摘要：真空注型机是实现快速成型技术的一种重要设备，是利用真空浇铸的方法制造零件。设计的内容是利用AutoCAD和UG3.0两个软件对真空注型机的真空室进行设计、分析和仿真。
关键词：快速成型技术；真空注型机；真空浇铸
引言
快速成形技术(简称RPM)是一种集计算机辅助设计、精密机械、数控激光技术和材料学为一体的新兴技术，它采用离散堆积原理，将所设计物体的CAD模型转化成实物样件。由于RPM采用将三维形体转化为二维平面分层制造的原理，对物体构成复杂性不敏感，因此物体越复杂越能体现它的优越性。以RPM为技术支撑的快速模具制造RT(Rapid Tooling)也正是为了缩短新产品开发周期，早日向市场推出适销对路的、按客户意图定制的多品种、小批量产品而发展起来的新型制造技术。利用产品样件或快速成型机制作出产品原型再结合真空注型机翻制硅胶模具，可进行小批量塑料零件的生产。这是一种既省时又节省费用的方法，目前这种方法也为越来越多的企业所接受。目前，汽车、家电、计算机等产品，主要都采用快速模具制造技术制模，制作周期为传统模具制造的1/3～1/10，生产成本仅为传统模具制造的1/3～1/5。所以，工业发达国家已将RPM/RT作为缩短产品开发时间及模具制作周期的重要研究课题和制造业核心技术之一。因为浇注硅胶时，会产生较多的气泡，从而会影响成品品质。所以最好采用真空环境下浇注（即真空注型）。
1 对真空室进行设计
利用UG3.0将真空室进行三维建模，并在建模后进行零件的装配，然后进行有限元分析。在分析后的真空室，是在实际生产产品时性能最好，最省材料的一种。
1.1 根据使用要求确定设计尺寸
根据市场调研，快速真空注型设备可与快速原型制造设备和数控加工设备配套使用，直接制造塑料模具和小批量塑料件，不仅制造速度快，而且制造成本低，非常适用于新产品的开发和试制。模具和零件成型精度高，线收缩率<0．2‰；模具和零件成型速度快；成型件强度高，达到一般工程塑料件的强度；与金属模具相比，制造成本低。主要技术指标：模具材料达到混合、浇铸条件的真空度所需时间 T<3 minutes，成型的快速模具可见气泡数量N <3个/cm2， 最大气泡 D <φ0．3mm，成型的快速模具体积收缩率ΔV<1．2％。 35℃时，最大成型模具尺寸 V =500×500×450mm，制造容量 Q =850g。由于新产品开发而带来的对模具的需求将成倍增长，对快速模具制造设备的需求也将迅速增长。
根据市场以有的真空注型机和工业发达国家的真空注型机的尺寸要求和应用范围得到真空室的尺寸为：750×900×750mm，通过确立的数据，将二维和三维图对比制图，分别利用AutoCAD和UG3.0软件进行绘制。并将UG3.0设计的三维零件图进行装配，分析出它们的变形情况。具体的设计过程如下：
1.2 对真空室进行设计
真空室也是真空注型机的工作室，真空室的设计尤为关键，既要考虑室内要放置的东西，如：搅拌机构，A、B 杯系统，挡板，挡块等等，保证这些机构的正常运行，又要考虑不能浪费材料，还要保证一定的强度，在真空状态下变形符合指标要求。真空室进行设计是在Ⅱ型真空注型机内进行，Ⅱ型真空注型机的图形如图1所示。
在设计真空室时，由于真空室较大，主要用来制造质量较大，体积较大的磨具零件，所以，参照国外的真空注型机的机型，将设计的Ⅱ型真空注型机的真空室加上一个可以进行上下移动的活板，这样做的好处是解决了在浇铸时，由于质量较大，搬运或挪动费力的缺点。这样在浇铸时也会节省很多时间。如图2、图3所示为真空室二维和三维图形。
2 有限元方法分析
现代压力容器的分析设计、疲劳设计等等，其中必然要涉及到对容器各种特殊部位的详细应力分析，现成的理论解毕竟是有限的，大部分情况将必须依靠现代的数值计算方法并借助电子计算机来完成。最常用的数值计算方法是有限元素法。有限元素法是将连续的结构体离散为有限个单元，单元与单元之间仅靠节点连接，以此种有限数量的单元组合体来代替原有的连续体。然后对这种单元组合体建立起在外载荷作用下的支配方程组，可编成计算程序，由计算机完成计算。
采用数值分析方法可以用来解决杆系、板、壳、轴对称与非轴对称结构的节点位移、应变与应力的计算。除有限元法还有边界元和体积力法等更为有效的数值分析方法。
有限元分析就是将结构的独立设计参数（即设计参量），如材料性能、设备尺寸、设计压力与温度等；结构的状态参数（中间变量），如应力、形变、压降等，这些需经过计算分析后才能获得。
下面就利用UG3.0软件中的分析模块将设计的真空室进行有限元分析。
2.1 对真空室进行分析
真空室分析，如图4所示。
结论:成功得出真空注型机真空室的合理尺寸，基本能达到Ⅱ型真空注型机的性能指标。
参考文献
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作者简介:韩英树（1952.7.13-），男，副教授、高级技师，研究方向：机械制造技术、高技能人才专业教学
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