真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)論文

沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 摘 要 本文介紹了 型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)的一般方法，除進(jìn)行總體設(shè)計(jì)外，側(cè)重于運(yùn)功部件校核 和 三維仿真 的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中以同類產(chǎn)品 （ 型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)） 為基礎(chǔ)，通過(guò)考察、網(wǎng)上查詢、借助參考書的幫助，使設(shè)計(jì)工作如期完成，能較好的實(shí)現(xiàn)規(guī)定的各項(xiàng)功能目標(biāo)。 帶傳動(dòng)系統(tǒng)采用的是同步帶傳動(dòng)，同步帶兼帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)平穩(wěn)；傳動(dòng)比準(zhǔn)確；幾乎不需張緊力，軸壓力?。粋鲃?dòng)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(jìn)行運(yùn)動(dòng) 仿真 。 文中通過(guò)計(jì)算、校核確定了 同步帶輪及 部分零件的尺寸及材料，本設(shè)計(jì)的特色部分是在 傳動(dòng) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 同步帶傳動(dòng)，使結(jié)構(gòu)緊湊、不需要潤(rùn)滑且保養(yǎng)更加方便 。 另外除了兩個(gè)專題設(shè)計(jì)部分外，還進(jìn)行簡(jiǎn)要的總體設(shè)計(jì)及主要參數(shù)的確定。 由于設(shè)計(jì)者水平有限，論文一定存在錯(cuò)誤和不足之處，請(qǐng)各位老師批評(píng)、指正。 關(guān)鍵詞 ： 真空注型機(jī)，攪拌器，帶，三維模擬 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)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(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 III 目 錄 第一章 緒 論 . 1 1.1 引言 . 1 1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 . 2 1.3課題研究的意義 . 4 第二章 型真空注型機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) . 6 2.1課題研究?jī)?nèi)容 . 6 2.2攪拌機(jī)構(gòu) 的構(gòu)成及各部分作用 . 6 第三章 運(yùn)動(dòng)部件設(shè)計(jì)及校核 . 8 3.1同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)與校核 . 8 3.1.1確定設(shè)計(jì)功率 . 8 3.1.2選取同步帶型號(hào) . 8 3.1.3確定帶輪節(jié)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(jiǎn)介 . 12 4.2 UG設(shè)計(jì)思路和方法 . 14 4.3 用 UG進(jìn)行零件設(shè)計(jì) . 14 4.4 UG裝配設(shè)計(jì) . 15 第五章 ADAMS 運(yùn)動(dòng)仿真 . 21 5.1 ADAMS軟件介紹 . 21 5.2 用 ADAMS做運(yùn)功仿真 . 21 結(jié) 論 . 23 致 謝 . 24 參考文獻(xiàn) . 25 附錄 A . 26 附錄 B . 42 沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 第一章 緒 論 1.1 引言 近 20 年來(lái)，制造業(yè)市場(chǎng)環(huán)境發(fā)生了很大變化：一方面表現(xiàn)為消費(fèi)者興趣的時(shí)效性和消費(fèi)者需求的日益主體化、個(gè)性化和多元化；另一方面則是區(qū)域性、國(guó)際性 市場(chǎng)壁壘的淡化和打破，使制造廠商不得不著眼于全球市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，快速將多樣化的產(chǎn)品推向市場(chǎng)是制造商把握市場(chǎng)先機(jī)而求生存的重要保障，由此導(dǎo)致了制造價(jià)值觀從面向產(chǎn)品到面向顧客的重定向、制造戰(zhàn)略重點(diǎn)從成本與質(zhì)量到時(shí)間與響應(yīng)的轉(zhuǎn)移等，此可視為各國(guó)致力于并行工程、敏捷制造等現(xiàn)代制造模式研究與實(shí)踐的重要背景。傳統(tǒng)制造業(yè)的戰(zhàn)略是規(guī)模效益第一，上世紀(jì) 80年代又提出價(jià)格第一和質(zhì)量第一，上世紀(jì) 90年代以來(lái)，已發(fā)展為市場(chǎng)響應(yīng)第一，快速響應(yīng)制造己成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)，如今市場(chǎng)的機(jī)遇要靠企業(yè)去把握、去創(chuàng)造。因此，產(chǎn)品的快速開(kāi)發(fā)是快速響 應(yīng)制造的龍頭，是成為贏得 21 世紀(jì)國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。 在這種背景下， 20世紀(jì) 80年代后期發(fā)展起來(lái)的一種高新制造技術(shù)，快速原型 (Rapid Prototyping，簡(jiǎn)稱 Re)技術(shù)，它將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光加工技術(shù)及新材料技術(shù)集于一體。該項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)立了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的新模式，使設(shè)計(jì)師以前所未有的直觀方式體會(huì) 設(shè)計(jì) 的感覺(jué)，感性而迅速的驗(yàn)證和檢查所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和外形，從而使設(shè)計(jì)工作進(jìn)入了一種全新的境界，改善了設(shè)計(jì)過(guò)程中的人機(jī)交流，縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的周期，加快了產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，降低了企業(yè)投資新產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)了企業(yè)引導(dǎo)消費(fèi) 的力度。 快速模具制造技術(shù) (Rapid Tooling)是利用快速成型技術(shù)來(lái)制造直接生產(chǎn)零件的模具，進(jìn)一步發(fā)揮了快速原型制造技術(shù)的優(yōu)越性，可實(shí)現(xiàn)最終零件或產(chǎn)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?；?RP技術(shù)的快速模具制造由于技術(shù)集成度高，從 CAD數(shù)據(jù)到物理實(shí)體轉(zhuǎn)換過(guò)程快，因而與傳統(tǒng)的數(shù)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(chǎn)成本也僅為前者的 1 3 l 5。 )，質(zhì)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(jīng)濟(jì)效益良好，特別是用于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)試制、工藝驗(yàn)證?？焖俪尚椭圃煊涀〔粌H能適應(yīng)各種生產(chǎn)類型特別是單件小批量的模具生產(chǎn)，而且能適應(yīng)各種復(fù)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(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 成型一問(wèn)世，就迅速應(yīng)用于模具制造上。 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈來(lái)愈激烈，制造商在不斷改善產(chǎn)品性能與質(zhì)量的前提下，最大限度地縮短新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期和降低成本，以便能夠快速地適應(yīng)市場(chǎng)的需求。這就要求商家不但要能根據(jù)市場(chǎng)的要求很快地設(shè)計(jì)出新產(chǎn)品，而且能在盡可能短的時(shí)間內(nèi)制造出產(chǎn)品的樣品，進(jìn)行必要的性能測(cè) 試，征求用戶的意見(jiàn)，進(jìn)行必要的修改，最后形成能投放市場(chǎng)的定型產(chǎn)品。在這種背景之下快速成型技術(shù) (Rapid Prototyping，簡(jiǎn)稱 RP)年 D快速模具技術(shù) (Rapid Tooling，簡(jiǎn)稱 RT)得到了快速的發(fā)展，快速模具技術(shù)是以快速成型技術(shù)為基礎(chǔ)，將傳統(tǒng)制模技術(shù)與快速成型技術(shù)的相結(jié)合，侵模具的設(shè)計(jì)和制造周期縮短，具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 快速成型技術(shù)被認(rèn)為是制造技術(shù)的一次重大突破，對(duì)制造業(yè)的影響可與數(shù)控技術(shù)相媲美。目前，越來(lái)越多的快速成型技術(shù)和機(jī)器投人了實(shí)際應(yīng)用中，其獨(dú)特的制造原理 和不可比擬的優(yōu)越性縮短了制造商和客戶需求距離，滿足了市場(chǎng)變化的需要，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 1996年已有 230家機(jī)構(gòu)開(kāi)展了快速成型技術(shù)的研究，全世界 23個(gè) RP系統(tǒng)制造商在 2000年共銷售了 1320套 RP系統(tǒng)，同年統(tǒng)計(jì)總共安裝了 6785臺(tái) RP系統(tǒng)。 快速成型技術(shù)首先在美國(guó)得到使用， 1987年 3D System公司首次推出商業(yè)化的快速成型設(shè)備。當(dāng) 1988年將第 1臺(tái)設(shè)備 sI A一 1賣給 Bater Heakharc、 Pratt and Whitney和Eastman Kodak時(shí)，就標(biāo)志著快速成型技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用 的開(kāi)始。 Kodak公司的一些 CAFE鑲塊已注塑了 1000多個(gè)工件。對(duì)于簡(jiǎn)單形狀的工件，他 期望能用 CAFE模注塑 5000個(gè)工件。與傳統(tǒng) CNc伍 DM加工的模具相比，采用 CAFE模后，該公司的交貨時(shí)間可縮短 85，在有的情況下，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期縮短了整整 1年。通常制作模具的費(fèi)用可節(jié)省約 25。 Kodak公司已制作了加多套簡(jiǎn)單的小批量生產(chǎn)用 CAFE模，制作時(shí)間已由 8 10周縮短至 2-4周；對(duì)于復(fù)雜模具，已由 26-38周縮短至 6周。 1988年美國(guó)學(xué)者 S Crump提出熔融沉積造型設(shè)想， 1992年美國(guó) Stratasys公 司開(kāi)發(fā)出基于 FDM技術(shù)的商業(yè)化成型設(shè)備，先后推出 FDM一 1600、 FDM一 1650、 Genisys、 FDM一 8000、FDM Quantuln等機(jī)型。同年，在美國(guó)的 Autofaot展覽會(huì)上， 3D系統(tǒng)公司展出了其第一個(gè)工業(yè)用的技術(shù)設(shè)備“立體液相成型裝置” (SterolitographApparatus，縮寫為 SEA)從此以后，大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用和研究開(kāi)始了。 DTM公司已開(kāi)發(fā)出 DuraFormPA、 DuraFormGF等商品化的熱塑性塑料粉末，經(jīng) SLS成型可制得高強(qiáng)度的塑料制件，可直接用于如計(jì)算沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 機(jī)附件、汽車歧管 等復(fù)雜產(chǎn)品的小批量生產(chǎn)； ABS等塑料經(jīng) FDM成型也可直接生產(chǎn)小批量塑料制品。 克萊斯勒直接利用 RP制造的車體原型進(jìn)行高速風(fēng)洞流體動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，節(jié)省成本達(dá)70。美國(guó)底特律的一家制造商，采用 RP技術(shù)和快速精鑄技術(shù)，在接到福特公司標(biāo)書后的 4個(gè)工作日內(nèi)便生產(chǎn)出了第一個(gè)功能樣件，從而在眾多的競(jìng)爭(zhēng)者中奪到了福特公司的一批年總產(chǎn)值達(dá) 300萬(wàn)美元發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋精鑄件的合同。 AGILCAST公司開(kāi)發(fā)了集成化的 Re RT系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用于制作塑件和金屬鑄件，整個(gè)系統(tǒng)全自動(dòng)化運(yùn)行。 Agil Cast集成系統(tǒng)包括用于在硅膠模中制作塑件 的裝 (Plastic unit)、澆注蠟?zāi)５难b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(shè)備用同一控制系統(tǒng)集中控制。 Pro Casting unit：鑄造熔液體積可達(dá) 3L，溫度可達(dá) 1 300C，在惰性氣體保護(hù)下澆注至陶瓷模中，充模壓力可調(diào)。采用感應(yīng)加熱，功率為 20kw。整個(gè)系統(tǒng)裝有若干監(jiān)控傳感器，保證了操作安全可靠。鑄造零件尺寸可達(dá) 380mmx260mm。 Badser Pattem公司、東京大 學(xué)和日產(chǎn)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(duì)熔射層進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)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(diǎn)鋅合金，并采用樹(shù)脂金屬?gòu)?fù)合材料對(duì)熔射層補(bǔ)強(qiáng)，致使模具的耐磨性和熱傳導(dǎo)性差，只能用于數(shù)百件注塑成形。東京大學(xué)開(kāi)發(fā)的 RHST方法則是以不銹鋼或碳化鎢合金等高融點(diǎn)材料為熔射材料，并以金屬材料對(duì)熔射層背襯補(bǔ)強(qiáng)，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(xì)皮革紋飾塑料產(chǎn)品的大批量注塑成型以及金屬薄板成形。日產(chǎn)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(shù)脂金屬?gòu)?fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)，已用于數(shù)萬(wàn)至二十多萬(wàn)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(xì)皮革紋飾耐久注射模具的制造，使用范圍受到限制。 在我國(guó)，關(guān)于金屬模具間接快速制造技術(shù)的研究受到高度重視，清華大學(xué)、華中理工大學(xué)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(xué)采用樹(shù)脂原型、研磨石墨電極、電火花加工出鋼質(zhì)模具；殷華公司及煙臺(tái)機(jī)械工藝研究所與煙臺(tái)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(jīng)濟(jì)注射模具。 國(guó)內(nèi)從 1994年開(kāi)始研究 SIS技術(shù)，北京隆源公司于 1995年初研制成功第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)化激光快速成型機(jī)。隨后華中科技大學(xué)也生產(chǎn)出了 HRPS系列的 SIS成型機(jī)， 國(guó)內(nèi)還引沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 進(jìn)了多臺(tái) SIS成型機(jī)，現(xiàn)有多家企業(yè)和高等院校在進(jìn)行 SIS技術(shù)的研究及應(yīng)用工作。目前研究 SIS工藝的有美國(guó)的 DTM公司、德國(guó)的 EOS公司、北京隆源自動(dòng)化成型系統(tǒng)有限公司、華中科技大學(xué)和南京航空航天大學(xué)等，其中 DTM公司無(wú)論在 SIS成型設(shè)備方面還是在成型材料方面均處于領(lǐng)先地位。 國(guó) 內(nèi)研究 FDM技術(shù)的主要有清華大學(xué)，該校已開(kāi)發(fā)出 FDM成型設(shè)備及專用成型材料；廣州中望商業(yè)機(jī)器有限公司作為 S仃 atasys公司中國(guó)總代理，從事 FDM產(chǎn)品銷售和技術(shù)支持工作；許多企業(yè)開(kāi)始應(yīng)用 FDM技術(shù)。香港某大學(xué)的 SLA250三維光刻快速成型機(jī)用 SL5200光敏樹(shù)脂制造一種電鑄工藝的芯模。中國(guó)在 90年代初即開(kāi)始了 SLA快速成型的研究，經(jīng)過(guò)近十余年的發(fā)展取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，目前國(guó)產(chǎn)快速成型機(jī)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的擁有量已超過(guò)了進(jìn)口設(shè)備并且其性價(jià)比和售后服務(wù)卻大大優(yōu)于進(jìn)口設(shè)備。華中科技大學(xué)研究 LOM工藝，推出了 HRP系列成型機(jī)和成型材料；西安交通大學(xué)開(kāi)發(fā)出 LPS和 CPS系列的光固化成型系統(tǒng)及相應(yīng)樹(shù)脂， CPS系統(tǒng)采用紫外燈為光源，成型精度 0 2 mm。 香港較內(nèi)地 RP技術(shù)起步較早，香港生產(chǎn)力促進(jìn)局和香港科技大學(xué)、香港理工大學(xué)、香港城市大學(xué)等都擁有 RP設(shè)備，但其重點(diǎn)是 lip技術(shù)應(yīng)用與推廣而不是研制 RP設(shè)備。臺(tái)灣大學(xué)擁有 LOM設(shè)備，臺(tái)灣各單位及軍方安裝多臺(tái)進(jìn)口 SL系列設(shè)備。 在國(guó)內(nèi)，西安交通大學(xué)、北京隆源公司、華中理工大學(xué)清華大學(xué)等單位也在進(jìn)行適合于快速成型制造的新型材料的研究和開(kāi)發(fā)。目前，快速成型技術(shù)材料研究的主要目標(biāo)是提高原型的成型精度、成型效率并能滿足后續(xù)應(yīng)用的要求。 1.3 課題研究的意義 80年代以來(lái) ，中國(guó)模具工業(yè)發(fā)展十分迅速。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來(lái)越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。這些年來(lái)，中國(guó)模具工業(yè)一直以每年15左右的增長(zhǎng)速度快速