機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)壓片機(jī)設(shè)計(jì)說明書

1、青島理工大學(xué)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題目：干粉壓片機(jī)學(xué)校：洛陽理工學(xué)院院系：機(jī)電工程系專業(yè)：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造班級(jí)：z080314設(shè)計(jì)者：李騰飛（組長） 李鐵山 杜建偉指導(dǎo)老師：張旦聞2010年1月1日星期五 課 程 設(shè) 計(jì) 評(píng) 語課程名稱：干粉壓片機(jī)的機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：干粉壓片機(jī)設(shè)計(jì)成員：李騰飛（組長） 李鐵山 杜建偉指導(dǎo)教師：張旦聞指導(dǎo)教師評(píng)語： 2010年1月1日 星期五前言干粉壓片機(jī)裝配精度高，材質(zhì)優(yōu)良耐磨損，穩(wěn)定可靠，被公認(rèn)為全國受歡迎產(chǎn)品。特別是現(xiàn)在的小型干粉壓片機(jī)，市場(chǎng)前景很好。很多小型企業(yè)不可能花高價(jià)去買大型的，而且得不嘗試，所以小型壓片機(jī)更少中小型企業(yè)青睞。例如蚊香廠、魚藥飼

2、料廠、消毒劑廠、催化劑廠都相繼使用。本機(jī)還可改為異形沖模壓片。由于該機(jī)型相對(duì)于其他機(jī)型壓力較大，壓片速度適中，因而受到生產(chǎn)奶片、鈣片、工業(yè)、電子異形片的廠家歡迎。相信本廠品會(huì)給您帶來良好的企業(yè)效應(yīng)。編者：洛陽理工學(xué)院 第二小組日期：2010年1月1日 星期五目 錄一. 設(shè)計(jì)題目 51.工作原理以及工藝過程 52.原始數(shù)據(jù)以及設(shè)計(jì)要求 5二. 設(shè)計(jì)題目的分析 51. 總功能分析 52. 總功能分解 53. 功能元求解 64. 運(yùn)動(dòng)方案確定 75. 方案的評(píng)價(jià) 96. 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 107. 尺度計(jì)算 118.下沖頭對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī) 139.下沖頭對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)的位移曲線 13

3、三. 干粉壓片機(jī)各部件名稱以及動(dòng)作說明 14四. 參考書目 14五. 新得體會(huì) 14一、設(shè) 計(jì) 題 目干粉壓片機(jī)1.1、 工作原理及工藝動(dòng)作過程干粉壓片機(jī)的功用是將不加粘結(jié)劑的干粉料（如陶瓷干粉、藥粉）定量送入壓形置壓制成 × h 圓型片坯， 經(jīng)壓制成形后脫離該位置。機(jī)器的整個(gè)工作過程（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。其工藝動(dòng)作的分解如圖11圖11 工藝動(dòng)作分解（ 1 ） 料篩在模具型腔上方往復(fù)振動(dòng)，將干粉料篩入直徑為 34/26mm 、深度為 30m m的筒形型腔，然后向左退出 45 mm 。（ 2 ） 下沖頭下沉 4mm ，以防上沖頭進(jìn)入型

4、腔時(shí)把粉料撲出。（ 3 ） 上沖頭進(jìn)入型腔 4mm 。（ 4 ） 上、下沖頭同時(shí)加壓，各移動(dòng) 12mm ，將產(chǎn)生壓力，要求保壓一定時(shí)間，保壓時(shí)約占整個(gè)循環(huán)時(shí)間的 1/10 。（ 5 ） 上沖頭退回，下沖頭隨后以稍慢速度向上運(yùn)動(dòng)，頂出壓好的片坯。（ 6 ） 為避免干涉，待上沖頭向上移動(dòng) 90mm 后，料篩向右運(yùn)動(dòng)推走片坯，接著料篩往復(fù)振動(dòng)，繼續(xù)下一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)。1.2、 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求(1) 精壓成形制品生產(chǎn)率為每分鐘 24 件；(2) 行程速比系數(shù) K=1.2(3) 被壓工件的外形是直徑為 26 mm ，厚度為 5mm 的圓形片坯二、設(shè)計(jì)題目分析2.1、總功能分析根據(jù)題目要求，要最終將干

5、粉壓制成片坯。若要求獲得質(zhì)量較好的成品，可采用諸多方法。下面采用黑箱法進(jìn)行分析：由黑箱法分析可得到：為了達(dá)到高效、方便的目的，采用機(jī)械自動(dòng)加工的方法比較好，因此本題采用了自動(dòng)加工的方法壓制片坯。2.2、總功能分解 該干粉壓片機(jī)通過一定的機(jī)械能把原料（干粉）壓制成成品，其功能分解如圖21圖21 總功能分解設(shè)計(jì)干粉壓片機(jī)，其總功能可以分解成以下幾個(gè)工藝動(dòng)作：(1) 送料機(jī)構(gòu)：為 間歇直線運(yùn)動(dòng) , 這一動(dòng)作可以通過凸輪上升段完成(2) 篩料：要求篩子往復(fù)震動(dòng)(3) 推出片坯：下沖頭上升推出成型的片坯(4) 送成品：通過凸輪推動(dòng)篩子來將成型的片坯擠到滑道(5) 上沖頭往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，最好實(shí)行快速返回等特

6、性。(6) 下沖頭間歇直線運(yùn)動(dòng)。例如下表所示的樹狀功能圖：圖22樹狀功能分解2.3、根據(jù)功能的要求，進(jìn)行功能元求解干粉壓片機(jī)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能圖如下：圖23運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能干粉壓片機(jī)運(yùn)動(dòng)方案選擇矩陣如圖24 運(yùn)動(dòng)方案圖24 運(yùn)動(dòng)方案由上表所列矩陣可知，可能的運(yùn)動(dòng)方案數(shù)目為N=4*4*4*3*3=576種。從此方案中剔除明顯不合理的，在進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)：是否滿足運(yùn)動(dòng)要求；是否滿足載要求；運(yùn)動(dòng)精度；制造工藝；安全性；是否滿足動(dòng)力源、生產(chǎn)條件等限制。根據(jù)題目要求，功能元減速A而言，帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，能緩和沖擊， 有過載保護(hù)作用，安裝維修要求不高成本底。齒輪傳動(dòng)工作可靠，效率高，易制造和精確加工。

7、故可選用帶傳動(dòng)或蝸桿傳動(dòng)。減速B ：齒輪或蝸桿傳動(dòng)能滿足定速比傳動(dòng)要求，且精度較高。應(yīng)用范圍廣，承載能力大的優(yōu)點(diǎn)，故選齒輪或蝸桿傳動(dòng)。對(duì)于上沖頭運(yùn)動(dòng)C ，要實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線移動(dòng)，還有考慮急回特性。因此選曲柄滑塊或搖桿機(jī)構(gòu) 。送料機(jī)構(gòu)D主要作用是將胚料送到加工位置，且能實(shí)現(xiàn)間歇要求，對(duì)承載能力要求低，故采用凸輪或蝸桿機(jī)構(gòu)。下沖頭運(yùn)動(dòng)E雖然需要較高的承載能力，但下沖頭中可以加兩個(gè)擋板來增加其承載能力，且 要實(shí)現(xiàn)間歇要求，可靠性好，故采用凸輪機(jī)構(gòu)完成下沖頭的動(dòng)作。綜上所述，可初步確定兩個(gè)方案， 如表中實(shí)線、虛線所示的方案方案1 ： A3+B4+C3+D1+E2方案2 ： A1+B3+C4+D2+E22.

8、4、運(yùn)動(dòng)方案的確定方案示意圖如下：圖25 方案一圖26 方案二2.5、方案評(píng)價(jià)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的擬訂和設(shè)計(jì)，最終要求通過分析比較以提供最優(yōu)的方案。一個(gè)方案的優(yōu)劣通過系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)來確定。下面用機(jī)械選型的評(píng)價(jià)體系，它可用視圖的方法來表示：根據(jù)個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)相互關(guān)系，建立評(píng)價(jià)模型為：H=U1*U2*U3*U4*U5在式中U1=S1+S2 U2=S3+S4+S5+S6 U3=S7+S8+S9+S10 U4=S11+S12+S13+S14 U5=S15+S16+S17 上述表達(dá)式表示 U1 、 U2 、 U3 、 U4 、 U5 各指標(biāo)之間采用了乘法原則，而它們之間用了加法原則。根據(jù)題目要求，功能元比較如 表

9、1 ：方案中機(jī)構(gòu)的性能、特點(diǎn)、評(píng)價(jià)表 1性能指標(biāo)具體指標(biāo)評(píng)價(jià)帶傳動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)曲桿滑塊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單六桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)A功能A1運(yùn)動(dòng)規(guī)律定比傳動(dòng)定比傳動(dòng)和移動(dòng)定比傳動(dòng)任意性較差能達(dá)到有限精度基本上任意定比傳動(dòng)和移動(dòng)A2傳動(dòng)精度高高高較高較高高B工作性能B1應(yīng)用范圍較廣廣較廣較廣較廣廣B2可調(diào)性很好較差一般較好較差較差B3運(yùn)動(dòng)精度較高較高較高高較高高B4承載能力大大大較大較小大CC1加速度峰值小小較大較大較小小C2噪音小小一般較小較大較小C3耐磨性較好較好一般較好差較好C4可靠性可靠可靠可靠可靠可靠可靠DD1制造難度較易較難易易難較難D2制造誤差敏感性敏感敏感敏感不敏感敏感敏感D3調(diào)整方便性較方

10、便較便較方便方便較麻煩方便D4能耗大小一般一般一般一般一般一般EE1尺寸較大較小較小較大較小較小E2重量較輕較重較輕較輕較重較重E3結(jié)果復(fù)雜度簡(jiǎn)單一般一般簡(jiǎn)單復(fù)雜復(fù)雜表示上述兩個(gè)機(jī)構(gòu)方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)值及計(jì)算結(jié)果。表中，所以的指標(biāo)值分為 5 個(gè)等 級(jí) ：“ 很好 ” 、 “ 好 ” 、 “ 較好 ” 、 “ 不太好 ” 、 “ 不好 ” ，分別用 1 、 0.75 、 0.5 、 0.25 、 0 表示。如表2：表2評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)工程評(píng)價(jià)法方案一方案二U1S10.750.75S210.75U2S310.75S40.750.5S50.751S60.750.75U3S70.750.75S80.

11、750.5S90.750.5S100.750.75U4S110.750.5S120.50.5S130.750.5S140.50.5U5S150.750.75S160.50.75S170.750.75H值85.3156.95由表中 H 值可知，方案 1 較方案 2 好，故可優(yōu)先選用方案 1 為最終方案。 2.6、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖從上述工藝過程可以看出，由主動(dòng)件到執(zhí)行件有三支機(jī)構(gòu)系統(tǒng)順序動(dòng)作，畫出 運(yùn)動(dòng)傳遞框圖如下圖27圖27 循環(huán)圖從整個(gè)機(jī)器的角度上看，它是一種時(shí)序式組合機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，所以要擬訂運(yùn)動(dòng)循環(huán) 圖 。以該主動(dòng)件的轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)（ 0360 ），以機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)畫出位移曲線。運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖上

12、的位移曲線主要著眼于運(yùn)動(dòng)的起迄位置，而不是其精確的運(yùn)動(dòng)規(guī) 律 。料篩從推出片坯的位置經(jīng)加料位置加料后退回最左邊（起始位置）停歇。下沖 頭即下沉 4mm （如下圖中 ）。下沖頭下沉完畢，上沖頭可下移到型腔入口處（如圖 中 ），待上沖頭到達(dá)臺(tái)面下 4mm 處時(shí)，下沖頭開始上升，對(duì)粉料兩面加壓，這時(shí)，上、下沖頭各移動(dòng) 12mm （如圖中 ），然后兩沖頭停歇保壓（如圖中 ），保壓時(shí) 間約 0.2s ，即相當(dāng)于主動(dòng)件轉(zhuǎn) 36 度左右。以后，上沖頭先開始退出，下沖頭稍后并稍慢地身上移動(dòng)到和臺(tái)面平齊，頂出成形片坯（ 如圖中 ） 。下沖頭停歇待卸片坯時(shí)，料篩已推進(jìn)到形腔上方推卸片坯（ 如圖中 ） 。然后，下沖

13、頭下移 24cm 的同時(shí)，料 篩振動(dòng)使篩中粉料篩入形腔（ 如圖中 ） 而進(jìn)入下一循環(huán)。2.7、尺度計(jì)算A. 上沖頭B. 下沖頭C. 對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)D. 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)E 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)F. 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)G. 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)H.料篩I.圓錐齒輪J. 圓錐齒輪K.L 傳動(dòng)齒輪M.傳動(dòng)齒輪N.傳動(dòng)蝸桿O.電動(dòng)機(jī)圖28 方案說明圖執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算根據(jù)選定的驅(qū)動(dòng)電機(jī) ( 在圖中沒畫出 ) 的轉(zhuǎn)速 n=940r/min 和 生產(chǎn)率為 24 件 / 分鐘， 它傳動(dòng)系統(tǒng)的總速比為： I=940/24 =39.2 k=1.2=180°*( k-1)/(k+1)=180°*(1.2-

14、1)/(1.2+1)=16.4°以下壓力角和模數(shù)均取標(biāo)準(zhǔn)值 =20 m=5第一級(jí)皮帶減速 I= 4 z1=17 z2= 68第二級(jí)齒輪減速 I= 9.8 z1=17 z2= 167已知如圖：n1=n1=n1=24 r/min ； n5 =n6=24 r/min取蝸桿齒數(shù) z 3 =z 5 =4，則查表可知：d=50mm, =21°4805; z 6 =z 4 =53,則 ：n 5=n 6 z 6 /z 5 =318r/min=n 5N 3 =n 4 z 4 /z 3 =318r/min=n 3取 z 5 =20 z 3 =17 z 2 =30 則 z 1 =n 5 z 5

15、/n 1 =265 ；d=mz=1325mm3=arctan17/30=29.5°2 =90°-29.5°=60.5°n2 =n2=n3 =z3/z2 =318*17/30=184r/min取 z 2 =15 則 z 1 =115, 1 =arctan15/115=7.43° 2 =90° -7.43° =82.57°綜合以上計(jì)算可得定軸輪系傳動(dòng) 7 個(gè)齒輪設(shè)計(jì)如表3：表32.8、下沖頭對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī) 圖29 凸輪機(jī)構(gòu)2.9、下沖頭對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)的位移曲線圖210 位移曲線三、干粉壓片機(jī)動(dòng)作

16、說明各級(jí)傳動(dòng)都為齒輪或蝸輪蝸桿傳動(dòng)，傳動(dòng)精度高，運(yùn)動(dòng)可靠；上沖頭由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)精度高，移動(dòng)料篩至下沖頭的型腔上方等待裝料，并將上一循環(huán)已成型的工件推出（卸料）然后料篩震動(dòng)，將粉料篩入型腔，下沖頭下沉一定深度 Y ，以防止上沖頭向下壓制時(shí)將粉料撲出然后上沖頭繼續(xù)向下，下沖頭向上加壓，并在一定時(shí)間內(nèi)保持一定的壓力；而后上沖頭快速退出下沖頭隨著將成型的工件推出型腔 ，這便完成了一個(gè)循環(huán)周期。由于要求每分鐘制成成品 24 件。所以要求 C 、 D 、 E 轉(zhuǎn)速同步，且轉(zhuǎn)速均為 24r/min 。四、參考書目（ 1 ）孫桓、 陳作模主編 機(jī)械原理高等教育出版社， 2000（ 2 ）朱保利、吳暉等編 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 南昌航空工業(yè)學(xué)院出版（ 3 ）孟憲源、姜琪主編 機(jī)構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社， 2004（ 4 ） 侯珍秀主編 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2000（ 5 ）黃繼昌、徐巧魚等編 實(shí)用機(jī)械機(jī)構(gòu)圖冊(cè) 人民郵電出版社， 1996五、心得體會(huì)這是我們步入大學(xué)之后的第一次做課程設(shè)計(jì)，但在張老師的指導(dǎo)和同學(xué)的互相幫助下還是按時(shí)完成了設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)讓我體會(huì)很深，也學(xué)到了很多新東西。 在這次課程設(shè)計(jì)中，充分利用了所學(xué)的機(jī)械原理知識(shí)，根據(jù)使用要求