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研究生:鄒貴鉅
研究生(外文):Guey-Jiuh Tzou
論文名稱:應用RP/RT於螺槳射出成型及精密鑄造之研究
論文名稱(外文):The Study on Propeller Manufacturing by Combining the RP/RT Technique with Injection Mold and Investment Casting Process
指導教授:許春耀許春耀引用關係
指導教授(外文):Chun-Yao Hsu
學位類別:碩士
校院名稱:龍華科技大學
系所名稱:機械系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:110
中文關鍵詞:快速成型快速模具精密鑄造CAD/CAMMoldFlow模流分析
外文關鍵詞:Rapid PrototypingRapid ToolingInvestment CastingCAD/CAMMoldFlow analysis
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為因應社會消費市場之需求,突破傳統製程的技術,滿足各產業快速開發的需求,促使快速成型(Rapid Prototyping)技術之應用能在國內外迅速的發展。
本研究探討利用Pro/E 3D CAD系統,建構出螺槳3D CAD模型,並於螺槳葉片中找出分模線,延伸至邊界製作出分模面,以建構出螺槳模仁的三維實體模型,再利用一方塊於模仁周圍建構出RP原型澆注反型,經介面程式將此CAD Model轉換成STL(Stereo Lithography)格式檔,應用Zcorp 402 3DP快速成型機,以石膏類粉末(型號ZP100)為材料,製作出螺槳模仁原型之反型;再將此反型分別澆入鉛錫合金與金屬樹脂,以完成鉛錫合金及金屬樹脂射臘模具。另將此原型反型經沾鋯漿後澆入鋁合金,快速取得鋁合金射出模具。
為使完成的快速模具能達到精確的尺寸及表面光度,利用CAM系統,將螺槳3D CAD圖檔轉換成NC加工程式,再利用CNC銑床完成銑削;並將完成的鉛錫合金與金屬樹脂射臘模具,配合精密脫臘鑄造(Investment Casting)製程,快速取得螺槳金屬件。另利用MoldFlow模流分析軟體,經分析得到螺槳最佳成型參數,再將完成的鋁合金射出模具,利用射出成型機,完成螺槳塑膠件之製作。
此製程之特色為利用Zcorp 402 3DP快速成型系統,配合CNC銑床得到鉛錫合金、金屬樹脂射臘模具及鋁合金射出模具,進而完成螺槳金屬件及塑膠件,提供產品開發人員迅速取得製品,進行產品功能性應用及設計上之修正,藉以縮短產品開發時程及節省開發費用,並增加市場競爭力,更期能達到實用化技術之目的。

In order to response the market increasing need, and to improve the traditional manufacturing process technique, and to satisfy many kinds of industry requirement, the application of rapid prototyping technique has grown up rapidly in the world.
In this research, a new rapid process has been investigated to combine the RP/RT technique with injection molding and Investment casting process to manufacture a propeller. First, the 3D CAD program, Pro/Engineer, is used to create a propeller 3D CAD model, and find out a parting line from the propeller blade, and also extend the parting line to the model boundary to generate a mold parting surface. Therefore, the 3D propeller solid model can be constructed, and the RP reverse core model can also be constructed by cutting out the block from the propeller model. By using an interface program to transfer the CAD model into STL format and download it into the Zcorp 402 3DP rapid prototyping machine, and use gypsum type of powder (type ZP 100) to produce the reverse core mold of propeller. Then, fill the reverse mold with Pb-Sn alloy and metallic resin material to get Pb-Sn injection mold and metallic resin material injection mold separately. Another process is also used to dip the reverse mold into ZrO2 slurry for coating, and after it is solidified, fill it with aluminum alloy to get an aluminum alloy injection mold.
In order to ensure the size accuracy and surface luminosity for the rapid tooling, a CAD/CAM program is also used to convert the 3D propeller CAD model into the NC manufacturing program, and apply it with a CNC machine center to finish the surface. After surfacing the Pb-Sn injection mold and metallic resin material injection mold, the wax propeller prototypes can be injected from an injection machine, and the propeller metal prototypes can be generated rapidly and accurately by using the Investment Casting process to the wax prototypes. The MoldFlow analysis program is also used to find out the optimum molding parameters of the injection process with the aluminum alloy mold, and the precise plastic propellers can be injected from an injection machine rapidly.
The advantage of this process is that by combining Zcorp 402 3DP rapid prototyping system with CNC machining center, we can produce Pb-Sn alloy injection mold, metal resin injection mold, and aluminum alloy injection mold easily, then the accurate propeller metal prototypes and plastic prototypes can be got rapidly. This process provides the product develop engineers a quick way to get product for product function test and design modification. In this research, it demonstrates that this process is practical to save product developing time and expenses, and also increase market competition.

目 錄
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究方法 4
1.4 論文架構 6
第二章 快速成型技術之應用 7
2.1 快速成型概論 7
2.2 快速成型原理 8
2.3 快速成型加工方法 10
2.4 快速模具技術 13
2.5 精密脫臘鑄造 18
2.6 Z402 3DP快速成型技術 19
2.6. 1 Z402 3DP快速成型系統簡介 19
2.6.2 Z402 3DP快速成型系統製程原理 20
2.6.3 Z402 3DP快速成型系統製程參數 22
第三章 螺槳成型實驗 24
3.1 實驗設備與材料 24
3.2 螺槳CAD模型 27
3.3 螺槳RP原型 32
3.4 射臘模具 34
3.4.1 鉛錫合金射臘模具 34
3.4.2 金屬樹脂射臘模具 37
3.5 射出模具 40
3.6 相關模具精修加工 49
3.7 螺槳成型 51
3.7.1 射臘成型 51
3.7.2 脫臘鑄造成型 53
3.7.3 射出成型 55
3.8 成型件輪廓誤差分析 59
第四章 研究結果與討論 66
4.1 螺槳模仁3D CAD Model建構討論 66
4.2 螺槳快速原型製作與處理 67
4.3 鉛錫合金射臘模具成型討論 69
4.4 金屬樹脂射臘模具成型討論 71
4.5 鋁合金快速射出模具成型討論 73
4.6 模具精修加工探討 75
4.7 鉛錫合金與金屬樹脂射臘模具射臘成型討論 80
4.8 螺槳精密脫臘鑄造成型討論 83
4.9 快速射出模具模流分析討論 85
4.10快速射出模具射出成型結果討論 87
4.11螺槳金屬與塑膠件尺寸誤差探討 90
4.12 RP/RT/CNC製程優缺點探討 92
第五章 結論與未來發展方向 97
5.1 結論 97
5.2 未來發展方向 99
參考文獻 100
附錄
A 瑞士Ciba RP4036R/RP1511H高溫模具樹脂之材料物理性質 104
B 金屬樹脂、鉛錫合金快速射臘模具圖 105
C 鋁合金快速射出模具圖 108

參考文獻
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