机械原理压片成形机设计方案

机械原理压片成形机设计方案

1.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（如瓷干粉、药粉）定量送入压形位置，经压制成形后脱离该位置。机器的整个工作过程（送料、压形、脱离）均自动完成。该机器可以压制瓷圆形片坯、药剂（片）等。

2. 工作原理及工艺动作过程

1. 干粉料均匀筛入圆筒形型腔。

2. 下冲头下沉3mm ，预防上冲头进入型腔是粉料扑出。

3. 上、下冲头同时加压，并保持一段时间。

4. 上冲头退出，下冲头随后顶出压好的片坯。

5. 料筛推出片坯。

其工艺动作的分解如图1、2、3、4

料筛

型腔

下冲头

粉料

21

3

下冲

上冲

5 下冲头

上冲头

8

片

下冲

3 .设计原始数据及设计要求

1、.压片成形机设计数据

电动机转速/（r/min）：1450；生产率/(片/min)：10；冲头压力/N：150 000；机器运转不均匀系数/δ：0.10；

2、上冲头、下冲头、送料筛的设计要求：

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（如图 1.2a ）。

（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（如图 1.2b ）。

（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 85~90mm ，推卸片坯(如图1.2c)

φ

φ

φ图1.2

4．功能分解及机构选用

该干粉压片机通过一定的机械能把原料（干粉）压制成成品，其功能分解如下图

设计干粉压片机，其总功能可以分解成以下几个工艺动作：(1) 送料机构：为间歇直线运动 , 这一动作可以通过凸轮完成

(2) 筛料：要求筛子往复震动，这一动作可以通过凸轮完成

(3) 推出片坯：下冲头上升推出成型的片坯

(4) 送成品：通过凸轮推动筛子来将成型的片坯挤到滑道

(5) 上冲头往复直线运动，最好实行快速返回等特性。

(6) 下冲头间歇直线运动，这一动作可以通过凸轮完成。

五．重要机构方案评估及数据

（1）上冲头机构方案选用：

方案一：

方案一为一凸轮机构，能很好的实

现所需要的运动变化，机构由一个

凸轮为原动件带动从动件做上下

移动，应用围较广可调性高运转精

度大，可完成工作需要。自由度：

S=3n-2PL-PH=3*2-2*2-1=1

由于上冲头总行程为100cm，使用

凸轮机构会使凸轮的曲率半径变大，滚子与凸轮的压力角变大，容易磨损构件，基圆大小很难确定，设计难度高，也不容易生产加工，冲头下压力不足，导致产品不合格，所以方案一虽可行但不适用于上冲头的设计使用，暂不选。

方案二：

方案二为一曲柄摇杆机构，

由曲柄为主动件带动摇杆摇

动以及滑块上下运动，应用

围广可调性高运转精度较高

计算自由度：

S=3n-2PL-PH=3*3-2*4=1

可实现运动需要。具有很好

的传动性，结构简单，经济性好，工业制造较为简单，维修跟换方便，可大批量制造生产，暂为最佳选择。

综上所述，在两个方案中，方案二为最佳方案。

设定方案二中的各杆长度

设定摇杆长度

选取λ=1.5 代入公式：

r

≤

︒

-

︒

-

+-2

sin

2

cos

1

4.0

2

2

λ

λ

得r≤657㎜∴选取r=500㎜;

∴L =r×λ=500×1.5=750㎜;即A=500mm，B=750mm

由下图计算可知滑块行程h=1250-1153.7933≈96mm，此时A杆转过28°，即A杆右极限转角为28°，满足摆角小于60°的要求。

又因设计要求中上下冲头需要有保压时间为0.4s，推算杆A左极限位置到垂直位置角度为2°。计算形成速比系数K=180+62/180-62=2.05

具有急回特性。

通过图解法可以求出曲柄摇杆机构中曲柄与连杆的长度，如下图：如图所示，AB为摇杆，BC为连杆，ED为曲柄；

因为COS28=AB/AF+FE Tan28°=(BC+CE)/AB BC=EF+EC AB=AF=500mm ∴BC=146.2㎜ ED=79.9㎜ AE=566.3mm

检验曲柄存在条件

ED=79.9mm，BC=146.2mm, AF=500mm, AE(机架)=566.3mm

满足杆长之和定理，即AD+AB≤CD+BC,确保了曲柄的存在。

综上所述上冲头肘杆机构的尺寸设计如下：

曲柄 79.9㎜曲柄连杆 146.2㎜

摇杆 500㎜滑块连杆D 750 ㎜

（2）下冲头机构设计方案

用凸轮驱动下冲头

设计凸轮参数：

基圆半径r。=40mm, 偏距e=0 ,滚子半径r=10mm，推杆行程h=21mm 最大压力角为28.7891°，小于许用压力角30°。

满足要求的其运动规律为：