新型陶瓷快速成型机铺料台的有限元分析.pdf

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1、第4期机械设计与制造2010年4月MachineryDesign&Manufacture29文章编号：1001—3997(2010)04—0029—03新型陶瓷快速成型机铺料台的有限元分析郭志刚高东强(陕西科技大学机电工程学院，西安710021)Thefiniteelenementanalysisandoptimumdesignfortheworkbench0fthenewceramicsRPmachineGUOZhi—gang，GAODong—qiang(InstituteofMechanical&Electrical，ShaanxiUniversityofScience&Tec

2、hnology，Xi’an710021．China)【摘要1陶瓷快速成型机的铺料台在陶瓷零件成型过程中发挥极其重要的作用。通过PRO／E与}ANSYS的相互结合，对铺料台进行有限元分析，得出其工作状态下的变形图以及应力分析图。在此基础l上，分析所设计结构的合理性，从而可以判断铺料台是否会对加工造成影响。关键词：快速成型；陶瓷；铺料台；ANSYS【Abstract】TheworkbenchoftheRPmachineforceramicsisimportantduringthemanufacturingofceramicparts．BasingontheintegratingofPR

3、O／EandANSYS，analyzingtheworkbench．Accordingtothefinalresuhs，analyzingtherationalityofthisdesignandtheinfectiontoeparts．Keywords：RP；Ceramic；Workbench；ANSYS6∽6∽0∽∽∽∽∽中图分类号：TH112．1，TQ174．6文献标识码：Al前言(2)用刻刀在计算机程序控制下在蜡板上刻出制件的截面轮廓，石蜡碎屑通过吹风装置吹走；陶瓷快速成型机的铺料台在陶瓷零件的成型过程中发挥极其重要的作用，根据成型原理，工作台做升降运动，如果运动不平(3)

4、再通过铺料斗的向运动在已雕刻的蜡板上铺一层混有石蜡的陶瓷浆料，通过与料斗相连的刮板将刻痕以外的多余陶瓷稳导致工作面倾斜，则影响下一个截面的加工，如此累加，最后的成品则会有很大的偏差，甚至成为废品。为了改变这一状况，在PROE浆料刮入废料槽中；和ANSYS的协同环境下对陶瓷快速成型机的铺料台进行实体建(4)铺料平台通过丝杠在z轴方向向下平移(0．1-2)mm；(5)重复步骤1～4，逐层叠加，最后完成实体成型。模和有限元分析，确定应力和应变的分布情况，在此基础上可对其进行优化，根据研究结论对原设计提出改进方案，由于此新型陶瓷2_2装置的关键部分快速成型机正处在设计阶段，通过于ANSYS

5、的有限元分析可以直(1)料斗的设计既要满足可以加热的要求，又要保证陶瓷浆观的认识所设计结构的合理性，从而提高了设计效率。料的均匀，因此要安装搅拌装置，初步设计在料斗外壳上安装电热板加热以满足石蜡的熔融温度；为了方便拆卸和清理，采用齿2陶瓷快速成型机的工作原理轮带动的可拆卸搅拌鼓，安装在料仓内，再通过嵌套将料仓装在陶瓷零件快速制造技术的研究，属于RP技术的学科前沿，可加热的料斗内；(2)料斗的进给通过丝杠来实现；(3)工作台的既在学术卜有极其重要的意义，也有广泛的应用前景。目前，可用升降运动通过电机带动丝杠来实现，为保证升降的精确度，采用于陶瓷零件的快速成型机主要有：叠层成型机、光敏

6、固化成型机、丝杠导轨机构。激光烧结成型机、熔融堆积成型机、喷墨打印成型机。上述这些设陶瓷快速成型机辅料机构原理图，如图1所示。备，虽然可以用于陶瓷零件快速成型，但由于陶瓷零件的快速成型在国内外尚处于起步阶段，目前仍然未有专门应用于陶瓷零件的快速成型设备。现有的成型设备大多需要激光成型，制造成本较高，并且设备昂贵，或者对材料的要求较高，均很难达到经济的目的；熔融沉积成型速度较慢，精度也较低；喷墨打印设备对陶瓷材料的流动性要求较高，不易控制。为了使得生产工序简单且降低制造成本，某大学开发出一种图1陶瓷快速成型机铺料机构原理图适合中小型陶瓷零部件制造的新工艺，在此基础上进行适合该工1．铺

7、料台升降装置2．料斗x方向运动丝杠导轨3．铺料台艺的快速成型设备的研制开发。4．料斗x方向运动辅助导轨5．料斗刮板装置6．料斗装置2．1工艺步骤3铺料台的有限元分析(1)通过铺料斗在雕刻平台上铺一层熔融的石蜡，待凝固后在陶瓷成型的工作过程中，铺料台运动的平稳性会对最终产作为雕刻的基板；品的质量精度等造成极大的影响。铺料台装置，如图2所示。★来稿日期：2009—06—15★基金项目：陕西省自然科学基金项目(2000C35)，陕西科技大学自选项目(ZX05—20)30郭志