微型塑料粉碎機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)【含三維圖紙和說(shuō)明書】

微型塑料粉碎機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)【含三維圖紙和說(shuō)明書】,含三維圖紙和說(shuō)明書,微型,塑料,粉碎機(jī),機(jī)械設(shè)計(jì),三維,圖紙,以及,說(shuō)明書,仿單 附贈(zèng)三維圖紙、說(shuō)明書,領(lǐng)取加Q 197216396 或 11970985 微型塑料粉碎機(jī) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 附贈(zèng)三維圖紙、說(shuō)明書,領(lǐng)取加Q 197216396 或 11970985摘要 摘要 塑料粉碎機(jī)是一種將外形尺寸較大的塑料加工成外形尺寸較小的塑料的塑料加工機(jī)械。廢舊塑料經(jīng)過(guò)它的加工處理后，可成為新的原材料用來(lái)制造其它產(chǎn)品?，F(xiàn)在已有的塑料粉碎機(jī)存在刀片使用壽命短、粉塵污染嚴(yán)重、操作復(fù)雜等不足，基于此，我們?cè)O(shè)計(jì)了此款微型塑料粉碎機(jī)。 微型塑料粉碎機(jī)主要由濾鐵式進(jìn)料倉(cāng)、機(jī)架、塑料刀片、易拆卸篩網(wǎng)、電機(jī)和可視化出料倉(cāng)等部分組成，可將堅(jiān)韌、橡膠狀、纖維狀塑料粉碎至1～10mm，有刀片使用壽命長(zhǎng)、操作方便、噪音低、粉塵少等優(yōu)點(diǎn)。采用三維參數(shù)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)周期短；應(yīng)用Moldflow軟件對(duì)梅花旋鈕開關(guān)進(jìn)行注射模設(shè)計(jì)，便于零部件的大批量生產(chǎn)；應(yīng)用ANSYS軟件對(duì)機(jī)架和轉(zhuǎn)軸進(jìn)行靜力學(xué)分析、對(duì)機(jī)架進(jìn)行模態(tài)分析，結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)合理、選材得當(dāng)且不會(huì)發(fā)生共振；應(yīng)用Pro/E軟件對(duì)微型塑料粉碎機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，結(jié)果表明微型塑料粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)合理，不存在干涉現(xiàn)象；通過(guò)UG軟件以動(dòng)刀刀座為例對(duì)各零部件進(jìn)行數(shù)控加工仿真，結(jié)果表明各零部件結(jié)構(gòu)合理，可由數(shù)控機(jī)床加工生產(chǎn)。 關(guān)鍵詞：塑料機(jī)械，粉碎機(jī)，塑料 I Abstract Plastic grinder is a size large plastic processing into smaller dimensions of plastics, plastics processing machinery. Part of waste plastics after it's processed, can become the new raw material used to make other products. Now plastic grinder blade life short, dusts pollute environment, lack of procedure complicated, based on this, we designed the miniature plastic shredders. Micro plastics crusher is mainly composed of iron-type feeding Hopper, filter racks, plastic blades, easy to disassemble the screen composition, variable speed motor and Visual storage hopper can be tough and rubbery, fibrous plastic pieces to 1~10MM, with plastic blade long life, simple and convenient operation, low noise and dust pollution, and so on. Using the three-dimension parametric design method, short design cycle using Moldflow software to design of injection mold for the plum rotary switch for easy mass production of parts using modern CAD/CAE/CAM software ANSYS to static analysis, the rack and the hinge to modal analysis of the frame shows: meet the strength requirements and does not resonate; miniature plastic shredders by using Pro/e software for movement simulation Results showed that the miniature plastic Shredder's body movement problems does not exist; knives knife using the UG NC programming software for NC programming and machining simulation, turned knife holder can use CNC processing using CAXA software to drawing detail drawing and Assembly drawing using 3D printing 3D printer in miniature plastic shredders. Key words: plastics machinery, crusher, plastic 附贈(zèng)三維圖紙、說(shuō)明書,領(lǐng)取加Q 197216396 或 11970985 目錄 目錄 摘要 I Abstract II 目錄 III 第一章 概論 -1- 1.1 塑料破碎機(jī)概論 -2- 1.2 塑料破碎機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) - 2 - 1.3 微型塑料粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)背景及思路 - 2 - 1.3.1 設(shè)計(jì)背景 - 2 - 1.3.2 設(shè)計(jì)思路 - 3 - 第二章 基于Pro/E的微型塑料粉碎機(jī)設(shè)計(jì) - 4 - 2.1 微型塑料粉碎機(jī)簡(jiǎn)介 - 4 - 2.2 微型塑料粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 5 - 2.2.1 濾鐵式進(jìn)料倉(cāng)的設(shè)計(jì) - 5 - 2.2.2 可視化出料倉(cāng)的設(shè)計(jì) - 6 - 2.2.3 易拆卸篩網(wǎng)的設(shè)計(jì) - 7 - 2.2.4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) - 7 - 2.2.5 動(dòng)刀的設(shè)計(jì) - 8 - 2.2.6 定刀的設(shè)計(jì) - 9 - 2.2.7 機(jī)架的設(shè)計(jì) - 10 - 2.2.8 重要部件的材料、使用要求及熱處理方法 - 11 - 2.2.9 電機(jī)的選擇 - 11 - 2.3 裝配體的展示 - 11 - 第三章 基于Moldflow和Pro/E的梅花旋鈕開關(guān)注射模設(shè)計(jì) - 13 - 3.1 設(shè)計(jì)任務(wù) - 13 - 3.2 模流分析 - 13 - 3.2.1 模流分析前處理 - 13 - 3.2.2 流動(dòng)分析 - 14 - 3.2.3 翹曲分析 - 14 - 3.3 基于Pro/E的梅花旋鈕開關(guān)注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 14 - 3.3.1 成型零部件的設(shè)計(jì) - 14 - 3.3.2 模架的設(shè)計(jì) - 14 - 3.3.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) - 15 - 3.3.4 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 16 - 3.3.5 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 16 - 3.4 模具相關(guān)裝配圖 - 17 - 第四章 基于ANSYS的機(jī)架和轉(zhuǎn)軸有限元分析 - 19 - 4.1 微型塑料粉碎機(jī)的受力計(jì)算 - 19 - 4.1.1 主軸帶輪所在鍵槽上的力和皮帶預(yù)緊力的計(jì)算 - 19 - 4.1.2 機(jī)架肘座處力的計(jì)算 - 19 - 4.1.3 初步確定軸的最小直徑 - 19 - III 4.2 基于ANSYS的微型塑料粉碎機(jī)機(jī)架和轉(zhuǎn)軸的有限元分析 - 19 - 4.2.1 機(jī)架的靜力學(xué)分析 - 19 - 4.2.2 轉(zhuǎn)軸的靜力學(xué)分析 - 21 - 4.2.3 整體機(jī)架的模態(tài)分析 - 22 - 第五章 基于Pro/E的微型塑料粉碎機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真 - 24 - 5.1 微型塑料粉碎機(jī)零部件的裝配 - 24 - 5.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的仿真 - 24 - 5.3 可視化出料倉(cāng)的仿真 - 25 - 5.4 濾鐵式進(jìn)料倉(cāng)的仿真 - 25 - 5.5 微型塑料粉碎機(jī)爆炸圖 - 26 - 第六章 基于UG的動(dòng)刀刀座數(shù)控加工仿真 - 27 - 6.1 刀座加工方案及加工參數(shù)的確定 - 27 - 6.2 刀座的加工編程 - 27 - 6.2.1 零件模型的導(dǎo)入 - 27 - 6.2.2 毛坯的確定 - 28 - 6.2.3 加工參數(shù)的設(shè)置 - 29 - 6.2.4 刀具的定義 - 29 - 6.2.5 刀具路徑的定義 - 30 - 6.2.6 加工仿真 - 31 - 6.2.7 CNC程序后序處理 - 31 - 第七章 基于CatalystEX的微型塑料粉碎機(jī)3D打印 - 32 - 7.1 微型塑料粉碎機(jī)三維模型的創(chuàng)建 - 32 - 7.2 整機(jī)及各零部件的打印 - 33 - 7.2.1 微型塑料粉碎機(jī)整機(jī)的打印 - 33 - 7.2.2 重要零部件的打印 - 34 - 第八章 總結(jié) - 40 - 參考文獻(xiàn) - 41 - 致謝 - 42 - 附錄 - 43 - IX 第一章 塑料破碎機(jī)概論 - 1 - 第一章 概論 第一章 概論 1.1 塑料破碎機(jī)概論 隨著塑料制品在各行各業(yè)應(yīng)用的日益廣泛，廢舊塑料的回收利用問(wèn)題已經(jīng)受到了世界各國(guó)的普遍重視。廢舊塑料的回收利用不但可以節(jié)約大量的原材料及能源，而且有利于防止環(huán)境污染。塑料破碎機(jī)是回收利用廢舊塑料的重要設(shè)備，適用于各種塑料，如PE、PP、PVC、ABS、PET、PC等各種板材、管材、注射制品和中空容器等的破碎[1]。 為了適應(yīng)不同性質(zhì)塑料的回收，逐漸研發(fā)出了不同類型的塑料破碎機(jī)，主要可分為三類：硬塑料破碎機(jī)、強(qiáng)力塑料破碎機(jī)、塑料管材塑料破碎機(jī)。 硬塑料破碎機(jī)：適合破碎各類中小型塑料板材、ABS、PE、PP板材。為便于長(zhǎng)條形板材投入破碎，獨(dú)特設(shè)計(jì)了長(zhǎng)方形投料口，提高了工作效率；可選配吸料風(fēng)機(jī)、儲(chǔ)料桶組成板材粉碎回收系統(tǒng)，以更加充分發(fā)揮回收效率。 強(qiáng)力塑料破碎機(jī)：適合破碎普通片材、管材、型材、板材及包裝材料等塑料制品，使用結(jié)構(gòu)介于爪刀和平刀之間的合金鋼片形刀片，刀型設(shè)計(jì)合理；使用的軸承為密封軸承，軸承轉(zhuǎn)動(dòng)可長(zhǎng)時(shí)間保持良好；產(chǎn)品成粒均勻。 塑料管材塑料破碎機(jī)：適合破碎各類中小型塑料管材，如PE、PVC管、硅芯管等管材的破碎回收。為便于長(zhǎng)條形管材的投入粉碎，獨(dú)特設(shè)計(jì)了圓管型的投料口；可選配吸料風(fēng)機(jī)、儲(chǔ)料桶組成管材粉碎回收系統(tǒng)，以更加充分發(fā)揮回收效率[2]。 依據(jù)塑料破碎機(jī)所施加外力的種類、運(yùn)動(dòng)部件的施力方式、破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)及其外形等對(duì)其進(jìn)行分類如下[2]： 1、按所施加外力種類來(lái)分，可分為壓縮式破碎機(jī)、沖擊式破碎機(jī)和切割式破碎機(jī)。 2、按運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方式可分為往復(fù)式破碎機(jī)、旋轉(zhuǎn)式破碎機(jī)和振動(dòng)式破碎機(jī)。 3、按旋轉(zhuǎn)軸的數(shù)目和方向可分為單軸式破碎機(jī)和雙軸式破碎機(jī)。 4、按破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)來(lái)分，可分為圓錐式破碎機(jī)、滾筒式破碎機(jī)、葉輪式破 - 1 - 碎機(jī)以及錘式破碎機(jī)。 5、按機(jī)型設(shè)計(jì)可分為臥式破碎機(jī)和立式破碎機(jī)[2]。 不同類型的破碎機(jī)，其結(jié)構(gòu)和使用特性也不同，且破碎條件、破碎物的粒度也有相當(dāng)大的差別。因此在實(shí)際工作中要根據(jù)塑料的種類、塑料的物理性能來(lái)選擇破碎機(jī)及其所用篩網(wǎng)的尺寸和刀具的數(shù)量、角度等[3]。表1-1為常見塑料破碎機(jī)的類型及使用特性。 表1-1常見塑料破碎機(jī)的類型及使用特性[2] 破碎機(jī)類型 施力方式 被粉碎物料 破碎品粒度/mm 磨耗程度 脆弱 堅(jiān)韌 橡膠狀 纖維狀 柔弱 大 中 小 壓碎機(jī) a + 500～15 + 圓錐破碎機(jī) a + 100～10 + 滾筒破碎機(jī) a + + + + >20 + 沖擊破碎機(jī) b + + + >30 + 錘式破碎機(jī) b + >20 + 切割式破碎機(jī) c + + + 10～1 + 注：a—壓縮（0～4m/s）; b—沖擊（10～200m/s）; c—切割、剪短；“+”—與該項(xiàng)相對(duì)應(yīng) 1.2 塑料破碎機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，塑料垃圾造成的污染越來(lái)越嚴(yán)重。廢舊塑料處理行業(yè)的壓力也越來(lái)越大。塑料破碎機(jī)是回收處理廢舊塑料的重要設(shè)備。目前已經(jīng)研發(fā)出了硬塑料破碎機(jī)、強(qiáng)力塑料破碎機(jī)、塑料管材塑料破碎機(jī)。高精密的塑料破碎機(jī)是日后塑料破碎設(shè)備的研發(fā)目標(biāo)，且要融入更多的電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動(dòng)調(diào)控技術(shù)[3]。 1.3 微型塑料粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)背景及思路 1.3.1 設(shè)計(jì)背景 目前回收廢舊塑料的一個(gè)重要的方法為物理回收法。將廢舊塑料收集起來(lái)后，用塑料粉碎機(jī)將其粉碎，之后清洗干燥，投入造粒機(jī)中成型即可再生顆粒，這就是物理回收法。此過(guò)程中，塑料粉碎機(jī)起著至關(guān)重要的作用。目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了許多類型的塑料粉碎機(jī)，如顎式粉碎機(jī)、錘式粉碎機(jī)等，但這些已有的粉碎機(jī)都存在一些相同的不足： 1、無(wú)法濾出混雜在被粉碎物料中的鐵質(zhì)雜質(zhì)。 2、更換篩網(wǎng)操作復(fù)雜。 3、觀察出料倉(cāng)的收集情況時(shí)需將其打開，此時(shí)會(huì)有粉塵飛出，污染車間環(huán)境。 1.3.2 設(shè)計(jì)思路 人類生產(chǎn)工具的發(fā)展方向是使用方便、操作簡(jiǎn)單、節(jié)約能源、使用壽命長(zhǎng)。我們以這個(gè)思路對(duì)塑料粉碎機(jī)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 1、為了防止混雜在被粉碎物料中的鐵質(zhì)雜質(zhì)破壞刀片，需要設(shè)計(jì)一種裝置，在鐵質(zhì)雜質(zhì)進(jìn)入粉碎室之前，將其濾出。 2、粉碎機(jī)工作時(shí)，操作人員需要不斷地打開出料倉(cāng)以觀察其收集情況，可以安裝一種裝置，使得操作人員不需將其打開即可觀察其收集情況。 3、需要不同的出料粒徑時(shí)，便需要更換不同孔徑的篩網(wǎng)，篩網(wǎng)與其支架可以采用分離式設(shè)計(jì)，以便于輕松地更換篩網(wǎng)。 - 45 - 第二章 基于Pro/E的微型塑料粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 第二章 基于Pro/E的微型塑料粉碎機(jī)設(shè)計(jì) 2.1 微型塑料粉碎機(jī)簡(jiǎn)介 在目前市場(chǎng)上已有塑料粉碎機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，得到了此款微型塑料粉碎機(jī)。微型塑料粉碎機(jī)主要由濾鐵式進(jìn)料倉(cāng)、機(jī)架、塑料刀片、易拆卸篩網(wǎng)、可視化出料倉(cāng)、電動(dòng)機(jī)等組成，用于粉碎堅(jiān)韌、橡膠狀和纖維狀塑料。其機(jī)械尺寸為540×625×977（長(zhǎng)×寬×高，單位：mm），可防止混雜在被粉碎物料中的鐵質(zhì)雜質(zhì)損壞刀片，減少粉塵及噪音污染。微型塑料粉碎機(jī)如圖2-1所示。 電動(dòng)機(jī) 進(jìn)料倉(cāng) 右護(hù)罩 機(jī)架1 出料倉(cāng) 機(jī)架2 左護(hù)罩 圖2-1 微型塑料粉碎機(jī) 本款微型塑料粉碎機(jī)的主要參數(shù)如表2-1所示。 表2-1 主要參數(shù)[2] 型號(hào) 粉碎室口徑（mm） 粉碎能力（kg/h） 電機(jī)功率（KW/h） 固定刀（片） 活動(dòng)刀（片） 機(jī)械尺寸（mm） 重量（kg） SWP160A 190×165 30～80 2.2 2 9 540×625×977 250 第二章 基于Pro/E的微型塑料粉碎機(jī)設(shè)計(jì) 2.2 微型塑料粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.2.1 濾鐵式進(jìn)料倉(cāng)的設(shè)計(jì) 進(jìn)料倉(cāng)是粉碎機(jī)的進(jìn)料部位。濾鐵式進(jìn)料倉(cāng)可控制物料進(jìn)入粉碎室的速度、能濾除會(huì)損壞塑料刀片的鐵質(zhì)雜質(zhì)、便于拆卸安裝以及減小噪音，且可以防止粉塵從入口處飛入車間污染環(huán)境。 如圖2-2、2-3所示，濾鐵式進(jìn)料倉(cāng)主要由投料斗、旋轉(zhuǎn)擋板、直角鎖緊旋桿、碟形螺栓、強(qiáng)力磁鐵、磁鐵框等部件組成。當(dāng)吸附了一定量的鐵質(zhì)雜質(zhì)后，旋開直角鎖緊旋桿，用刮板由后向前刮出雜質(zhì)，刮板到達(dá)擋板位置時(shí)，順勢(shì)即可將其頂開，從而將雜質(zhì)移出粉碎機(jī)。落料區(qū)為與水平方向呈13°角的平板，其面積約為500cm2，使得物料可在其上緩慢勻速地進(jìn)入粉碎室，且此種設(shè)計(jì)有利于強(qiáng)力磁鐵充分地吸附混雜在物料中的鐵質(zhì)雜質(zhì)；入口截面為矩形，面積為240cm2。 落料區(qū) 入口 圖2-2 濾鐵式進(jìn)料倉(cāng) 強(qiáng)力磁鐵 圖2-3 強(qiáng)力磁鐵 進(jìn)料倉(cāng)與機(jī)架為分離式設(shè)計(jì)，通過(guò)吊桿螺母和銷軸將進(jìn)料倉(cāng)與機(jī)架固定在一起，便于拆卸和安裝[3]。如圖2-4、圖2-5所示。 圖2-4 吊桿螺母 圖2-5 銷軸 2.2.2 可視化出料倉(cāng)的設(shè)計(jì) 出料倉(cāng)是收集符合粒徑要求物料的裝置。如圖2-6所示，可視化出料倉(cāng)主要由儲(chǔ)料斗、插板式擋板、透明窗和萬(wàn)向輪等部件組成，容量為16000mL。出料倉(cāng)前部安裝透明窗口，操作人員不需將其打開即可隨時(shí)觀察物料的收集情況，工作過(guò)程中粉碎機(jī)始終為全封閉狀態(tài)，粉塵無(wú)法進(jìn)入車間環(huán)境。 透明窗口 插板式擋板 萬(wàn)向輪 圖2-6 透明窗口 圖2-7 插板式擋板 如圖2-6所示，出料倉(cāng)底部安裝萬(wàn)向輪，可以方便地將收集到的物料運(yùn)送到指定的位置。 如圖2-7所示，出料倉(cāng)尾端安裝插板式擋板，將擋板取出，可以輕松快捷地清理余料。 2.2.3 易拆卸篩網(wǎng)的設(shè)計(jì) 篩網(wǎng)的作用是篩選出符合粒徑要求的物料。易拆卸篩網(wǎng)可以輕松快捷地更換不同孔徑的篩網(wǎng)。如圖2-8所示：篩網(wǎng)分為支架和帶圓孔的篩板兩部分，拆裝方法如圖所示，操作方便簡(jiǎn)單。 圖2-8 篩網(wǎng)的拆裝 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求，設(shè)計(jì)出孔徑為6mm、7mm、8mm、9mm、10mm五種不同孔徑的篩網(wǎng)[3]。篩網(wǎng)支架由銷軸及吊桿螺母固定在機(jī)架上。如圖2-9所示。 吊桿螺母 銷軸 圖2-9 篩網(wǎng)支架的固定 2.2.4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給轉(zhuǎn)軸，從而帶動(dòng)動(dòng)刀繞轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的粉碎。 如圖2-10所示，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由皮帶輪、電機(jī)輪和普通V帶組成。選用B型皮帶輪，具有運(yùn)行平穩(wěn)、噪音小、震動(dòng)低等優(yōu)點(diǎn)；電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力是由V帶傳遞給皮帶輪的。選用普通V帶傳動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，且易維護(hù)[3]。 皮帶輪 普通V帶 電機(jī)輪 圖2-10 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 2.2.5 動(dòng)刀的設(shè)計(jì) 塑料粉碎機(jī)對(duì)物料的粉碎是通過(guò)繞轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)刀與固定在機(jī)架上的定刀相互配合進(jìn)行剪切來(lái)實(shí)現(xiàn)的。此種刀片可以方便簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)動(dòng)刀與定刀間的尺寸以及拆卸安裝；且可以承受巨大的剪切力。 如圖2-11所示：需要調(diào)節(jié)刀片間隙時(shí)，先旋松固定螺栓，然后旋長(zhǎng)或旋短調(diào)節(jié)螺栓，再向前或向后平移刀片即可調(diào)節(jié)刀片間隙。 固定螺栓 調(diào)節(jié)孔 調(diào)節(jié)螺栓 圖2-11 動(dòng)刀的固定與前后調(diào)節(jié) 刀座安裝在轉(zhuǎn)軸上，九個(gè)動(dòng)刀片呈階梯式分三組安裝在三個(gè)刀座上，使得每片刀的切削力增大[3]，以適合粉碎堅(jiān)韌物料，如圖2-12所示。 刀座 動(dòng)刀 圖2-12 動(dòng)刀的安裝 需要調(diào)節(jié)刀片間隙或刀具磨損需要更換時(shí)，只需用六角扳手將固定螺釘旋開即可，操作方便簡(jiǎn)單。 動(dòng)刀相關(guān)參數(shù)如下： 刀刃回轉(zhuǎn)直徑：160mm， 刀片前后最大調(diào)節(jié)距離：5mm， 刀片寬度：60mm。 2.2.6 定刀的設(shè)計(jì) 定刀是機(jī)架上的固定不動(dòng)的刀片。此種刀片調(diào)節(jié)間隙簡(jiǎn)單，拆卸安裝容易。 如圖2-13所示，定刀上設(shè)計(jì)有調(diào)節(jié)孔，可前后調(diào)節(jié)10mm的距離（調(diào)節(jié)間隙的方法與動(dòng)刀相同）；刀刃長(zhǎng)度為180mm，由高強(qiáng)度螺栓固定在機(jī)架上，前后各一片，根據(jù)粉碎物料的不同調(diào)節(jié)間隙大小。 調(diào)節(jié)孔 高強(qiáng)度螺栓 圖2-13 定刀的固定與前后調(diào)節(jié) 2.2.7 機(jī)架的設(shè)計(jì) 機(jī)架起支撐粉碎機(jī)各個(gè)部件的作用，相當(dāng)于人體的骨架。此種機(jī)架采用雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)部填充隔音材料，可防止噪音污染；各個(gè)部位尺寸設(shè)計(jì)合理，滿足強(qiáng)度要求，對(duì)材料的利用合理。 如圖2-14所示，機(jī)架為雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)部填充隔音材料。粉碎室口徑為190×165（mm）；左右兩側(cè)為軸承座，可安裝外徑為110mm的密封軸承。機(jī)架如圖2-15、2-16所示。 雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 粉碎室 圖2-14 隔音材料 圖2-15 機(jī)架1 圖2-16 機(jī)架2 2.2.8 重要部件的材料、使用要求及熱處理方法 重要零部件的材料、使用要求及熱處理方法見表2-2。 表2-2 重要零部件的材料、使用要求及熱處理方法[4] 使用要求 零件名稱 材料 熱處理方法 硬度 硬度高、耐磨 定刀 高鉻鋼 淬火回火 60~65HRC 一定的強(qiáng)度、剛度 定刀固定片 Q235A 淬火 50~55HRC 一定的強(qiáng)度、耐磨 篩網(wǎng) Q235A 淬火 50~55HRC 強(qiáng)度高、耐磨、抗疲勞 機(jī)架 HT250 淬火回火 54~58HRC 強(qiáng)度高、抗疲勞 吊桿螺母 35 表面淬火 45~50HRC 強(qiáng)度高、抗疲勞 抽屜鎖緊塊 35 表面淬火 45~50HRC 強(qiáng)度高、抗疲勞 皮帶輪 HT150 淬火回火 54~58HRC 強(qiáng)度高、抗彎、抗疲勞 轉(zhuǎn)軸 40Cr 淬火回火 60~65HRC 強(qiáng)度高、抗疲勞 刀座 6CrW2Si 淬火回火 60~65HRC 2.2.9 電機(jī)的選擇 參考現(xiàn)有塑料粉碎機(jī)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)，暫定塑料粉碎機(jī)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：Y100L1-4。電機(jī)相關(guān)參數(shù)如表2-3所示。 表2-3 電機(jī)參數(shù)[5] 電機(jī)型號(hào) 電源種類 額定功率（KW） 額定電壓（V） 頻率（Hz） 效率 功率因數(shù) Y100L1-4 交流電源 2.2 380 50 81% 0.86 2.3 裝配體的展示 利用Pro/E裝配功能，對(duì)微型塑料粉碎機(jī)各部件進(jìn)行裝配，裝配后如圖2-17所示。 圖2-17 裝配體 第三章 基于Moldflow和Pro/E的梅花旋鈕開關(guān)注射模設(shè)計(jì) 第三章 基于Moldflow和Pro/E的梅花旋鈕開關(guān)注射模設(shè)計(jì) 3.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 以微型塑料粉碎機(jī)梅花旋鈕開關(guān)為例進(jìn)行注射模設(shè)計(jì)，塑件三維圖如圖3-1所示。 圖3-1 梅花旋鈕開關(guān) 3.2 模流分析 3.2.1 模流分析前處理 本設(shè)計(jì)基于Pro/E和Moldflow軟件完成了梅花旋鈕開關(guān)模型導(dǎo)入、網(wǎng)格劃分、材料選擇和工藝參數(shù)設(shè)置。 1、模型導(dǎo)入：在Pro/E中完成塑件的三維建模后，保存為STL格式。然后打開Moldflow軟件，導(dǎo)入之前保存為STL格式的模型，選擇雙層面的顯示模式。 2、網(wǎng)格劃分：在生成網(wǎng)格的對(duì)話框中，設(shè)置“全局網(wǎng)格邊長(zhǎng)”為2mm，“弦高”為0.15mm，IGES合并公差為0.1mm。然后對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。 3、選擇材料：本設(shè)計(jì)選擇制造商BIP-PF，牌號(hào)為PF ESS2的ABS+PC。 4、工藝參數(shù)設(shè)置：在選擇了分析序列和材料，確定了澆口位置和流道，設(shè)置了冷卻水路之后，前處理基本完成。 最后一步：對(duì)成型工藝進(jìn)行設(shè)置，達(dá)到與實(shí)際成型一致。 3.2.2 流動(dòng)分析 完成本產(chǎn)品的充填用時(shí)4.518s，由測(cè)試流動(dòng)末端的時(shí)間可得：流動(dòng)末端相差時(shí)間不大，流動(dòng)平衡，符合要求。充填時(shí)間分析結(jié)果如圖3-2所示。 圖3-2 充填時(shí)間 3.2.3 翹曲分析 引起翹曲的原因有三點(diǎn)，分別是收縮不均勻、冷卻不均勻和分子取向?？傋冃瘟渴侨N因素加起來(lái)引起的變形總和。塑件變形很小時(shí)，肉眼難以看出塑件的變形趨勢(shì)，此時(shí)需要通過(guò)修改比例因子來(lái)對(duì)塑件的變形進(jìn)行放大。 3.3 基于Pro/E的梅花旋鈕開關(guān)注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.3.1 成型零部件的設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中，是利用Pro/E軟件的插件EMX6.0進(jìn)行成型零部件設(shè)計(jì)的。 3.3.2 模架的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)考慮到塑件質(zhì)量、生產(chǎn)批量、模具成本和模具結(jié)構(gòu)等因素，利用側(cè)澆口的優(yōu)點(diǎn)，最終選擇單分型面模架，該模架的動(dòng)、定模都采用一塊模板，模具開模時(shí)只需一次分型就能使塑件與凝料分離并且同時(shí)頂出。本設(shè)計(jì)是從Pro/E的外掛軟件EMX中導(dǎo)入模架，導(dǎo)入后的模架三維模型如圖3-3所示。 推板 推板固定板 導(dǎo)柱 導(dǎo)套 動(dòng)模座板 墊塊 動(dòng)模板 定模板 定模座板 圖3-3 模架三維模型圖 3.3.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用的是導(dǎo)柱與導(dǎo)套的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，具有導(dǎo)向作用良好、一定的定位精度和承載能力，磨損后容易更換修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中使用的導(dǎo)柱和導(dǎo)套是從Pro/E的外掛軟件EMX中直接導(dǎo)出的標(biāo)準(zhǔn)件。只需外購(gòu)，不需廠家自己制作。本設(shè)計(jì)中的導(dǎo)柱和導(dǎo)套如圖3-4、圖3-5所示。 圖3-4 導(dǎo)套 圖3-5 導(dǎo)柱 因?yàn)楸井a(chǎn)品的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以采用了推桿脫模機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，更換方便，頂出效果好。本產(chǎn)品的脫模機(jī)構(gòu)如圖3-6所示。 推桿固定板 推桿 推板 復(fù)位桿 圖3-6 脫模機(jī)構(gòu) 3.3.4 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本產(chǎn)品機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用直通式冷卻水道冷卻，成型零件表面冷卻均勻，模具各處溫差小，冷卻系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，冷卻水道的直徑為6mm。冷卻水道如圖3-7所示。 圖3-7 冷卻水道 3.3.5 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)在注射成型過(guò)程中，排氣量較小，且無(wú)燒焦碳化現(xiàn)象，可以利用模具分型面的間隙和頂桿的間隙進(jìn)行排氣，所以不需要另外開設(shè)排氣槽。 3.4 模具相關(guān)裝配圖 成型零部件、模架、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)等設(shè)計(jì)完成后，對(duì)各零部件進(jìn)行裝配，獲得了模具三維模型。模具的動(dòng)模部分軸測(cè)圖、定模部分軸測(cè)圖、模具總裝開模軸測(cè)圖、模具工程圖分別如圖3-8、圖3-9、圖3-10、圖3-11所示。 圖3-8 動(dòng)模部分軸測(cè)圖 圖3-9 定模部分軸測(cè)圖 圖3-10 模具總開模軸測(cè)圖 1-動(dòng)模座板 2-墊板 3-復(fù)位桿 4-動(dòng)模固定板 5-導(dǎo)柱 6-定模固定板 7-導(dǎo)套 8-定模座板 9-凹模 10-定位圈 11-澆口套 12-螺釘 13-水嘴 14-凸模 15-推桿 16-推桿固定板 17-推板 圖3-11 模具工程圖 第四章 基于ANSYS的機(jī)架和轉(zhuǎn)軸有限元分析 第四章 基于ANSYS的機(jī)架和轉(zhuǎn)軸有限元分析 4.1 微型塑料粉碎機(jī)的受力計(jì)算 4.1.1 主軸帶輪所在鍵槽上的力和皮帶預(yù)緊力的計(jì)算 傳遞到主軸上的功率P可由下式計(jì)算： [6] 式中：為電動(dòng)機(jī)功率，=2.2KW；為普通V帶傳動(dòng)效率，=0.92；為深溝球軸承效率，=0.99。[7]，為大帶輪直徑，為電機(jī)的轉(zhuǎn)速，為彈性滑動(dòng)系數(shù)，取值范圍為0.01～0.02。所以 傳遞到主軸上的轉(zhuǎn)矩，作用到主軸帶輪所在鍵槽上的力：，式中為帶輪處軸頸直徑。 皮帶預(yù)緊力。 4.1.2 機(jī)架肘座處力的計(jì)算 粉碎機(jī)的破碎力[7]，其中為物料抗壓強(qiáng)度，此處取[7]，肘板面積為，所以。由作用力與反作用力可知，機(jī)架肘座處所受載荷大小。 第四章 基于ANSYS的機(jī)架和轉(zhuǎn)軸有限元分析 4.1.3 初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表15-3[8]，取。 ，考慮到軸上有兩個(gè)鍵槽，所以 ，即設(shè)計(jì)滿足要求。 4.2 基于ANSYS的微型塑料粉碎機(jī)機(jī)架和轉(zhuǎn)軸的有限元分析 利用計(jì)算模型和ANSYS有限元分析法對(duì)微型塑料粉碎機(jī)整機(jī)及其相關(guān)零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析，可以對(duì)其實(shí)際的工作狀態(tài)和運(yùn)行行為進(jìn)行模擬。 4.2.1 機(jī)架的靜力學(xué)分析 1 機(jī)架有限元模型的建立 1.1 模型的導(dǎo)入：機(jī)架強(qiáng)度不但影響著微型塑料粉碎機(jī)的壽命，而且對(duì)工件的加工精度也產(chǎn)生巨大影響。在保證計(jì)算模型的幾何特性，力學(xué)特性與真實(shí)情況相近的情況下，由三維建模軟件Pro/E完成對(duì)機(jī)架的建模，通過(guò)Pro/E和ANSYS數(shù)據(jù)接口將模型直接導(dǎo)入到ANSYS軟件，如圖4-1所示。 圖4-1 機(jī)架幾何模型 1.2 單元材料的定義：微型塑料粉碎機(jī)機(jī)架使用材料為HT250，材料各向同性，彈性模量為130GPa，泊松比為0.25，密度[4]。 1.3 模型網(wǎng)格劃分：考慮計(jì)算時(shí)間、精度等因素，選用Solid 187實(shí)體單元，采用自由網(wǎng)格劃分。機(jī)架共劃分節(jié)點(diǎn)數(shù)為57137，單元數(shù)為28190，具體如圖4-2所示。 圖4-2 機(jī)架網(wǎng)格劃分 1.4 定義邊界條件及載荷施加：a定義邊界條件：對(duì)底面施加全約束。b載荷施加：粉碎機(jī)機(jī)架受載根據(jù)實(shí)際工作條件分為四部分，一是電機(jī)的重力，二是機(jī)架自身的重力，三是機(jī)架肘座處的力，四是轉(zhuǎn)軸對(duì)軸孔的作用力。各個(gè)力的作用情況如圖4-3所示。 肘座 電機(jī)安裝處 底面 軸孔 圖4-3 機(jī)架上力的作用情況 2 計(jì)算結(jié)果與分析 2.1 等效應(yīng)變：導(dǎo)出計(jì)算結(jié)果，從圖4-4可知機(jī)架的最大應(yīng)變?yōu)?.036118mm，變形量很小，不影響使用。 圖4-4 機(jī)架等效應(yīng)變 2.2 等效應(yīng)力：從圖4-5可知機(jī)架受到的最大等效應(yīng)力為97.6MPa，HT250的許用應(yīng)力為125MPa，按照第四強(qiáng)度理論：，機(jī)架結(jié)構(gòu)安全。 圖4-5 機(jī)架等效應(yīng)力 4.2.2 轉(zhuǎn)軸的靜力學(xué)分析 粉碎機(jī)轉(zhuǎn)軸是粉碎機(jī)的一個(gè)基本部件，工作時(shí)在剪切力作用下容易產(chǎn)生變形，因此轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，對(duì)提高粉碎機(jī)粉碎質(zhì)量與加工能力有直接的影響。采用有限元方法對(duì)粉碎機(jī)轉(zhuǎn)軸剛性進(jìn)行了分析，得出了剪切力作用下轉(zhuǎn)軸的變形規(guī)律，為粉碎機(jī)轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與剛性校核提供了理論指導(dǎo)與依據(jù)。 1 轉(zhuǎn)軸有限元模型的建立 1.1 模型導(dǎo)入：本設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要做簡(jiǎn)化處理，可以直接通過(guò)Pro/E和ANSYS數(shù)據(jù)接口將模型直接導(dǎo)入到ANSYS軟件，如圖4-6所示。 圖4-6 轉(zhuǎn)軸幾何模型 1.2 單元類型的選擇及材料的定義：本次分析中選擇了實(shí)體單元Solid 187。轉(zhuǎn)軸材料為40Cr，40Cr力學(xué)參數(shù)：，，[4]。 1.3 模型網(wǎng)格劃分：對(duì)于本模型，采用了自由網(wǎng)格對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格總劃分節(jié)點(diǎn)數(shù)為67336，單元數(shù)為46229，網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖4-7所示。 圖4-7 轉(zhuǎn)軸網(wǎng)格模型 1.4 定義邊界條件及載荷施加：a定義邊界條件：對(duì)于本模型約束左右端節(jié)點(diǎn)方向的自由度。b載荷施加：轉(zhuǎn)軸通過(guò)鍵槽傳動(dòng)帶動(dòng)動(dòng)刀刀座繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)動(dòng)刀旋轉(zhuǎn)，與定刀配合實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的粉碎。轉(zhuǎn)軸受載根據(jù)實(shí)際工作條件分為兩部分：一是主軸帶輪所在鍵槽上的力，二是粉碎時(shí)刀座對(duì)轉(zhuǎn)軸的作用力，如圖4-8所示。 左端點(diǎn) 右端點(diǎn) 鍵槽 圖4-8 轉(zhuǎn)軸上力的作用情況 2計(jì)算結(jié)果與分析 2.1 等效應(yīng)變：導(dǎo)出計(jì)算結(jié)果，由圖4-9可得轉(zhuǎn)軸上最大應(yīng)變?yōu)?.961E-03mm，變形量很小，不影響使用。 圖4-9 等效應(yīng)變 2.2 等效應(yīng)力：從圖4-10可知轉(zhuǎn)軸受到的最大等效應(yīng)力為31.4MPa，40Cr的許用應(yīng)力為212MPa，按照第四強(qiáng)度理論：，轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)安全。 圖4-10 等效應(yīng)力 4.2.3 整體機(jī)架的模態(tài)分析 機(jī)架作為粉碎機(jī)的主要受力部件，其結(jié)構(gòu)必須有足夠的靜強(qiáng)度和剛度來(lái)達(dá)到其疲勞壽命、裝配和使用的要求，同時(shí)還應(yīng)有合理的動(dòng)態(tài)特性來(lái)達(dá)到控制振動(dòng)與噪音的目的。機(jī)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，局部結(jié)構(gòu)的不合理可能導(dǎo)致整個(gè)粉碎機(jī)在粉碎過(guò)程中發(fā)生共振，產(chǎn)生噪音。模態(tài)分析的作用在于提取結(jié)構(gòu)固有頻率及振型，做模態(tài)分析的好處：一是使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)避免共振或以特定頻率進(jìn)行振動(dòng)；二是使工程師可以認(rèn)識(shí)到結(jié)構(gòu)對(duì)于不同類型的動(dòng)力載荷是如何響應(yīng)的；三是有助于在其他動(dòng)力分析中估算求解控制參數(shù)[9]。 模態(tài)分析中的建模過(guò)程與靜力分析的建模過(guò)程基本一致，設(shè)定材料參數(shù)，設(shè)定密度參數(shù)，然后進(jìn)行網(wǎng)格劃分[9]。 階數(shù) 1 2 3 4 5 頻率（Hz） 0.49944 1.7349 1.9229 2.4811 2.7042 階數(shù) 6 7 8 9 10 頻率（Hz） 3.3043 3.8852 3.9543 4.1652 4.6762 模態(tài)計(jì)算結(jié)果與分析：經(jīng)過(guò)模態(tài)分析，獲得了機(jī)架的前10階固有頻率及相關(guān)振型，頻率如表4-1所示、振型如圖4-11所示。 表4-1機(jī)架模態(tài)分析-前10階頻率 第一階模態(tài)振型圖 第二階模態(tài)振型圖 第三階模態(tài)振型圖 第四階模態(tài)振型圖 第五階模態(tài)振型圖 第六階模態(tài)振型圖 第七階模態(tài)振型圖 第八階模態(tài)振型圖 第九階模態(tài)振型圖 第十階模態(tài)振型圖 圖4-11 機(jī)架前十階振型圖 已知電機(jī)的轉(zhuǎn)速n=1420r/min，可得： 從模態(tài)分析結(jié)果可知，整體機(jī)架的振動(dòng)變形主要集中在機(jī)架1部分，整體機(jī)架的最大頻率4.6762Hz，經(jīng)計(jì)算得粉碎機(jī)工作頻率為23.81HZ，所以符合粉碎機(jī)工作時(shí)的振動(dòng)頻率要求。 第五章 基于UG的動(dòng)刀刀座數(shù)控加工仿真 第5章 基于Pro/E的微型塑料粉碎機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真 5.1 微型塑料粉碎機(jī)零部件的裝配 裝配完成后的微型塑料粉碎機(jī)如圖5-1所示。 圖5-1 微型塑料粉碎機(jī)的裝配 5.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的仿真 由普通V帶將變速電機(jī)的動(dòng)力傳遞給皮帶輪，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)。通過(guò)Pro/E運(yùn)動(dòng)仿真，驗(yàn)證了微型塑料粉碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)無(wú)干涉現(xiàn)象。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的仿真如圖5-2所示。 圖5-2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的仿真 第五章 基于Pro/E的微型塑料粉碎機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真 5.3 可視化出料倉(cāng)的仿真 可視化出料倉(cāng)的仿真如圖5-3所示。經(jīng)驗(yàn)證，其鎖緊裝置的四個(gè)軸（位于機(jī)架上）和四個(gè)孔（位于出料倉(cāng)）可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確對(duì)接。 圖5-3 出料倉(cāng)的仿真 5.4 濾鐵式進(jìn)料倉(cāng)的仿真 由于要定期清理粉碎室，更換刀片，所以將投料斗設(shè)計(jì)成可繞后部轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，工作時(shí)用吊桿螺母將其鎖緊。通過(guò)運(yùn)動(dòng)仿真驗(yàn)證其運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)無(wú)干涉現(xiàn)象，運(yùn)動(dòng)軌跡正常。投料斗的仿真如圖5-4所示。 圖5-4 濾鐵式進(jìn)料倉(cāng)的仿真 5.5 微型塑料粉碎機(jī)爆炸圖 通過(guò)爆炸圖直觀形象地演示了各個(gè)零件的安裝過(guò)程。微型塑料粉碎機(jī)爆炸圖如圖5-5所示。 圖5-5 微型塑料粉碎機(jī)爆炸圖 第六章 基于UG的動(dòng)刀刀座數(shù)控加工仿真 第六章 基于UG的動(dòng)刀刀座數(shù)控加工仿真 6.1 刀座加工方案及加工參數(shù)的確定 本設(shè)計(jì)以動(dòng)刀刀座為加工對(duì)象，刀座材料為6CrW2Si，首先用平頭銑刀銑削加工該工件的外形輪廓，加工余量為0.5mm，然后使用型腔銑、等高輪廓精銑及平面銑進(jìn)行半精加工和精加工。根據(jù)工件的特點(diǎn)、安裝尺寸精度及使用要求確定工件的加工方案。 首先，使用?10的平頭銑刀對(duì)毛坯進(jìn)行粗加工。主軸轉(zhuǎn)速2000r/min，進(jìn)給率250mm/min，下切速度100mm/min，快進(jìn)速度1000mm/min，安全高度為10mm。 其次，使用?2、?3的平頭銑刀對(duì)刀座進(jìn)行半精加工，加工余量為0.25mm。主軸轉(zhuǎn)速1000r/min，進(jìn)給率250mm/min，下切速度100mm/min，快進(jìn)速度1000r/min，安全高度為10mm。 最后，使用等高輪廓精銑及平面銑對(duì)刀座進(jìn)行精加工，加工余量為零。主軸轉(zhuǎn)速1000r/min，進(jìn)給率250mm/min，下切速度100mm/min，快進(jìn)速度1000r/min，安全高度為10mm。分別選用?8、?3的鉆刀主軸轉(zhuǎn)速1000r/min，進(jìn)給率250mm/min，下切速度100mm/min，快進(jìn)速度1000r/min，安全高度為10mm。再選用?10、?5刀具加工出螺紋。 6.2 刀座的加工編程 6.2.1 零件模型的導(dǎo)入 由Pro/E創(chuàng)建的刀座三維實(shí)體可直接導(dǎo)入U(xiǎn)G軟件中，這是生成數(shù)控代碼的前提和基礎(chǔ)。導(dǎo)入效果如圖6-1所示。 第六章 基于UG的動(dòng)刀刀座數(shù)控加工仿真 圖6-1 導(dǎo)入效果圖 6.2.2 毛坯的確定 根據(jù)加工工藝的需要對(duì)工件的毛坯進(jìn)行優(yōu)化，針對(duì)刀座的加工方案確定毛坯如圖6-2所示。 圖6-2 毛坯 6.2.3 加工參數(shù)的設(shè)置 在保證加工質(zhì)量、提高加工效率同時(shí)不對(duì)機(jī)床產(chǎn)生危害的前提下，本設(shè)計(jì)加工參數(shù)的設(shè)置如圖6-3所示。 圖6-3 加工參數(shù)的設(shè)置 6.2.4 刀具的定義 根據(jù)該工件實(shí)際加工的需要，定義了8把刀具： ?10的平頭銑刀，長(zhǎng)L=100mm。 ?2的平頭銑刀，長(zhǎng)L=100mm。 ?3的平頭銑刀，長(zhǎng)L=100mm。 ?1的平頭銑刀，長(zhǎng)L=100mm。 ?4的平頭銑刀，長(zhǎng)L=100mm。 ?10的鉆刀，長(zhǎng)L=100mm。 ?5的鉆刀，長(zhǎng)L=100mm。 ?10的TAP，長(zhǎng)L=100mm。 6.2.5 刀具路徑的定義 對(duì)刀座表面平面使用?10的平頭銑刀進(jìn)行粗加工。 對(duì)刀座表面使用?3、?2的平頭銑刀進(jìn)行半精加工。 對(duì)刀座表面斜面使用?4、?1的平頭銑刀進(jìn)行精加工。 對(duì)刀座使用?8、?3的鉆刀進(jìn)行預(yù)鉆孔再使用?10、?5的TAP進(jìn)行螺紋加工。加工過(guò)程如圖6-4至6-7所示。 圖6-4 粗加工 圖6-5 半精加工 圖6-6 精加工 圖6-7 鉆螺紋孔 6.2.6 加工仿真 對(duì)刀座數(shù)控編程最終加工效果如圖6-8和圖6-9所示。 圖6-8 最終效果圖 圖6-9 最終效果圖 6.2.7 CNC程序后序處理 通過(guò)上述的UG數(shù)控仿真驗(yàn)證以上編程可滿足制造要求，然后進(jìn)行CNC程序后序處理，通過(guò)后序處理器將其轉(zhuǎn)換為指定的機(jī)床的CNC代碼，部分CNC代碼詳見附錄。 第七章 基于CatalystEX的微型塑料粉碎機(jī)3D打印 7.1 微型塑料粉碎機(jī)三維模型的創(chuàng)建 在Pro/E中完成微型塑料粉碎機(jī)的三維模型的創(chuàng)建。 重要零部件的創(chuàng)建（如圖7-1）。 儲(chǔ)料斗 刀片 電機(jī)輪 動(dòng)刀刀座 機(jī)架 投料斗 圖7-1 重要零部件 裝配體如圖7-2所示： 圖7-2 裝配體 7.2 整機(jī)及各零部件的打印 以微型塑料粉碎機(jī)整機(jī)和部分重要零部件為例進(jìn)行3D打印。 圖7-3 3D打印流程 7.2.1 微型塑料粉碎機(jī)整機(jī)的打印 1 運(yùn)行CatalystEX軟件 CatalystEX軟件是計(jì)算機(jī)與3D打印機(jī)的橋梁，它與3D打印機(jī)配合使用，共同完成3D模型的打印。 開機(jī)前檢查所有開關(guān)是否處于關(guān)閉狀態(tài)，連接好電源，打開快速成型機(jī)前面和后面的開關(guān)并打開計(jì)算機(jī)，運(yùn)行CatalystEX軟件。Dimension公司研發(fā)的3D打印機(jī)及相關(guān)信息如圖7-4所示。 FDM快速成型機(jī) 打印機(jī)型號(hào)：Dimension SST1200es 使用材料：ABS 圖7-4打印機(jī)及相關(guān)信息 2 打開STL選擇所需的文件 將三維模型文件以STL格式進(jìn)行處理，并導(dǎo)入打印設(shè)備。 打開STL時(shí)可能會(huì)遇到STL太大或太小的問(wèn)題。太大時(shí)一般使用毫米做單位，反之使用英寸。本次打印使用毫米，STL處理信息如圖7-5所示。 圖7-5 STL處理信息 3 設(shè)置打印機(jī)參數(shù) （1）層厚：使用絲的直徑為0.02540mm。 （2）模型內(nèi)部：實(shí)心、疏松-低密度。 （3）支撐填充：半實(shí)心式填充。 （4）份數(shù)：一份。 （5）STL單位：mm。 （6）STL比例：1.6。 4 確定打印方案 根據(jù)微型塑料粉碎機(jī)的模型特征可以確定以下打印方案耗材最少（如圖7-6所示）。 圖7-6 打印方案的確定 5 處理STL文件 （1）處理STL時(shí)若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤可及時(shí)按下“取消”按鈕取消操作。 （2）完成STL處理后可在“層視圖”里單擊不同的按鈕觀察打印過(guò)程。 （3）處理STL文件后為CMB文件。 6 切片處理 切片信息如圖7-7所示，其中紅色為成型材料，白色為支撐材料。 圖7-7 切片信息 7 添加到模型包 模型包詳細(xì)信息里可看到支撐材料、模型材料的使用情況以及打印的總體時(shí)間，如圖7-8所示。 圖7-8 模型包 8 打印過(guò)程 打印耗時(shí)20小時(shí)。打印過(guò)程部分截圖如圖7-9所示。 圖7-9 打印過(guò)程 9 后期處理 去除支撐材料 圖7-10照片中黑色部分為打印后的支撐材料，需用一定濃度的NaOH溶液和酒精溶液進(jìn)行溶解。 溶解時(shí)將模型和支撐材料的整體放入到盛有NaOH溶液的容器內(nèi)（可配制NaOH熱溶液或者溶解時(shí)加熱，以加速溶解），放入時(shí)要注意避免溶液濺起，以免腐蝕皮膚。 將溶解后的模型放入酒精溶液中清洗，洗去表面殘留的物質(zhì)。 注意：放入和取出模型時(shí)，要使用橡膠手套，輕拿輕放。 支撐材料 支撐材料 圖7-10 未去除支撐材料的實(shí)物模型 打磨拋光 FDM成型的物件表面會(huì)產(chǎn)生階梯效果，看得出吐絲痕跡，可用強(qiáng)身嬰兒爽身粉工業(yè)膠水做涂抹處理，干燥后再用銼刀和砂紙打磨，可讓物件表面變得光滑、細(xì)膩。打磨拋光后如圖7-11所示。 圖7-11 實(shí)物模型 7.2.2 其他重要零部件的3D打印 皮帶輪 刀座 滾動(dòng)軸承 第八章 總結(jié) 在設(shè)計(jì)此款微型塑料粉碎機(jī)之前進(jìn)行了大量的市場(chǎng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)目前市場(chǎng)上存在的塑料粉碎機(jī)都具有相同的不足。針對(duì)這些不足，基于CAD/CAR/CAM技術(shù)，設(shè)計(jì)了此款微型塑料粉碎機(jī)。完成此作品過(guò)程中主要做了以下工作。 1、通過(guò)查詢相關(guān)資料，了解了各個(gè)類型的破碎機(jī)的工作原理、特點(diǎn)及使用場(chǎng)合。 2、利用Pro/E軟件完成了微型塑料粉碎機(jī)三維模型的創(chuàng)建，并針對(duì)目前市場(chǎng)上塑料粉碎機(jī)的不足，對(duì)其進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 3、利用UG軟件對(duì)動(dòng)刀刀座進(jìn)行了數(shù)控加工仿真，導(dǎo)出了G代碼，證明動(dòng)刀刀座可以由數(shù)控加工機(jī)床進(jìn)行加工。 4、利用ANSYS軟件對(duì)機(jī)架做了模態(tài)分析，對(duì)機(jī)架和轉(zhuǎn)軸做了靜力學(xué)分析，結(jié)果證明粉碎機(jī)工作過(guò)程中不會(huì)發(fā)生共振且機(jī)架和轉(zhuǎn)軸滿足強(qiáng)度要求。 5、利用Pro/E軟件對(duì)微型塑料粉碎機(jī)做了運(yùn)動(dòng)仿真，結(jié)果證明其各個(gè)機(jī)構(gòu)不存在運(yùn)動(dòng)方面的問(wèn)題。 6、利用CAXA軟件完成了微型塑料粉碎機(jī)各個(gè)零件圖及裝配圖的繪制。 7、通過(guò)3D打印機(jī)打印出了微型塑料粉碎機(jī)的三維模型。 參考文獻(xiàn) [1] 劉西文.塑料成型設(shè)備[M].北京:印刷工業(yè)出版社,2009 [2] 劉西文.塑料成型設(shè)備[M].北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,2010 [3] 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB 25936.1-2012.中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)-橡膠塑料粉碎 機(jī)械.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2012 [4] 溫秉權(quán).金屬材料手冊(cè)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009 [5] 孫克軍.電機(jī)常用技術(shù)數(shù)據(jù)速查手冊(cè)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2009 [6] 趙品貴.實(shí)驗(yàn)室粗用顎式破碎機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)[D].太原:太原理工大學(xué)碩士學(xué)位論文,2012 [7] 黃偉平. PC5282顎式破碎機(jī)的設(shè)計(jì)及動(dòng)顎和機(jī)架有限元優(yōu)化分析[D].南昌:江西理工大 學(xué)碩士學(xué)位論文,2012 [8] 濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)[M].北京:高等教育出版社,2010 [9] 呂延.基于ANYSY的破碎機(jī)機(jī)架模態(tài)分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2008(11):99-101 致謝 致謝 - 53 - 附錄 附錄 動(dòng)刀刀座加工NCN代碼 % N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 :0030 T01 M06 N0040 G0 G90 X2.1755 Y-2.1503 S0 M03 N0050 G43 Z2.9528 H00 N0060 Z2.5197 N0070 G1 Z2.4016 F9.8 M08 N0080 X1.7291 Y-1.8925 N0090 X1.7278 Y-1.8918 N0100 X3.1266 Y.531 N0110 G3 X3.1579 Y.6818 I-.2112 J.1225 N0120 G1 X3.14 Y.8224 N0130 X3.1399 Y.8227 N0140 X3.1333 Y.8577 N0150 G3 X3.1331 Y.8584 I-.0062 J-.0012 N0160 G1 X3.1272 Y.8769 N0170 G3 X3.1271 Y.8774 I-.006 J-.0019 N0180 G1 X3.1198 Y.8953 N0190 G3 X3.1193 Y.8962 I-.0058 J-.0024 N0200 X3.0185 Y1.0199 I-.4784 J-.2867 N0210 G1 X2.9487 Y1.0937 N0220 X2.87