沈陽理工大學學士學位論文 I 摘 要 本文介紹了 型真空注型機攪拌機構 設計的一般方法，除進行總體設計外，側重于運功部件校核 和 三維仿真 的設計。設計中以同類產品 （ 型真空注型機攪拌機構） 為基礎，通過考察、網上查詢、借助參考書的幫助，使設計工作如期完成，能較好的實現規定的各項功能目標。 帶傳動系統采用的是同步帶傳動，同步帶兼帶傳動和鏈傳動的優點：傳動平穩；傳動比準確；幾乎不需張緊力，軸壓力小；傳動效率在 98%左右。 三維仿真使用的是 UG畫圖軟件，畫出三維圖 后用 ADAMS軟件進行運動 仿真 。 文中通過計算、校核確定了 同步帶輪及 部分零件的尺寸及材料，本設計的特色部分是在 傳動 系統的設計 同步帶傳動，使結構緊湊、不需要潤滑且保養更加方便 。 另外除了兩個專題設計部分外，還進行簡要的總體設計及主要參數的確定。 由于設計者水平有限，論文一定存在錯誤和不足之處，請各位老師批評、指正。 關鍵詞 ： 真空注型機，攪拌器，帶，三維模擬 沈陽理工大學學士學位論文 II Abstract This paper introduces the vacuum injection machines mix the general mechanism design approach, in addition to the overall design, the focus on the pump power components and three-dimensional simulation of the design check. Design to similar products ( vacuum injection machines mix body) based on through study, online inquiries, with the help of reference books, so that design work be completed, to better achieve goals set forth in function. Belt drive system uses a belt drive, belt drive and chain drive and with the advantages: stable transmission； drive ratio is accurate； almost without tension, axial pressure is small； transmission efficiency of about 98%. UG-D simulation using drawing software, draw three-dimensional diagram with the ADAMS software emulation. The paper by calculation to determine the timing belt check and some parts wheel size and material, part of the design features of the design in the drive belt drive, so compact, does not require lubrication and maintenance more convenient. Because of designer limited level, the thesis must have some mistakes and weak points. I hope to receive the teachers instruction, criticism and helping. Key words: vacuum casting machines, mixers, belt, three-dimensional simulation 沈陽理工大學學士學位論文 III 目 錄 第一章 緒 論 . 1 1.1 引言 . 1 1.2國內外發展現狀 . 2 1.3課題研究的意義 . 4 第二章 型真空注型機攪拌機構設計 . 6 2.1課題研究內容 . 6 2.2攪拌機構 的構成及各部分作用 . 6 第三章 運動部件設計及校核 . 8 3.1同步帶傳動設計與校核 . 8 3.1.1確定設計功率 . 8 3.1.2選取同步帶型號 . 8 3.1.3確定帶輪節圓直徑 . 9 3.1.4確定中心距 a . 9 3.1.5初張緊力的校核 . 10 3.2攪拌器軸的校核 . 10 第四章 UG 三維建模及其裝備 . 12 4.1 UG軟件簡介 . 12 4.2 UG設計思路和方法 . 14 4.3 用 UG進行零件設計 . 14 4.4 UG裝配設計 . 15 第五章 ADAMS 運動仿真 . 21 5.1 ADAMS軟件介紹 . 21 5.2 用 ADAMS做運功仿真 . 21 結 論 . 23 致 謝 . 24 參考文獻 . 25 附錄 A . 26 附錄 B . 42 沈陽理工大學學士學位論文 1 第一章 緒 論 1.1 引言 近 20 年來，制造業市場環境發生了很大變化：一方面表現為消費者興趣的時效性和消費者需求的日益主體化、個性化和多元化；另一方面則是區域性、國際性 市場壁壘的淡化和打破，使制造廠商不得不著眼于全球市場的激烈競爭，快速將多樣化的產品推向市場是制造商把握市場先機而求生存的重要保障，由此導致了制造價值觀從面向產品到面向顧客的重定向、制造戰略重點從成本與質量到時間與響應的轉移等，此可視為各國致力于并行工程、敏捷制造等現代制造模式研究與實踐的重要背景。傳統制造業的戰略是規模效益第一，上世紀 80年代又提出價格第一和質量第一，上世紀 90年代以來，已發展為市場響應第一，快速響應制造己成為國際研究的熱點，如今市場的機遇要靠企業去把握、去創造。因此，產品的快速開發是快速響 應制造的龍頭，是成為贏得 21 世紀國際市場競爭的關鍵。 在這種背景下， 20世紀 80年代后期發展起來的一種高新制造技術，快速原型 (Rapid Prototyping，簡稱 Re)技術，它將現代計算機技術、激光加工技術及新材料技術集于一體。該項技術創立了產品開發的新模式，使設計師以前所未有的直觀方式體會 設計 的感覺，感性而迅速的驗證和檢查所設計產品的結構和外形，從而使設計工作進入了一種全新的境界，改善了設計過程中的人機交流，縮短了產品開發的周期，加快了產品更新換代的速度，降低了企業投資新產品的風險，加強了企業引導消費 的力度。 快速模具制造技術 (Rapid Tooling)是利用快速成型技術來制造直接生產零件的模具，進一步發揮了快速原型制造技術的優越性，可實現最終零件或產品的快速制造，其材料主要是塑料合金、硅橡膠、金屬基材料、陶瓷和其他材料。基于 RP技術的快速模具制造由于技術集成度高，從 CAD數據到物理實體轉換過程快，因而與傳統的數控加工方法相比：制模周期短 (比如，加工一件模具的制造周期僅為前者的 1 3 1 10，生產成本也僅為前者的 1 3 l 5。 )，質量好，易于推廣，制模成本低，精度和壽命能瞞足某種特定的功能需要，綜 合經濟效益良好，特別是用于新產品開發試制、工藝驗證。快速成型制造記住不僅能適應各種生產類型特別是單件小批量的模具生產，而且能適應各種復雜程度的模具制造，它既能制造塑料模具，也能制造壓模等金屬模具。因此，快速沈陽理工大學學士學位論文 2 成型一問世，就迅速應用于模具制造上。 隨著社會經濟的飛速發展，市場競爭愈來愈激烈，制造商在不斷改善產品性能與質量的前提下，最大限度地縮短新產品的開發周期和降低成本，以便能夠快速地適應市場的需求。這就要求商家不但要能根據市場的要求很快地設計出新產品，而且能在盡可能短的時間內制造出產品的樣品，進行必要的性能測 試，征求用戶的意見，進行必要的修改，最后形成能投放市場的定型產品。在這種背景之下快速成型技術 (Rapid Prototyping，簡稱 RP)年 D快速模具技術 (Rapid Tooling，簡稱 RT)得到了快速的發展，快速模具技術是以快速成型技術為基礎，將傳統制模技術與快速成型技術的相結合，侵模具的設計和制造周期縮短，具有廣闊的發展和應用前景。 1.2 國內外發展現狀 快速成型技術被認為是制造技術的一次重大突破，對制造業的影響可與數控技術相媲美。目前，越來越多的快速成型技術和機器投人了實際應用中，其獨特的制造原理 和不可比擬的優越性縮短了制造商和客戶需求距離，滿足了市場變化的需要，應用領域也越來越。據統計， 1996年已有 230家機構開展了快速成型技術的研究，全世界 23個 RP系統制造商在 2000年共銷售了 1320套 RP系統，同年統計總共安裝了 6785臺 RP系統。 快速成型技術首先在美國得到使用， 1987年 3D System公司首次推出商業化的快速成型設備。當 1988年將第 1臺設備 sI A一 1賣給 Bater Heakharc、 Pratt and Whitney和Eastman Kodak時，就標志著快速成型技術工業化應用 的開始。 Kodak公司的一些 CAFE鑲塊已注塑了 1000多個工件。對于簡單形狀的工件，他 期望能用 CAFE模注塑 5000個工件。與傳統 CNc伍 DM加工的模具相比，采用 CAFE模后，該公司的交貨時間可縮短 85，在有的情況下，產品開發周期縮短了整整 1年。通常制作模具的費用可節省約 25。 Kodak公司已制作了加多套簡單的小批量生產用 CAFE模，制作時間已由 8 10周縮短至 2-4周；對于復雜模具，已由 26-38周縮短至 6周。 1988年美國學者 S Crump提出熔融沉積造型設想， 1992年美國 Stratasys公 司開發出基于 FDM技術的商業化成型設備，先后推出 FDM一 1600、 FDM一 1650、 Genisys、 FDM一 8000、FDM Quantuln等機型。同年，在美國的 Autofaot展覽會上， 3D系統公司展出了其第一個工業用的技術設備“立體液相成型裝置” (SterolitographApparatus，縮寫為 SEA)從此以后，大規模的工業應用和研究開始了。 DTM公司已開發出 DuraFormPA、 DuraFormGF等商品化的熱塑性塑料粉末，經 SLS成型可制得高強度的塑料制件，可直接用于如計算沈陽理工大學學士學位論文 3 機附件、汽車歧管 等復雜產品的小批量生產； ABS等塑料經 FDM成型也可直接生產小批量塑料制品。 克萊斯勒直接利用 RP制造的車體原型進行高速風洞流體動力學試驗，節省成本達70。美國底特律的一家制造商，采用 RP技術和快速精鑄技術，在接到福特公司標書后的 4個工作日內便生產出了第一個功能樣件，從而在眾多的競爭者中奪到了福特公司的一批年總產值達 300萬美元發動機缸蓋精鑄件的合同。 AGILCAST公司開發了集成化的 Re RT系統，該系統可用于制作塑件和金屬鑄件，整個系統全自動化運行。 Agil Cast集成系統包括用于在硅膠模中制作塑件 的裝 (Plastic unit)、澆注蠟模的裝置 (wax u-_it)、混合和涂掛陶瓷漿料的裝置 (cera mic mixor)、熔化和澆注有色或黑色金屬的裝置 (Procasting unit)，整套設備用同一控制系統集中控制。 Pro Casting unit：鑄造熔液體積可達 3L，溫度可達 1 300C，在惰性氣體保護下澆注至陶瓷模中，充模壓力可調。采用感應加熱，功率為 20kw。整個系統裝有若干監控傳感器，保證了操作安全可靠。鑄造零件尺寸可達 380mmx260mm。 Badser Pattem公司、東京大 學和日產汽車公司熔射制模法的基本工藝都是在原型表面形成熔射層，然后對熔射層進行補強并將熔射原型去除得到金屬模具。但BadserPattern公司只能熔射低熔點鋅合金，并采用樹脂金屬復合材料對熔射層補強，致使模具的耐磨性和熱傳導性差，只能用于數百件注塑成形。東京大學開發的 RHST方法則是以不銹鋼或碳化鎢合金等高融點材料為熔射材料，并以金屬材料對熔射層背襯補強，從而極大地改善了熔射模具的耐久性，使其能用于表面光滑或帶天然精細皮革紋飾塑料產品的大批量注塑成型以及金屬薄板成形。日產汽車公司的熔射制模法也采用不銹鋼 作為熔射材料，并采用樹脂金屬復合材料補強，已用于數萬至二十多萬件的轎車覆蓋件成形，但與 RHST法相比，該法不能用于表面帶天然精細皮革紋飾耐久注射模具的制造，使用范圍受到限制。 在我國，關于金屬模具間接快速制造技術的研究受到高度重視，清華大學、華中理工大學在鑄造模方面取得了許多研究成果；上海交大用精密鑄造法快速翻制出汽車輪胎等金屬模具：西安交通大學采用樹脂原型、研磨石墨電極、電火花加工出鋼質模具；殷華公司及煙臺機械工藝研究所與煙臺泰利汽車快速模具公司合作采用電弧熔射鋅合金制作出快速經濟注射模具。 國內從 1994年開始研究 SIS技術，北京隆源公司于 1995年初研制成功第一臺國產化激光快速成型機。隨后華中科技大學也生產出了 HRPS系列的 SIS成型機， 國內還引沈陽理工大學學士學位論文 4 進了多臺 SIS成型機，現有多家企業和高等院校在進行 SIS技術的研究及應用工作。目前研究 SIS工藝的有美國的 DTM公司、德國的 EOS公司、北京隆源自動化成型系統有限公司、華中科技大學和南京航空航天大學等，其中 DTM公司無論在 SIS成型設備方面還是在成型材料方面均處于領先地位。 國 內研究 FDM技術的主要有清華大學，該校已開發出 FDM成型設備及專用成型材料；廣州中望商業機器有限公司作為 S仃 atasys公司中國總代理，從事 FDM產品銷售和技術支持工作；許多企業開始應用 FDM技術。香港某大學的 SLA250三維光刻快速成型機用 SL5200光敏樹脂制造一種電鑄工藝的芯模。中國在 90年代初即開始了 SLA快速成型的研究，經過近十余年的發展取得了長足的進展，目前國產快速成型機在國內市場的擁有量已超過了進口設備并且其性價比和售后服務卻大大優于進口設備。華中科技大學研究 LOM工藝，推出了 HRP系列成型機和成型材料；西安交通大學開發出 LPS和 CPS系列的光固化成型系統及相應樹脂， CPS系統采用紫外燈為光源，成型精度 0 2 mm。 香港較內地 RP技術起步較早，香港生產力促進局和香港科技大學、香港理工大學、香港城市大學等都擁有 RP設備，但其重點是 lip技術應用與推廣而不是研制 RP設備。臺灣大學擁有 LOM設備，臺灣各單位及軍方安裝多臺進口 SL系列設備。 在國內，西安交通大學、北京隆源公司、華中理工大學清華大學等單位也在進行適合于快速成型制造的新型材料的研究和開發。目前，快速成型技術材料研究的主要目標是提高原型的成型精度、成型效率并能滿足后續應用的要求。 1.3 課題研究的意義 80年代以來 ，中國模具工業發展十分迅速。國民經濟的高速發展對模具工業提出了越來越高的要求，也為其發展提供了巨大的動力。這些年來，中國模具工業一直以每年15左右的增長速度快速