彩的对比与协调、稳定与均衡、节奏与韵律等原则有效的运用;符合大众时代的审美要求，一个产品从很多方面反映产品设计时代的信息，我们可以从众多方面了解产品的时代审美观念，作为产品造型设计师要紧跟时代特征，将时代信息融入到设计过程中，包含于产品造型中，把色彩作为产品造型反映时代信息的主要因素，时代变化导致人们对色彩的审美标准也随之变化，没有绝对的时代色，只有变化的时代主色;色彩的选择要与色彩工艺加工成本相联系，现代的产品造型设计一般只有一到二种色彩(不考虑 儿童 产品的造型设计)，主要原因与工艺和成本有关，例如，注塑成型的产品，一个色彩就需要一套模具，一套模具的成本就很高，所以从制造商角度出发，节约制作成本也就是尽可能使用一种或者两种色彩来完成产品，这是受制约于加工工艺的原因。
通过采用以上这些原则使得产品色彩的搭配能满足大众的心理需求，符合绝大部分消费者的喜爱，降低产品设计研发的成本，从而有效的提高产品竞争力。
三、形态
产品造型设计的核心是产品的形态美设计，它是在设计师系统地对市场调研材料分析的前提下，对产品造型设计精确定位的基础上开展的设计，虽然对设计而言，设计手段多种多样，但它遵循美学特点和规律，例如：
稳定性，产品设计的一个重要原则就是稳定性，一个产品如果从视觉上存在头重脚轻的感觉，给顾客的第一反应自然是产品不可靠，通常在进行产品设计时，我们通常通过加大、加宽、加重底盘的方式来降低产品的物理中心和视觉中心，从而让产品更稳定、更可靠;
独创性，旨在强调在进行产品造型设计时不是一味的去模仿复制，而是在科学、合理的基础上使得产品给人独特新颖的感觉，它通常在形态、材料、结构等方面反应;秩序性，在统一中寻找变化，在变化中追求统一，在开展工业造型设计从产品形态变化的要素中找到统一，它强调是一种整体美，我们常见的有组合化设计;
体量感，产品造型设计的出发点是人机工程学，它强调产品必须符合使用者的要求，让使用者使用更方便，更舒适，很多产品的设计受到体量感的限制，譬如，一个手握式的操作方式的产品操作部位就不超过手的活动范围，一旦超过范围使用者就不能舒适的使用;动感性，产品形态的设计往往被设计师赋予很强的动感，目前很多产品采用流线型设计，小到鼠标大到飞机，流线型设计越来越广泛很大一部分原因是出于动感，这里不排除其他要素，例如，飞机的流线型出于空气动力的需求。
产品造型形态设计可采用基本的造型规律：分割、聚集(组合)，分割是以基本几何体为母体，对立体表面的分割产生新的形态，而聚集(组合)是通过将各种基本体进行集聚以产生新的几何状物体，它可以使用相同或相似的基本体，也可以使用完全不同的基本体进行集聚。
结语
工业产品造型设计不再是简单的脱离实际的纯艺术、纯美术，它是运用与工业生产对产品的设计和加工提供一个可行、可靠的技术方案，也就是“能设计出就能生产出”，毕竟产品造型设计源于生产，高于生产，如果产品造型脱离以上要素，它将不再是纯粹意义上的工业造型设计，而是纯美术，对实际的工业生产和加工不提供有效的信息，也就失去了它存在的意义。
参考文献：
[1]桂元龙,徐向荣.工业设计材料与加工工艺[M].北京理工大学出版社,2007.
[2]刘国余,沈杰.产品基础形态设计[M].中国轻工业出版社,2000.
[3]李瑞姣.产品外观设计三要素[J].时代内刊,2010(2).
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孩子你太狠了。我汗颜。
狠啊，直接把小论文题给发了
激光发展史激光以全新的姿态问世已二十余年。然而，发明激光器的历程却鲜为人知，至于发明者如何从事艰难曲折的探索，就更少人问津了。其实，每一项重大发明，都是科学家们智慧的结晶，里面包涵着他们的汗水和心血。自然，激光器的发明也不例外。 说得准确些，对激光的研究，只是到了20世纪50年代末才出现一个崭新阶段。在此之前，人们只对无线电波和微波有较深研究。科学家们把无线电波波长缩短到十米以内，使得世界性的通讯成为可能，那是30年代的事情。后来，随着速调管和空穴磁控管的发明，科学家便对厘米波的性质进行研究。二次世界大战中，由于射频和光谱学的发展，辐射波和原子只间的联系又重新被强调。大战期间，科学家们发明并研制了雷达（战争对雷达的制造起了推动的作用）。从技术本身来说，雷达是电磁波向超短波、微波发展的产物。大战以后，科学家又开创了微波波谱学，目的是探索光谱的微波范围并把其推广到更短的波长。当时，哥仑比亚大学有一个由汤斯（）领导的辐射实验小组，他们一直从事电磁方面以及毫米辐射波的研究。1951年，汤斯提出了微波激射器（Maser全称Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的概念。经过几年的努力，1954年汤斯和他的助手高顿（J. Cordon）、蔡格(H. Zeiger)发明了氨分子束微波激射器并使其正常运行。这为以后激光器的诞生奠定了基础。当时，汤斯希望微波激射器能产生波长为半毫米的微波，遗撼的是，激射器却输出波长为1。25cm的微波。微波激射器问世以后，科学家就希望能制造输出更短波长的激射器。汤斯认为可将微波推到红外区附近，甚至到可见光波段。1958年，肖洛（）与汤斯合作，率先发表了在可见光频段工作的激射器的设计方案和理论计算。这又将激光研究推上了一个新阶段。现在，人们都知道，产生激光要具备两个重要条件：一是粒子数反转；二是谐振腔。值得注意的是，自1916年爱因斯坦提出受激辐射的概念以后，1940年前后就有人在研究气体放电实验中，观察到粒子反转现象。按当时的实验技术基础，就具备建立某种类型的激光器的条件。但为什么没能造出来呢？因为没有人，包括爱因斯坦本人没把受激辐射，粒子数反转，谐振腔联系在一起加以考虑。因而也把激光器的发明推迟了若干年。在研究激光器的过程中，应把引进谐振腔的功劳归于肖洛。肖洛长期从事光谱学研究。谐振腔的结构，就是从法——珀干涉仪那里得到启示的。正如肖洛自己所说：“我开始考虑光谐振器时，从两面彼此相向镜面的法——珀干涉仪结构着手研究，是很自然的。”实际上，干涉仪就是一种谐振器。肖洛在贝尔电话实验室的七年中，积累了大量数据，于1958年提出了有关激光的设想。几乎同时，许多实验室开始研究激光器的可能材料和方法，用固体作为工作物质的激光器的研究工作始于1958年。如肖洛所述：“我完全彻底地受到灌输，使我相信，可以在气体中做的任何事情，在固体中同样可以做，且在固体中做得更好些。因此，我开始探索、寻找固体激光器的材料…...”的确，不到一年，在1959年9月召开的第一次国际量子电子会议上，肖洛提出了用红宝石作为激光的工作物质。不久，肖洛又具体地描述了激光器的结构：“固体微波激射器的结构较为简单，实质上，它有一棒（红宝石），它的一端可作全反射，另一端几乎全反射，侧面作光抽运。”遗撼的是，肖洛没有得到足够的光能量使粒子数反转，因而没获成功。可喜的是，科学家迈曼（）巧妙地利用氙灯作光抽运，从而获得粒子数反转。于是，1960年6月，在Rochester大学，召开了一个有关光的相干性的会议，会议上，迈曼成功地操作了一台激光器。7月份，迈曼用红宝石制成的激光器被公布于众。至此，世界上第一台激光器宣告诞生。激光具有单色性，相干性等一系列极好的特性。从诞生那天开始，人们就预言了它的美好前景。20多年来，人们制造了输出各种不同波长的激光器，甚至是可调激光器。大功率激光器的研制成功，又开拓了新的领域。1977年出现的自由电子激光器，机制则完全不同，它的工作物质是具有极高能量的自由电子，人们可以期望通过这种激光器，实现连续大功率输出，而且覆盖频率范围可向长短两个方向发展。现在，激光应用已经遍及光学、医学、原子能、天文、地理、海洋等领域，它标志着新技术革命的发展。诚然，如果将激光发展的历史与电子学及航空发展的历史相比，你不得不意识到现在还是激光发展的早期阶段，更令人激动的美好前景将要来到。 能发1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。1958年.肖洛和.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，并指出了产生激光的方法。1960年.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。1962年.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。以后，激光器的种类就越来越多。按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。近来还发展了自由电子激光器，其工作介质是在周期性磁场中运动的高速电子束，激光波长可覆盖从微波到X射线的广阔波段。按工作方式分，有连续式、脉冲式、调Q和超短脉冲式等几类。大功率激光器通常都是脉冲式输出。各种不同种类的激光器所发射的激光波长已达数千种，最长的波长为微波波段的毫米，最短波长为远紫外区的210埃，X射线波段的激光器也正在研究中。 除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同，装置的必不可少的组成部分包括激励（或抽运）、具有亚稳态能级的工作介质和谐振腔（ 见光学谐振腔）3部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的定向性和相干性。 激光工作物质 是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系，有时也称为激光增益媒质，它们可以是固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等媒质。对激光工作物质的主要要求，是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转，并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去；为此，要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。 激励(泵浦)系统 是指为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置。根据工作物质和激光器运转条件的不同，可以采取不同的激励方式和激励装置，常见的有以下四种。①光学激励(光泵)。是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的，整个激励装置，通常是由气体放电光源（如氙灯、氪灯）和聚光器组成。②气体放电激励。是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转的，整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成。③化学激励。是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的，通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。④核能激励。是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。 激光器的种类是很多的。下面，将分别从激光工作物质、激励方式、运转方式、输出波长范围等几个方面进行分类介绍。 按工作物质分类 根据工作物质物态的不同可把所有的激光器分为以下几大类：①固体（晶体和玻璃）激光器，这类激光器所采用的工作物质，是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的；②气体激光器，它们所采用的工作物质是气体，并且根据气体中真正产生受激发射作用之工作粒子性质的不同，而进一步区分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等；③液体激光器，这类激光器所采用的工作物质主要包括两类，一类是有机荧光染料溶液，另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液,其中金属离子（如Nd）起工作粒子作用，而无机化合物液体（如SeOCl）则起基质的作用；④半导体激光器，这类激光器是以一定的半导体材料作工作物质而产生受激发射作用，其原理是通过一定的激励方式(电注入、光泵或高能电子束注入)，在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间，通过激发非平衡载流子而实现粒子数反转，从而产生光的受激发射作用；⑤自由电子激光器，这是一种特殊类型的新型激光器，工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束，只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射，原则上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域，因此具有很诱人的前景。 按激励方式分类 ①光泵式激光器。指以光泵方式激励的激光器，包括几乎是全部的固体激光器和液体激光器，以及少数气体激光器和半导体激光器。②电激励式激光器。大部分气体激光器均是采用气体放电（直流放电、交流放电、脉冲放电、电子束注入）方式进行激励，而一般常见的半导体激光器多是采用结电流注入方式进行激励，某些半导体激光器亦可采用高能电子束注入方式激励。③化学激光器。这是专门指利用化学反应释放的能量对工作物质进行激励的激光器，反希望产生的化学反应可分别采用光照引发、放电引发、化学引发。④核泵浦激光器。指专门利用小型核裂变反应所释放出的能量来激励工作物质的一类特种激光器，如核泵浦氦氩激光器等。 按运转方式分类 由于激光器所采用的工作物质、激励方式以及应用目的的不同，其运转方式和工作状态亦相应有所不同，从而可区分为以下几种主要的类型。①连续激光器，其工作特点是工作物质的激励和相应的激光输出，可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行，以连续光源激励的固体激光器和以连续电激励方式工作的气体激光器及半导体激光器，均属此类。由于连续运转过程中往往不可避免地产生器件的过热效应，因此多数需采取适当的冷却措施。②单次脉冲激光器，对这类激光器而言，工作物质的激励和相应的激光发射，从时间上来说均是一个单次脉冲过程，一般的固体激光器、液体激光器以及某些特殊的气体激光器，均采用此方式运转，此时器件的热效应可以忽略，故可以不采取特殊的冷却措施。③重复脉冲激光器，这类器件的特点是其输出为一系列的重复激光脉冲，为此，器件可相应以重复脉冲的方式激励，或以连续方式进行激励但以一定方式调制激光振荡过程,以获得重复脉冲激光输出,通常亦要求对器件采取有效的冷却措施。④调激光器,这是专门指采用一定的 开关技术以获得较高输出功率的脉冲激光器，其工作原理是在工作物质的粒子数反转状态形成后并不使其产生激光振荡 (开关处于关闭状态)，待粒子数积累到足够高的程度后，突然瞬时打开 开关，从而可在较短的时间内（例如10～10秒）形成十分强的激光振荡和高功率脉冲激光输出（见技术'" class=link>激光调 技术）。⑤锁模激光器，这是一类采用锁模技术的特殊类型激光器，其工作特点是由共振腔内不同纵向模式之间有确定的相位关系，因此可获得一系列在时间上来看是等间隔的激光超短脉冲（脉宽10～10秒）序列，若进一步采用特殊的快速光开关技术，还可以从上述脉冲序列中选择出单一的超短激光脉冲（见激光锁模技术）。⑥单模和稳频激光器，单模激光器是指在采用一定的限模技术后处于单横模或单纵模状态运转的激光器，稳频激光器是指采用一定的自动控制措施使激光器输出波长或频率稳定在一定精度范围内的特殊激光器件，在某些情况下，还可以制成既是单模运转又具有频率自动稳定控制能力的特种激光器件（见激光稳频技术）。⑦可调谐激光器，在一般情况下，激光器的输出波长是固定不变的，但采用特殊的调谐技术后，使得某些激光器的输出激光波长，可在一定的范围内连续可控地发生变化，这一类激光器称为可调谐激光器（见激光调谐技术）。 按输出波段范围分类 根据输出激光波长范围之不同，可将各类激光器区分为以下几种。①远红外激光器，输出波长范围处于25～1000微米之间, 某些分子气体激光器以及自由电子激光器的激光输出即落入这一区域。②中红外激光器，指输出激光波长处于中红外区(～25微米)的激光器件,代表者为CO分子气体激光器(微米)、 CO分子气体激光器（5～6微米）。③近红外激光器,指输出激光波长处于近红外区（～微米）的激光器件，代表者为掺钕固体激光器（微米）、CaAs半导体二极管激光器(约 微米)和某些气体激光器等。④可见激光器，指输出激光波长处于可见光谱区（4000～7000埃或～微米）的一类激光器件，代表者为红宝石激光器 （6943埃）、 氦氖激光器（6328埃）、氩离子激光器（4880埃、5145埃）、氪离子激光器（4762埃、5208埃、5682埃、6471埃）以及一些可调谐染料激光器等。⑤近紫外激光器，其输出激光波长范围处于近紫外光谱区（2000～4000埃），代表者为氮分子激光器(3371埃)氟化氙(XeF)准分子激光器（3511埃、3531埃）、 氟化氪(KrF)准分子激光器(2490埃)以及某些可调谐染料激光器等⑥真空紫外激光器,其输出激光波长范围处于真空紫外光谱区(50～2000埃）代表者为（H）分子激光器 (1644～1098埃)、氙(Xe)准分子激光器（1730埃）等。⑦X射线激光器, 指输出波长处于X射线谱区（～50埃）的激光器系统，目前软X 射线已研制成功，但仍处于探索阶段[编辑本段]激光器的发明 激光器的发明是20世纪科学技术的一项重大成就。它使人们终于有能力驾驶尺度极小、数量极大、运动极混乱的分子和原子的发光过程，从而获得产生、放大相干的红外线、可见光线和紫外线（以至X射线和γ射线）的能力。激光科学技术的兴起使人类对光的认识和利用达到了一个崭新的水平。 激光器的诞生史大致可以分为几个阶段，其中1916年爱因斯坦提出的受激辐射概念是其重要的理论基础。这一理论指出，处于高能态的物质粒子受到一个能量等于两个能级之间能量差的光子的作用，将转变到低能态，并产生第二个光子，同第一个光子同时发射出来，这就是受激辐射。这种辐射输出的光获得了放大，而且是相干光，即如多个光子的发射方向、频率、位相、偏振完全相同。 此后，量子力学的建立和发展使人们对物质的微观结构及运动规律有了更深入的认识，微观粒子的能级分布、跃迁和光子辐射等问题也得到了更有力的证明，这也在客观上更加完善了爱因斯坦的受激辐射理论，为激光器的产生进一步奠定了理论基础。20世纪40年代末，量子电子学诞生后，被很快应用于研究电磁辐射与各种微观粒子系统的相互作用，并研制出许多相应的器件。这些科学理论和技术的快速发展都为激光器的发明创造了条件。 如果一个系统中处于高能态的粒子数多于低能态的粒子数，就出现了粒子数的反转状态。那么只要有一个光子引发，就会迫使一个处于高能态的原子受激辐射出一个与之相同的光子，这两个光子又会引发其他原子受激辐射，这样就实现了光的放大；如果加上适当的谐振腔的反馈作用便形成光振荡，从而发射出激光。这就是激光器的工作原理。1951年，美国物理学家珀塞尔和庞德在实验中成功地造成了粒子数反转，并获得了每秒50千赫的受激辐射。稍后，美国物理学家查尔斯·汤斯以及苏联物理学家马索夫和普罗霍洛夫先后提出了利用原子和分子的受激辐射原理来产生和放大微波的设计。 然而上述的微波波谱学理论和实验研究大都属于“纯科学”，对于激光器到底能否研制成功，在当时还是很渺茫的。 但科学家的努力终究有了结果。1954年，前面提到的美国物理学家汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器，成功地开创了利用分子和原子体系作为微波辐射相干放大器或振荡器的先例。 汤斯等人研制的微波激射器只产生了厘米波长的微波，功率很小。生产和科技不断发展的需要推动科学家们去探索新的发光机理，以产生新的性能优异的光源。1958年，汤斯与姐夫阿瑟·肖洛将微波激射器与光学、光谱学的理论知识结合起来，提出了采用开式谐振腔的关键性建议，并预防了激光的相干性、方向性、线宽和噪音等性质。同期，巴索夫和普罗霍洛夫等人也提出了实现受激辐射光放大的原理性方案。 此后，世界上许多实验室都被卷入了一场激烈的研制竞赛，看谁能成功制造并运转世界上第一台激光器。 1960年，美国物理学家西奥多·梅曼在佛罗里达州迈阿密的研究实验室里，勉强赢得了这场世界范围内的研制竞赛。他用一个高强闪光灯管来刺激在红宝石水晶里的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使这一点达到比太阳还高的温度。 “梅曼设计”引起了科学界的震惊和怀疑，因为科学家们一直在注视和期待着的是氦氖激光器。 尽管梅曼是第一个将激光引入实用领域的科学家，但在法庭上，关于到底是谁发明了这项技术的争论，曾一度引起很大争议。竞争者之一就是“激光”(“受激辐射式光频放大器”的缩略词)一词的发明者戈登·古尔德。他在1957年攻读哥伦比亚大学博士学位时提出了这个词。与此同时，微波激射器的发明者汤斯与肖洛也发展了有关激光的概念。经法庭最终判决，汤斯因研究的书面工作早于古尔德9个月而成为胜者。不过梅曼的激光器的发明权却未受到动摇。 1960年12月，出生于伊朗的美国科学家贾万率人终于成功地制造并运转了全世界第一台气体激光器——氦氖激光器。1962年，有三组科学家几乎同时发明了半导体激光器。1966年，科学家们又研制成了波长可在一段范围内连续调节的有机染料激光器。此外，还有输出能量大、功率高，而且不依赖电网的化学激光器等纷纷问世。 由于激光器具备的种种突出特点，因而被很快运用于工业、农业、精密测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面，并在许多领域引起了革命性的突破。比如，人们利用激光集中而极高的能量，可以对各种材料进行加工，能够做到在一个针头上钻200个孔；激光作为一种在生物机体上引起刺激、变异、烧灼、汽化等效应的手段，已在医疗、农业的实际应用上取得了良好效果；在通信领域，一条用激光柱传送信号的光导电缆，可以携带相当于2万根电话铜线所携带的信息量；激光在军事上除用于通信、夜视、预警、测距等方面外，多种激光武器和激光制导武器也已经投入实用。 今后，随着人类对激光技术的进一步研究和发展，激光器的性能将进一步提升，成本将进一步降低，但是它的应用范围却还将继续扩大，并将发挥出越来越巨大的作用。
哥们，北理的吧，我也在写这个，艹，真球蛋疼
目前常见彩色激光打印机大致有分为两种成像技术。一种是垂直成像（ETB）技术，纸张经过成像鼓，需要在成像鼓上成像，同时成像鼓还要负责转送纸张到加热组件的作用。比较容易造成像鼓磨损严重，极易损坏。而且纸路较长，也容易卡纸。另一种是现在普遍采用的水平成像（ITB）技术。相对而言，纸路非常短，同时纸张也是通过转印带来成像的。因为纸张不直接与成像鼓接触，不仅大大延长了成像鼓的使用寿命，也大大降低了机器卡纸的机率。
许多好奇心比较重的朋友对激光打印机的工作原理产生了兴趣，想知道激光打印机是如何在白纸上打印出文字、图案的。其实，激光打印机原理并不是很复杂，下面小编为大家带来相关的介绍。激光打印机原理，首先要说转换。我们的电脑里面存放的页面、文档等等，这些素材，显然是不能被打印机直接拿来用的，需要转化成打印机能用的数据，激光打印机需要一次性的把这些文档都转化成为打印机能识别的内容。在转化成为打印机能读懂的语言之后，激光打印机要想打印一页文档，首先要做的事情是给激光打印机的硒鼓充电，现在比较常见的是用充电辊和硒鼓接触并在一起转动的方式给硒鼓表面充电，让硒鼓表面充满静电荷。但是充满的状态下，就和电脑黑屏一样，显然是无法打印出图案的。这就需要第四道工序——显影。在充满了电荷的硒鼓表面，通过激光照射或是LED照射的方式，去掉不需要的电荷，只保留需要的电荷，这就在硒鼓表面形成了一个带电的潜影。这时候，硒鼓再与墨粉仓想接触，有静电的部分就会吸附上墨粉，被放电的部分则是空白的，不会吸附墨粉，在硒鼓表面就形成了要打印的图像。再往下，就是打印机纸盒的胶轮，滚粘上来一张纸，这张纸与硒鼓相接触，这样硒鼓上的墨粉就会被吸附过来。当墨粉吸附到纸张上之后，剩下的事情就简单了很多，一方面会给硒鼓消电，清洁硒鼓表面，另一方面，带着吸附墨粉的纸张，会被打印机传动机构输送到纸张出口附近的定影单元，定影单元的作用就是把纸张加热到一定的温度，这时候墨粉成分当中的蜡(或是无色塑料)就会升华，带着颜料一起沁入纸张纤维，形成牢固的图案。所以激光打印机打印出来的文档，刚打印好就拿起来，会发现纸张是热的。以上是激光打印机原理，打印机的工作原理是通过转换、曝光、转印、显影、定影五个过程来完成打印的全过程。科力普省心购——中小企业办公用品平台
激光打印机的工作原理分为布电，曝光，显像，转写，定影，清洁，消电7个步骤。开始PC下面的充电辊会将OPC表明布上一层均匀的电荷，然后通过激光扫描器(PH），在OPC表明形成一定的电位，然后碳粉在吸附在OPC表面，再到OPC将碳粉转印到中转皮带，然后再通过纵搬送将中转上的碳粉转印到纸上，再到最后的定影，出纸。大体上就这样了。。
针式打印机工作原理主机送来的代码，经历打印机输入接口电路的处理后送至打印机的主控电路，在控制程序的控制下，产生字符或图形的编码，驱动打印头打印一列的点阵图形，同时字车横向运动，产生列间距或字间距，再打印下一列，逐列执行打印；一行打印完毕后，启动走纸机构进纸，产生行距，同时打印头回车换行，打印下一行；上述流程反复执行，直到打印完毕。\x0d\x0a\x0d\x0a针式打印机之所以得名，重要在于其打印头的结构。打印头的结构比较庞杂，大致说来，可分为打印针，驱动线圈，定位器，激励盘等等。基本的说，打印头的工作流程是这样的：当打印头从驱动电路取得一个电流脉冲时，电磁铁的驱动线圈就产生磁场吸引打印针衔铁，带动打印针击打色带，在打印纸上打出一个点的图形。因其直接执行打印功能的是打印针，所以这类打印机被称为针式打印机。\x0d\x0a喷墨打印机工作原理与针式打印机相似，这两者的本质区别就在于打印头的结构。喷墨打印机的打印头，是由成百上千个直径极其微小（约几微米）的墨水通道组成，这些通道的数目，也就是喷墨打印机的喷孔数目，它直接决定了喷墨打印机的打印精度。每个通道内部都附着能产生振动或热量的执行单元。当打印头的控制电路接收到驱动信号后，即驱动这些执行单元产生振动，将通道内的墨水挤压喷出；或产生高温，加热通道内的墨水，产生气泡，将墨水喷出喷孔；喷出的墨水到达打印纸，即产生图形！这就是压电式和气泡式喷墨打印头的基本原理。而喷墨打印机的控制原理，工作形式基本与针式打印机相似，这里就不赘述了！\x0d\x0a\x0d\x0a激光打印机工作原理当计算机主机向打印机发送数据时，打印机最先将接收到的数据暂存在缓存中，当接收到一段完整的数据后，再发送给打印机的处理器，处理器将这些数据组织成能够驱动打印引擎动作的信号流，对于激光打印机而言，这个信号流就是驱动激光头工作的一组脉冲信号。\x0d\x0a\x0d\x0a激光打印机的核心技能就是所谓的电子成像技能，这种技能结合了影像学与电子学的原理和技能以生成图像，核心部件是一个能够感光的硒鼓。激光发射器所发射的激光照射在一个棱柱形反射镜上，随着反射镜的转动，光线从硒鼓的一端到另一端依次扫过（中途有各种聚焦透镜，使扫描到硒鼓表面的光点特别小），硒鼓以1/300英寸或1/600英寸的步幅转动，扫描又在接下来的一行执行。硒鼓是一只表面涂覆了有机材料的圆筒，预先带有电荷，当有光线照射时，受到照射的部位会发生电阻的改动。计算机所发送来的数据信号控制着激光的发射，扫描在硒鼓表面的光线不断改动，有的地点受到照射，电阻变小，电荷消散，也有的地点没有光线射到，仍保存有电荷，结尾，硒鼓表面就形成了由电荷组成的潜影。\x0d\x0a\x0d\x0a墨粉是一种带电荷的细微塑料颗粒，其电荷与硒鼓表面的电荷极性相反，当带有电荷的硒鼓表面经历显影辊时，有电荷的部位就吸附了墨粉颗粒，潜影就变成了真实的影像。硒鼓转动的同时，另一组传动系统将打印纸送进来，经历一组电极，打印纸带上了与硒鼓表面极性相似但强得多的电荷，随后纸张经历带有墨粉的硒鼓，硒鼓表面的墨粉被吸引到打印纸上，图像就在纸张表面形成了。此时，墨粉和打印机仅仅是靠电荷的引力结合在一起，在打印纸被送出打印机之前，经历高温加热，塑料质的墨粉被熔化，在冷却流程中固着在纸张表面。\x0d\x0a\x0d\x0a将墨粉传给打印纸之后，硒鼓表面继续旋转，经历一个清洁器，将剩余的墨粉去掉，以便进入下一个打印循环。\x0d\x0a\x0d\x0a由以上原理能够看出激光打印机与针式、喷墨打印机的一个本质的区别在于\x0d\x0a\x0d\x0a激光打印机打印一次成像一整页，是逐页打印；而针式和喷墨打印机都是打印头一次来回打印一行，是逐行打印。因此，相似打印要求下，激光打印机的打印速度要比针式打印机和喷墨打印机要快，这也是激光打印机的一个优势所在。
《模具工业》2001. No . 4 总 242 40激 光 加 工 技 术 在 模 具 制 造 中 的 应 用江苏理工大学(江苏镇江 212013) 张 莹 周建忠 戴亚春[摘要]随着激光加工技术的日趋成熟和工业用大功率激光设备价格的逐渐下降 ,给产品和模具的制造工艺带来了新的变革 ,在模具制造、 模具表面强化与维修、 取代模具等 3个方面 ,就激光优化模具制造工艺作了较为详细的分析和探讨。关键词 模具 激光 工艺优化[ Abstract ]Wi t h t he mat uri ng of t he las e r p r oces si ng t echnology and t he dec r easi ng of p rice of t hei ndus t rial la r ge - p owe r las e r e quipme nt , a new i nnovat ion was br ought t o t he manuf act uri ngt echnology of t he p r oduct s and t he dies and moulds . A r elat ively de t ailed analysis and dis cus sionwas made on t he las e r op t imized manuf act uri ng p r oces s f or dies and moulds f r om t hr e e asp ect s ofmanuf act uri ng , s urf ace r ei nf orceme nt and mai nt e nance , and s ubs t i t ut ive dies or moulds .Key words die and mould , las e r , t echnological p r oces s op t imizat ion1 引 言激烈的市场竞争使制造企业对快速响应市场需求和一次制造成功等要求日益迫切。而在常规制造系统中 , 产品生产所需大量模具的设计、制造和装配调试不仅耗费大量资金 , 更严重的是延长了产品生产的准备时间 , 从而延长了新产品开发周期 ,形成制造过程中的瓶颈。因此 , 如何快速有效地制造出高质量、低成本的模具及产品 , 就成为人们不断探索的课题。随着激光加工技术的日趋成熟和工业用大功率激光器设备价格的下降 , 给产品和模具制造工艺带来了重大变革。本文在模具制造、模具表面强化与维修、取代模具等 3个方面 , 就激光加工在模具制造中的应用作一些探讨。2 模具制造2. 1 模具的激光叠加制造1982年 ,日本东京大学的中川教授等人提出用薄片叠加法制造拉伸模 , 1985年 , 美国加州某公司推出了模具的激光叠加制造法 , 并获得专利 , 其工艺流程见图 1 ,原理为将激光切割的多层薄板叠加 ,并使其形状逐渐发生变化 , 最终获得所需的模具立体几何形状。日本在冲模的激光叠加制造方面已达到实用阶段 ,所制的凸、 凹模质量高 ,加工尺寸精度— — —— — —— — —— — —— — —— — ——收稿日期:2000年8月10日已达 ±0. 01mm ,切割厚度为 12mm。 经激光切割后 ,在切口表面形成深 0. 1～0. 2mm、 硬度为 800HV 的硬化层 ,用来冲裁 1mm 厚的钢板 ,单凭自冷硬化层就可冲压 10 000 件 , 如在激光切割后再经火焰淬火 ,则可冲压 3～5万件。 由于各薄板间的连接简单 ,故用叠加法制作冲模 ,成本可降低一半 ,生产周期大大缩短。用来制造复合模、落料模和级进模等都取得了显著的经济效益。图 1 激光叠加模具制造工艺流程由模具 CAD 和激光切割相结合构成一个完整的模具 CAD/ CAM 系统 ,实现板料切割的 FMS ,适用于多品种小批量生产。用激光切割的薄板来叠加合成任意三维曲面的制造系统 , 不仅为在塑性加工和模具领域中实行 FMS 提供了思路 , 而且对于内部结构复杂的模具制造 ,如型孔、 中孔体及复杂的冷却管道等 ,也是快速而经济的制造模具的有效方法 ,并且能带动其他技术如固相扩散等的发展。2. 2 快速模具制造模具 CAD三维设计二维外形NC 程序激光切割去除梯级创层面精加工成形模具装配薄片连结精加工NC 程序模 具 制 造 技 术《模具工业》2001. No . 4 总 242 41快速成型制造技术(RPM)是 80年代后期出现的一项制造技术 , 目前 RPM 技术已发展了十几种工艺方法。基于 RPM 技术快速制造模具的方法多为间接制模法 , 即利用 RPM 原型间接地翻制模具。(1) 软质简易模具 (如汽车覆盖件模具) 的制作。采用硅橡胶、低熔点合金等将原型准确复制成模具 , 或对原型表面用金属喷涂法或物理蒸发沉积法镀上一层熔点极低的合金来制作模具。这些简易模具的寿命为 50～5 000件 ,由于其制造成本低 ,制作周期短 , 特别适用于产品试制阶段的小批量生产。(2) 钢质模具制作。RPM 原型 — — — 三维砂轮— — — 整体石墨电极 — — — 钢模 ,一个中等大小、 较为复杂的电极一般 4～8h 即可完成。 美国福特汽车公司用此技术制造汽车覆盖件模具取得了满意的效果 ,与传统机械加工制作模具相比 , 快速模具制造省去了耗时、 昂贵的 CNC加工 ,加工成本及周期大大降低 ,具有广阔的应用前景。3 模具表面强化与修复为提高模具的使用寿命 , 常常需对模具表面进行强化处理。常用的模具表面强化处理工艺有化学处理 (如渗碳、 碳氮共渗等) 、 表层复合处理 (如堆焊、 热喷涂、 电火花表面强化、 PVD 和 CVD 等) 以及表面加工强化处理(如喷丸等) 。这些方法大多工艺较为复杂 , 处理周期较长 , 且处理后存在较大的变形。采用激光技术来强化和修复模具 , 具有柔性大 , 表面硬度高 , 工艺周期短 , 工作环境洁净等优点 ,因此具有很强的生命力。3. 1 激光相变硬化激光相变硬化 (激光淬火) 是利用激光辐照到金属表面 , 使其表面以很高的升温速度达到相变温度 (但低于熔化温度) 而形成奥氏体 ,当激光束离开后 , 利用金属表面本身热传导而发生自淬火 , 使金属表面发生马氏体转变 , 形成硬度高、抗磨损的表层 , 从而使金属表面得到强化。所用设备为三轴联动的数控激光加工机。影响激光强化的主要因素有激光功率、光斑尺寸和扫描速度。在强化过程中要对这些参数进行优化 , 并对具体材料选择合适的激光处理参数。对于CrWMn、 Cr12MoV、 Cr12、 T10A 及 Cr-Mo 铸铁等的常用模具材料 , 在激光处理后 , 其组织性能较常规热处理普遍改善。 例如 ,CrWMn 钢在常规加热时易在奥氏体晶界上形成网状的二次碳化物 , 显著增加工件脆性 ,降低冲击韧性 ,使用在模具刃口或关键部位寿命较低。采用激光淬火后可获得细马氏体和弥散分布的碳化物颗粒 ,清除网状 ,并获得最大硬化层深度以及最大硬度 1 017. 2HV。Cr12MoV 钢激光淬火后的硬度、抗塑性变形和抗粘磨损能力均较常规热处理有所提高。对 T8A 钢制造的凸模和Cr12Mo 钢制造的凹模 ,激光硬化深 0. 12mm ,硬度1 200HV , 寿命提高 4～6倍 , 既由冲压 2万件提高到 10～14万件。 对于 T10钢 ,激光淬火后可获得硬度 1 024HV、 深 0. 55mm 的硬化层;对于 Cr12 ,激光淬火后可获得硬度 1 000HV、 深 0. 4mm 的硬化层 ,使用寿命均得到了较大的提高。3. 2 激光涂覆激光涂覆是用激光在基体表面覆盖一层薄的具有一定性能的涂覆材料 , 这类材料可以是金属或合金 ,也可以是非金属 ,还可以是化合物及其混合物。在涂覆过程中 , 涂覆层在激光作用下与基体表面通过熔合迅速结合在一起。它与激光合金化的主要区别在于经激光作用后涂层的化学成分基本上不变化 , 基体的成分基本上不进入涂层内。激光涂覆工艺实用的材料范围很广 , 正在研究的母体材料有低碳钢、 合金钢、 铸铁、 镍铬钛耐热合金等 ,研究的添加材料有钴基合金、 铁基合金和镍基合金等。采用激光技术在有送粉器的 2kW CO2 激光器上 , 对 4Cr5MoV1Si 钢基体表面涂覆一层由镍基高温合金和 WC + W2C 粒子组成的高温耐磨合金粉末 ,在激光功率 P = 1 500W ,送粉量为 10g/ min ,工件移动速度为 2～3mm/ s 条件下 ,获得多道搭接的大面积高温耐磨合金。 在试验温度为 600℃ 时 ,硬度为 550～580HV0 .2 ; 在温度为 950℃时 , 硬度为100～200HV0 .2。 可见在 1 000℃ 左右高温下 ,涂覆层仍有很高的强硬性 , 是较理想的高温模具耐磨合金。另外 , 采用激光涂覆方法来修复已磨损的冲模及拉伸模等 ,可大大延长模具的使用寿命 ,降低模具的使用成本。3. 3 激光堆焊对于一些汽车覆盖件冲裁修边模具 , 为提高使用寿命 ,节省优质模具材料 ,刃口往往采用在较差的基体材料上堆焊一层性能优异的合金。 过去 ,堆焊大多采用人工氧 — 乙炔火焰堆焊法 ,这种方法虽然设备《模具工业》2001. No . 4 总 242 42费用低 ,但功率密度不高(102～103W/ cm 2) ,且难以进行精确控制 , 因而堆焊质量和生产率都较低。70年代以来 , 开发成功了等离子粉末堆焊技术 , 由于其具有较高的功率密度且控制性能也较好 , 因而得到了广泛的应用。但等离子堆焊存在着电极寿命短、 堆焊层母材稀释率较高等问题。80年代以来出现的激光堆焊法与使用同一材料的氧 —乙炔火焰堆焊法相比 ,激光堆焊层组织细微、 致密 ,不良品率仅为前者的 1/ 10。激光堆焊的速度快 ,生产率比氧— 乙炔火焰堆焊高 1. 75倍 , 而堆焊的材料使用量仅为其 1/ 2。而且激光堆焊层的室温硬度比氧 — 乙炔火焰堆焊的高 50HV 左右。 激光堆焊质量与激光的光束模式、 功率及堆焊速度等因素有关。4 激光加工替代模具冲压加工4. 1 激光切割替代薄板件的冲裁模激光切割替代钣金件及汽车车身制造中的冲裁修边模大有可为。三维激光切割技术 , 由于其本身具有加工灵活和保证质量的特性 , 在 80 年代就开始在汽车车身制造中应用。切割时只需用平直的支撑块来支撑工件 , 因此夹具的制作不仅成本低而且快速。由于与 CAD/ CAM 技术相结合 ,切割过程易于控制 , 可实现连续生产和并行加工 , 从而实现高效率的切割生产。切割板材所使用的激光器主要有两大类 , 即CO2 激光器和 Nd : YA G激光器 ,功率为 100～1 500W , 因为功率小于 1 500W 的激光器其振动模式为单模 , 切缝宽度为 0. 1～0. 2mm , 切割面也很整洁 ,而输出功率大于 1 500W 时激光器的振动模式为多模 , 割缝宽度近 1mm , 切割面质量较差。因 Nd :YA G的激光可通过光导纤维输送 , 比较灵活方便 ,适用于机器人手执激光喷嘴配程序控制进行精确操作 , 因此在三维切割时大多采用。影响激光切割工件质量的主要因素有切割速度、焦点位置、辅助气体压力、 激光输出功率及模式。美国福特和通用汽车公司以及日本的丰田、日产等汽车公司 , 在汽车生产线上普遍采用激光切割技术 , 它不必采用各种规格的金属模具 , 除了快速方便地切割各种不同形状的坯料外 , 还用来大量切割加工因规格不同需要更改的零件安装孔位置 , 如汽车标志灯、 车架、 车身两侧装饰线等。通用汽车公司生产的卡车仅车门就有直径为 <2. 8～<39mm 的20种孔 , 公司采用 Rofin- Sinar 的 500W 激光器通过光纤连接到装在机械手的焊头上 , 用以切割这些孔 ,1min 就完成一扇门开孔的加工 ,孔边缘光滑 ,背面平整 。<2. 8mm 孔的公差为 0. 03～0. 08mm ,<12mm 孔的公差为 - 0. 25mm～ + 0. 03mm。该公司生产的卡车和客车有 89 种孔径和孔位配置不同的底盘 ,经过优化设计 ,现在只需要冲压 5种不同的底盘 ,然后再由激光切割出配置不同的孔 ,简化了工艺 ,提高了效率 ,降低了成本。我国自然科学基金委在 1997 年把大功率 CO2及 YA G激光三维焊接和切割理论与技术作为重点项目进行资助 , 国家产学研激光技术中心的课题组成员对此进行了系统的研究 , 为在我国汽车车身制造业中应用三维激光立体加工技术做出了很大贡献。该中心为一汽轿车公司、宝山钢铁公司等国有大型企业的技术改造开展了重大工程项目攻关 , 其中开发红旗加长型轿车覆盖件的三维激光制造工艺技术 , 在我国轿车生产中是首次采用。在汽车用薄厚钢板激光大拼板拼接工艺试验研究中首次采用了激光切割替代精裁工艺技术 , 取得了较好的技术经济效果。三维激光切割在车身装配后的加工也十分有用 ,例如开行李架固定孔、 顶盖滑轨孔、 天线安装孔、修改车轮挡泥板形状等。在新车试制中用于切割轮廓和修正 ,既缩短了试制周期又节省了模具 ,充分体现出采用激光切割加工的优点。4. 2 激光打标替代冲模打标企业在其生产的零部件上常常需要打上企业自己的标志或特定的符号与数字 , 以往的方法是使用冲模打标或用铸模成型 , 打标质量不高。采用数控激光机打标不仅速度快 , 而且克服了冲模打标中常见的毛边、尖锐的边缘和畸变。由于采用计算机控制 , 因此可以打出任意复杂的图案 , 省去了模具设计、 制造及调试等环节 ,大大缩短了产品的开发制造周期 , 同时也降低了成本。因激光打标机所需功率小 ,成本低 ,打出的标记美观、 漂亮 ,现已为大多数企业所采用。4. 3 激光成形替代弯曲模成形金属板料的激光成形技术是一种利用聚焦光束以一定的速度扫描金属板料表面 (扫描速度应足够快以防止表面熔化) ,使热作用区内的材料产生明显的温度梯度 ,导致非均匀分布的热应力 ,从而使板料塑性变形的方法。与常规成形方法相比 , 激光成形《模具工业》2001. No . 4 总 242 43具有许多优点: ① 属于无模成形 ,生产周期短 ,柔性大 , 可不受加工环境限制 , 通过优化激光加工工艺参数 , 精确控制热作用区域以及热应力的分布 , 将板料无模成形; ② 因其是一种仅靠热应力而不用模具使板料变形的塑性加工方法 , 因此属无外力成形; ③ 为非接触式成形 ,所以不存在模具制作、 磨损和润滑等问题 ,也不存在贴模、 回弹现象 ,成形精度高; ④ 可使板料通过复合成形得到形状复杂的异形件(如球形件、 锥形件和抛物形件等) 。激光成形机理的实质就是弯曲机理。当激光加热板料时 , 一方面在激光作用区及其周围产生热应力 , 同时降低了被加热区域板料的屈服极根 , 从而使热应力作用区的热态材料产生非均匀的塑性变形 ,实现板料的弯曲成形。试验表明 ,激光每扫描一道次 ,金属板料可弯曲 1° ～5° ,不同的扫描轨迹和工艺参数组合能够产生不同的成形效果和不同程度的变形量 , 即可得到各种复杂形状的工件。图 2表示在工艺参数为激光速功率 1. 5kW , 激光束直径5. 4mm , 材料 SUS304 , 厚 1mm , 碳涂覆面的条件下 ,激光扫面速度与材料弯曲角之间的变化关系。图 2 激光扫描速度对弯曲角的影响现在世界上许多国家都投入较大的人力、物力对激光成形技术进行专项研究 , 在某些领域现已开始了初步的工业应用。波兰基础技术研究所的HFrackiewicz 教授利用激光成形先后制造出了筒形件、 球形件、 波纹管和金属管的扩口缩口、 弯曲成形等;德国学者 MGeiger 等将激光成形与其他加工工序复合运用于汽车制造业 , 进行了汽车覆盖件的柔性校平和其他成形件的成形 , 而且对弯曲成形过程进行计算机闭环控制 , 提高了成形精度。德国Trumpf 公司于 1997 年开发了商品化激光成形多用机床 Trumat ic L 3030。 相信随着研究的不断深入以及其他相关技术的发展 , 激光成形技术将逐趋成熟 ,进入实用化阶段。5 结束语激光加工技术作为一种先进的加工工艺 , 在国外各行业已得到了广泛的应用 ,我国机械行业在 “九五”期间也将其作为十大技术之一。国家自然科学基金委也把激光加工工艺和激光加工设备的研究作为重点研究项目进行资助 , 并明确指出其主要应用领域应该在汽车制造业。模具作为一种工具 , 其生产周期、质量和成本直接影响产品的制造过程和销售。而激光作为一种万能加工工具 , 在减少模具制造装备 ,缩短模具制造周期 ,降低制造成本和保证模具质量等方面具有很大的优势。如何在实际生产中应用激光加工技术来优化模具制造工艺 , 对传统的模具制造工艺进行改进和组合 , 需要我们做出不断的努力。参 考 文 献1 陈大明 ,徐有容 . 模具钢表面激光熔覆硬面合金层改性研究.金属热处理 ,1998 , (1)2 李懦荀 ,平雪良.连续激光强化模具刃口的工艺研究.电加工 ,1995 , (6)3 孙中发 . 我国激光产业发展对策.上海交通大学学报 ,1997 , (10)4 曹 能 ,冯 梅.激光加工技术在汽车工业中的应用 ,宝钢技术 ,1998 , (3)5 管延锦 ,孙升.激光快速成形与制造技术及其在汽车工业中的应用.汽车工艺与材料 ,1999 , (9)6 A Domenico . 加工汽车车身部件的三维激光切割技术 .机电信息 ,1999 , (6)7 周建忠 ,袁国定.应用激光强化技术提高覆盖件模具寿命.模具工业 ,2000 , (4)8 胡晓峰 . 基于数控激光切割的快速制模方法研究 . 江苏理工大学硕士论文 , M Geiger ,F Voll tert sen. 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电子雕刻机雕刻头研究现状与发展[摘要] 介绍了电子雕刻机雕刻头的研究现状与发展。目前成熟应用的主要是电磁驱动式的,分为摆动式和直动式,具有雕刻频率高、雕刻质量好的特点;同时介绍了工作原理不同于电磁式雕刻头的电子束雕刻和激光雕刻,尤其激光雕刻,具有强大的发展潜力;以及正在研究和发展的压电陶瓷和超磁致伸缩驱动器,这些功能材料的应用为雕刻头的发展提供了很好的参考方向。关键词:雕刻头; 电磁驱动; 激光雕刻; 电子束雕刻; 压电陶瓷; 超磁致伸缩驱动器凹版印刷以其印品墨层厚实、颜色鲜艳、饱和度高、印版耐印力高、印刷速度快等优点在图文出版和包装印刷领域内占据重要的地位。目前,电雕凹版因技术先进、成本低、制版质量高且稳定、适应范围广、利于环保等优点已在凹版制造中占主导地位,一直是近年来的主流雕刻方法。印版的好坏是决定印刷质量的一个关键因素,凹版电子雕刻效率的高低直接影响到整个凹版制版的进程。印版是电雕系统根据数字化的图文信息驱动雕刻头在版辊上雕刻网穴后处理而成,因此,雕刻头的驱动装置在整个制版过程中起着重要作用。从上个世纪60年代开始,此领域的科技人员不断探索,希望能提高电子凹版雕刻的效率及质量,雕刻效率及质量可以从多方面提高,提高电子雕刻机的雕刻频率是一种最有效最直接的途径。德国、美国、瑞土和日本在电子雕刻技术方面处领先地位,我国在这方面的研究基本为空白[ 1O2 ]。文中主要介绍了电子雕刻头的研究现状及发展方向。1 电子机械雕刻电子机械雕刻是由电O机械转换器驱动雕刻刀,在滚筒上雕刻出网穴的一种方法,其关键在于电O机械转换器的工作性能。111 常用结构的原理及特点一般而言,磁钢产生稳恒磁通,控制线圈产生控制磁通,二者差动叠加产生驱动衔铁运动的电磁力,带动衔铁运动。112 转动式电磁铁结构原理如图1所示[ 2 ] ,磁钢在气隙中产生稳恒磁场,在控制线圈未加电时,通过装配时的调试,衔铁处于相对平衡位置;当控制线圈加电时,衔铁被极化,产生磁力拉动衔铁转动,图中显示了衔铁的一种极化方式。当控制线圈加以高频变化的电流或电压时,衔铁便产生高频摆动,带动雕刻刀进行雕刻工作。高刚度的回复弹簧是利用衔铁所在扭杆的弹性扭转来得到,结构简单,高刚度易实现;且带有稳恒磁场调节结构,可以调节电磁铁系统的工作点,使磁钢发挥最好效能;控制线圈只有一个,与采用2个控制线圈的相比,简化了结构,缩小了体积。Hell公司的电雕机采用的摆动式雕刻头如图2所示,其衔铁结构如图3所示。通过衔铁的摆动带动金刚石雕刻刀在版辊上雕刻凹穴,利用扭杆的扭转变形来实现高刚度回复弹簧的功能,并且其半圆型的一端用来调节扭杆的刚度,输出杆上有45张策等 电子雕刻机雕刻头研究现状与发展阻尼环,用来调节电磁铁系统的输出特性[ 3 ]。图1 摆动式电磁铁 图2 电磁雕刻头Fig. 1 Swing electromagnet Fig. 2 Electeomagnetic engraving head113 直动式电磁铁[ 2O5 ]结构原理如图4所示,带有雕刻刀的直动轴固定在衔铁上,装配时调节衔铁,使之在磁场中处于相对平衡状态,当控制线圈未加电时,磁钢的引力不能使衔铁产生动作;当控制线圈加电时,衔铁产生极性,在电磁力的作用下,克服衔铁刚度,运动一定位移。给控制线圈加以高频电压或电流,衔铁产生上下运动,从而带动雕刻刀的垂直运动,完成在版辊上雕刻凹穴的工作。图3 衔铁结构 图4 直动式电磁铁Fig. 3 Armature structure Fig. 4 DirectOacting electromagnet在此结构中,衔铁的运动是平动,气隙两侧是异名磁极;高刚度回复弹簧通过衔铁的弹性变形得到。国外某些公司采用该结构原理,也可以达到很高频率。该结构电磁铁结构较复杂,体积也较大,装配调试也有一定的难度。在电子机械雕刻方面, Hell公司雕刻头的雕刻频率由起初的4000Hz发展到如今的12800Hz,MDC公司的V ISION3雕刻头达到8100Hz,在网穴深度稍减时可达8600Hz,提高了生产效率,电子雕刻具有雕刻网穴的深度和面积均可变化、重复性强的优点,且雕刻过程中无污染。2 激光雕刻和电子束雕刻211 激光雕刻[ 5O8 ]20世纪70年代,激光就开始在胶印、凹印制版领域发挥作用,在90年代,国外的公司开始激光直接雕刻的研究。激光直接雕刻铜版,在技术上一直认为是不可行的,但它可以直接雕刻锌。瑞士MDC公司通过制版工艺的改进,实现激光直接雕刻。先在钢辊上电镀一薄层镍,然后再在其表面镀铜,随后又镀了一层锌。这层锌可吸收激光能量并被蒸发,随之蒸发的还有其下面的铜,便生成了载墨的网穴。雕刻后,像其他雕刻滚筒一样,最终在滚筒上镀一层坚硬的铬。还开发了大约500W功率的YAG激光器,每秒能雕刻7万个网穴。直接激光雕刻系统主要由3部分组成:高能量的激光;激光传输系统;光学系统,通过调节焦距,来调节单位面积上的能量。激光的原理如图5所示。激光脉冲的聚焦点直径和入射能量决定网点的几何形状。简单的直接激光雕版系统只能调整能量的大小,而激光聚焦点的直径根据所需的网点预先设置,在雕版过程中不能改变。网点直径由激光聚焦点的直径决定。先进的SHC (New Super Halfautotyp ical Cell)调整方法使每个激光脉冲的2 个参数:能量和聚焦点的直径都可以调整。“先进”意味着每个网点的几何形状网点的直径和网点的深度可以相互独立,在确保直接激光雕版的精度下任意调整。Hell解决了激光直接雕刻铜版的技术困难,在Drupa2004上展示了所研制的可直接在铜版或铬版上进行雕刻的激光雕刻机样机,给业界带来了巨大反响。随着激光技术的发展,激光雕刻不仅体现了电子机械雕刻的优点,而且具有许多自身的优点,比如无接触雕刻等,目前该方法制作版辊成本稍高,但其众多优点使其成为雕刻发展的一个方向。212 镀铜凹版的电子束雕刻[ 1 ]图5 激光雕刻原理图 图6 电子束雕刻示意图Fig. 5 Laser engraving Fig. 6 Electron beamp rincip le engraving p rincip le如图6所示,采用高能电子束可以对镀铜的凹版滚筒进行雕刻。电子束由热阴极产生,在2. 5～5万V电场的加速下射向滚筒表面。在此过程中、电子束受到电磁场的会聚控制。在小于l的时间内使电子束会聚到网穴所应该达到的直径。电子束按所需网穴深度大小在镀铜层上作用一定时间,以便达到所需深度。每个网穴的雕刻时间不长于6,以此达到l5万个网穴/ s的高频率。在滚筒表面上,电子束的动能转化为热能,使铜熔化和汽化,残留在网穴边缘的熔化物被刮刀刮掉。由此可46包装工程 PACKAGING ENGINEER ING Vol. 26 No12 2005知,电子束凹版雕刻所形成的网穴是开口面积和凹下深度都变化类型的。由于电于束的能量会与空气中的各种离子碰撞而损失,因此,电子束雕刻必须在真空装置内进行。使用高能电子束发生器和真空仓,造成设备成本高昂,最终导致其难以实用化。由于电子束离子与金属表面的吸附作用,使得所雕刻的网穴偏深,尤其在雕刻中调颜色的网穴时,得不到预期效果[ 9 ]。3 正在研究和发展的雕刻头311 压电陶瓷( PZT)在压电陶瓷两端加以电场,压电陶瓷发生伸长现象,这是压电陶瓷内部的晶体结构变化引起的。利用压电晶体的逆压电效应,实现电机械转换[ 10 ]。单片压电陶瓷的伸长量很小,一般要多片叠加成压电陶瓷堆,以满足雕刻位移要求;其输出力很大,可以比电磁力大10倍左右。对压电陶瓷堆加以高频变化电压时,其伸缩随之变化。理论上可达1～2. 5万网穴/ s的雕刻频率[ 4 ] 。压电晶体会产生较大的滞环,必须设计合适的驱动电路以减小压电晶体的滞环影响[ 11 ]。压电陶瓷驱动器结构如图7[ 1O2 ]所示。超磁致伸缩材料( Giant Magnetostrictive Material,简写为GMM)是一种新型功能材料,具有高刚度、磁滞小、应变大、响应速度快、能量传输密度高和输出力大等特点[ 12O13 ]。图7 压电陶瓷雕刻头示意图 图8 超磁致伸缩驱动结构原理图Fig. 7 Princip le of pzt driving Fig. 8 Structure p rincip leengraving head of GMM driverGMM电O机械转换器常见结构如图8所示,当给线圈提供电流时,在线圈内产生磁场,超磁致伸缩材料便产生长度变化,推动输出件工作,其具体工作情况见文献[ 13 ]。在电子雕刻中需要高频率,输出力并不需要很大,因此GMM的输出力大的优点并不适用于此处; GMM的输出是非线形的,受热效应的影响较大,这些都需要进行补偿,特别是高频时必须处理好焦耳热效应和涡流;此外, GMM需专门的驱动装置来提供磁场,材料本身价格也较高[ 12 ]。虽然如此, GMM所具有的许多优异性能,仍使其成为高频电O机械转换器开发的一个参考方向。4 结 语电子机械雕刻头主要有摆动式和直动式,其特点是雕刻频率高,雕刻质量好,且已产品化,为许多制版企业应用;激光雕刻,经过多年的发展,在版辊雕刻方面已表现出了优异性能,目前虽然成本较高,但其表现出了强大的发展潜力。在发展电子机械雕刻头方面,压电陶瓷和超磁致伸缩等功能材料是很好的发展方向。参考文献[ 1 ] 金杨1 凹版电子雕刻原理及其技术进展[ J ] 1 印刷技术, 1999,(4)[ 2 ] 朱广宙, 方平, 王传礼,等1现代电子雕刻系统及其关键技术[ J ]1现代机械, 2003, (2)[ 3 ] Laserstrahl versus DiamantstichelOTeil 3 Druck &MedienOMagazin,2004, (5)[ 4 ] 朱广宙1 电子雕刻机高频电机械转换器的研究[ C ] 1硕士学位论文, 2003[ 5 ] 张改梅, 王辉1 激光雕刻会取代电子雕刻吗[ J ] 1 印刷技术,2003, (7)[ 6 ] 金杨1 从德鲁巴看激光雕刻凹版及柔版制版技术的发展[ J ] 1印刷技术, 2000, (10)[ 7 ] Laserstrahl versus DiamantstichelOTeil 4 Druck &MedienOMagazin,2004, (7～8)[ 8 ] 王棣坊1 新的雕刻方法给凹印开拓新的未来[ J ] 1 印刷世界印刷杂志, 2001, (10)
激光加工属于无接触加工，它具有以下优点： 1.光点小，能量集中，热影响区小； 2.不接触加工工件，对工件无污染； 3不受电磁干扰，与电子束加工相比应用更方便； 4激光束易于聚焦、导向，便于自动化控制。 5范围广泛：几乎可对任何材料进行雕刻切割。6安全可靠：采用非接触式加工，不会对材料造成机械挤压或机械应力。7精确细致：加工精度可达到效果一致：保证同一批次的加工效果几乎完全一致。9高速快捷：可立即根据电脑输出的图样进行高速雕刻和切割，且激光切割的速度与线切割的速度相比要快很多。10成本低廉：不受加工数量的限制，对于小批量加工服务，激光加工更加便宜。11热变形小：激光加工的激光割缝细、速度快、能量集中，因此传到被切割材料上的热量小，引起材料的变形也非常小。12适合大件产品的加工：大件产品的模具制造费用很高，激光加工不需任何模具制造，而且激光加工完全避免材料冲剪时形成的塌边，可以大幅度地降低企业的生产成本提高产品的档次。