機械原理課程設計-壓片成型機設計 一、設計題目：壓片成形機設計自動壓片成形機，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，經壓制成形后(厚5mm)脫離該位置。機器的整個工作過程（送料、壓形、脫離）均自動完成。該機器可以壓制陶瓷圓形片坯、藥劑（片）等。設計數據表格如表1所示。表1 壓片成形機設計數據 方案號 電動機轉速(r/min) 生產率(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 壓片成形機工藝動作 如圖1所示，壓片成形機的工藝動作是：1. 料篩在模具型腔上方往復振動篩料，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，預防上沖頭進入型腔時粉料撲出（圖1b ）。3. 上、下沖頭同時加壓（圖1c ），下沖頭上升8mm，上沖頭下降11mm，保持0.4s。4. 上沖頭退出，下沖頭繼續上升16mm，將成形片坯頂到與臺面平齊后停歇（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入的空間，故其行程為90-100mm。因沖頭壓力較大，因而加壓機構應有增力功能。設計1. 壓片成形機一般至少包括凸輪機構、齒輪機構和連桿機構在內的三種機構；至少設計出三種能實現該分類機運動形式要求的機構。 2. 設計傳動系統，并確定其傳動比分配（皮帶傳動傳動比 i 2 ，每級齒輪傳動傳動比 i 7.5 ）。3. 畫出機器的運動方案示意圖，機構運動簡圖與運動循環圖。擬定運動循環圖時，執行構件的動作起止位置可根據具體情況重疊安排，但必須滿足工藝上各個動作的配合，在時間和空間上不能出現“干涉”。 4. 設計凸輪機構，自行確定從動件運動規律，選擇凸輪基圓半徑，校核其最大壓力角，計算凸輪廓線。5. 設計計算齒輪機構，連桿機構。6. 對壓片成型機進行三維造型和動態仿真，并畫出料篩，上，下沖頭的位移，速度和加速度曲線。7. 編寫設計計算說明書。 二、機器功能分析1. 上沖頭完成往復直移運動（鉛錘上下），下移至終點后有短時間的停歇，起保壓作用，保壓時間為0.4秒左右。因沖頭上升后要留有料篩進入的空間，故沖頭行程為90100mm 。因沖頭壓力較大，因而加壓機構應有增力功能（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，將成型片坯頂到與臺面平齊后停歇，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振動篩料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料篩在臺面上右移約4550mm，推卸片坯（2c）。S上 90-100 24S下 (a)8350S料 (b) (c)圖2 設計要求 上沖頭、下沖頭與送料篩的動作關系見表2。 表2 動作關系上沖頭 進退送料篩 退近休進遠休下沖頭 退近休進遠休三、運動方案設計3.1上沖頭運動 CABD方案1：A,B,C,D四個桿件，D上固連上沖頭，該機構滿足加壓機構應有的增力功能。但是此機構的設計比較麻煩，尤其是各個桿件的尺寸設計時計算比較繁瑣，而且比較容易發生各個桿件之間的干涉。方案2：121為渦輪蝸桿，2為偏置曲柄滑塊機構。該機構簡單，產生的壓力較大，滿足上沖頭的增力要求，傳動比較平穩、準確，但是成本較高 ，效率比較低。方案3：渦輪蝸桿和曲柄導桿滑塊機構，滿足上沖頭的設計要求，但較復雜，運動的穩定性不好，造價較高。綜上選擇方案23.2下沖頭運動方案1：凸輪機構，下沖頭的設計要求有三個休止階段，即：藥粉進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的休止。選用凸輪機構就能很好地實現此運動要求，而且設計方便，容易實現，但是機構的磨損較大。方案2：12曲柄滑塊機構，1為滑塊，2為沖頭，該方案摩擦較大，且產生較大壓力，易磨損，運動的穩定性不高。綜上選擇方案1。3.3料篩運動方案1：四桿機構，可以完成基本動作，造價相對便宜，但不能很好的完成篩料過程，而且運動的平穩性不夠，故不是理想的選擇。12方案2：該機構在充分利用凸輪機構的基礎上，加入了創新思維，使得料篩到達型腔上方時來回小幅度震動，完成篩料動作，而且運動比較平穩，但是蝸輪蝸桿傳動效率較低，且造價很高，在要求不高的情況下可以選用皮帶代替。四、運動方案擬定及運動循環圖組裝方案一(辜美章)：12ABC DEFGA：電動機 B:凸輪 C:連桿機構 D:上沖頭 E:料篩 F:下沖頭 G:與帶輪固連的連桿動作過程：1. 電機的轉動通過皮帶傳動使得凸輪B和連桿G運動起來，凸輪B運動通過皮帶傳送使得連桿機構C運動。2. 凸輪B轉動帶動料篩運動，使得藥粉進入型腔，而后料篩移開3. 連桿G運動完成下沖頭的向下運動4. 連桿機構C運動使得上沖頭D向下運動5. 上沖頭與下沖頭做相對運動，完成壓片6. 上沖頭退回，下沖頭向上運動到與臺面相平，將壓片推出7. 料篩移動使壓片移開，一個周期運動完成，如此往復組裝方案二（房成亮）:12FEBDCA A：電動機 B：上沖頭 C：凸輪機構 D：料篩 E：與渦輪固連的凸輪 F：下沖頭動作過程：1. 電機的運動通過輪系傳給各個蝸輪蝸桿機構，從而實現上下沖頭和料篩的往返運動2. 凸輪C轉動，帶動料篩移動，使得藥粉進入型腔，而后料篩移開3. 凸輪E轉動，實現下沖頭F的小幅度下沉運動4. 渦輪通過連桿使上沖頭B向下運動5. 上沖頭與下沖頭做相對運動，完成壓片6. 上沖頭B退回，下沖頭F向上運動到與臺面相平，將壓片推出7. 料篩移動使壓片移開，一個周期運動完成，如此往復組裝方案三（江長云）： C A D FE B G A:電動機 B:蝸桿機構 C:上沖頭 D:與連桿滑塊機構固連的帶輪 E:料篩 F:下沖頭 G:與凸輪機構固連的帶輪動作過程:1. 電動機A轉動經蝸輪蝸桿機構B帶動上沖頭上下運動，同時與蝸桿機構固連的帶輪通過皮帶傳動給D，從而帶動料篩E運動，另一方面帶輪D通過皮帶使帶輪G運動，通過其固連的凸輪使得下沖頭F完成動作過程2. 帶輪D運動，通過連桿帶動料篩移動，使得藥粉進入型腔