機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)——壓片成形機(jī).doc

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-壓片成型機(jī)設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)題目：壓片成形機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)壓片成形機(jī)，將具有一定濕度的粉狀原料（如陶瓷干粉、藥粉）定量送入壓型位置，經(jīng)壓制成形后(厚5mm)脫離該位置。機(jī)器的整個(gè)工作過(guò)程（送料、壓形、脫離）均自動(dòng)完成。該機(jī)器可以壓制陶瓷圓形片坯、藥劑（片）等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表格如表1所示。表1 壓片成形機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 方案號(hào) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min) 生產(chǎn)率(片 /min) 成品尺寸h (mm * mm )沖頭壓力( kg )A 1460 20 10060 15,000 B 970 15 6035 10,000 C 970 20 4020 10,000 圖1 壓片成形機(jī)工藝動(dòng)作 如圖1所示，壓片成形機(jī)的工藝動(dòng)作是：1. 料篩在模具型腔上方往復(fù)振動(dòng)篩料，將干粉料均勻篩入圓筒形型腔，然后退回（圖1a ）。2. 下沖頭下沉3mm，預(yù)防上沖頭進(jìn)入型腔時(shí)粉料撲出（圖1b ）。3. 上、下沖頭同時(shí)加壓（圖1c ），下沖頭上升8mm，上沖頭下降11mm，保持0.4s。4. 上沖頭退出，下沖頭繼續(xù)上升16mm，將成形片坯頂?shù)脚c臺(tái)面平齊后停歇（圖1d ）。5. 片坯被推出（圖1e ），下沖頭再下移21mm到待料位置（圖1b）。6. 因上沖頭上升后要留有料篩進(jìn)入的空間，故其行程為90-100mm。因沖頭壓力較大，因而加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有增力功能。設(shè)計(jì)1. 壓片成形機(jī)一般至少包括凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu)；至少設(shè)計(jì)出三種能實(shí)現(xiàn)該分類機(jī)運(yùn)動(dòng)形式要求的機(jī)構(gòu)。 2. 設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)，并確定其傳動(dòng)比分配（皮帶傳動(dòng)傳動(dòng)比 i 2 ，每級(jí)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比 i 7.5 ）。3. 畫出機(jī)器的運(yùn)動(dòng)方案示意圖，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖與運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖時(shí)，執(zhí)行構(gòu)件的動(dòng)作起止位置可根據(jù)具體情況重疊安排，但必須滿足工藝上各個(gè)動(dòng)作的配合，在時(shí)間和空間上不能出現(xiàn)“干涉”。 4. 設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)，自行確定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇凸輪基圓半徑，校核其最大壓力角，計(jì)算凸輪廓線。5. 設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)。6. 對(duì)壓片成型機(jī)進(jìn)行三維造型和動(dòng)態(tài)仿真，并畫出料篩，上，下沖頭的位移，速度和加速度曲線。7. 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。 二、機(jī)器功能分析1. 上沖頭完成往復(fù)直移運(yùn)動(dòng)（鉛錘上下），下移至終點(diǎn)后有短時(shí)間的停歇，起保壓作用，保壓時(shí)間為0.4秒左右。因沖頭上升后要留有料篩進(jìn)入的空間，故沖頭行程為90100mm 。因沖頭壓力較大，因而加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有增力功能（圖2a ）。2. 下沖頭先下沉3mm，然后上升8mm，加壓后停歇保壓，繼而上升16mm，將成型片坯頂?shù)脚c臺(tái)面平齊后停歇，待料篩將片坯推離沖頭后，再下移21mm，到待料位置（圖 2b）。3. 料篩在模具型腔上方往復(fù)振動(dòng)篩料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料篩在臺(tái)面上右移約4550mm，推卸片坯（2c）。S上 90-100 24S下 (a)8350S料 (b) (c)圖2 設(shè)計(jì)要求 上沖頭、下沖頭與送料篩的動(dòng)作關(guān)系見表2。 表2 動(dòng)作關(guān)系上沖頭 進(jìn)退送料篩 退近休進(jìn)遠(yuǎn)休下沖頭 退近休進(jìn)遠(yuǎn)休三、運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)3.1上沖頭運(yùn)動(dòng) CABD方案1：A,B,C,D四個(gè)桿件，D上固連上沖頭，該機(jī)構(gòu)滿足加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有的增力功能。但是此機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)比較麻煩，尤其是各個(gè)桿件的尺寸設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算比較繁瑣，而且比較容易發(fā)生各個(gè)桿件之間的干涉。方案2：121為渦輪蝸桿，2為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，產(chǎn)生的壓力較大，滿足上沖頭的增力要求，傳動(dòng)比較平穩(wěn)、準(zhǔn)確，但是成本較高 ，效率比較低。方案3：渦輪蝸桿和曲柄導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)，滿足上沖頭的設(shè)計(jì)要求，但較復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性不好，造價(jià)較高。綜上選擇方案23.2下沖頭運(yùn)動(dòng)方案1：凸輪機(jī)構(gòu)，下沖頭的設(shè)計(jì)要求有三個(gè)休止階段，即：藥粉進(jìn)入型腔后下沖頭下降3mm并休止，壓制完成后的休止和將藥片推出型腔時(shí)的休止。選用凸輪機(jī)構(gòu)就能很好地實(shí)現(xiàn)此運(yùn)動(dòng)要求，而且設(shè)計(jì)方便，容易實(shí)現(xiàn)，但是機(jī)構(gòu)的磨損較大。方案2：12曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，1為滑塊，2為沖頭，該方案摩擦較大，且產(chǎn)生較大壓力，易磨損，運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性不高。綜上選擇方案1。3.3料篩運(yùn)動(dòng)方案1：四桿機(jī)構(gòu)，可以完成基本動(dòng)作，造價(jià)相對(duì)便宜，但不能很好的完成篩料過(guò)程，而且運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性不夠，故不是理想的選擇。12方案2：該機(jī)構(gòu)在充分利用凸輪機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，加入了創(chuàng)新思維，使得料篩到達(dá)型腔上方時(shí)來(lái)回小幅度震動(dòng)，完成篩料動(dòng)作，而且運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)，但是蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率較低，且造價(jià)很高，在要求不高的情況下可以選用皮帶代替。四、運(yùn)動(dòng)方案擬定及運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖組裝方案一(辜美章)：12ABC DEFGA：電動(dòng)機(jī) B:凸輪 C:連桿機(jī)構(gòu) D:上沖頭 E:料篩 F:下沖頭 G:與帶輪固連的連桿動(dòng)作過(guò)程：1. 電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)皮帶傳動(dòng)使得凸輪B和連桿G運(yùn)動(dòng)起來(lái)，凸輪B運(yùn)動(dòng)通過(guò)皮帶傳送使得連桿機(jī)構(gòu)C運(yùn)動(dòng)。2. 凸輪B轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)料篩運(yùn)動(dòng)，使得藥粉進(jìn)入型腔，而后料篩移開3. 連桿G運(yùn)動(dòng)完成下沖頭的向下運(yùn)動(dòng)4. 連桿機(jī)構(gòu)C運(yùn)動(dòng)使得上沖頭D向下運(yùn)動(dòng)5. 上沖頭與下沖頭做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，完成壓片6. 上沖頭退回，下沖頭向上運(yùn)動(dòng)到與臺(tái)面相平，將壓片推出7. 料篩移動(dòng)使壓片移開，一個(gè)周期運(yùn)動(dòng)完成，如此往復(fù)組裝方案二（房成亮）:12FEBDCA A：電動(dòng)機(jī) B：上沖頭 C：凸輪機(jī)構(gòu) D：料篩 E：與渦輪固連的凸輪 F：下沖頭動(dòng)作過(guò)程：1. 電機(jī)的運(yùn)動(dòng)通過(guò)輪系傳給各個(gè)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)上下沖頭和料篩的往返運(yùn)動(dòng)2. 凸輪C轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)料篩移動(dòng)，使得藥粉進(jìn)入型腔，而后料篩移開3. 凸輪E轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)下沖頭F的小幅度下沉運(yùn)動(dòng)4. 渦輪通過(guò)連桿使上沖頭B向下運(yùn)動(dòng)5. 上沖頭與下沖頭做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，完成壓片6. 上沖頭B退回，下沖頭F向上運(yùn)動(dòng)到與臺(tái)面相平，將壓片推出7. 料篩移動(dòng)使壓片移開，一個(gè)周期運(yùn)動(dòng)完成，如此往復(fù)組裝方案三（江長(zhǎng)云）： C A D FE B G A:電動(dòng)機(jī) B:蝸桿機(jī)構(gòu) C:上沖頭 D:與連桿滑塊機(jī)構(gòu)固連的帶輪 E:料篩 F:下沖頭 G:與凸輪機(jī)構(gòu)固連的帶輪動(dòng)作過(guò)程:1. 電動(dòng)機(jī)A轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)B帶動(dòng)上沖頭上下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)與蝸桿機(jī)構(gòu)固連的帶輪通過(guò)皮帶傳動(dòng)給D，從而帶動(dòng)料篩E運(yùn)動(dòng)，另一方面帶輪D通過(guò)皮帶使帶輪G運(yùn)動(dòng)，通過(guò)其固連的凸輪使得下沖頭F完成動(dòng)作過(guò)程2. 帶輪D運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿帶動(dòng)料篩移動(dòng)，使得藥粉進(jìn)入型腔