上海交通大学：《材料制造数字化技术基础 Foundation of Digital Technology for Material Processing》课程教学资源_课程论文题目_2018课程论文题目.docx_大学文库

《材料制造数字化技术基础》课程论文题目要求： 1)请按下面的课程论文题目要求完成论文撰写 2)论文装订形式：采用A4纸打印，并采用统一的封面（见后面附页）装订 3)论文提交方式：各班课代表收齐后统一递交助教老师： 4)论文提交截止时间：2018年1月9日(18周周三) 课程论文题目激光增材制造堆敷单元体积控制方案设计 1、背景资料增材制造(Additive Manufacturing,AM)俗称3D打印，是基于离散-堆积原理，由零件三维数据驱动直接制造零件的科学技术。它融合了计算机辅助设计、材料加工与成形技术，以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。相对于传统的、对原材料去除一一切削、组装的加工模式不同，是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法，从无到有。这使得过去受到传统制造方式的约束，而无法实现的复杂结构件制造变为可能。基于不同的分类原则和理解方式，增材制造技术还有快速原型、快速成形、快速制造、 D打印等多种称谓，其内涵仍在不断深化，外延也不断扩展，这里所说的“增材制造”与 “快速成形”、“快速制造”意义相同。经过20多年的发展，增材制造经历了从萌芽到产业化、从原型展示到零件直接制造的过程，发展十分迅猛。美国专门从事增材制造技术咨询服务的Wohlers协会在2012年度报告中，对各行业的应用情况进行了分析。在过去的几年中，航空零件制造和医学应用是增长最快的应用领域。2012年产能规模将增长25%至21.4 亿美元，2019年将达到60亿美元。增材制造技术正处于发展期，具有旺盛的生命力，还在不断发展：随着技术发展，应用领域也将越来越广泛。基于激光技术的增材制造技术是制造精密复杂金属构件的重要技术之一，根据粉末沉积的方式不同，激光增材制造技术目前分为激光直接沉积和激光选区熔化两种主要方式，如下图所示。不管采用哪种方式，激光作为能量密度极高的精细热源，其主要作用就是把处于固态的金属粉末加热至熔融状态，使添加的金属粉末能及时熔入至己成形的基体上并形成一定宽度和高度的堆积。这里，熔融金属堆敷单元的宽度和高度与很多因素有关，如：送粉量或铺粉厚度、激光功率、光斑大小、光斑移动速度、材料熔点、材料导热性能、粘度、熔池大小、熔池温度等等。其中最关键的是通过控制送粉量或铺粉厚度、激光功率和光斑移动速度（即单位长度上的能量输入）来控制熔池的大小和温度，从而控制熔融金属堆敷单元的体积。 1

1 《材料制造数字化技术基础》课程论文题目要求： 1）请按下面的课程论文题目要求完成论文撰写 2）论文装订形式：采用 A4 纸打印，并采用统一的封面(见后面附页)装订 3）论文提交方式：各班课代表收齐后统一递交助教老师: 4）论文提交截止时间：2018 年 1 月 9 日（18 周周三）课程论文题目激光增材制造堆敷单元体积控制方案设计 1、背景资料增材制造（Additive Manufacturing，AM）俗称 3D 打印，是基于离散-堆积原理，由零件三维数据驱动直接制造零件的科学技术。它融合了计算机辅助设计、材料加工与成形技术，以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。相对于传统的、对原材料去除——切削、组装的加工模式不同，是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法，从无到有。这使得过去受到传统制造方式的约束，而无法实现的复杂结构件制造变为可能。基于不同的分类原则和理解方式，增材制造技术还有快速原型、快速成形、快速制造、 3D 打印等多种称谓，其内涵仍在不断深化，外延也不断扩展，这里所说的“增材制造”与 “快速成形”、“快速制造”意义相同。经过 20 多年的发展，增材制造经历了从萌芽到产业化、从原型展示到零件直接制造的过程，发展十分迅猛。美国专门从事增材制造技术咨询服务的 Wohlers 协会在 2012 年度报告中，对各行业的应用情况进行了分析。在过去的几年中，航空零件制造和医学应用是增长最快的应用领域。2012 年产能规模将增长 25%至 21.4 亿美元，2019 年将达到 60 亿美元。增材制造技术正处于发展期，具有旺盛的生命力，还在不断发展；随着技术发展，应用领域也将越来越广泛。基于激光技术的增材制造技术是制造精密复杂金属构件的重要技术之一，根据粉末沉积的方式不同，激光增材制造技术目前分为激光直接沉积和激光选区熔化两种主要方式, 如下图所示。不管采用哪种方式，激光作为能量密度极高的精细热源，其主要作用就是把处于固态的金属粉末加热至熔融状态，使添加的金属粉末能及时熔入至已成形的基体上并形成一定宽度和高度的堆积。这里，熔融金属堆敷单元的宽度和高度与很多因素有关，如：送粉量或铺粉厚度、激光功率、光斑大小、光斑移动速度、材料熔点、材料导热性能、粘度、熔池大小、熔池温度等等。其中最关键的是通过控制送粉量或铺粉厚度、激光功率和光斑移动速度（即单位长度上的能量输入）来控制熔池的大小和温度，从而控制熔融金属堆敷单元的体积

体积控制目标，请提出一种直接或间接检测送粉量或铺粉厚度的方法，并提出一种可行的控制送粉量或铺粉厚度的解决方案和相应的数字化控制方法，阐述具体的信号采集方式、信号处理方式和控制策略。 [2]针对激光增材制造堆敷单元体积的控制问题，除了送粉量的控制，实际还要通过调节激光能量输入来控制堆敷单元的熔池温度或体积，因此，可以通过检测激光熔池的温度或熔池的宽度和长度等参量（检测量），来控制激光的功率（控制量)。请根据堆敷单元体积控制目标，请提出一种自动调节激光能量输入来控制堆敷单元熔池温度或体积的方法。提出一种可行的熔池温度或熔池体积的在线检测方案，根据检测结果，自动调节激光功率（假定激光扫描速度恒定），阐述具体的信号采集方式、信号处理方式和控制策略。 3)报告要求以论文的形式提交，论文至少应包含以下几个部分： [1]课题背景（包括国内外技术现状）： [2]激光增材制造堆敷单元体积控制总体设计方案 (包括设计目标、解决方案、设计思路、设计理念、先进性和可行性等)： [3]激光增材制造送粉量或铺粉厚度的检测与控制方法 (包括检测方法、信号采集方式、滤波和信号处理方式、控制策略等)： [4)]激光增材制造堆敷单元熔池温度或体积的检测与控制方法 (包括检测方法、信号采集方式、滤波和信号处理方式、控制策略等)： [S)结论 (对全文要点或主要成果进行总结) 4)论文最少字数应不小于2500字，查阅的文献资料应不少于5篇，文中引用的参考文献题录应列于论文之后，并在相应引用处加以标注。 5)每人应独立完成论文撰写，杜绝抄袭，如果发现有雷同，不论抄与被抄，均将被视为学术不端而被扣分。附：课程格式要求与论文格式模板 3

3 体积控制目标，请提出一种直接或间接检测送粉量或铺粉厚度的方法，并提出一种可行的控制送粉量或铺粉厚度的解决方案和相应的数字化控制方法，阐述具体的信号采集方式、信号处理方式和控制策略。 [2] 针对激光增材制造堆敷单元体积的控制问题，除了送粉量的控制，实际还要通过调节激光能量输入来控制堆敷单元的熔池温度或体积，因此，可以通过检测激光熔池的温度或熔池的宽度和长度等参量（检测量），来控制激光的功率（控制量）。请根据堆敷单元体积控制目标，请提出一种自动调节激光能量输入来控制堆敷单元熔池温度或体积的方法。提出一种可行的熔池温度或熔池体积的在线检测方案，根据检测结果，自动调节激光功率（假定激光扫描速度恒定），阐述具体的信号采集方式、信号处理方式和控制策略。 3) 报告要求以论文的形式提交，论文至少应包含以下几个部分： [1] 课题背景(包括国内外技术现状)； [2] 激光增材制造堆敷单元体积控制总体设计方案（包括设计目标、解决方案、设计思路、设计理念、先进性和可行性等）； [3] 激光增材制造送粉量或铺粉厚度的检测与控制方法（包括检测方法、信号采集方式、滤波和信号处理方式、控制策略等）； [4] 激光增材制造堆敷单元熔池温度或体积的检测与控制方法（包括检测方法、信号采集方式、滤波和信号处理方式、控制策略等）； [5] 结论（对全文要点或主要成果进行总结） 4) 论文最少字数应不小于 2500 字，查阅的文献资料应不少于 5 篇，文中引用的参考文献题录应列于论文之后，并在相应引用处加以标注。 5) 每人应独立完成论文撰写，杜绝抄袭，如果发现有雷同，不论抄与被抄，均将被视为学术不端而被扣分。附：课程格式要求与论文格式模板

课程论文格式要求 1.课程论文一律采用国家语言文字工作委员会正式公布的简化汉字书写，论文一律采用计算机排版、A4纸打印。论文要求语句通顺、论述严谨、图表齐全、规范。 2.课程论文采用统一封面（见模板）。 3.课程论文内容主要为：中文题目及摘要：题目为三号黑体字居中（题目前、后各空一行），“摘要”为四号黑字体居中（摘要后空一行），摘要内容为五号宋体字，首行缩进二个字，单倍行距：摘要内容后空一行顶格输入“关键词”（小四号黑体字），其后为关键词（五号宋体字），各关键词之间用逗号分开，最后一个关键词后面无标点符号。英文题目及摘要：书写格式与中文摘要相对应，论文题目为三号Times New Roman居中加黑，一律用大写字母：“ABSTRACT"为四号Times New Roman居中加黑，摘要内容为五号Times New Roman,首行缩进二个字，单倍行距：“Key words'”小四号Times New Roman 加黑，顶格书写，关键词五号Times New Roman,.各关键词之间逗号分开。中英文摘要不需编页码。目录：“目录”为三号黑体字居中（前后各空一行），之后为章、节、小节及其开始页码，五号宋体字，单倍行距。绪论（引言）：通常为第一章，标题为三号黑体字居中，内容为五号宋体，首行缩进二个字，单倍行距。正文：可分为几章，每章标题为三号黑体字居中，正文内容为五号字体，首行缩进二个字，单倍行距。结论（结语）：通常为最后一章，标题为三号黑字体居中，内容为五号宋体，首行缩进二个字。参考文献：按论文中参考文献出现的次序，用中括号的数字连续编号，五号宋体，顶格书写，单倍行距。 4.标点符号课程论文中标点符号应按新闻出版署公布的“标点符号用法”使用。 5.名词、名称科学技术名词术语尽量采用全国自然科学名词审定委员会公布的规范词或国家标准、部标准中规定的名称，尚未统一规定或叫法有争议的名词术语，可采用惯用的名称。使用外文缩写代替某一名词术语时，首次出现时应在括号内注明其含义，如：OECD(Organisation for Economic Co-operation and Development)代替经济合作发展组织。 6.量和单位课程论文中的量和单位必须采用中华人民共和国家标准GB3100~GB3102-1993,它是以国际单位制(S为基础的。非物理量的单位，如件、台、人、元等，可用汉字与符号构成组合形式的单位，例如：件/台、元/km

4 课程论文格式要求 1．课程论文一律采用国家语言文字工作委员会正式公布的简化汉字书写，论文一律采用计算机排版、A4 纸打印。论文要求语句通顺、论述严谨、图表齐全、规范。 2．课程论文采用统一封面（见模板）。 3．课程论文内容主要为：中文题目及摘要：题目为三号黑体字居中（题目前、后各空一行），“摘要”为四号黑字体居中（摘要后空一行），摘要内容为五号宋体字，首行缩进二个字，单倍行距；摘要内容后空一行顶格输入“关键词”（小四号黑体字），其后为关键词（五号宋体字），各关键词之间用逗号分开，最后一个关键词后面无标点符号。英文题目及摘要：书写格式与中文摘要相对应，论文题目为三号 Times New Roman 居中加黑，一律用大写字母；“ABSTRACT”为四号 Times New Roman 居中加黑, 摘要内容为五号 Times New Roman，首行缩进二个字，单倍行距；“Key words”小四号 Times New Roman 加黑，顶格书写，关键词五号 Times New Roman，各关键词之间逗号分开。中英文摘要不需编页码。目录：“目录”为三号黑体字居中（前后各空一行），之后为章、节、小节及其开始页码，五号宋体字，单倍行距。绪论（引言）：通常为第一章，标题为三号黑体字居中，内容为五号宋体，首行缩进二个字，单倍行距。正文：可分为几章，每章标题为三号黑体字居中，正文内容为五号字体，首行缩进二个字，单倍行距。结论（结语）：通常为最后一章，标题为三号黑字体居中，内容为五号宋体，首行缩进二个字。参考文献：按论文中参考文献出现的次序，用中括号的数字连续编号，五号宋体，顶格书写，单倍行距。 4．标点符号课程论文中标点符号应按新闻出版署公布的“标点符号用法”使用。 5．名词、名称科学技术名词术语尽量采用全国自然科学名词审定委员会公布的规范词或国家标准、部标准中规定的名称，尚未统一规定或叫法有争议的名词术语，可采用惯用的名称。使用外文缩写代替某一名词术语时，首次出现时应在括号内注明其含义，如：OECD（Organisation for Economic Co-operation and Development）代替经济合作发展组织。 6．量和单位课程论文中的量和单位必须采用中华人民共和国家标准 GB 3100～GB 3102-1993，它是以国际单位制(SI)为基础的。非物理量的单位，如件、台、人、元等，可用汉字与符号构成组合形式的单位，例如：件/台、元/km

7.数字课程论文中的测量、统计数据一律用阿拉伯数字，如5.25MV等。在叙述不很大的数目时，一般不宜用阿拉伯数字。 8.标题层次课程论文的全部标题层次应有条不紊，整齐清晰，相同的层次应采用统一的表示体例，正文中各级标题下的内容应同各自的标题对应，不应有与标题无关的内容。章节编号方法应采用分级编号方法，例如： 1.(一级标题三号黑体居中书写) 1.1(二级标题空两格书写序数，用四号黑体书写标题，末尾不加标点) 1.1.1(三级标题空两格书写序数，用小四宋体书写标题) (1) (四级标题空两格书写序数，用小四宋体书写标题) 第四级以下单独占行的标题须序采用A、B、C...和a、b、c..两层，标题均空两格书写序数。正文中对总项包括的分项采用(1)、(2)、(3).的序号，对分项中的小项采用()、 (b)、(C).的序号，数字加半括号后，不再加其他标点。 9.注释课程论文中有个别名词或情况需要解释时，可加注说明，注释可用页末注（将注文放在加注页的下端)或篇末注（将全部注文集中在文章末尾），而不用行中注（夹在正文中的注）。采用页末注释时，若在同一页中有两个以上的注时，按各注出现的先后，顺序编号，注释只限于写在注释符号出现的同页，不得隔页：采用篇末注释时，按各注在文章中出现的先后，顺序编列注号。 10.公式公式应另起一行写在稿纸中央，一行写不完的长公式，最好在等号处转行，如做不到这点，在数学符号（如+”、“”号）处转行，数学符号应写在转行后的行首。公式的编号用圆括号括起放在公式右边行末，在公式和编号之间不加虚线，公式可按全文统一编序号，也可以逐章编序，公式序号必须连续，不得重复或跳缺。重复引用的公式不得另编新序号。公式中分数的横分线要写清楚，特别是连分数（即分子和分母也出现分数时）更要注意分线的长短，并将主要分线和等号对齐。在叙述中也可将分数的分子和分母平列在一行，用斜线分开表述。 11.表格每个表格应有自己的表题和表序，表题应写在表格上方正中，表序写在表题左方不加标点，空一格接写表题，表题末尾不加标点。表题用五号宋体加黑，表格内中文用五号宋体，英文用五号Times New Roman字体，表格格式采用简明三线表。全文的表格可以统一编序，也可以逐章编序，不管采用哪种方式，表序必须连续。表格允许下页接写，接写时表题省略，表头应重复书写，并在右上方写“续表×”。此外，表格应写在离正文首次出现处的近处，不应过分超前或拖后。 5

5 7．数字课程论文中的测量、统计数据一律用阿拉伯数字，如 5.25MeV 等。在叙述不很大的数目时，一般不宜用阿拉伯数字。 8．标题层次课程论文的全部标题层次应有条不紊，整齐清晰，相同的层次应采用统一的表示体例，正文中各级标题下的内容应同各自的标题对应，不应有与标题无关的内容。章节编号方法应采用分级编号方法，例如： 1. （一级标题三号黑体居中书写） 1.1 （二级标题空两格书写序数，用四号黑体书写标题，末尾不加标点） 1.1.1 （三级标题空两格书写序数，用小四宋体书写标题） (1) （四级标题空两格书写序数，用小四宋体书写标题）第四级以下单独占行的标题须序采用 A、B、C……和 a、b、c……两层，标题均空两格书写序数。正文中对总项包括的分项采用（1）、（2）、（3）……的序号，对分项中的小项采用(a)、 (b)、(c)…的序号，数字加半括号后，不再加其他标点。 9．注释课程论文中有个别名词或情况需要解释时，可加注说明，注释可用页末注(将注文放在加注页的下端)或篇末注(将全部注文集中在文章末尾)，而不用行中注(夹在正文中的注)。采用页末注释时，若在同一页中有两个以上的注时，按各注出现的先后，顺序编号，注释只限于写在注释符号出现的同页，不得隔页；采用篇末注释时，按各注在文章中出现的先后，顺序编列注号。 10．公式公式应另起一行写在稿纸中央，一行写不完的长公式，最好在等号处转行，如做不到这点，在数学符号(如“+”、“-”号)处转行，数学符号应写在转行后的行首。公式的编号用圆括号括起放在公式右边行末，在公式和编号之间不加虚线，公式可按全文统一编序号，也可以逐章编序，公式序号必须连续，不得重复或跳缺。重复引用的公式不得另编新序号。公式中分数的横分线要写清楚，特别是连分数(即分子和分母也出现分数时)更要注意分线的长短，并将主要分线和等号对齐。在叙述中也可将分数的分子和分母平列在一行，用斜线分开表述。 11．表格每个表格应有自己的表题和表序，表题应写在表格上方正中，表序写在表题左方不加标点，空一格接写表题，表题末尾不加标点。表题用五号宋体加黑，表格内中文用五号宋体，英文用五号 Times New Roman 字体，表格格式采用简明三线表。全文的表格可以统一编序，也可以逐章编序，不管采用哪种方式，表序必须连续。表格允许下页接写，接写时表题省略，表头应重复书写，并在右上方写“续表××”。此外，表格应写在离正文首次出现处的近处，不应过分超前或拖后

12.图课程论文的插图应与文字紧密配合，文图相符，技术内容正确。选图要力求精练，线条要匀称，图面要整洁美观，每幅插图应有图序和图题（五号宋体加黑），全文插图可以统一编序，也可以逐章单独编序，不管采用哪种方式，图序必须连续，不得重复或跳缺。由若干分图组成的插图，分图用a、b、c...标序，分图的图名以及图中各种代号的意义，以图注形式写在图题下方，先写分图名，另起行后写代号的意义。图应在描纸或洁白纸上用墨线绘成，或用计算机绘图，电气图或机械图应符合相应的国家标准的要求。坐标图：横纵坐标必须标注量、单位，坐标名置于图的下方居中，五号宋体加黑。 13.引用文献引用文献标示应置于所引内容最末句的右上角，用五号Times New Roman字体。所引文献编号用阿拉伯数字置于中括号"["中，以上标的形式标示。如"二次铣削“。当提及的参考文献为文中直接说明时，其序号应该用五号宋体与正文排齐，如"由文献[8,10~14]可知 "。不得将引用文献标示置于各级标题处。 14.参考文献著录格式示例书写格式应符合GBT77142005《文后参考文献著录规则》。常用参考文献著录项目和著录格式如下： (1)专著主要责任者题名：其他题名信息[文献类型标志]其他责任者版本项出版地：出版者，出版年：引文页码[引用日期]获取和访问路径示例： [1]余敏.出版集团研究M.北京：中国书籍出版社，2001：179-193 (2)专著中的析出文献析出文献主要责任者.析出文献题名[文献类型标志]析出文献其他责任者∥传著主要责任者.专著题名：其他题名信息版本项出版地：出版者，出版年：析出文献的页码引引用日期]获取和访问路径示例： [2]程根伟.1998年长江洪水的成因与减灾对策MW许厚泽，赵其国.长江流域洪涝灾害与科技对策.北京科学出版社，1999：32-36. (3)连续出版物主要责任者，题名：其他题名信息[文献类型标志年，卷（期）年，卷（期）.出版地：出版者，出版年[引用日期.获取和访问路径示例： [3]中国图书馆学会.图书馆学通讯[U.1957)-1990(4).北京：北京图书馆，1957-1990. (4)连续出版物中的析出文献析出文献主要责任者析出文献题名[文献类型标志]连续出版物题名：其他题名信息，年， 6

6 12．图课程论文的插图应与文字紧密配合，文图相符，技术内容正确。选图要力求精练，线条要匀称，图面要整洁美观，每幅插图应有图序和图题（五号宋体加黑），全文插图可以统一编序，也可以逐章单独编序，不管采用哪种方式，图序必须连续，不得重复或跳缺。由若干分图组成的插图，分图用 a、b、c……标序，分图的图名以及图中各种代号的意义，以图注形式写在图题下方，先写分图名，另起行后写代号的意义。图应在描纸或洁白纸上用墨线绘成，或用计算机绘图，电气图或机械图应符合相应的国家标准的要求。坐标图：横纵坐标必须标注量、单位，坐标名置于图的下方居中，五号宋体加黑。 13．引用文献引用文献标示应置于所引内容最末句的右上角，用五号 Times New Roman 字体。所引文献编号用阿拉伯数字置于中括号"[ ]"中，以上标的形式标示。如"二次铣削[1]"。当提及的参考文献为文中直接说明时，其序号应该用五号宋体与正文排齐，如"由文献[8,10～14]可知 "。不得将引用文献标示置于各级标题处。 14．参考文献著录格式示例书写格式应符合 GB/T 7714-2005《文后参考文献著录规则》。常用参考文献著录项目和著录格式如下：（1）专著主要责任者.题名:其他题名信息[文献类型标志].其他责任者.版本项.出版地:出版者，出版年:引文页码[引用日期].获取和访问路径. 示例 : [1 ] 余敏. 出版集团研究[M]. 北京:中国书籍出版社, 2001:179-193. （2）专著中的析出文献析出文献主要责任者.析出文献题名[文献类型标志].析出文献其他责任者//专著主要责任者.专著题名:其他题名信息.版本项.出版地:出版者,出版年:析出文献的页码[引用日期].获取和访问路径. 示例 : [2] 程根伟. 1998 年长江洪水的成因与减灾对策[M]//许厚泽, 赵其国. 长江流域洪涝灾害与科技对策. 北京:科学出版社, 1999: 32-36. （3）连续出版物主要责任者, 题名:其他题名信息[文献类型标志].年,卷(期)-年,卷(期). 出版地:出版者，出版年[引用日期]. 获取和访问路径. 示例: [3] 中国图书馆学会.图书馆学通讯[J].1957(l)-1990(4).北京:北京图书馆，1957-1990. （4）连续出版物中的析出文献析出文献主要责任者.析出文献题名[文献类型标志].连续出版物题名:其他题名信息,年