機械原理課程設計---粉末成型機

1、<p>　　機械原理課程設計說明書</p><p>　　——粉末成型機運動設計</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　工作原理及工藝動作過程........................</p><p>　　功能要求及技術參數(shù).............................&

2、lt;/p><p>　　設計方案分析及討論 ........................... </p><p>　　參數(shù)選擇及方案成型............................</p><p>　　五、總結及個人體會................................</p><p>　　六 、參考資料.....

3、................................</p><p>　　一、工作原理及工藝動作過程</p><p>　　粉末冶金是將金屬等粉末的混合料，通過壓制成型和燒結而制成零件或成品材料的意志工藝方法。在壓制長徑比h/d1~1.5的圓柱體壓坯時，可采用單項壓制，即壓制時僅一個方向施力。</p><p><b>　　其工作過程如下：<

4、/b></p><p>　　送料器上粉后返回，上模沖開始下行壓制粉末，下模沖開始下行壓制粉末，下模沖固定不動（圖1-1）；</p><p>　　上模沖壓制到位，下模沖固定不動（圖1-2）；</p><p>　　上模沖上行回位，下模沖上頂壓坯脫模（圖1-3）；</p><p>　　送料器推壓坯下料，下模沖固定不動（圖1-4）；</p

5、><p>　　送料器到位后準備上粉，下模沖下行回位。然后接著按此流程運行（圖1-5）。</p><p><b>　　其工作示意圖如下：</b></p><p><b>　?。▓D1-1）</b></p><p><b>　　（圖1-2）</b></p><p>

6、;<b>　?。▓D1-3）</b></p><p><b>　?。▓D1-4）</b></p><p><b>　?。▓D1-5）</b></p><p><b>　　功能要求及技術參數(shù)</b></p><p>　　上模沖壓制機構應具有以下的運動特性：快速接近

7、粉料，慢速等速壓制，壓制到位后停歇片刻（約0.4秒左右）保壓或接近壓制行程終點時再放慢速度而起保壓作用。</p><p>　　脫模機構應使下模沖頂出距離準確，復位時要求速度快而沖擊小。</p><p>　　送粉機構要嚴格遵守壓制周期的運動規(guī)律。</p><p>　　進一步要求：讓上模沖和下模沖的行程可調(diào)。</p><p><b>　

8、　主要技術參數(shù)如下：</b></p><p>　　1、每分鐘壓制次數(shù)為10~40次；</p><p>　　2、壓坯最大直徑為45mm；</p><p>　　3、上模沖最大行程為110mm；</p><p>　　4、送分器行程為115mm；</p><p>　　5、脫模最大行程為45mm；</p>

9、<p>　　6、壓制及脫模能力最大為58KN。</p><p><b>　　設計方案分析及討論</b></p><p>　　經(jīng)過以上的功能分析和技術要求，我們參照其運動效果圖就可知道該粉末成型機所要完成的大致運動過程。同時，其中主要由三個部分組成：（1）上模沖過程；（2）推粉器推動過程；（3）下模沖過程。</p><p><

10、b>　　對它們的分析如下：</b></p><p><b>　?。?）上模沖過程</b></p><p>　　該過程，主要提供兩種方案，分別如圖所示：</p><p><b>　　方案一、</b></p><p><b>　　方案二、</b></p>

11、;<p><b>　　方案比較：</b></p><p>　　經(jīng)過觀察可以知道，方案一機構簡單，能實現(xiàn)基本的運動過程，但是它不符合設計要求中提到的上模沖壓制機構應具有以下的運動特性：快速接近粉料，慢速等速壓制，壓制到位后停歇片刻（約0.4秒左右）保壓或接近壓制行程終點時再放慢速度而起保壓作用的要求，所以該方案存在很大的不足，因為舍棄。而方案二正是在方案一的基礎上進行的改進，應用

12、到了四連桿機構，經(jīng)過對上沖模仔細的速度和位移的分析，以上的要求皆可以實現(xiàn)，其證明過程將在下面的機構分析中給予指出。</p><p><b>　　推粉器推動過程</b></p><p><b>　　下模沖過程</b></p><p>　　該過程我們選擇的是利用對心直動滾子盤形凸輪機構，這樣就實現(xiàn)了成型粉末的上下運動，并且在上

13、沖模下降過程中，可以滿足粉末不動的要求，因此，只要配合的好，該機構是可以實現(xiàn)的。其大致形狀如下圖示：</p><p>　　四、參數(shù)選擇及方案成型</p><p>　　經(jīng)過上面的討論及分析，現(xiàn)在已經(jīng)把各個部分的機構選擇了出來，下面就是選擇出機構的必要參數(shù)，來進行總體設計，并畫出結構簡圖。</p><p><b>　　選擇的參數(shù)如下：</b><

14、;/p><p>　　每分鐘壓制24次，則周期T為2.5秒；壓坯直徑選取為40mm；上模沖行程為110mm；</p><p>　　送分器行程為115mm；脫模行程H=45mm，壓制到位后h=15mm（H、h參見圖1、1和1、2）；壓坯直徑為d=10mm，則壓制長徑比h/d=1.5，滿足要求。</p><p><b>　　其機構簡圖如下：</b><

15、;/p><p>　　3.1上沖模的運動分析：</p><p>　　經(jīng)過詳細的計算，選取的連桿參數(shù)如下：</p><p>　　OA=47,mm，AD=213mm，CD=125mm，DE=49mm。 </p><p>　　接下來就是分析上沖模的運動情況，我所用的是Adams - View MD 2010軟件，在其工作區(qū)域內(nèi)畫出上沖模的各個連桿機構，其

16、數(shù)字要一一對應，否則容易出現(xiàn)死角，在繪制過程中，由于該軟件沒有精確地坐標 定位，所以許多角度都是自己一遍遍的嘗試，最終求得最精確的解，下面圖像就是在該軟件工作區(qū)域繪制的圖形：</p><p>　　在工作區(qū)域內(nèi)畫出該機構圖，注意的是要確保每個數(shù)字要相對應，否則運算結果會大相徑庭。以下就是該軟件對上沖模運動情況的分析：</p><p>　　、上沖模位移仿真曲線，如圖：</p>&

17、lt;p>　?。?）、上沖模速度仿真曲線，如圖：</p><p>　?。?）、上沖模加速度仿真曲線，如圖：</p><p>　　這樣便把上沖模的運動分析了出來，仔細查看圖像便可以發(fā)現(xiàn)，其滿足設計要求</p><p>　　，在t=0.1~0.5時，速度為0，機構剛好有0.4秒的停歇時間，觀察速度曲線可以看出，在壓制完成后，速度迅速增大（比下降時快出許多），因此，

18、可以實現(xiàn)機構的急回特性。所以，該設計比較比較準確。</p><p><b>　　上沖模運動過程表:</b></p><p>　　3.2送料機構的運動分析：</p><p>　　送料機構的運動要和上沖模的運動相配合，這樣才能實現(xiàn)該機構的正確運動。根據(jù)上沖模機構設計送料機構的數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　IM=47mm；H

19、M=87mm。</p><p>　　由于在一個周期的過程中，推料機構要完成兩個周期的運動，所以其周期為T'=1.25s，則轉速n’=48r/min。運動過程同樣要和上沖模和下沖模配合好，所以配合數(shù)據(jù)，如下：</p><p>　　3.2下沖模的運動分析：</p><p>　　首先，根據(jù)上沖模畫出凸輪的運動過程：</p><p>　　經(jīng)

20、過上面的分析，選擇的脫模的最大行程為40mm，則凸輪參數(shù)如下：</p><p>　　、基圓半徑為110mm</p><p>　　、推程：0o~72o. 遠休止：72o~201o</p><p>　　回程：201o~273o 近休止：273o~360o</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)運用So

21、lidWorks的Camtrax插件進行，凸輪的設計，繪制出的凸輪圖像，其中所選運動函數(shù)為余弦函數(shù)：</p><p>　　經(jīng)過插件分析，凸輪運動位移、速度、加速度、壓力角圖像如下圖示：</p><p><b>　　位移圖像</b></p><p><b>　　速度圖像</b></p><p><

22、;b>　　（3加速度圖像）</b></p><p><b>　　壓力角圖像：</b></p><p>　　3.3送料機構的運動分析：</p><p>　　送料機構的運動要和上沖模的運動相配合，這樣才能實現(xiàn)該機構的正確運動。根據(jù)上沖模機構設計送料機構的數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　IM=47mm；HM=

23、87mm。</p><p>　　由于在一個周期的過程中，推料機構要完成兩個周期的運動，所以其周期為T'=1.25s，則轉速n’=48r/min。運動過程同樣要和上沖模和下沖模配合好，所以配合數(shù)據(jù)，如下：</p><p>　　經(jīng)過以上的分析，該機構則可以在Adams - View MD 2010軟件中畫出，調(diào)節(jié)好桿長，則其分析數(shù)據(jù)的圖像就可經(jīng)該軟件調(diào)用出來，如圖：</p>

24、;<p>　　、推桿位移與時間圖像</p><p>　　、推桿速度與時間圖像</p><p>　　、推桿加速度與位移圖像</p><p>　　通過上面的分析，我們就可以看出，在預定的運動路線中，其運動形式成立。這樣，整個運動機構就分析完成了。</p><p><b>　　參考資料</b></p>

25、<p>　　【1】孫恒、陳作模等-機械原理-西北工業(yè)大學出版社，2005.12</p><p>　　【2】張衛(wèi)國 饒芳(主編)―機械設計基礎篇華中·科技大學出版社，2006·9</p><p>　　【3】張永安(主編 編著)徐錦康 王超英(編著)―機械原理課程設計指導·高等教育出版社，1995·10</p><p&g

26、t;　　【4】馬永林 何元庚 湯茜茜(樸編)―機械原理高等教育出版社，1992·4</p><p>　　【5】宋昭祥(主編)―機械制造基礎·機械工業(yè)出版，1998·10</p><p>　　【6】張定華(主編)―工程力學·高等教育出版社，2003</p><p>　　【7】陸金貴(主編)―凸輪制造技術·機械工業(yè)出版，

27、1996</p><p>　　【8】張策 (主編)―機械原理與機械設計·機械工業(yè)出版，2004</p><p>　　【9】黃純穎(主編)―工程設計方法·中國科學技術大學出版社，1999 </p><p>　　【10】賀超英―MATLAB應用與實驗教程.電子工業(yè)出版社，2010</p><p>　　【11】楚天科技