课程设计压片机例子

4.5粉料压片机执行机构设计

粉料压片机是一种把粉状物料压成片状制品的设备，在食品加工、制药业和轻工等领域有着广泛应用。本节设计的粉料压片机成型机构用于瓷片电容器生产过程中的设备，其总功能是瓷片电容器的生产，根据其生产流程，可分解为：干粉料制备、压片、焙烧、制极片、焊引线等，本例即是将干粉料压制成片坯的压片机。它由上冲头、下冲头、料筛等执行机构组成。压片的工艺过程为：

（1）干粉料均匀筛入圆筒型腔，图4.71（a）；干粉用筛入的方法，可免除结块料和杂质进入。

（2）下冲头下沉3mm，图4.71（b）；上冲头到达型腔前，下冲头下沉3mm，是为了防止上冲头下行到型腔时，带动的气流将粉料扑出；

（3）上下冲头对粉料两面加压，并保压一段时间；图4.71（c）；上下冲头同时加压是为了使成品内部材料的致密度趋于一致；而为了使压制的成品形状稳定下来，加

压完成后需停歇一段时间保压。

（4）上冲头先开始退出，下冲头随后并稍慢地向上移动到和台面平齐，将压好的片坯顶出，图4.71（d）；

（5）下冲头停歇待卸片坯，料筛推走片坯，同时完成筛料工作，进入一下个工作循环，图4.71（e）；

（a）（b）（c）（d）（e）

图4.71 压片机运动工艺顺序

设计参数和基本要求：

压片机的有关参数是：片坯直径为34mm，厚度为5mm，圆形片坯；压力机的最大加压力为1.5X105N；生产率为25片/min；驱动电动机为1.7/2.8kw、940/1440r/min。

4.5.1、粉料压片机的工艺动作分解

根据上述工艺过程，可以将压片功能分解为：

（1）粉料上料功能；

（2）加压功能；

（3）压成坯料的下料功能。

将这些功能进行运动化后，发现加压功能可以由上、下两个冲头的运动来实现；而料筛的运动既完成了上料功能，也同时完成了下料功能。于是可得到用料筛、上冲头和下冲头作为上述运动的执行构件，分别由三支机构来实现这三个执行构件的运动。

由此可得执行构件的运动形态、特征和操作方式如下：

（1）上冲头需完成上、下往复直线运动；下移至终点后有短时间停歇或近似停歇，起保压作用；因冲头上升后要留有料筛进入的空间，故冲头行程为90~100mm。最好有急回特性。

（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到待装料装置。所以下冲头也需完成上下直线运动，行程较小，运动具有间歇性。

（3）料筛在台面上向右移到模具型腔上方时，做左右往复振动式料筛动作，然后向左退回；带坯料成型并被退出型腔后，料筛又向右移45~50mm，推卸成型片坯。

4.5.2、压片机运动循环图设计

从上述工艺过程可以看出，由主动件到执行构件有三支机构系统顺序动作，从整个机器的角度来看，是一种时序式组合机构系统，所以拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、执行构件动作时相应主动件的位置，以利于机构系统的设计、装配和调试。

上冲头为主加压机构，主动件每转一圈完成一个运动循环，所以拟定运动循环图时，以该主动件的转角作为横坐标，以机构执行构件的位移为纵坐标画出位移线图。

料筛从推出片坯的位置经加料位置加料后退回最左边（起始位置）停歇（如图4.72①所示）；料筛刚推出，下冲头即开始下沉3mm，如图4.72②所示；下冲头下沉完毕，上冲头可下移到型腔入口处，如图4.72③所示，待上冲头到达台面下3mm时，下冲头开始上升，对粉料两面加压，这时，上下冲头各移8mm，如图4.72④所示，然后两冲头停歇保压，如图4.72⑤所示，保压时间约0.4s，即相当于主动件转60°左右；随后，上冲头先开始退出，下冲头稍后并稍慢地向上移动到与台面平齐，顶出成型片坯，如图4.72⑥所示；下冲头停歇等待卸片坯时，料筛已推进到型腔上方推卸片坯，如图4.72⑦所示；然后，下冲头下移21mm，同时料筛振动使筛中粉料筛入型腔而进入下一循环，如图4.72⑧所示。

在拟定运动循环图时要注意：料筛由传送机构把它送至上、下冲头之间，通过上、下冲头加压把粉料压成片状。根据生产工艺路线方案，此粉料压片机在送料期间上冲头不能压到料筛，只有当料筛不在上、下冲头之间时，冲头才能加压。所以送料和上下冲头之间的运动在时间顺序上有严格的协调配合要求，否则就无法实现机器的粉料压片工艺。

4.72 压片机的运动循环图

另外，各执行构件的动作起讫位置可视具体情况而定。例如，上冲头还未退到上顶点，料筛即可开始移动送进；而料筛尚未完全退回，上冲头已可开始下行，只要料筛和上冲头不发生碰撞即可。这样安排，可增长执行构件的运动时间，较小加速度，从而改善机构的运动和动力性能。

4.5.3、压片机机构方案设计

由上述可知，压片机机构有3个分支：实现上冲头上下运动的主加压机构，实现下冲头上下运动的辅助加压机构，以及实现料筛左右运动的上、下料机构。此外，当各机构按运动循环图确定的相位关系安装后，由于加工和装配都会造成尺寸和位置的误差，从而使执行构件的运动不到位，故对机构和构件间的相对位置或有关尺寸应能做适当调整，也就是说，在设计的机构中需设置能调整相位前后或位移大小的环节。

下面针对其中的上加压机构的设计，说明其具体的设计过程。

1上加压机构方案设计

实现上冲头运动的主加压机构应有下述基本功能：

（1）因为机器生产率为25片/min，即上冲头要完成每分钟25次往复运动，所以机构的主动件的转速应为25r/min，若以电动机为原动力，则主加压机构应有运动缩小（减速）的功能。

（2）因为上冲头是往复运动，所以机构要有运动方向交替变换的功能。

（3）电动机的输出运动是转动，上冲头是直线运动，所以机构要有运动方式转换的功能；

（4）因为有保压阶段，所以机构上冲头在下移行程末端有较长的停歇或近似停歇的功能，保压时间一般大于上冲头一个运动循环周期的1/10；

（5）因为要求冲头有较大的作用力，所以希望机构具有增力的功能，以增大有效作