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河南理工大学万方科技学院本科毕业设计（论文）中期检查表指导教师： 李新 职称： 副教授 所在院（系）：机械与动力工程 教研室（研究室）： 机械制造 题 目斗式提升机总体结构设计学生姓名王 敏专业班级08机制3班 学号0828060083一、选题质量：1、选题符合专业培养目标，充分利用了机械设计及制造方面的知识，综合训练了大学四年学习的专业知识，再次巩固知识，为以后的工作打下基础；2、题目难易程度中等，在保证规定的生产率和高质量的提升机的同时，还要保证提升机零件具有良好的工艺性，以便于进行装配制造与管理；3、题目工作量不大，需要设计计算的部分较多，还需要对主要设计部位进行零件图绘制；4、题目广泛的应用在各个部门，它具有输送量大、结构简单、维修方便、成本低、通用性强等优点，在煤矿中应用最为突出。二、开题报告完成情况：开题报告已完成。三、阶段性成果：1、通过大量的资料搜集，整理思路，形成提纲；2、通过提纲及资料，形成初稿；3、完成了说明书大体框架；4、大部分计算已完成；四、存在主要问题：1、设计说明书层次较乱，需要进行调整；2、设计计算中，数据比较繁多，需要细心；3、一部分设计没有思路；4、绘图没有完成；五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语指导教师： （签名） 年 月 日3河南理工大学万方科技学院本科毕业设计（论文）开题报告题目名称斗式提升机总体结构设计学生姓名王 敏专业班级机制08-3班学号0828060083一、 选题的目的和意义： 随着国民经济对燃料和各种矿物需要量的不断增长，矿井生产机械化、自动化和集中化程度的不断提高，各种矿物的产量亦不断扩大；我国煤矿和各类矿山每年都要生产大量的煤和矿石。为了使矿井生产能够正常地进行和充分发挥设备的效能，目前在矿井井下主要运输环节之间普遍设置了各类的煤仓，以调节和缓和各运输环节的能力，使之连成一个有机的整体，以保证煤和矿石源源不断地运到地面上来。因此，提升机矿井生产中的一个十分重要的环节，而煤仓的设计也成为矿井设计中重要的内容。二、 国内外研究综述：中国斗式提升机产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家；生产要素决定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产品出率低、污染严重、对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。提升机中最主要的故障是在仓内发生堵塞事故，漏口的反复堵塞使煤的流动呈间歇状况，影响放出口的生产率，仓内的严重堵塞往往还会形成跑仓事故，威胁着工人的生命安全。要使提升机堵塞事故不是一件容易的事，国内外在这方面进行了大量的研究工作。根据对贮仓堵塞事故的观察和分析可以发现，堵塞事故多数发生在仓体的下部和漏斗口附近，并有一定的规律性。常见的堵塞现象主要有以下几种：卡塞现象、结拱现象、黏附现象、棚盖现象。煤从仓内流出受许多因素的综合影响，主要包括内因和外因两个方面。内因主要是指煤的物理机械性质，如贮料的品种、粒度组成、含水量等，但其中起决定性的因素使贮料的粒度组成。外因主要是指仓体功能设计中的一些因素，如仓体、斗仓及漏口的断面形状与尺寸、漏口的数目和倾角、仓体贮料的高度等。防止堵塞事故可以从以下几个方面入手：选择合理的仓体结构形式、改进斗仓和漏口的结构、加强和改进仓体的防护、在仓体下部设置破拱帽、采用弹性卸料口等。三、 实施方案及主要研究手段首先，通过收集与斗式提升机行业及其加工设备有关的期刊论文、专利与书籍等，了解国内外斗式提升机的发展现状和发展趋势，掌握斗式提升机的工作原理、结构等；然后充分考虑环境、实用性等设计要求，选择较优方案进行设计，计算出各种参数，并画出图形。四、 毕业设计（论文）所用的主要技术与方法：1. 图书馆查阅相关资料。2. 在工厂的实践毕业实习。3. 老师和工程师的指导。4. 查阅网上的相关资料。五、 主要参考文献与资料获得情况：1 张国辅主编 . 矿山井下煤仓与矿仓 . 煤炭工业出版社 1983.2 辛一行主编 . 现代机械设备设计手册 . 机械工业出版社 20003 徐灏主编 . 机械设计手册 . 机械工业出版社 1991 4 何庆主编 . 机械制造专业毕业设计指导与范例 . 化学工业出版社 20085 杜文丰主编 . Auto CAD2004中文版机械制图 . 北京大学出版社 20036 顾崇衔 主编. 机械制造工艺学. 陕西科学技术出版社 19997孔庆华 刘传绍 主编. 极限配合与测量技术基础. 同济大学出版社，20028 孙桓 陈作模 葛文杰主编. 机械原理 . 高等教育出版社 20069 濮良贵 纪名刚编著. 机械设计 . 高等教育出版社 2007六、 毕业设计内容及要求：1. 设计说明书一份（不少2万字）2. 总设计图不少于3张A0图纸（其中一张A1手绘）3. 专业期刊外文翻译一篇（英译汉）要求：设计方案合理、结构紧凑、工作可靠。质量达到行业标准七、 毕业设计（论文）进度安排（按周说明）第56周：熟悉设计题目，掌握所设计的系统的工作原理，通过网络、图书馆寻找相关的资料，并认真阅读，逐步形成设计思路，完成毕业设计开题报告；第710周：着手开始设计，通过查阅相关资料和设计手册，设计各个零件的形状、尺寸，统筹兼顾，并不断完善各种尺寸；第1113周：在老师的指导下，修改设计的零件，使整个系统更加完善、合理。然后用Auto CAD软件，绘制各零件图和装配图图；第1416周：整理设计资料，完成毕业设计论文。八、 指导教师审批意见： 指导教师： （签名）年 月 日 3河南理工大学万方科技学院本科毕业设计摘 要斗式提升机是提升、搬运和输送物料及产品的设备。因为其安装拆卸方便、结构牢固、安全可靠而广泛应用于采矿、冶炼、码头、建筑等行业中，作提升运输物料及产品之用。设计从实际出发，按照优质、安全可靠、经济的设计原则， 努力设计出结构合理、便于安装和维护的高质量产品。斗式提升机具有输送量大，提升高度高，运行平稳可靠，寿命长显著优点，其主要性能及参数符合JB3926-85垂直斗式提升机。关键词：斗式提升机 物料 输送量 运行 寿命AbstractIs to enhance the Bucket elevator, handling and transportation equipment, materials and products. Because of its easy installation and removal, the structure solid, safe, reliable and widely used in mining, smelting, docks, and construction industries, to enhance the transport of materials and products for use. Design from reality, according to high quality, safe, reliable, economical design principles to design a rational structure, easy to install and maintain the high quality products. Bucket elevator with large, high lift height, smooth and reliable operation, long life and significant advantages, its main properties and parameters in line JB3926 - 85 vertical bucket elevator”.Key words: Bucket elevator Materials Throughput Stir Life目 录前言61 斗式提升机的方案设计及基本原理91.1 方案设计91.2 斗式提升机的硬件结构91.3 基本原理101.4 输送量计算142 斗式提升机的设计计算172.1斗式提升机类型的选用172.1.1 斗式提升机方案设计参数及使用要求 172.2 传动装置的功率计算 18 2.2.1 提升机轴的功率计算202.2.2提升机功率的计算 202.3电动机的选择 212.4 减速器的选择 223 驱动轴的设计及附件的选择233.1 轴的材料及热处理233.2 轴的机构设计233.3 轴的强度校核计算 253.4 轴承的选用283.5 驱动链轮键的设计校核293.6 联轴器的选择293.7 驱动链轴的结构设计313.8 料斗与环链的设计324 其他装置及零部件的设计344.1头部罩壳的选材及连接344.2中部区段的设计选材354.3通风口364.4防逆转装置374.5设置防滑主动轮384.6提升带的速度394.7进料流速394.8转速监控装置404.9挡料板404.10料斗的间距 404.11牵引件 404.12驱动装置 414.13张紧装置435 斗式提升机的问题探讨及安全操作与维护保养445.1 斗提机工作过程中的问题445.2 斗提机设计中的防爆措施445.3 安全操作规程465.4 维护保养475.5 减少事故的发生48总结49致 谢51参考文献52外文资料与中文翻译55前 言 斗式提升机是一种被普通采用的垂直输送设备, 用于运送各种散状和碎块物料，例如水泥，沙，土煤，粮食等，并广泛地应用于建材、电力、冶金、机械、化工、轻工、有色金属、粮食等各工业部门。国内斗式提升机的设计制造技术是50年代由苏联引进的，直到80年代几乎没有太大的发展。在此期间，虽各行各业就使用中存在的一些问题也作过一些改进。从80年代以后，随着国家改革开发和经济发展的需要，一些大型企业及重点工程项目引进了一定数量的斗式提升机，从而促进的国内提升机的发展。直到近来，斗式提升机的大型化包括大输送能力、大单机长度和大输送倾角等几个方面。不少国家正在探索长距离、大运量连续输送物料的更完善的输送机结构。斗式提升机的优点是，结构比较简单，能在垂直方向或倾角较小范围内运输物料而横断面尺寸小，占地面积小，能在全封闭罩壳内运行工作，不扬灰尘，避免污染环境，必要时还可以把斗式提升机底部插入料堆中自行取料。斗式提升机也有一些缺点，过载的敏感性大，必须均匀给料，料斗和牵引构件较易破坏。机内较易形成粉尘爆炸的条件，斗和皮带容易磨损，被输送的物料受到一定的限制，只适宜输送粉末和中小块状的物体。斗式提升机可以提升的高度位530米，一般常用范围为1220米，输送能力在30t/h以下。一般情况下都采用垂直斗式提升机，当垂直斗式提升机不能满足工艺要求时，才采用倾斜式斗式提升机。由于倾斜式斗式提升机的牵引构件在垂度过大时需增设支承牵引构件的装置，而使结构变的复杂。因此，一般很少采用倾斜式斗式提升机。正确选用料斗的尺寸和形状、运动速度、滚筒与链轮尺寸以及适合于物料物理性质和提升机工作条件的机首和底座尺寸是斗式提升机能否正常工作的条件。在设计提升机前，必须分析它的工作条件，特别是对于调整提升机，应研究物料在料斗内的运动及从物料中抛出的情况。斗式提升机按牵引形式主要分为胶带式、圆环链式和板链式三种,因经济条件、技术水平及使用习惯等原因,国内用户对圆环链式和胶带式斗提机需求量较大,这两种斗提机的技术发展受到较多的关注,而且有较为明显的发展。TH型是一种圆环链斗式提升机，采用混合式或重力卸料，挖取式装料。牵引件用优质合金钢高度圆环链。中部机壳分单、双通道两种形式为机内重锤箱恒力自动张紧。链轮采用可换轮缘组合式结构。使用寿命长，轮缘更换工作简便。下部采用重力自动张紧装置，能保持恒定的张紧力，避免打滑或脱链，同时料斗遇到偶然因素引起的卡壳现象时有一定的容让性，能够有效地保护下部轴等部件。该斗式提升机适用于输送堆积密度小于1.5t/m3易于掏取的粉状、粒状、小块状的底磨琢性物料。如煤、水泥、碎石、砂子、化肥、粮食等。TH型斗式提升机用于各种散状物料的垂直输送。适用于输送粉状、粒状、小块状物料，物料温度在250以下。我国通用斗式提升机在使用中仍存在一些问题，例如，对于频繁更换物料品种的斗式提升机，如何快速清理机座存料和机内残存料；如何提高配套件（减速器、环链及联接环钩、链轮、牵引胶带、轴承座等）的性能和强度，等等。 我国斗式提升机的技术水平与世界先进水平的差距还相当明显，例如在材料选择、制造工艺等方面尚达不到国外先进水平的技术要求；输送能力、提升高度等还相对落后。国外采用钢绳芯输送带作为牵引构件，并采用小型斗式提升机对大型斗式提升机定量供料，使斗式提升机的输送能力高达2000t/h，提升高度达到350m；我国板链斗式提升机的发展相对较慢，而在国外尤其是日本、美国等国家制造的板链斗式提升机性能参数往往超过环链斗式提升机和胶带斗式提升机，提升高度可达90m，输送能力超过1500t/h，牵引构件使用寿命可达10 年，应用范围很广。 1 斗式提升机的方案设计及基本原理1.1 斗式提升机的方案设计本方案设计的斗式提升机用于提升水泥，由电动机经过二级减速器，带动斗式提升机的驱动运转，从而循环运转输送物料。1.2 斗式提升机硬件结构斗式提升机由上部区段、中部机壳、下部区段、驱动装置和内牵引件组成(见图1)。上部区段由上部机壳、头罩、传动滚筒和传动链轮组组成；中部机壳与上下部连接，起支撑防护和密封作用，分为标准节、非标准节和带检视门的标准节，有单通道和双通道两种形式(其中选双通道主要是加强整机的中间节强度)；下部区段由下部机壳和拉紧滚子组或拉紧链轮组组成；驱动装置由驱动平台、电动机、减速器传动件和逆止器等组成；内牵引件由料斗、橡胶输送带或圆环链、套筒滚子链等组成。图1.1环链斗式提升机的构造1环链；2料斗；3驱动链轮；4机壳头部；5驱动装置；6中间段；7检视口（座板）；8下部机座；9张紧链轮；10张紧装置；1.3基本原理斗式提升机是通过紧固在牵引构件胶带或链条上的许多料斗，并环绕在提升机上部头轮和下部尾轮之间，构成闭合轮廓。驱动装置与头轮相连，是斗式提升机的动力部分，可以使头轮轴运动；张紧装置一般和下部尾相连，使牵引构件获得必要的初张力，以维持牵引构件正常运转。物料从斗式提升机下部机壳的进料口进入物料，通过流入式或掏取式装入料斗后，提升到头部，在头部沿出料口卸出，实现垂直方向输送物料的目的。斗式提升机的料斗、牵引构件及头轮和尾轮等到安装在全封闭的罩壳之内。斗式提升机在下部装料，头部卸料，由于被输送的物料特性差异很大，所以装料和卸料的方式也就不同。根据物料的特性正确选择装料和卸料的方式，对其工作情况和生产率影响很大。对装料和卸料的要求是：装料均匀、块状物料直接流入料斗；卸料时物料能正确地进入卸料槽，不返料；物料抛卸中不冲击罩壳；采用间隔布置料斗的高速斗式提升机，物料过程中不碰撞到前面的料斗上。斗式提升机有两种装料型式：（1）掏取式：由料斗在尾部机壳的物料中掏取装料。对于粉末状、粒状、块状的无磨琢性或半磨琢性的散状物料，由于掏取时不产生很大的阻力，料斗可以在较高的运动速度，一般为0.82m/s，所以它通常和离心式卸料配合应用。(2)流入式：物料直接由进料口流入料斗内装料。对于块度较大和磨琢性大的物料；由于挖取阻力很大，故采用装入法，料斗运动速度不能太高，通常不超过1m/s。斗式提升机的分类有以下几种：(1)按输送物料的方向分为：垂直式和倾斜式；(2)按卸载特性分为：离心式、重力式、混合式；(3)按料斗的型式分为：深斗式，浅斗式、鳞板式； (4)按牵引构件型式分为：带式、板链式；(5)按工件特性分为：重型、中型、轻型斗式提升机的规格是以斗宽表示。目前国产D型斗式提升机规格有D160、D250、D350、D450四种；HL型斗式提升机规格化有HL300、HL400两种；PL型斗提升机规格有PL250、PL350、PL450三种。大型斗式提升机宽达800mm。据国外文献介绍，胶带提升机的斗宽已达1250毫米，输送量达1000吨/时，最大提升高度达80米。斗式提升机的优点是：结构比较简单，可在垂直或倾斜方向上提升物料，横断面尺寸小，因而可节约占地面积，并可在全封闭的罩壳内工作，减少灰尘对周围环境的污染必要时还可把斗式提升机底部插入料堆中自行取料。斗式提升机的缺点是：机内较易形成粉尘爆炸的条件；对过载较敏感；斗和链易磨损；被输送的物料受到一定的限制，只宜于输送粉状和中小块状的散货，如粮食、煤、水泥、砂等，但不能在水平方向运送物料。斗式提升机是以牵引型式命名的，并以第一主参数斗宽确定规格大小。如机械电子工业部颁发的JB3926-85垂直斗式提升机标准中TH400环链斗式提升机（T-提升机的是Ti、H环链的一并Huan），斗宽为400mm。提升机的结构一般有几大部分组成：驱动装置、出料口、上部区段、牵引件、料斗、中部机壳、下部区段、张紧装置、进料口、检视门。斗式提升机牵引件常用橡胶带、圆环链、套筒磙子链几种型式，从而形成了三种基本结构型式。新标准中规定了TD型、TH型、TB型三种结构型式的提升机，将分别替代国内原D型、HL型、PL型三种机型。除上述定型产品外，NTD内斗式提升机是一种内部加料、重力式卸槽，结构比较新颖的机型。而ZL型斗式提升机，DTG型斗式提升机（牵引件是胶带、无底料），脱水斗式提升机等，因生产量较少，故不一一介绍。1.掏取式 2. 流入式图1.2 装料类型 1.4提升机输送量计算斗式提升机输送量是按照填充系数9=1计算的。所以在选择提升机时一定要考虑物料特征，按输送物料填充系数计算出实际输送量，其计算公式：式中Q输送量m3h；以A料斗距离，m；I料斗容积，L；v提升速度ms；填充系数。物料填充系数见表1。表1 不同物料状态的填充系数粉状物料20mm以下的颗粒状物料20-50mm以下的块状物料潮湿轻微黏性粉状，小粒状物料0.75-0.90.7-0.90.6-0.80.6-0.7斗式提升机的功率计算式：P=(Po+Ps+Pk)K式中Po斗提机的轴功率，kW；Ps挖取功率。kW；Pk空载功率kW；K功率系数，取1112。式中Q输送量m3h；容重，tm3；C轴距，m；g重力加速度，981 ms2在选择斗式提升机时，一定要根据到物料的粒度、堆积密度、温度、含水量、黏度、磨琢性等特征以及输送量、各种机型的提升高度来选型。综合此次设计的提升高度与台时产量等要求，本提升机选用混合或重力方式卸料，掏取式装料，选用zh型（中深斗）料斗，牵引件为低合金高强度圆环链，经适当的热处理后，具有很高的抗拉强度和耐磨性，使用寿命长，采用了组装式链轮。有轮体、轮缘用高强度螺栓联接而成。在链轮磨损到一定程度后，可拧下螺栓，拆换轮缘，更换方便，且节约拆料、降低了维修费；下部采用了重锤杠杆式张紧装置，即可实现自动张紧。一次安装后不需调整，又可以保持恒定的张紧力，从而保证机器的正常运转，避免了打滑或脱链。2 斗式提升机的设计计算2.1斗式提升机类型的选用2.1.1方案设计参数及使用要求 1）斗式提升机方案设计参数要求：Q=600m3/h, H=30m，=900 ）斗式提升机的使用要求： 提升物料（水泥）：容重=1.2t/m3 、粒度d20mm。 提升高度H=30m； 提升能力 Q500t/h； 工作环境：室内使用； 连续生产：每天工作10小时，一年工作360天表2-1 THG型斗式提升机的主要技术性能斗提机型号THG160THG200THG250THG315THG400THG500THG630THG800THG1000shzhshzhshzhshzhshzhshzhshzhshzhshzh输送量Q，m3/h30215033704510074160120210160350250475345715520料斗容量，L107.4161225194029644710274斗距，mm270270336378420480546630756每米长度牵引链条及料斗重,Kg/m3131.8533.443.2560.979.688.66107150料斗运行速度v,m/s0.930.931.041.021.311.47提升高度Hmax,m607560756075607560756075607555705570根据设计要求，选择的斗式提升机的型号是链式斗式提升机，根据数据要求，初步选定为THG1000型斗式提升机，根据提升的物料，选择的料斗为深斗（Sh型）。2.1.2 斗式提升机输送能力的计算设提升机料斗的容积为升，斗内盛装的物料实际容积为升，为小于1的填充系数，则单位长度的载荷量为：式中Q输送能力，t/h； 斗的容积，L a料斗间距；mv提升速度；m/s填充系数；查表知取0.9物料松散密度，t/m3由于在实际生产中供料不均匀，所以计算生产率要大于实际生产率N。即（吨/时）k-供料不均匀系数，取1.21.6取K=1.4，将N=500t/h带入上式即有Q=5001.4=700t/h取=102L，=0.8，v=1.47 m/s，=1.2，a=756 m由此核算输送能力=3.61.470.91.2=771t/h700t/h显然其远远大于实际生产率，故可以满足生产条件。因此斗式提升机定型为THG1000型链式斗式提升机，料斗为深斗（Sh型）。2.2 斗式提升机传动装置功率计算2.2.1斗式提升机轴功率计算关于提升机驱动功率的设计计算一直以来争议不断，资料上推荐的公式多数是延用上世纪80年代的公式，计算复杂，而且所选参数稍有变化时结果的出入却较大，与实际相差甚远。在查阅大量关于运输机械设计方面的手册和近年来关于斗式提升机驱动功率的各种论文和期刊后，综合各种数据，现参照文献1中第十四章斗式提升机中THG型提升机设计的功率计算部分内容，计算过程如下：传动轴驱动功率由下式求得：式中P0斗提机轴功率，kW； C斗提机的轴距，m；G重力加速度（10m/s2）；Ps挖取料功率，kW，见表2-1；Pk斗提机空载功率，kW，见表2-1。表2-1附加功率THG160THG200THG250THG315THG400THG500THG630THG800THG1000Pk，KW222334455Ps ,KW5.08.414.4由上表查数据代入公式得：=14.45=85 kW2.2.2 斗式提升机提升功率计算斗提机功率的计算：式中n传动总功率，n=n1n2 n1减速机传动效率，n1=0.85 n2V带传动效率，n2=0.96。通过查询数据代入公式得：P=104.1 kW2.3 电动机的选择按已知工作要求和条件选用要求电机功率P104.1kW，转速n=1000r/min左右，参照文献2中电动机的类型及其应用特点，选用Y280M-6型电动机。额定功率55 kW，同步转速n=1000r/min，工作转速980 r/min。故需要两台电动机。2.4 减速器的选择根据文献1中得驱动装置的选型原则及规范可知，THG1000提升机功率为104.1Kw时，应选用Y7Y140驱动装置，在已选择Y280M-6型电动机后，应选择型号为ZSZ630-90-I-GB10090-1988的减速器。输入轴直径为85mm，输出轴直径为300mm，中心高为710mm，传动比为90。3 驱动轴设计及附件的选择3.1 轴的材料及热处理斗式提升机驱动轴主要承受高扭矩，高弯矩，是提升机中最重要的零件之一，故轴的材料选用45钢，调制处理。3.2 轴的结构设计1）初步计算轴的直径参照文献3中关于轴的设计部分，根据轴的承载情况，选择扭转强度计算法来计算轴的直径。式中 A系数，此处取120，P电动机功率，Kwn轴的转速，r/min,将相关数据代入公式可得：=259mm因为轴端装联轴器需要开键槽，会削弱轴的强度，故将轴径增加4%5%，取轴的直径为270mm。2）各轴段直径的确定如图3-1所示，轴段与减速机空心输出轴套装配，并且在接近轴段处装有毛毡弥封圈，故直径d1=270mm。轴段和轴段上安装轴承，现暂取轴承型号为2217，其内径d=275mm，外径D=340mm，宽度B=60mm，故轴段的直径d2= d8=275mm。轴段和轴段的直径为轴承的安装尺寸，查有关手册，取d3= d7=290mm。轴段和轴段上安装驱动链轮，考虑到轴段与轴段中间的截面承受的弯矩最大，故在直径上有所增加，现暂定d4= d6=300mm。轴段考虑滚筒便于安装拆卸，直径略比轴段和轴段的直径小，取d5=310mm图3-13）各轴段长度的确定轴段与减速机空心输出轴套装配，其长度主要决定于减速机和头部壳体之间的安装尺寸，同时还要保证与减速机相配合的部分有足够的长度，从手册中查知减速机的相关安装尺寸要求，现暂取L1=400mm。轴段与轴段上安装轴承，其长度决定于轴承的安装尺寸，故取L2=L8=230mm。轴段和轴段的长度主要根据两轴承之间的距离和滚筒在轴向上的安装尺寸来定。考虑到其轴向上密封板、壳体法兰和轴承座等占据的位置，暂取两轴承轴向上的中心距离为620mm，则可以暂取L3=L7=300mm。轴段、的长度要和驱动链轮一并设计，现暂定L4=L6=200mm，L5=300mm，驱动轴总长为2160mm。4) 轴上零件的固定考虑到轴段、处键传递较大的转矩，故轴段与联轴器的配合选用k6；轴段、与驱动链轮的配合选用r6；轴段、与轴承内圈的配合选用r6。与减速机和驱动链轮的联结均采用A型普通平键，分别为键6332 GB1096-1996及键7036 GB1096-1996。5) 轴上倒角及圆角轴端倒角245，安装链轮的轴段倒角为2.545，倒圆角为R1.6mm，为方便加工，其它轴肩圆角半径均取为0.6mm。33 轴的强度校核计算1）轴的受力分析及弯扭矩图3-2所示图3-22）计算支承反力由于轴在水平面上不受力，故 FRIH=FR2H=0 在竖直面上 式中：同一时刻提升机上行料斗中物料重量；环链预紧力（平均每米长度牵引构件重量，150kg/m）；牵引构件重量（5000N）。 3） 按弯扭合成强度条件计算如下：很显然b-b截面为危险截面。由于弯曲应力为对称循环，扭转切应力为静应力，则取=0.7 所以b-b截面左侧安全，显然b-b截面右侧也是安全的。4） 安全系数校核弯曲应力： 应力幅： 平均应力： Mpa切应力： 安全系数： 许用安全系数显然S, 故bb剖面安全。以上计算表明，轴的弯扭合成强度和疲劳强度是足够的。3.4 轴承选用1） 轴承选型考虑驱动轴在的较大弯矩作用下会产生弯曲变形，且不易与减速机严格保证同心，故选用承载能力大并有自动调心功能的调心球轴承轴承2217。其基本参数如表3-2。表3-2基本尺寸 /mm额定载荷 /kNdDB2753406080.240.52） 工作情况分析及寿命计算提升机驱动轴轴承主要承受径向载荷，轴向载荷很小并可以忽略中等冲击。其当量动载荷为： 式中：载荷系数，中等冲击取1.21.8。其寿命为： 式中：轴承的寿命指数，滚子轴承=10/3。故驱动轴轴承的工作寿命为1682小时。3.5 驱动链轮键的设计校核 由驱动链轮轴的直径d为300mm，文献 2，由表9-4可知，应取键的宽b=70mm，高度 h=36 mm的普通平键，键的材料应选45钢，由于键所受载荷性质为轻微冲击，由表9-3可知c=400 MP，=90 MP，键连接工作面的强度校核如下：c 式中： T 传递的转矩 （）d 轴的直径 （mm）l键的工作长度，A型（mm），l=L-b(mm)，b为键的宽度。3.6联轴器的选择由于弹性柱销联轴器（如图3-4所示）具有一般补偿两轴相对偏移和减震能力，结构简单，更换弹性元件简便，允许有轴向窜动，适用的工作温度为-200C到+700C,所以根据提升机的工作特性，选择弹性柱销联轴器作为减速器和提升机上部株洲之间的连接设备，由文献2可知应选取的联轴器型号为：Y由表11-9可知所选用联轴器的的公称扭矩Tn=16000，许用转速为1150，而本次设计所需的扭矩T=9636，转速为10.9，故所选的联轴器LX5完全满足要求。下面对联轴器与轴连接处的键进行设计和强度较核。由轴的直径d为270mm，查文献2，由表9-4可知，应取键的宽度 b=63mm，高度 h=32mm的普通平键，键的材料应选45钢，由于键所受载荷性质为轻微冲击，由表9-3可知c=110 MP，=90 MP，键连接工作面的强度校核如下：c式中： T 传递的转矩 （）d 轴的直径 （mm）l键的工作长度，A型（mm），l=L-b(mm)A键与轮毂的接触高度，平键K=h/2b-键的宽度图3-4 LX型联轴器结构图3.7 驱动链轮的结构设计THG 型斗式提升机是利用链轮与圆环链间的摩擦力进行动力传递的。特别当链轮与链条摩擦副不能相互匹配，即链轮与链条产生相对滑动时，链轮磨损加剧，因此，链轮是一个易损件。对于链轮应选择合理的材料、热处理工艺以保证轮缘的硬度和耐磨性。同时考虑到链条价昂，应使链轮的硬度略低于链条的硬度。THG1000的轴上的扭距通过键槽传递给两个链轮，链轮由轮缘和轮体两部分组成，结构如图3-4所示。轮体由HT200铸造而成，轮缘由QT60-2铸造而成，要求铸件不得有气孔、缩孔及裂纹等，以保正链轮工作正常工作所需要的强度。此次设计采用了组装式链轮。有轮体、轮缘用高强度螺栓联接而成。在链轮磨损到一定程度后，可拧下螺栓，拆换轮缘，更换方便，且节约拆料、降低了维修费。图3-5 驱动链轮装置3.8 料斗与环链的设计根据斗式提升机的输送量及提升高度要求，参照国家关于机械行业标准中垂直斗式提升机 sh 型（中深斗）料斗参数尺寸，设计的畚斗的形状如图3-6所示，料斗容量为102L，输送的物料最大块度为5mm。选用质量优良的传动带和传动链会有效的提高生产效率。并且可以大大降低斗式提升机的事故发生率。对比同类型的斗式提升机的环链选择的相关参数可知，与料斗配套使用的锻造圆环链条是直径18mm，节距为64mm，单条破断强度320KN，牵引件为低合金高强度园环链，经适当的热处理后，具有很高的抗拉强度和耐磨性，使用寿命长，符合TM36-8矿用高强度园环链标准。图 3-6 料斗与环链4 其他装置及零部件的设计4.1头部罩壳的选材及连接如图4-1所示，电动机及减速机的支座都是连接在头部罩壳上的，罩壳承受的力较大，所以要采用比较厚的钢板，罩壳四壁采用3mm的钢板，与电动机、减速机支座联结的侧板采用10mm的筋板， 法兰及支撑采用63636的热轧等边角钢。同样的道理，侧板与罩壳的焊接要求也较高，故采用K形坡口，且焊接时要防止出现虚焊现象。图4-1 上部机壳图3-5 提升机头部示意图4.2中部区段的设计选材由于本设计中的提升机提升高度达30m，为防止两分支上下运动时在机壳产生空气扰动，故上行部分和下行部分的罩壳均采用独立式结构。连接法兰同样采用63636的等边角钢，壳体采用3mm厚的钢板，并在罩壳上设有检修门，主要是用来观察、检查提升机内部的工作情况，在出现故障时可以方便检修，具体结构如图4-2所示。图4-2 中部机壳4.3 通风口在斗式提升机头部和底部应设有吸风管和通风口。以保证斗式提升机在卸料和进料过程中不会形成负压和粉尘外溢。一台制作精良的输送设备。它的密封必须可靠。但良好的密封在物料卸料和进料过程中就必然会产生压力差，造成进料和卸料困难。通风口使斗式提升机内部压力与外界压力基本相等。适当的吸风避免粉尘从通风处溢出，避免浪费和清洁环境4.4 防逆转装置在斗式提升机的机头部装有防逆转装置。在斗式提升枧工作中动力突然中断时，反转对于斗式提升机是很危险的。斗式提升机在提升过程中，其一侧是盛满物料的上行畚斗。另一侧是卸完物料的下行空畚斗。动力中断后，斗式提升机由于重力作用必发生逆转。物料随着畚斗的反转被卸到斗式提升机的底部，直至堆满后卡住畚斗。由于反转是一个加速的运动，而后又被突然卡住，很容易扯掉畚斗，使皮带损坏，甚至断裂。另外斗式提升机底部堆满物料。也使斗式提升机无法启动。防逆转可采用棘轮机构。图示4-3为机械中常用的外啮合式棘轮机构，它由主动摆杆，棘爪，棘轮、止回棘爪和机架组成。主动件空套在与棘轮固连的从动轴上，并与驱动棘爪用转动副相联。当主动件顺时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中，使棘轮跟着转过一定角度，此时，止回棘爪在棘轮的齿背上滑动。当主动件逆时针方向转动时，止回棘爪阻止棘轮发生逆时针方向转动，而驱动棘爪却能够在棘轮齿背上滑过，所以，这时棘轮静止不动。因此，当主动件作连续的往复摆动时，棘轮作单向的间歇运动。图4-3 棘轮机构4.5 设置防滑主动轮在斗式提升机的主动轮表面铆接或粘接防滑、抗(耐)磨橡胶布，能有效提高主动轮与皮带问的摩擦系数，防止皮带打滑，提高提升效率。如果主动轮表面过于光滑。就需过分张紧皮带，来保证提升机的正常工作，皮带就会受到过大的张紧力而降低皮带的使用寿命。4.6提升带的速度单位时间内经过喂料区域的畚斗数量与畚斗带速成正比。因此，斗式提升机的产量通常随带速增加而提高，但畚斗带速过高，装满系数反而会快速下降，使斗式提升机产量下降。这是因为带速过高时，畚斗穿越喂料区域的时间较短即畚斗舀取或充料时间显著变短，进入畚斗的物料远未装满时畚斗就已穿过喂料区域完成了装料，使畚斗装满系数下降很快；当带速很高时，高速运动的畚斗几乎形成一个面。使物料几乎不能进入畚斗，其装满系数接近零，因此提升带的速度慢时，畚斗内的物料装满系数大。4.7进料流速进料流速及流量是影响装满系数的决定因素之一。有的提升机在进料口处装有进料插板，用以调节进料El的截面积：有的提升机装有进料缓冲装置，用以调节进料流量。对于一般情况而言，提高进料流速有利于提高装满系数，但如果进料流速太快，物料对畚斗的冲击增大。导致落入畚斗的物料溅起、洒落，反而使畚斗装满系数降低。进料流速及流量应视提升带速度、进料方式、物料类型等条件合理确定4.8 转速监控装置在斗式提升机的被动轮部分装备速度传感器。传感器产生电压或电流信号，通过仪表可设定最高和最低转速。当斗式提升机的转速超出了设定范围，经过一段延时时间，如果转速为下降至设定范围，机器会自动报警，并自动断开空气开关，有效保护斗式提升机的正常工作。4.9 挡料板在斗式提升机的上部卸料处安装挡料板可以有效的房子物料倒流而流回提升机底部。挡料板应使用橡胶等耐磨又有一定韧性的橡胶材料制成。挡料板与料斗的距离应在15mm左右。4.10 料斗的间距合理设定料斗间距离和料斗数量可以改善斗式提升机的工作能力和电机功率利用率。4.11 牵引件斗式提升机的牵引件常采用胶带或链条。胶带斗式提升机的优点是：成本低，自重较小，工作平稳无噪声，可采用较高的运行速度，生产效率较高，磨损较小；主要缺点是：料斗在胶带上的固定较弱，因为是用摩擦传递牵引力，需要有较大的初张力。环链作为较为常用的一种牵引件，它的结构和制造比较简单，与料斗的连接也很牢固。但环链相互接触处易磨损，降低链的强度，运行不够平稳。 本设计采用环链作为牵引构件，提升机的牵引构件是锻造环链。锻造环链由3号圆钢锻制而成，我国目前定型的环链节距为50mm、64mm、86mm、92mm等，如图所示：环链与料斗的连接采用链环钩，当料斗的宽度为160250mm时，只用一根牵引链条，当料斗的宽度为300630mm时，则用两根牵引链条。图4-4锻造环链4.12驱动装置提升机的驱动链轮装设在提升机的上部卸料处。在传统的TH型斗式提升机驱动装置中的传动部分除减速器外，配有开式齿轮或皮带轮等传动装置。而在THG型斗式提升机中则配用垂直轴减速器等传动装置，这样可以使传动装置被更为紧凑的布置。环链式斗式提升机的驱动链轮和环链之间是通过摩擦传动的。因此链轮只有槽而无齿，传统的驱动链轮和轴的结构如图：图4-5 驱动链轮装置图 1驱动链轮；2轴；3密封装置；4轴承 图4-6 先进驱动链轮装置1光轴；2组合式链轮；3带座球轴承；4帐套4.13张紧装置在斗式提升机的机壳下部设有张紧装置。张紧装置有螺旋式、弹簧式及重锤式三种，以螺旋式最常采用，其结构与带式输送机张紧装置相同。张紧装置安装在张紧滚筒（或张紧链轮）轴的轴承座上，并连接在提升机外罩下部的侧壁上。张紧装置的行程在200500mm范围内。5 斗提机的问题探讨及安全操作与维护保养斗式提升机工作时，由于机壳密封较严，牵引构件速度较高等多种原因，常出现粉尘爆炸事故.根据有关资料报道，熌立筒库的粉尘爆炸，有25左右起源于斗提机，面粉厂、饮料厂的加工车间和成品库的粉尘爆炸事故中，斗提机占的比例也在10以上.因此斗提机在设计中必须考虑防爆问题.5.1 斗提机工作过程中的问题斗提机既可用于提升原粮，也可用于提升半成品粮.发生粉尘爆炸的部位主要在机头和机座内.机座内由于外部物料流的不断进入，粉尘尝试较高；料斗带与底轮之间、底轮轴与轴承之间有剧烈摩擦，物料内部颗粒间有内摩擦，机座内又容易产生物料堵塞，使得机座内温度较高，机头内由于物料的不断卸出，粉尘空气混合物的浓度也较高，密封又严，使机头内压力较大，料斗逞一旦打滑，便会与头轮表面形成强烈摩擦，同时头轮轴和底轮轴间也在摩擦，导致机头内温度增高.当斗提机机枕巾内粉尘浓度、温度、压力达到一定值时，若料斗与机壳间碰撞产生火花，交会引发斗提机内的粉尘爆炸。5.2 斗提机设计中的防爆措施由上分析可知，要防止斗提机内粉尘爆炸，除了应当科学管理、及时维修和严格遵守安全规程以外，还必须采取降温、降压、避免火花产生等措施。1）在机头、机座上装设泄爆孔.所谓泄爆孔就是在机壳上开设若干个圆孔，然后盖上特制的橡胶盖，当机壳内压力增大时，橡胶盖就会被冲开，使机壳内压力减小，温度降低破坏了封闭状态，可避免爆炸发生.卸爆孔多数设置于机头，也可设置于机座上，其材料用容易冲开的薄金属板或纤维板做，用低强度螺栓联接。2）在机过上设置吸风口。吸风口可安装在斗提机机座的顶端和机头的侧面，也可安装在进料口上方的机筒上侧，这样空气得到最佳利用。3）在头号轮和张紧轮上装设料斗带速度检测器，防止带轮与带打滑从而引起强烈摩擦而使温度升高。速度检测器即测速开关，当带的速度降低至设计速度的6070时，便会发出信号并切断电路，通知操作人员查找原因。4）在机壳外壁上装设料斗带位移监控仪。斗提机在正常工作时，带与机筒两侧壁的间距基本上相等，提升物料过程中料斗不会与机筒侧壁发生碰撞挤压，但是当带撕裂或跑偏后，带就会与机筒侧壁产生挤压摩擦或使料斗碰撞机壳，引起火花，若在机筒外壁上成对配置带位移监控仪，它的主要部件为压力传感器，当带因故偏向某一侧时，便会对机筒侧壁产生一挤压力，由于传感器与机筒紧密接触，从而导致传感器电流变化，通过控制电路发出信号，达到监控的目的。5）在斗提机头、机座装设抑爆炸装置，即高灵敏度传感器，当发现爆炸险情后能迅速向机壳内喷射抑爆剂，以制止爆炸的发展。粉尘爆炸是现代化工业生产伴随而来的新问题之一，它具有较大的危险性，能够破坏一个企业，给国家带来巨大的经济损失。因此，我们必须高度认识粉尘爆炸的危害性和严重性，对易产生爆炸的设备及部位从结构上和工艺参数上采取切实有效的措施，以防为主，防治结合，用现代科学综合技术使粉尘爆炸的概率降低在最小范围，以期达到安全的目的。5.3 安全操作规程 斗式提升机是连续输送物体的设备，根据被输送物料的特性选定适宜型号的提升机，并适合于工作条件。 安全操作规程：1）操作人员应经过专门的培训，了解设备性能，熟悉操作及保养技能。2）升机应在空栽下起动，在卸载后停车。3）应保证均匀给料，给料量应符合说明书规定范围，不得给料过多，以免物料堵塞下部区段。4）在输送有害物料时，机壳要确保密封。对采用有吸尘装置时，必须设有通风口，工作时检视口要封闭。5）由于意外而停车，需查明原因，排除故障后才能开车。6）逆止器运行可靠，确保因事故停车时不反转。7）检修时，要切断电源，操作箱上应挂有标牌，以免他人开机。5.4 维护保养1）上，下部轴承要定期加油润滑，保持良好反对工作条件。2）减速器定期检查润滑，油量适当，避免不足或过量；按时更换机油。3）要定期对运动部件进行维护和清扫工作，检查传动带，滚筒，料斗的磨损情况。检查应在停车和切断电源后进行。4）对张紧装置进行定期的检查和调整，对拉紧行程不足规定的1/5时，可以切除牵引构件的一段长度（通常缩短一个斗距）来恢复拉紧行程，从而消除料斗被进料口低部刮伤的可能性。对螺杆张紧装置，要保持牵引构件正常工作张力。5）逆止器要定期检查磨损情况，对棘轮，棘爪，滚珠磨损严重时要更换，保持逆止器工作可靠。5.5 减少事故的发生斗式提升机大多在现代化的大工厂中使用，每时每刻要按照要求输送物料，对实现高产稳产有着重要的意义，要严格遵守安全操作规程。操作人员要按照要求对提升机进行维护保养和检查调整，只有这样才能使机器处在良好状态下工作。在工作中的提升机，对反映设备性能的主要参数和温度，电流，转速，震动等要经常进行监控，了解设备的运行情况，一旦发现异常及时查明原因进行处理。重要精心操作，认真维护，可以减少事故发生并延长使用寿命，设备将发挥更大作用。总 结经过了差不一个学期的毕业设计终于顺利完成了,在这个学期里,我充分体会到机械设计带给我的充实与艰辛,从查资料到看资料,由设计的想法到草绘图纸,再从一个个零件的设计与校核.在这途中多亏了老师的指导和同学的帮助才顺利完成.在设计的这段时间里让我认识到知识的重要性,刚一知半解是完不成设计的.所以要求我们在学习的同时注意到重点,以及对几门重要课程的温故,从中开始设计,如机械设计,机械制造工艺等等.对于这次提升机的设计，很感谢在指导老师的帮助和督促下,使我们沿着正确的设计方向进行设计。 这加快了我们的设计进度和一些设计方法，让我们在愉快的学习气氛中进行毕业设计，提快了我们设计进程。.对我们现学的知识来说,应该要能够综合运用机械设计课程和其他有关选修课程的理论及生产实践的知识去分析和解决现实中的一些设计计算问题，要知道多思考和多动手的重要性，要知道只会空想不去动手实现是办不成事的。所以，在以前的一一些相关设计中，往往想一想其实较简单，但真正去做的时候一筹莫展，俗话说，手比头高吗？所以，我们在对于这个设计要多查资料，多动手，多发问。以保证所设计的机械符合使用要求，这务必是我们做为设计人员的一种严谨的思路，也是培养我们今后人生的一种态度。为了很好的完成这次毕业设计，我大量的翻阅了有关书籍，并在设计的过程中大量的运用了CAD软件进行制图，让我对此类软件的操作有了比较形象的认识，对以后接触新的软件打下了良好的基础。在图纸中发现问题，把问题形象的用图纸表达，已成为我发现并解决问题方法之一。在对此次毕业设计的调查，研究，实施的过程中，不但对所学的专业知识有了更深入的理解，而且能更熟练地综合运用已学过的基础课，技术基础课，专业课及技能并有针对性的锻炼了自己分析和解决机械领域内的一般工程应用问题的能力，同时也学到了处理实际工程问题的工作方法。对于未来走向机械事业奠定了结实的台阶，使我更加的自信！致 谢 在毕业设计即将顺利完成之时，在这里心情无比激动，在这个学期的毕业设里，我虽完成的不是很理想，但我也尽力去做好教师要我完成的事，在这里要衷心的感谢我的指导教师李新老师，他对我们的严格要求与精心指导，让我们在本来设计资料不足的情况下，而进行的比较顺利，并且进度没有落下，并且做到有紧有松，让我们在和谐的学习怀境中，努力地完成任务。最后再次衷心感谢我们的指导教师李新老师一路来对我们的帮助与指导！在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到设计的顺利完成，有很多师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后还要感谢大学四年来所有的机械工程学院老师，是在他们的教诲下，使我掌握了较为坚实的专业知识基础，为我以后机械方面的事业提供了强有力的动力。主要参考文献1 运输机械设计选用手册编写组编运输机械设计选用手册北京：化学工业出版社2 胡建平等编螺旋输送机、斗式提升机、振动输送机北京：机械工业出版社，19913 濮良贵，纪名刚主编机械设计（第七版）北京：高等教育出版社，19994机械设计手册联合编写组编机械设计手册（第二版）北京：化学工业出版社，19825起重机运输设备选用手册编写组起重机运输设备选用手册北京：机械工业出版社，19916大连理工大学工程画图教研室编机械制图（第四版）北京：高等教育出版社，19937 银金光，王洪主编机械设计课程设计北京：中国林业出版社，20068成大先主编机械设计手册北京：化学工业出版社，20049刘鸿文编著材料力学北京：高等教育出版社，200010北京机械工程学会物料搬运分会编物料搬运设备手册武汉：人民交通出版社，200211岑军健主编，新编非标准设备设计手册（中册）北京：国防工业出版社，199912严峰，谢锡纯主编，选煤厂运输提升设备，北京：煤炭工业出版社，199213田村洋太郎 实际设计研究会著王启以 监译 周德信 阎喜仁译机械设计实践北京：机械工业出版社，199814李其祥编炭素材料机械设备北京：冶金工业出版社，199315清华大学华中工学院 郑州工学院主编铸造设备北京：机械工程出版社，198016中国农业机械化科学研究院编实用设计手册北京：农业机械出版社，198517机械工程手册 机电工程手册编委会编.机械工程手册 第1卷 物料搬运设备卷北京机械工业出版社，199718周明衡主编.减速器选用手册.北京：化学工业出版社，2002外文资料与中文翻译外文资料：The Rapid Prototyping Manufacturing and its application in molding manufacturingAbstract: By discussing the rapid prototyping technology the craft principle, characteristic of the processes, formation and the general situation of the develop of fast prototype and its application in molding, point out the technique can form a kind of a process system of extensive application and novel, and its foreground is vast.Key Words: rapid prototyping technology; molding manufacturing; development of product Rapid prototyping technology is a new type of multidisciplinary integrated manufacturing technology. After the 1980s, following the application of computer-aided design, product shape and design capabilities have greatly improved, however, product design has completed, production, a system must be designed to convey the concept of samples, rapid feedback to product design, product design and assess the feasibility, and feasibility studies. The increasingly fierce competition in the market today, the time is effective. To enhance the competitiveness of products, from product development to volume production of the whole process are urgently required to reduce costs and increase speed. Rapid prototype technology appearance provides an effective solution to this problem which much attention at home and abroad.1. The basic principle of Rapid Prototyping Technology The RP is the generic name of the principle creation product prototype that uses the long-lost layering, its principle is: Produce CAD model Stratified separated according to the plan geometry information which is dispersed to pile up the original material generating entity models.This technology integrates of computer technology, laser processing technology, new material technology, relying on CAD software in the creation of 3D computer models entities, and is divided into a series of plane geometry information to control the scanning laser beam direction and speed, using sinter, pooling or chemical reaction means exhaustive selective processing of raw materials, thus rapid accumulation manufacture products entities models.2. The characteristics of Rapid Prototyping Technology Rapid Prototyping Technology breaks the traditional way to produce spare parts of “roughcast slice to pare to processfinished”, Needless cutlery created the first production of spare parts, is an unprecedented lamina reducing processing methods. Comparing to tradition, the fast prototype processes the following advantage:(1) Produce the spare parts of the curved face and more complicated appearance quickly, such as shoulder within spare parts and hollow and parts of etc.s, consumedly lowered the development cost of the new product and development period.(2) Is a non-contact processing, machine tool cutting processing is necessary cutlery and jig without cutlery wear and cutting force.(3) Without vibration, noise and slice to pare the waste.(4) Can carry out the nighttime over full-automatic production.(5) Process with high efficiency, produces the article entity model and molding tools quickly.The form follows the comparison of the method for the Rapid Prototyping Technology and tradition.Comparison the itemProcessing technologyThe tool machine slices to pare to processRP(Light shape method)processThe method of processDo away with the surplus material processFold the layer processThe object of processSolidLiquid, portrait, powderToolThe tool of slice to pareLight beamMinimum processing unitsDots diameter is about 1msTriangles of 200ms longProduction of spare partsThe least processes come together the body of the unitThe least processes come together the body of the unitThe RP and traditions slice to pare the method comparison sheet3. The develop of RPRapid prototyping technology concept that the concept RP (Rapid Prototyping Technology) could be back to 1979. the profess of Zhong Chuan Weixiong in produce and technique institute of Japanese University of Tokyo invent the method of fold the layer model, the Xiao Yu Xiunan put forward the light shape method again in 1980, after the conceive put forward, it was continued to study in 1984 by Wan Gu Yanger, and carried on to produce manufacture on a trial basis in 1987. 1988, the United States rapidly prototype 3D Systems Corporation was the first to introduce practical devices-laser three-dimensional shapes that SLA (Stereo Lightgraphy Apparatus), and annual sales growth rate 30%40% increase in the world market. In recent years, with increasing performance scanning-a mirror, and the development of materials science and computer technology, rapid prototyping technology matures, and in 1994 to promote universal access to the formal stage. In accordance with the patterns and materials used in the different types of rapid prototyping technology currently has the following four types.3.1 Solidification resin materials using laser light shapes law The light shape equipment is excellent with a product of the 3D Systems company of the United States, and the formation of a monopoly. Figure 1 shows the operating principles. Issued by the laser light, the optical system to compile into a small beam, the beam in the computer controlled, selective scanning resin surface, using an ultraviolet resin Frozen mechanisms, a layer of solidification resin, each layer of solidification, precision workstations in a distance with the new layer of surface geometric information to the laser scanner for scanning reading, solidification of the new layer of resin and firmly stick to the previous layer has solidification resin, so repeatedly until the production of spare parts entities generated a model. The laser stereoscopic shape manufacturing accuracy can reach the 0.1 mms, mainly used to provide the sample and the experiment models for the product. In addition, the SOLIFORM of the Japanese system machine developed can manufacture to inject to model the molding tool and vacuum molding tools directly.Figure 1 Stereoscopic light shape technique principle diagram3.2The paper folds the layer shape method The paper folds the LOM that the layer shape method develops with the Helisys company currently applicant most widely. The devices used for roller paper from the paper heating roller cylinders connectivity, and then using the laser to cut paper, the question heating roller cylinders automatically leave, the paper will be ready by laser level requirements into shape, as shown in figure 2. Figure 2 Principle diagram of the paper folds the layer shape The LOM can manufacture some large spare parts and the thick wall kind pieces of the hard creation with lights shape method and create cost is cheap (about for the light shape method of 1/2), the speed is high (about manufacture time for the wood mold of below 1/5), and can simply analytic the design conceive outline and function.3.3 meltdown shape methods The meltdown shape method is most extensive used with the product FDM which is developed in American Stratasys,(the Fused Deposition Modeling), when it is working, the plastics material with hot extrusion sprayed directly by sprinkler head controlled by computer combine to layer to create an entity model from bottom to top according to several information of level. The biggest characteristics in FDM technical is a quick(general the model need several hours and can immediately model) and free from pollution, to get the extensive application in prototype, develop and cast wax mole and so on.3.4 hot and fictile shape methodsThe hot and fictile shape method burns the knot with the selectivity laser of the DTM company development namely the SLS (the Selective Laser Sintering) application is the most. That method is a way manufacture kind piece that burns with the CO2 laser machine controls by the calculator, carry on scanning on the material powder according to several information for faces of several pieces with horizontal each layer of the body, the powder is scanning by laser and solidify together. Then, spread up a new powder of layer, then scan to burn the knot with the laser, thus again and again, keep to go to make the kind piece which needed. As figure 3 shows.Figure 3 The principle chart of selectivity laser sinteringThe SLS technique shape speed is fast(general ware, need one or two days to complete), the shape accuracy is high(the minimum thickness of each layer powder is about 0.07 mms, the laser dynamic state accuracy can reach the 0.09 mms, and have the automatic laser repair function), the prototype strength is high(gather its bent strength of the carbonic acid fat and can amount to the 34.5MPa,the nylon can reach 55MPa), therefore, can carry on functions experiment and assemble the emulation with the prototype, to obtain the best curved face to match with the observation the condition. Develop and applied aspect technically in RP, the United States and Japans are the best. In Huazhong University develops two kinds of model system machine HRP and RPSs which is research to manufacture in 1994 successful quickly, have already entered the commodity market currently, be applied in the professions extensively, such as automobile, toy, aviation aerospace, shipbuilding and the soldier work etc.4. The application of the RP in molding manufacture4.1 Making the mold foundry fastPut the spare part CAD model converse to fast method, produce metal spare parts quickly according to each layer shape of face to for ceramic mold and then accord to fast method. In addition, can carry out the original mold that the fast prototype technique manufactures a conduct and actions founder molding tool, spare parts of fast cast, its process is: Design the spare parts CAD 3D the calculation hydrodynamics analysis(CFD)the LOM model manufacturingcast the metals spare parts.4.2 fast molding tool manufacturing The traditional molding tool manufacturing method period is long, the cost is high, a set of simple plastics molding tool is worth above 100,000 dollars. Any error of design reflects the molding tool make the loss that cant be retrieved. Fast prototype technique can a heart and bodies of the accurate manufacture molding tool, also can used for injecting process to produce manufacture plastics piece directly, for the purpose of detection and the mistake that rectify to appear. The center of national engineering in American Idaho and environments experiment adopt the fast concretion craft namely the technique of RSP carried out the fast and economy of the plastics molding manufacture. That method adopt fast prototype technique produce sample to be sample product sink to accumulate to make the mold. The craft process is steel or tool used for other alloys of the meltdown were pressed to go in to the mouth of spray meet high speed Sui air to form fog of liquid which diameter about 0.05mms, spay to maternal sample and sink to accumulate on it, make duplicate the surface structure shape of maternal sample, with the help of chemical to separate the steel mold which was sink to accumulated and maternal sample, then produce the mold needed.The material of maternal sample decided by the alloy material which was spray on it. For the spray stool steel, can chose ceramic materials, still have similar material as Aluminum Oxygen powder and provided as choice. That method manufacture accuracy is high (when spray to draw the tool steel, the minimum layer and can amount to the 0.038mms, manufacture accuracy can reach the 0.025mms0.05mms),time is short (common molding tool can be modeled in a week ) the price is low.(General is 1/21/10 of the traditional molding tool manufacture). 4.3 Fast cast moldingThe carbonic as the material, use the SLS to make a female type quickly, and in the maternal surface produce the shape of ceramics hull, use the aluminum or the tool steels to carry on the foundry in the hull after baking to burn, then get the inner part and the shape of the molding tool. That method manufacture period not over 4 weeks, the molding tool of the manufacturing can produce 250000 plastics wares. 5 ConclusionBased on the above, the RP is a further development and refinement technology which has been extensive and high-tech applications. It can be predicted that along with the wider using of CAD, the increasingly fierce market competition, rapid shaped mould manufacturing technology itself and the rapid improvement of technology packages, w
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