光敏树脂固化成型机起升机构设计【9张图/12500字】【优秀机械毕业设计论文】
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光敏
树脂
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成型
机起升
机构
设计
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机械
毕业设计
论文
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-
文档包括:
说明书一份,28页,12500字左右.
任务书.doc
开题报告.doc
外文翻译.doc
文献综述.doc
图纸：
A0-装配图.dwg
A2-底座.dwg
A2-螺旋起升机箱体.dwg
A3-上盖.dwg
A3-法兰盘.dwg
A3-自制螺母.dwg
A3-蜗杆.dwg
A3-蜗轮.dwg
A3-螺杆.dwg
- 内容简介：
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中国地质大学长城学院 毕业 设计 任务书 学生姓名 何飞 学号 05208308 班 级 机制 3 班 指导教师 王胜曼 职称 讲师 单 位 中国地质大学长城学院 毕业 设计 （ 论文 ） 题目 光敏树脂固化成型机起升机构设计 毕业 设计 （ 论文 ） 主要内容和要求： 起升机构是光固化快速成型系统的重要组成部分，该机构主要实现制样时底 板的升降，同时用来托举树脂液槽。 要求：起升机构自定，起升平稳，不存在爬行现象，利用所学的理论知识，学会如何解决实际问题，设计出规范化 、标准化的图纸。 毕业 设计（论文） 主要 参考资料： 1 邱宣怀 第四版 . 高等教育出版社 , 2 龚湘义 . 机械设计课程设计指导书 高等教育出版社 3 张建中 . 机械设计基础课程设计 . 中国矿业大学出版社 , 4 哈尔滨工业大学 龚湘义 . 机械设计课程设计图册 高等教育出版社 , 5 实用机械设计手册编写组 第二版 6 范思冲等编著画法几何及机械制图 . 机械工业出版社 7 李洪、曲中谦 . 实用轴承手册 . 辽宁科学技术出版社 8 徐寅主编，机械设计手册 械工业出版社， 1991 毕业 设计（论文） 应完成的主要工作： 1. 绘制起升机构总体装配图一张（ 2绘制底座一张（ 3绘制起升机箱体一张（ 4绘制法兰盘一张（ 5绘制螺杆一张（ 6绘制上盖一张（ 7绘制蜗轮 、 蜗杆各一张（ ; 8. 设计说明书一份 ； 毕业 设计（论文） 进度安排： 序号 毕业 设计（论文） 各阶段内容 时间安排 备注 1 完成对设计资料的收集与查询 2 完成对起升机构总体结构的初步设置 3 完善起升机构的设计 4 进行设计图纸的绘制 5 进行毕业设计说明书的编写 6 最后的审稿及说明书和图纸的打印 课题信息： 课题性质： 设计 论文 课题来源： 教学 科研 生产 其它 发出任务书日期： 指导教师签名： 年 月 日 教研室意见： 教研室主任签名： 年 月 日 学生签名： 中国地质大学长城学院 本科毕业设计外文资料翻译 系 别： 工程技术系 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 何飞 学 号： 05208308 2012年 4 月 15 日 外文资料翻译译文 术 数控（ 可编程的自动化的一种形式。其加工设备由一系列的数字、字母和其他符号控制。这些数字、字母和符号被编成一定的格式，以便为一个特定的工步或者工作定义一个指令程 序。当工作改变时，指令程序也随之改变。这种改变程序的能力使 应小、中批量生产。编写新的程序要比大批量调换生产设备容易的多。 基本组成部分 一个数控系统包括以三个组成部分：指令编程 、 机械控制单元 、 加工设备 。 三者之间的关系是：程序导入控制单元，控制单元直接指导加工设备的动作。 指令程序是细化的一步步的命令，它控制加工设备。在它的一般形式中，命令涉及到机床主轴和放置工件的工作台的相对位置。许多先进的指令包含有选择主轴速度，切削工具等功能。程序编在一个适当的媒介中，再导入到控制单元中。在几十年前最常 用的媒介是一英尺宽的穿孔纸带。由于穿孔纸带的广泛应用， 叫做“纸带控制”。现在磁带和软盘得到了广泛的应用。 加工设备的 统的第三个基本组成部分。它是有效工作的执行部分。在许多数控的例子中，加工设备包括工作台、主轴和驱动和控制它们的设备。 在 有两种基本控制类型：点到点和仿型定位。在点到点系统中（也叫做点定位），机床的每一个轴都单独驱动。为了减少不加工时间，机床一最大的速度运动。但刀具达到定位点时开始减速。因此在一个加工过程中，比如钻削或冲压，加工过程和回程独立完成。在孔被钻出 或冲出后，刀具撤回，移动到另一个地方，继续下一次加工。从一点到另一点的路径在一个放面十分重要：为提高效率，所需时间必须最小。点定位主要用于钻削、虫牙和立式洗削加工。 在仿型定位系统中（也被称为沿路径加工系统），定位和加工都沿着指定的路径，但速度不一样。因此刀具沿着指定的路径运动，速度和运动的同步精确控制十分重要。仿型定位系统用于车床、磨床、焊接机械和加工中心中。 在几种基本方法之一的控制之下，刀具沿着路径发生微量的移动。在 序中，不同的刀具有不同的刀具补偿。 为使仿型数控加工中有光滑的路径，开发了许多补 偿方式用以处理这些问题。他们包括：直线插补，圆弧插补，螺旋插补，抛物线插补，三次曲线插补。 直线插补是最基本的。当仿型加工路线是直线时用到它。两轴和三轴直线插补在实际运用中有一定的区别，但概念上是一致的。程序需要指定直线的起点和终点，并指定沿直线的进给速度。为了得到指定的沿直线的进给速度，插补要计算出两轴（三轴）的每一轴的进给速度。 如果要创建一个圆弧路径，直线插补是不合适的。因为程序需要指定圆弧和它们各自的终点。圆弧插补已经发展了。它允许路径的程序包含圆弧，这个圆弧由以下参数定义：终点坐标、圆弧中心坐标、 半径和沿圆弧加工的方向。创造出的刀具路径包含一系列的直线线段，但这些线段由插补模型计算，而不是程序本身。刀具沿着每一条线段一条接一条的移动，加工出光滑的圆弧路径。圆弧插补的限制是圆弧存在的平面必须在一个由 统的二轴定义的平面内。 螺旋插补使两轴描述的圆弧插补和第三轴的直线运动结合了起来。它允许在在三维空间里定义一个三维的路径。 抛物线和三次曲线插补利用一个高阶方程提供一个复杂的自由曲线。它们通常需要很大的计算量，因此不如直线和圆弧插补常用。它们用于自动化工业的模具制造中。这些设计中不能精确和方便的由直 线和圆弧插补近似。 加工工具的选择和加工工艺规程的制定是数控加工的一个重要的内容，它不仅影响到数控加工的效率，还直接影响到加工质量。 术的发展，使数控加工能直接运用计数据，特别是微机和数控模块，使设计工艺过程和编程的全过程都由计算机完成，而不需要输出特定的技术文件。 如今，许多 件包都提供自动编程功能，这些软件即时更新编程中遇到的问题，加工刀具的选择，加工方式的计划和加工规范的制定等等。编程人员只需建立先关的参数，就可以自动完成数控 生产，还可以与数控模块通信。因此，在数控加工中，刀具的选择和加工规范的制定完全取决于机床的条件。与此同时也需要编程人员掌握刀具的选择和工艺规范的制定原则，因为编程须完全考虑数控加工的特征。 数控加工经常使用的刀具种类和特征 数控加工刀具必须适应高速性，高效性和自动高级特征，应该包括一般刀具和特殊用途的刀具。数控刀具的划分有多种方法。许多刀具通过其结构划分成：（ 1）整体式刀具（ 2）装配式刀具。运用焊接或者机械加紧方式。机械加紧式又可以分为可转位和不可转位两种。按刀具的材料可分为高速钢（ 1）高速钢刀具（ 2）硬质 合金刀具（ 3）金刚石刀具（ 4）其他材料刀具。如立方碳化硼刀具，陶瓷刀具等等。还有按切削工艺可分为（ 1）成型刀具（ 2）钻孔刀具。包括麻花钻、扩孔钻，忽刀等等（ 3）镗刀（ 4）铣刀等等。为了适应数控机床对刀具稳定性、易更换性等的要求，近几年装配式的可转位刀具得到了普遍的应用。占到整个数控机床刀具的 30%金属的数量达到 80% 一个数控程序包含一系列的能使数控机床正确加工的指令。 序由内置程序完成，在商品架上或者从外部资源购买。程序也可以手工或者计算机辅助编程。 程序包括指令 和命令， G 指令定义刀具和工件间的相互运动。 P 指令定义主轴转速、进给速度、刀具等。 T 指令定义插补号和工作台或刀具的快、慢移动。 S 指令定义主轴转动、换刀和工件的进给等等。 （ 1）手工编程 手工编程首先计算刀具、工件和工作台的相互位置关系。它基于工程图和制造工艺和它们的顺序。然后准备好一个表，其中包括加工特定工序所需的必要信息。例如：切削刀具、主轴转速、进给速度、切削深度、切削液、切削力、刀具或者工件的相对位置和运动。有了这些信息，程序部分就准备好了。通常输出程序的纸带要先准备好。 手工编程可以由懂得特定加工过 程的专业人士来做，他可以理解、阅读和改变程序。因为他们熟悉机床刀具，一些有能力的，有技术的工程师通过一些编程训练就可以手工编程。然而，这项工作十分乏味、耗时。手工编程大多数情况下用于简单的点定位中。 （ 2）计算机辅助编程 计算机辅助编程有特殊的程序语言。它决定了工件的拐角、边缘、和表面上的相关点。程序语言是和计算机交流的一种方式。编程人员用这种语言描述加工零件，而由计算机将零件程序转化为数控机床的执行指令。一些有多种特征和应用的语言都可以使用。第一种被运用的类似英语的语言叫做 动编程工具），它在十 九世纪五十年代末开发出来了。这种语言仍然在点定位和仿型定位中得到了广泛的应用。 计算机辅助编程与手工编程相比有如下优势： ， 符号语言的简单应用 ， 减少了编程时间。程序可以存储大量的与加工过程有关的数据，例如：力、速度、进给量、刀具形状、刀具形状补偿、偏差等。减少了手工编程中的人为错误的可能性。简单的机械顺序或机床到机床变化的能力。降低成本（编程只需很少时间） 。 编程语言的应用不仅导致了高的质量，而且使机器指令有了飞速的发展。而且，模型可以移动到电脑终端，确保了程序功能是想要的。这种方法防止采用不必要的昂贵的机床来加工。 选择一个特定的 序语言主要取决于以下因素：制造设备个体专长水平 ， 部件的复杂程度 ， 可用的设备和电脑型号 ， 编程中的时间和成本 。 因为数控中数据的输入与工件材料和加工过程有关，程序必须由有机器加工相关方面知识的加工人员或者编程人员完成。在生产开始前，程序必须被验证，或者通过 幕观看加工过程的模型，或者用不贵重的材料模拟加工，例如：铝、木材或者塑料。 当前，许多技术更为先进的车床叫做加工中心。因为，它们除了完成常规的车削工作之外，还可以完成某些铣削、钻削工作。加工中心基本上可以认为 是转塔车床和铣床的组合体。有时，制造厂商为了增加机床的多用性，还会增加一些其他的性能 。 字 控 制 先进制造技术中的一个最基本的概念是数字控制（ 在数控技术出现之前，所有的机床都是由人工操纵和控制的。在与人工控制的机床有关的很多局限性中，操作者的技能大概是最突出的问题。采用人工控制时，产品的质量直接与操作者的技能有关。数字控制代表了从人工控制机床走出来的第一步。 数字控制意味着采用预先录制的，存储的符号指令，控制机床和其他制造系统。一个数控技师的工作不是去操纵机床，而是编写能够发出机床操纵指令 的程序。对于一台数控机床，其上必须装有一个被称为阅读机的界面装置，用来接受和解译编程指令。 发展数控技术是为了克服人类操作者的局限性，而且它确实完成了这项工作。数字控制的机器比人工控制的机器的精度更高、生产的零件的一致性更好、生产的速度更快、而且长期的工艺装 备成本更低。数控技术的发展导致制造工艺中的其他几项新发明的产生：电火花加工技术， 激光切削 ， 电子束焊接 。 数字控制还使得机床比它们采用人工操纵的前辈们的用途更为广泛。一台数控机床可以自动生产很多种类的零件，每个零件都可以有不同的和复杂的加工过程。数控可使生 产厂家承担那些对于采用人工控制的机床和工艺来说，在经济上是不划算的产品的生产任务。 与许多先进技术一样，数控诞生于麻省理工学院的实验室中。数控这个概念是 20 世纪 50 年代初在美国空军的资助下提出来的。在其最初的阶段，数控机床可以经济和有效地进行直线切割。 然而，曲线轨迹成为机床加工的一个问题，在编程时应该采用一系列的水平与竖直的台阶来生成曲线。构成台阶的每个线段越短，曲线就越光滑。台阶中的每个线段都必须经过计算。 在这个问题促使下，与 1959 年诞生了自动编程工具（ 言。这是一个专门适用于数控的编程语言 ，使用类似于英语的语句来定义零件的几何形状，描述切削刀具的形状和规定必要的运动。 言的研究和发展是在数控技术进一步发展过程中的一大进步。最初的数控系统与今天应用的数控系统是有很大的差别的。在那时的机床中，只有硬线逻辑电路。指令程序写在穿孔纸带上（它后来被塑料磁带所取代），采用带阅读机将写在纸带或磁带上的指令给机器翻译出来。所有这些共同构成了机床数字控制方面的巨大的进步。然而，在数控发展的这个阶段中还存在着许多问题。 一个主要问题是穿孔纸带的易损坏性。在机械加工过程中，载有编程指令信息的纸带断裂和被撕坏 是常见的事情。在机床上每加工一个零件，都需要将载有编程指令的纸带放入阅读机中重新运行一次。因此，这个问题变的很严重。如果需要制造 100 个某种零件，则应该将纸带分别通过阅读机 100 次。易损坏的纸带显然不能承受严酷的车间环境和这种重复使用。 这就导致了一种专门的塑料磁带的研制。在纸带上通过采用一系列的小孔来载有编程指令，而在塑料带上通过采用一系列的磁点来载有编程指令。塑料带的强度比纸带度要高很多，这就可以解决常见的撕坏和断裂问题。然而，它仍然存在着两个问题。 其中最重要的一个问题是，对输入带中的指令进行修改是非 常困难的，或者是根本不可能的。即使对指令程序进行最微小的调整。也必须中断加工，制作一条新带。而且带通过阅读机的次数还必须与需要加工的零件的个数相同。幸运的是，计算机技术的实际应用很快解决了数控技术中与穿孔纸带和塑料带有关的问题。 在形成直接数字控制（ 个概念后，可以不再采用纸带或塑料带作为编程指令的载体，这样就解决了与之有关的问题。在直接数字控制中，几台机床通过数据传输线路连接到一台主计算机上。操纵这些机床所需要的程序都存储在这台主计算机中。当需要时，通过数据传输线路提供给每台机床。直接数字控制是在 穿孔纸带和塑料带基础上的一大进步。然而，它也有着与其他依赖于主计算机的技术一样的局限性。当主计算机出现故障时，由其控制的所有机床都将停止工作。这个问题促使了计算机数字控制技术的产生。 微处理器的发展为可编程逻辑控制器和微型计算机的发展做好了准备。这两种技术为计算机数控（ 发展打下了基础。采用 术后，每台机床上都有一个可编程逻辑控制器或者微机对其进行数字控制。这可以使得程序被输入和存储在每台机器内部。它还可以在机床以外编制程序，并且将其下载到每台机床中。计算机数控解决了主计算机发生故障所带来的问 题，但是它产生了另一个被称为数据管理的问题。同一个程序可能要分别装入十个相互之间没有通信联系的微机中。这个问题正在解决之中，它是通过采用局部区域网络将各个微机连接起来，以利于更好地进行数据管理。 外文原文 is a of in is by of in an to a of a or of is to is C It is to to of F of of is of is In to of a to on is of in of of NC is is a in of of of it of or is of C It is In of of as as to f of in In of is by on of at at in to as in an as or is or to to is in be in In as at as it a of is on or by of In is of of of or be in C a of to in a a C of or to or a in CU is is a is to be in C. in is to of is to be of or in to a be be to to be to of a of a by of of of of is of a of by is to by in to A of is in be a by of C of a of a in to of as as in be by C A of a of C to a C be by an on or an be or to to so to of or of or to on/of so (1) of of on of to be A is of to as of or a is on it is to be be of be by to do in is is in (2) of of is of of to be in it to C in 950s is in is of to is of a of as of in of of or to is of a C on a) of of in b) of c) of d) in of be by or of be by a of on a or by an as or NC he is in it AM in to AD on to AM in so so as C to in is at to to to in on to on he is on of to (1) (2) or to be to (3) of so to to be to (1) (2) (3) (4) so (1) in of so (2) so (3) (4) so In to to is so on in to be to to in to numeric中国地质大学长城学院 毕业 设计 （ 论文 ） 开题报告 学生 姓名 何飞 学号 05208308 专业 班级 机制 3 班 指导教师 王胜曼 职称 讲师 单 位 中国地质大学长城学院 课题性质 设计 论文 课题来源 科研 教学 生产 其它 毕业 设计 （ 论文 ） 题目 光敏树脂固化成形机起升机构设计 一、课题研究的目的 培养综合运用多学科的理论知识与技能，解决具有一定复杂程度的工程实际问题的能力，树立正确的设计思想和掌握现代设计方法；培养建立正确的科学研究思想，树立实事求是 、严肃认真的科学工作 态度；培养调查研究，收集资料，熟悉有关技术文件，运用国家标准 、手册 、 资料等工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等独立工作能力。 二、课题研究的意义 快速成形技术（ 称 发展引起了制造业巨大变革，已成为众多企业和国内外知名高校的研究热点。光固化快速成型是目前世界上研究最深入 、 技术最娴熟 、应用最广泛的一种快速成型方法。该技术在各个领域获得了广泛应用，特别是在产品的样机制造 、 缩短研制周期 、 增加市场竞争力等方面越来越显示其强大的优越性，同时该技术又不断的得到完善和发展 。 三、课题研究现状 开发不同档次 、 不同用途的机型 。 一方面开发高精度 、 高性能的机器，以满足对制件尺寸 、形状和表面质量要求较高或有特殊要求的用户的要求，例如美国 3司近几年推出的使用半导体激励的固体激光器，扫描速度达到 5m/形层厚最小可达 描速度可达 9052m/一方面，开发专门用于检验设计 、 模拟制品可视化，而对尺寸精度 、 形状精度和表面粗糙度要求不高的概念机。 四、课题研究内容 首先阅读大量相关文献资料，教材，包括机械设计制造的原理及方法，总结光敏树脂固化成形机起升机构的分类及其在实际应用中的优缺点，并针对优缺点进行分析。然后针对使用场合和使用环境，初步确定设计方案，通过对结构的进一步分析优化，尽可能的使结构合理化，简单化。 设计的主要工作如下： 五、课题研究方案 六、进度安排 第一阶段： 2011 年 11 月到 2012 年 1 月，确定毕业设计题目，查阅并收集整理相关资料； 第二阶段： 2012 年 2 月到 20012 年 3 月，确定研究方法，分析处理数据，撰写论文大纲； 第三阶段： 2012 年 3 月到 2012 年 4 月，构思论文内容，设计开题报告，完成论文初稿的撰写； 第四阶段： 2012 年 4 月到 2012 年 5 月，论文修改润色，完成论文终稿，送交指导老师评审，进行答辩。 七、预期结果 通过对光敏树脂固化成形机起升机构的设计与研究，全面掌握光敏树脂固化成形机起升机构的基本结构、工作原理以及工作性能特点。并针对现有的一些设计方面的不足之处提出自己 的观点、与改进。绘制出系统中各主要机构的零件图和装配图。进行相应的实验，基本达到实用效果，并为以后参加工作打下坚实的基础。通过了解、熟悉有关光敏树脂固化成形机起升机构的设计创新情况，得知光敏树脂固化成形机起升机构的发展现状与应用前景。本次开题报告只是初步的设计构思，但理论上仍具有可行性，实践还有待进一步证明。 八、参考文献 朱林泉，白培康，朱江森，快速成型与快速制造技术，北京：国防工业出版社， 2003。01 王广春，快速原型技术及其应用。北京北学工业出版社， 幼军，褚衡，邮华兴，激光光固化快 速成型用光敏树脂的研制。塑料科技， 2003，（ 3）：7斌，李浩亮，刘廷章，快速成型机的远程驱动技术研究，组合机床与自动化加工技术，2004（ 2）： 87计计算与图纸的绘制 结构与工作原理分析 设计方案的确定 设计任务的确 定 起升机分类及特点分析 机构设计 的分类及特点分析 设计方案分析 指导教师意见： 指导教师签名 ： 年 月 日 教研室意见： 审查结 果： 同 意 不 同 意 教研室主任签名： 年 月 日 中国地质大学长城学院 本科毕业设计文献综述 系 别： 工程技术系 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 何飞 学 号： 05208308 2012 年 5 月 4 日 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 2 文献综述 随着科学技术和社会需要的发展，人们对工业产品的要求不断提高，传统的制造方法不但需要采用多种机械加工机床、工具、模具，而且成本高、周期长，已经不能适应迅速发展的 时代要求，因此，在客观上需要一种可以直接将设计数据快速转化为三维实体的技术，而快速成型技术正能够满足这些要求 。所谓快速成型技术，是当今世界上飞速发展的制造技术之一，它是机械工程， 控技术、激光技术及材料科学技术的综合应用，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而可以对产品设计进行快速评估，修改及功能试验，大大缩短产品设计进行快速评估，修改及功能试验，大大缩短产品的研制周期，是今年来制造技术领域中最热门的研究课题之一。 1 快速成型技术特点 速性 通过 式文件，快速成型制造系统几乎可以 与所有的 型系统无缝连接，型到完成原型制作通常只需几小时到几十个小时，可实现产品开发的快速闭环反馈，以快速原型为母板的快速模具技术，能够在几天内制作出所需材料的实际产品，而通过传统的钢制模具制作，至少需要几个月的时间。 高度集成化 快速成型技术实现了设计与制造的一体化，在快速成型工艺中，计算机中的 型数据通过接口软件转化为可以直接驱动快速成型设备的数控指令，快速成型设备根据数控指令完成原型或零件的加工 。 与 工件复杂程度无关 快速成型技术由于采用分层制造工艺，将复杂的三维实体离散 成一系列层片加工和加工层片之叠加，大大简化了加工过程，它可以加工复杂的中空结构且不存在三维加工中刀具干涉的问题，理论上可以制造具有任意复杂形状的原型和零件。 高度柔性 快速成型系统是真正的数字化制造系统，仅需改变三维 型，适当地调整和设中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 3 置加工参数，既可完成不同类型的零件的加工制作，特别适合新产品的开发或单件小批量生产，并且，快速成型技术在成型过程中无需专用的夹具或工具，成型过程具有极高的柔性，这是快速成型技术非常重要的一 个技术特征。 自动化程度高 快速成型是一种完全自动成型过程，只需要在成型之初由操作者输入一些基本的工艺参数 ，整个成型过程操作者无需或较少干预，出现故障，设备会自动停止，发出警示并保留当前数据，完成成型过程时，机器会自动停止并显示相关结果。 2 快速成型技术应用现状 今年来，快速成型技术在工业造型、制造、建筑、艺术、医学、航空、航天、考古和影视等领域得到迅速良好的应用，主要包括以下几个方面： 计和功能验证 通过快速成型技术可以快速制作产品的物理模型，以验证设计人员的构思，发现产品设计中存 在的问题，而使用传统的方法制作原型意味着从绘图到工装模具设计和制造，一般至少历时数月，经过多次返工和修改，采用快速成型技术则可节省大量时间和费用，同时，使用快速成型技术制作的原型可直接进行装配检验，干涉检查和模拟产品真实工作情况的一些功能试验，如运动分析、应力分析、流体和空气动力学分析等，从而迅速完善产品的结构和性能，相应的工艺及所需工模具的设计。 功能性样品制作 在新产品正式投产之前或按照定单制造时，需要制作产品的展览样品或摄制产品样本照片，采用快速成型是理想的方法。邵敏在首饰设计方面提出首饰设 计是立体的物质实体性设计，在设计展开的不同阶段，具体创意靠效果图检验不出实体体量关系，必须辅以立体模型对设计方案加以不断检测和修改，运用快速成型技术代替传统手工模型制作能够更加精确、快速、直观、完整 地传递产品的信息，更重要的是建立起一种并行结构的设计系统，将设计、结果分析、制造三位一体优化集成于一个系统，使不同分工的人员能及时相互反馈信息，从而缩短开发周期，并保证设计、制造的高质量。 速模具制造 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 4 传统的模具制造方法周期长、成本高，一套简单的塑料注塑模具其价值也在 10 万元以上，设计上的任何失误反映到模具上都会造成不可挽回的损失。杨思一提出利用快速成型技术，可以按照下列两种方式制造模具： (1)软模。通常指的是硅橡胶模具，用 技术制作的原型，在翻成硅橡胶模具后，向模中灌注双组份的聚氨酯，固化后既得到所需的零件。 (2)硬模。用 法加工熔模锻造中蜡模，对原型表面进行特殊处理后代替木模，直接制造石膏型或陶瓷型，或是由 型经硅橡胶模过渡转换得到石膏型或陶瓷型，再由石膏型或陶瓷型浇注出金属模具，这是目前生产金属模具最主要的途径。 3 快速成型技术应用实例 基于快速成型技术，我们运用 外光快速成型机，完成了小金人的制作，利用 外光快速成型机制作小金人的过程可分为三个部分：数据准备、快速成型制作及后处理。 据准备 包括 维模型的设计， 据的转换、制作方向的选择、分层切片以及支撑编辑等几个过程，首先将小金人三维数据转化为 式文件。 外快速成型机的零件管理与数据准备系统可自动识别二进制与 形式的 件，数据准备系统通过加载 件后将其转化为 件，在此过程中尤为注意制作零件方向的设定和零件支撑的加载，这将决定零件加工的时间以及制造出的领奖的可用性，最终，通过导出项目生成紫外光快速成型机乣的 型加工文件，在数据准备软件中进行数据处理。 速成型制作 快速成型制作时将制作数据传输到成型机中，快速成型出零件的过程，它是快速成型技术的核心，制作流程为：将快速成型机中的光敏树脂温度加热到 38 度，调节快速成型机工作台高度，将成型加工文件载入快速成型机加工控制软件后可开始 制作。 处理 零件制作完成后升出工作台，取出制作零件，在小金人成型完成后需要进行辅助处理工艺，包括零件的清洗，支撑去除，后固化、修补、打磨、表面喷漆等，目的是或得一个表面质量与机械性能更优的零件。 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 5 4 快速成型技术发展趋势 目前国内外快速成型技术研究，开发的重点是其基本理论，新的快速成型方法，新材料开发，模具制作技术，金属零件的直接制造及其生物 技术与工程的开发与应用等，同时还要求更快的制造速度，更高的制造精度，更高的可靠性，使 备的安装使用外设化，操作智能化，具体说来，有以下几点： (1)直接成型是快速成型技术重要发展方向。美国 学的 用大功率激光器进行金属熔焊直接成型钢模具 ,激光将金属直接烧结成型，可获得与数控加工相近的精度。 (2)不同制造目标相对 独立发展，从制造目标来说快速成型制造主要用于快速概念设计成型制造，快速模具成型制造，快速功能测试成型制造及快速功能 零件制造，由于快速概念型制造和快速模具型制造的巨大市场和技术可行性，将来这两方面将是研究和商品化的重点，由于彼此特点有较大差距， 两者将是相对独立发展的态势，快速测试型制造将附属于快速概念型制造。 (3)向大型制造与微型制造发展，由于大型模具和微型制造的制造难度和 速成型制造）在模具制造方面的优势，可以预测，将来的 场将有一定比例为大型和微型原型制造所占据。 5 结束语 21 世纪将是以知识经济和信息社会为特征的时代，制造业面临信息社会中瞬息万变的市场对小批量多品种产品要求的严峻挑战，作为当今制造业中极具潜力的工艺技术、快速性、高度集成化等优点使快速成型技术在推广应用后将明显缩短新产品的上市时间，节约新产品开发费用，但是， 快速成型技术仍然是一种处在发展完善过程的高薪技术，其技术本身和应用领域尚需进行大量的开发研究，随着人们对快速成型技术研究越来越深入，其将被广泛的应用到生产，生活的各个领域，在未来，作为一门多学科交叉的先进制造技术，快速成型技术将推动相关技术，产业的发展，其与其他技术的结合运用将是制造业发展的趋势。 中国地质大学长城学院 本 科 毕 业 设 计 题目 光敏树脂固化成型机起升机构设计 系 别 工程技术系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 何飞 学 号 05208308 指导教师 王胜曼 职 称 讲师 2012 年 5 月 4 日 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 摘 要 阐述了快速成型技术的加工过程，突破了传统的加工方法上的许多限制，在主要的几种快速成型工艺方法中，光固化成型法已成为当今研究发展最成熟、应用最为广泛的 型技术。光固化快速成型以光敏树脂为原料，计算机控制紫外激光按零件的各分层截面信息在光敏树脂表面进行逐行扫描，使被扫描区域的树脂薄层 光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。文中设计的起升机构借鉴了螺旋起升机的工作原理。 螺 旋传动起升机基本原理是利用电机，通过减速器减速后，带动螺母旋转，转化为丝杆的轴向运动，从而推动物体上升。主要内容如下：对光固化快速成型系统控制原理进行了研究；设计起升机构；选择电动机；设计减速机构；控制电路的设计；简要阐述在流水线作业中，螺旋传动原理等。 关键词： 光固化快速成型；电动；螺旋传动 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 of of in a of P in as by of in be of of a of up of is as of of of of on 国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 目 录 1 绪论 . 1 速成型技术 . 1 固化快速成型技术的控制原理及应用 . 1 2 设计方案的确定 . 4 旋传动设计方案 . 4 旋传动概述 . 4 旋传动方案的确定 . 5 速传动机构设计方案 . 6 3 传动系统的设计 . 7 旋传动部分计算 . 7 杆直径的计算 . 7 纹部分强度计算 . 7 机的选择 . 9 动机功率计算 . 10 动效率 . 10 定电机转速 . 11 速机构的设计 . 12 料的选择 . 12 轮蜗杆传动基本尺寸 . 13 度校核 . 16 轮蜗杆传动中的作用力分析 . 16 际传动动力参数 . 17 4 辅助装置的设计 . 19 承的选择 . 19 承的选择因素 . 19 承的型号确 定 . 20 承校验 . 20 的选择 . 23 轴器的设计与计算 . 24 结论 . 26 致 谢 . 27 参考文献 . 28 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 1 1 绪论 速成型技术 快速成型技术（ P）是国际上 20世纪 80年代后期发展起来的一种新型的先进制造技术。由于在其加工过程中，材料处在一个逐点或逐层堆积的过程中，因而该技术属于材料堆积成型的制造技术，也称为“增加”加工法、“生长型制造”，快速成型技术能够根据零件的 需要任何工装，突破了传统“去材”加工法或“变形”加工法的许多限制，如：产生切削和工艺废料等材料利用率的缺陷以及由于受刀具或模具形状限制无法制造复杂形状产品制件的不 足，是制造技术领域得一次重大突破。 在主要的几种快速成型工艺方法中，光固化成型法 986年美国的 士首次在他的博士论文中提出用激光照射液态光敏树脂，固化分层制作三维物体的快速成型概念，并申请了专利。 1988年，美国的 3D 液态树脂选择性地固化成形零件，开创了快速成型技术的新纪元。 经过了近 20年的发展， 用最为广泛的 全世界安装 的快速成型机中光固化成型系统约占 60%。 固化快速成型技术的控制原理及应用 快速成型技术是当今世界飞速发展的制造技术之一。这种方法能简捷、全自动地制造出历来各种加工方法难以制作的复杂立体形状，在加工技术领域具有划时代的作用。 光固化快速成型技术 (称 80 年代中期开发的先进制造手段，在快速成型方法中使用较为广泛。它的突破性在于将传统的 “ 去除 ” 加工法(由毛坯去除多余部分制成零件 )改进为增加加工法 (由材料逐层累积形成零件 )。 、生产周期短而在铸造、模具与塑料加工行业得到了越来越广泛的应用 。 型原理 光固化快速成型制造技术不同于传统的材料去除制造方法，它的成型原理是： 后在快速成型机上，用可控制的紫外线激光束，按计算机切片软件所得到的每层薄片的二维图形轮廓轨迹，对液态光敏树脂进行扫描固化，形成连续的固化点，从而构成模型的一个薄截面轮廓。下一层以同样的方法制造。该工艺从零件的最底薄层截面开始，一次一层连续进行，直到三维立体模型制成。一 般每层厚度为 后将制品从树脂液中取出，进行最终的硬化处理，再打光、电镀、喷涂或着色即可。图 1所示为 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 2 图 1 制原理 要实现光固化快速成型，感光树脂的选择也很关键。它必须具有合适的粘度，固化后达到一定的强度，在固化时和固化后要有较小的收缩及扭曲变形等性能。 更重要的是，为了高速、精密地制造一个零件，感光树脂必须具有合适的光敏性能，不仅要在较低的光照能量下固化，且树脂的固化深度也应合适。 型过程及控制 光固化快速成型的过程分为前处理、分层叠加成型及后处理三个阶段，具体步骤如图 2所示。 图 2 工艺过程 快速成型机只能接受计算机构 造的三维模型，然后才能进行切片处理。因此，应在计算机上采用计算机三维辅助设计软件，根据产品的要求设计三维模型或将已有产品的二维三视图转换成三维模型。 制品越复杂，构制三维模型越困难。用于构造模型的计算机辅助设计软件很关键，要求具有较强的三维造型功能。目前快速成型行业中常用的计算机辅助软件系统主要有。其中， 件因有较强的实体造型和表面造型功能，可构造非常复杂的模型，所以受到许多用户的好评，但其价格较贵，系统较庞大，使用界面不够友好， 新用户使用常需一段熟悉和积累经验的过程。 价格低，操作简单，但成型复杂制品困难，设计费工费时。近年推出的 价格比较便宜，能基本满足三维造型的要求，且界面友好，容易掌握，因此不少用户对此软件感兴趣。 上述计算机辅助设计软件产生的模型文件输出格式有多种，基中常见的有 P 。 式是快速成型机常采用的一种模型文件输出格式。 用 要将一种新产品成功地投入到竞争激烈的市场中需要其产品开发的速度快及生产周期短。只有将快速与柔性制造工艺结合才能达到理想效果。 光技术和新材料科学的成果与一体，突破了传统加工模式，大大缩短了产品的生中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 3 产周期，提高了产品的市场竞争力。目前光固化快速成型技术的应用主 要有 : (1) 用 用 壳焙烧时去除树脂膜，得到中空型壳，即可浇注出具有高尺寸精度和几何形状、表面光洁度较好的合金铸件或直接用来制注射模的型腔，可以大大缩短制模过程，缩短制品开发周期，降低制造成本。 (2) 对样品形状及尺寸设计进行直观分析 在新产品设计阶段，虽然可以借助设计图纸和计算模拟对产品进行评价，但不直观，特别是形状复杂产品，往往因难于想象其真实形貌而不能作出正确、及时的判断。采用 设计者和用户直观测量，并可迅速反复修改和制造，可大大缩短新产品的设计周期，使设计符合预期的形状和尺寸要求。 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 4 2 设计方案的确定 旋传动设计方案 旋传动概述 螺旋传动是利用螺杆和螺母的啮合来传递动力和运动的机械传动。主要用于将旋转运动转换成直线运动，将转矩转换成推力。按工作特点，螺旋传动用的螺旋分为传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋。 （ 1）传力螺旋：以传递动力为主 ,它用较小的转矩产生较大的轴向推力 ,一般为间歇工作，工作速度不高，而且通常要求自锁，例如螺旋压力机 和螺旋千斤顶上的螺旋。 （ 2）传导螺旋：以传递运动为主，常要求具有高的运动精度，一般在较长时间内连续工作，工作速度也较高，如机床的进给螺旋（丝杠）。 （ 3）调整螺旋：用于调整并固定零件或部件之间的相对位置，一般不经常转动，要求自锁，有时也要求很高精度，如机器和精密仪表微调机构的螺旋。按螺纹间摩擦性质，螺旋传动可分为滑动螺旋传动和滚动螺旋传动。滑动螺旋传动又可分为普通滑动螺旋传动和静压螺旋传动。 1）滑动螺旋传动 通常所说的滑动螺旋传动就是普通滑动螺旋传动。滑动螺旋通常采用梯形螺纹和锯齿形螺纹，其中梯形螺纹应 用最广，锯齿形螺纹用于单面受力。矩形螺纹由于工艺性较差强度较低等原因应用很少；对于受力不大和精密机构的调整螺旋，有时也采用三角螺纹。 一般螺纹升程和摩擦系数都不大，因此虽然轴向力 转矩 力螺旋就是利用这种工作原理获得机械增益的。升程越小则机械增益的效果越显著。滑动螺旋传动的效率低，一般为 30 40%，能够自锁。而且磨损大、寿命短，还可能出现爬行等现象。 2）静压螺旋传动 螺纹工作面间形成液体静压油膜润滑的螺旋传动。静压螺旋传动摩擦系数小，传动效率可达 99%，无磨损和爬行现象，无反向 空程，轴向刚度很高，不自锁，具有传动的可逆性，但螺母结构复杂，而且需要有一套压力稳定、温度恒定和过滤要求高的供油系统。静压螺旋常被用作精密机床进给和分度机构的传导螺旋。这种螺旋采用牙较高的梯形螺纹。在螺母每圈螺纹中径处开有 3 6个间隔均匀的油腔。同一母线上同一侧的油腔连通，用一个节流阀控制。油泵将精滤后的高压油注入油腔，油经过摩擦面间缝隙后再由牙根处回油孔流回油箱。当螺杆未受载荷时，牙两侧的间隙和油压相同。当螺杆受向左的轴向力作用时，螺杆略向左移，当螺杆受径向力作用时，螺杆略向下移。当螺杆受弯矩作用时，螺杆 略偏转。由于节流阀的作用，在微量移动后各油腔中油压发生变化，螺杆平衡于某一位置，保持某一油膜厚度。 3）滚动螺旋传动 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 5 用滚动体在螺纹工作面间实现滚动摩擦的螺旋传动，又称滚珠丝杠传动 有用滚子的。滚动螺旋传动的摩擦系数、效率、磨损、寿命、抗爬行性能、传动精度和轴向刚度等虽比静压螺旋传动稍差，但远比滑动螺旋传动为好。滚动螺旋传动的效率一般在 90%以上。它不自锁，具有传动的可逆性；但结构复杂，制造精度要求高，抗冲击性能差。它已广泛地应用于机床、飞机、船舶和汽车等要求高精度或高效率的场合。滚动螺 旋传动的结构型式，按滚珠循环方式分外循环和内循环。外循环的导路为一导管 ,将螺母中几圈滚珠联成一个封闭循环。内循环用反向器，一个螺母上通常有 2 4个反向器，将螺母中滚珠分别联成 2 4个封闭循环，每圈滚珠只在本圈内运动。外循环的螺母加工方便，但径向尺寸较大。为提高传动精度和轴向刚度，除采用滚珠与螺纹选配外，常用各种调整方法以实现预紧。 常用的载重螺旋有矩形，梯形和锯齿形等。矩形螺纹传动效率高，但螺纹强度较低，精确制造较困难，对中准确性较差，磨损后无补偿，因此应用受限制，矩形螺纹无标准。梯形螺纹加工容易，强度较大 ，但效率较低。锯齿形螺纹矩形螺纹效率高，梯形螺纹强度大的特点，一般用于承受单向压力，常用在压力机上。 螺杆材料应具有足够的强度和耐磨性，以及良好的加工性能，不经热处理的螺杆一般选用 35， 45号钢，重要的经热处理的螺杆可以选用 6540 20C 密传动螺杆可用 938母材料除要有足够的强度外，还要求在与螺杆材料配合时摩擦系数小和耐磨。常选用铸造青铜 度低，载荷较小时，也可选用高强度铸造铝青铜或铸造黄铜， 重载时可用铸铁，耐磨铸铁。尺寸大的螺母可用钢或铸铁做外套，内部浇注青铜。高速螺母可浇注巴氏合金。 螺旋传动用矩形，梯形或锯齿形螺纹，其失效形式多为螺纹磨损。而螺旋直径螺母的高度由耐磨性要求决定。传力较大时，应校验螺杆部分或其他危险部位强度，以及螺母，螺杆的螺纹牙的强度。要求自锁时，应检验螺纹副的自锁条件。对于长径比很大的受压螺杆，应检验其稳定性。 因此，本设计中螺旋副材料选取钢 青铜材料，螺杆选取 45号钢。螺纹选用梯型螺纹，右旋单线。 旋传动方案的确定 本设计的重点是如何将电机输出的回转运动转换 为螺杆的直线运动。这也是整个传动系统设计的关键。 根据机械设计等相关参考资料，可得到把回转运动转化为直线运动的四种方式：（ 1）螺杆转动，螺母移动；（ 2）螺母转动，螺杆移动；（ 3）螺母固定，螺杆转、移动；（ 4）螺杆固定，螺母转、移动； 考虑到起升部件与物体接触，而起升部件与物体间不可发生相对运动，而且必须与物体充分接触，因此排除方案（ 1）、（ 4），而方案（ 3）又不方便输入传动方案的设计，因此选择方案（ 2）作为起升部分的传动方案。 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 6 速传动机构设计方案 减速传动机构通常有蜗轮蜗杆传动，齿轮传动，带传动，链 传动，摩擦轮传动等等。考虑到本设计要求的传动紧凑，传动比较大，因此选用蜗轮蜗杆传动作为本设计的减速传动机构。 蜗杆传动用于传递交错轴之间的回转运动。在绝大多数情况下，两轴在空间上是互相垂直的，轴交角为 90度。它广泛应用在机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械以及其他机械制造部门中，最大传动功率可达到 750千瓦，通常用在 50 千瓦以下；最高滑动速度可达 35m/s，通常用在 15m/ 蜗杆传动的主要优点是结构紧凑，工作平稳，无噪声，冲击振动小以及能得到很大的单级传动比。在传递动力时，传动比一般为 8 100，常用的为 5 50。在机床工作台中，传动比可达几百，甚至达到一千。这时，需采用导程角很小的单头蜗杆，但传动效率很低，只能用在功率很小的场合。在现代机械制造业中正力求提高蜗杆传动的效率，多头蜗杆的传动效率已经可达到 98%。与多级齿轮传动相比，蜗杆传动零件数目少，结构尺寸小，重量轻。缺点是在制造精度和传动比相同的条件下，蜗杆传动的效率比齿轮传动低，同时蜗轮一般需用贵重的减磨材料制造。 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 7 3 传动系统的设计 旋传动部分计算 杆直径的计算 2 式（ 表 3动螺旋副许用比压 P 螺杆材料 螺母材料 许用比压 速度范围 钢 青铜 18 25 低速 钢 钢 13 低速 钢 铸铁 13 18 =12m/s26m/s 和持续运转的工况，离心铸造的可得到致密的细晶粒组织，可取大值，沙型铸造的取小值。 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 13 （ 2）铸铝青铜 适用于 速系数： 8( 812 nz n， 弹性系数：根据蜗轮副材料查表 3 47， 寿命系数：设机器使用寿命 0000，则寿命系数 z 接触系数：由参考文献 1图 查得 参考文献表 3 65 表 3轮材料 力学性能和设计数据 蜗轮材料 力学性能 设计数据 bS310E % pa m/s 铸锡青铜 220 130 80 3 47 265 115 12 330 170 90 4 47 425 190 26 铸锡青铜 铸锡青铜 240 120 70 12 52 350 165 12 270 140 80 7 52 430 190 26 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 15 铸铝青铜 490 180 100 13 64 250 400 10 续表 3 蜗轮材料 力学性能 设计数据 bS310E % pa m/s 铸铝青铜 540 200 110 15 64 265 500 10 铸铝青铜 630 250 157 16 64 550 270 10 700 300 160 13 64 660 377 10 铸铝青铜 670 310 167 18 64 250 402 10 750 400 185 5 64 265 502 10 注：表中每项第一行为砂型铸造，第二项为离心铸造 接触疲劳最小安全系数： 取 中心距： 3 2l i mm i ( 代入数据得： ， 取标准值 0 蜗杆头数： ) 取 23 取 302 z 模数： 2 ， 取 4m 蜗杆分度圆直径： 取标准值 401 d 蜗轮分度圆直径： 2030422 蜗杆导程角： 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 16 蜗轮宽度： 12 ， 取 22 蜗杆圆周速度： 0 0 060/(333 蜗杆尺寸：齿顶圆直径 8233 齿根圆直径 3 蜗杆螺纹长度 ， 取 53 蜗轮尺寸：齿顶圆直径 2822 2222 齿根圆直径 222 度校核 （ 1）齿面接触疲劳强度验算 许用接触应力： M p m i nm i n 最大接触应力： 13480 5516 3 2 满足条件 （ 2）轮齿弯曲疲劳强度验算 齿根弯曲疲劳极限 15 弯曲疲劳最小 安全系数 许用弯曲疲劳应力 2 轮齿最大弯曲应力 p k 满足条件。 轮蜗杆传动中的作用力分析 在蜗杆传动中作用在齿面上的法向压力仍可分解为圆周力、径向力和轴向力。显然，作用于蜗杆上的轴向力等于蜗轮上的圆周力，蜗杆上的圆周力等于蜗轮上的轴向力；蜗杆中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 17 上的径向力则等于蜗轮上的径向力。这些对应的力的数值相等，方向彼此相反。如图 3 图 3轮蜗杆受力图 蜗轮 上作用力 6 222222 7811t a a a a 际传动动力参数 由于蜗轮蜗杆各基本尺寸需圆整为标准值，传动比最终确定为 152/30/ 12 蜗轮蜗杆传动效率与估计值略有差别，因此，实际传动、动力参数如下 ： （ 1）各轴实际转矩： 螺母： 540591 T N 国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 18 蜗轮： 22 /54059 T =54059/5162 N 杆： 4 3 5 2158 4 5 1 6 2)/( 323 N 机轴： 352)/( 423 TT 2）各轴实际转速 蜗杆： 13903 nr/轮： 3 9 032 母： 杆： m/ 3）电机实际功率 足条件，因此下端轴承选用 51111型。 上端轴承受力比较小，因此只需考虑安装问题，结合自制螺母的直径，选用 51108型平面推力轴承。 （ 2）蜗杆轴承的选择 根据蜗杆的受力图可知，蜗 杆牙部分除受径向力外还受轴向力的作用，因此选用轴承时考虑优先选用能同时承受径向力和轴向力的圆锥滚子轴承，型号： 30205。 承校验 （ 1）计算 圆锥滚子轴承寿命 F s 2F s 1F R 2F a 1F r 1F R 1图 4杆及轴承受力分析 已求得：蜗杆所受径向力 ,轴向力 . 查手册 30205 轴承主要性能参数： 7N=7000r/e=Y=a= 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 21 121 521 121 所以，附加轴向力 s 1 ； s 2 因为21 ，所以，右端轴承被压紧，则： 轴承轴向力 , 1X =1， 1Y =0； 2X =2Y =虑平稳运转，冲击载荷系数, 当量动载荷1 1 1 11 ( ) 2 6 5 . 4d R AP f X F Y F N 2 2222 因为 54059 ） （ 2）螺杆与联轴器处键的选择 参考轮毂及轴径，选择 为 66 的键， 取键长 L=25 许用转矩 41 = 4 9 87 5701925641352 ) 合格 中国地质大学长城学院 2012 届毕业设计 24 轴器的设计与计算 联轴器是用于连接不同机构中两轴 ，使他们在传递运动和动力过程中一起回转而不脱开。联轴器主要有机械式，液力式和电磁式三种。机械式连轴器是应用最广泛的连
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