机械原理课程设计——压片成形机.doc

机械原理课程设计压片成型机设计 PAGE PAGE 2 一、设计题目：压片成形机 设计自动压片成形机，将具有一定湿度的粉状原料（如陶瓷干粉、药粉）定量送入压型位置，经压制成形后(厚5mm)脱离该位置。机器的整个工作过程（送料、压形、脱离）均自动完成。该机器可以压制陶瓷圆形片坯、药剂（片）等。设计数据表格如表1所示。 表1 压片成形机设计数据 方案号 电动机转速(r/min) 生产率 (片 /min) 成品尺寸 Φ×h (mm * mm ) 冲头压力 ( kg ) A 1460 20 100×60 15,000 B 970 15 60×35 10,000 C 970 20 40×20 10,000 图1 压片成形机工艺动作 如图1所示，压片成形机的工艺动作是： 1. 料筛在模具型腔上方往复振动筛料，将干粉料均匀筛入圆筒形型腔，然后退回（图1a ）。 2. 下冲头下沉3mm，预防上冲头进入型腔时粉料扑出（图1b ）。 3. 上、下冲头同时加压（图1c ），下冲头上升8mm，上冲头下降11mm，保持0.4s。 4. 上冲头退出，下冲头继续上升16mm，将成形片坯顶到与台面平齐后停歇（图1d ）。 5. 片坯被推出（图1e ），下冲头再下移21mm到待料位置（图1b）。 6. 因上冲头上升后要留有料筛进入的空间，故其行程为90-100mm。因冲头压力较大，因而加压机构应有增力功能。 设计 1. 压片成形机一般至少包括凸轮机构、齿轮机构和连杆机构在内的三种机构；至少设计出三种能实现该分类机运动形式要求的机构。 2. 设计传动系统，并确定其传动比分配（皮带传动传动比 i ≈ 2 ，每级齿轮传动传动比 i ≤ 7.5 ）。 3. 画出机器的运动方案示意图，机构运动简图与运动循环图。拟定运动循环图时，执行构件的动作起止位置可根据具体情况重叠安排，但必须满足工艺上各个动作的配合，在时间和空间上不能出现“干涉”。 4. 设计凸轮机构，自行确定从动件运动规律，选择凸轮基圆半径，校核其最大压力角，计算凸轮廓线。 5. 设计计算齿轮机构，连杆机构。 6. 对压片成型机进行三维造型和动态仿真，并画出料筛，上，下冲头的位移，速度和加速度曲线。 7. 编写设计计算说明书。 二、机器功能分析 1. 上冲头完成往复直移运动（铅锤上下），下移至终点后有短时间的停歇，起保压作用，保压时间为0.4秒左右。因冲头上升后要留有料筛进入的空间，故冲头行程为90～100mm 。因冲头压力较大，因而加压机构应有增力功能（图2a ）。 2. 下冲头先下沉3mm，然后上升8mm，加压后停歇保压，继而上升16mm，将成型片坯顶到与台面平齐后停歇，待料筛将片坯推离冲头后，再下移21mm，到待料位置（图 2b）。 3. 料筛在模具型腔上方往复振动筛料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料筛在台面上右移约45～50mm，推卸片坯（2c）。 S上 90-100 90-100 Φ 24S下 (a) 24 83 8 3 Φ 50S料 (b) 50 Φ (c) 图2 设计要求 ? ? 上冲头、下冲头与送料筛的动作关系见表2。 表2 动作关系 上冲头 进 退 送料筛 退 近休 进 远休 下冲头 退 近休 进 远休 三、运动方案设计 3.1上冲头运动 CAB C A B D A,B,C,D四个杆件，D上固连上冲头，该机构满足加压机构应有的增力功能。但是此机构的设计比较麻烦，尤其是各个杆件的尺寸设计时计算比较繁琐，而且比较容易发生各个杆件之间的干涉。 方案2： 1 1 2 1为涡轮蜗杆，2为偏置曲柄滑块机构。该机构简单，产生的压力较大，满足上冲头的增力要求，传动比较平稳、准确，但是成本较高 ，效率比较低。 方案3： 涡轮蜗杆和曲柄导杆滑块机构，满足上冲头的设计要求，但较复杂，运动的稳定性不好，造价较高。 综上选择方案2 3.2下冲头运动 方案1： 凸轮机构，下冲头的设计要求有三个休止阶段，即：药粉进入型腔后下冲头下降3mm并休止，压制完成后的休止和将药片推出型腔时的休止。选用凸轮机构就能很好地实现此运动要求，而且设计方便，容易实现，但是机构的磨损较大。 方案2： 1 1 2 曲柄滑块机构，1为滑块，2为冲头，该方案摩擦较大，且产生较大压力，易