机械原理课程设计-压片成型机

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自动压片成形机

一、

工作原理及工艺动作过程

自动压片成形机是将具有一定湿度的粉状原料（如陶瓷干粉、药粉）压制成适当厚度的圆片（如压制陶瓷圆形片坯、药片等）。

压片成形机由电动机驱动，经减速装置减速后，再经由传动机构带动执行构件运动，完成自动压片的功能。执行构件主要完成以下工艺动作：

1、 送料。将粉料输送到型腔内。

2、 压形。送料完成后，冲头将型腔中的粉料压制成片。

3、 顶出。将压好的片坯顶出型腔。

4、 送出成品。将片坯送离型腔口位置。 <

各动作均由机器自动完成。

二、

设计数据及要求

设计数据见表1。

表1 压片成形机设计数据

设计要求：

1、 为保证成型质量，粉料在压制成形后有约秒的保压时间。

2、 冲头压力较大，故要求压片机构具有增力功能，以减小速度波动、减小原动机功率。

3、 机械运动方案力求简单。 三、

设计方案提示

压片机组成机构参见图1。各执行机构大至包括：实现上冲头运动的主体加压机构、实现下冲头运动的辅助加压机构以及实现料筛运动的上下料机构。各执行机构必须满足工艺上的运动要求，可有多种不同形式的机构供选择。

执行构件的工艺动作分解见

图1 压片机机构组成

移动

移动

移动

图2。

1、传动系统Ⅰ驱动料筛往复运动，完成上料和卸料。上料时料筛移动到型腔口上方，同时将已压制成形的片坯推离（图2a ），然后通过往复振动将粉料筛入圆筒形型腔（图2b ）。

2、压形可采用上下两个冲头在型腔内相对冲压使粉料成形。 ；

传动系统Ⅱ作为主体机构驱动上冲头往复运动；传动系统Ⅲ作为辅助加压机构驱动下冲头往复运动，与上冲头配合共同完成压形（图2d ）。为防止上冲头进入型腔时粉料扑出，在上料完成后、上冲头进入型腔前，下冲头先下沉3mm （图2c ）。

可通过对主体机构进行运动分析以及冲头相对于曲柄转角的运动线图，检查保压时间是否满足要求。

3、成形后由下冲头继续上移顶出片坯（图2e ）。

4、型腔深度约取28mm 。

5、因上冲头上升后要留出料筛进退的空间，故上冲头行程要求有90~100mm 。

由于机器的工作压力大、行程短，建议采用肘杆式增力冲压机构作为主体机构，见图3。该机构由曲柄摇杆机构ABCD 和摇杆滑块机构DCE 串联而成，先设计摇杆滑块机构。为了保压，要求摇杆CD 在铅垂位置±2°范围内时滑块5的位移量≤。据此可得摇杆CD 的长度l 3：

︒

--︒-+≤

2sin 2cos 14

.02

2

3λλl

式中：λ——摇杆滑块机构DCE 中，连杆长l 4与摇杆长l 3之比，即λ=l 4/l 3，一般取1~2。

/

摇杆的摆角以小于60°为宜。根据上冲头的行程，可得摇杆的另一极限位置。

设计曲柄摇杆机构ABCD 时，为了增力，曲柄的回转中心A 可在垂直于摇杆铅垂位置C ＇D 且过摇杆活动铰链C ＇的直线上适当选取，以改善机构在冲头下极限位置附近的传力性能。根据摇杆的三个位置（±2°位置和两个极限位置），确定与之对应的曲柄的三个位置，其中当摇杆位于两个极限位置时，曲柄应在与连杆共线的位置，曲柄另一位置可根据保压时间设定，因此可根据两连架杆的三组对应位置设计此机构。设计完成后，应检查曲柄存在条件，若不满足要求，则重新选择曲柄回转中心。也可在选择曲柄回转中心后，根据摇杆两极限位置时曲柄和连杆共线的条件，确定连杆和曲柄长度。在检查摇杆在铅垂线±2°位置时，注意曲柄对应转角是否满足保压时间的要求。曲柄回转中心离摇杆铅垂线越远，机构行程速比变化系数越小，冲头在下极限位置附近的位移变化越小，但机构尺寸越大。

下冲头的辅助加压机构可采用凸轮机构。推杆运动规律曲线可根据运动循环图确定。设计时，要正确确定凸轮基圆半径。为了便于传动，可将筛料机构置于主体机构的曲柄的同侧。整个系统采用一台电动机集中驱动。要注意主体机构的曲柄和辅助加压的凸轮机构初始位置间的相位关系，否则机器将不能正常工作。

(a) (b) (c) (d) (e)

1—料筛；2—下冲头；3—上冲头；4—片坯

图2 压片机工艺动作分解

图3 肘杆式增力机构

进行机构动态静力分析时，要考虑各杆（曲柄除外）的惯性力、惯性力偶矩以及冲头的惯性力（冲头质量、各杆质量见表1，质心位于杆长中点）。冲压时的生产阻力可取为常数。

计算飞轮转动惯量时可不考虑其它构件的转动惯量，飞轮安装位置自行确定。确定电动机所需功率时，还应考虑下冲头运动和筛料运动所需功率。

四、设计任务

1、方案设计。进行机器的功能分解和机构选型。压片成形机一般要包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构三种机构。画出机器的运动方案示意图和运动循环图。

拟定运动循环图时，各执行构件的初始位置可根据具体情况安排，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。

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2、机构尺度综合。3人一组，根据选定的方案，每人设计一种机构（运动简图设计），并进行运动分析。

设计凸轮机构时，可自行确定从动件运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角和最小曲率半径。

设计飞轮。

3、绘制机构运动简图。

4、动态仿真。部分学生可进一步完成机器的动态仿真等环节，以检验机器设计的合理性和可行性。

5、编写设计说明书。说明书字数约3000，内容包括：设计题目、任务书、目录、方案比较选择、设计计算、设计小结和参考资料等。

五、设计进度

布置设计题目以及设计准备 2天

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比较、分析、确定设计方案 2天

分析和编写程序 2天

程序调试 4天

绘制机构运动简图 2天

整理编写设计说明书 1天

机动 1天

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