機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)——壓片成形機(jī)

1、<p>　　一、設(shè)計(jì)題目：壓片成形機(jī)</p><p>　　設(shè)計(jì)自動壓片成形機(jī)，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(jīng)壓制成形后(厚5mm)脫離該位置。機(jī)器的整個工作過程（送料、壓形、脫離）均自動完成。該機(jī)器可以壓制陶瓷圓形片坯、藥劑（片）等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表格如表1所示。</p><p>　　表1 壓片成形機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) </p><p>

2、　　圖1 壓片成形機(jī)工藝動作 </p><p>　　如圖1所示，壓片成形機(jī)的工藝動作是：</p><p>　　1. 料篩在模具型腔上方往復(fù)振動篩料，將干粉料均勻篩入圓筒形型腔，然后退回（圖1a ）。</p><p>　　2. 下沖頭下沉3mm，預(yù)防上沖頭進(jìn)入型腔時(shí)粉料撲出（圖1b ）。</p><p>　　3. 上、下沖頭同時(shí)加壓（圖1c ）

3、，下沖頭上升8mm，上沖頭下降11mm，保持0.4s。</p><p>　　4. 上沖頭退出，下沖頭繼續(xù)上升16mm，將成形片坯頂?shù)脚c臺面平齊后停歇（圖1d ）。</p><p>　　5. 片坯被推出（圖1e ），下沖頭再下移21mm到待料位置（圖1b）。</p><p>　　6. 因上沖頭上升后要留有料篩進(jìn)入的空間，故其行程為90-100mm。因沖頭壓力較大，因而

4、加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有增力功能。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1. 壓片成形機(jī)一般至少包括凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu)；至少設(shè)計(jì)出三種能實(shí)現(xiàn)該分類機(jī)運(yùn)動形式要求的機(jī)構(gòu)。 </p><p>　　2. 設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)，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 ）。<

5、;/p><p>　　3. 畫出機(jī)器的運(yùn)動方案示意圖，機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖與運(yùn)動循環(huán)圖。擬定運(yùn)動循環(huán)圖時(shí)，執(zhí)行構(gòu)件的動作起止位置可根據(jù)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(shí)間和空間上不能出現(xiàn)“干涉”。 </p><p>　　4. 設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)，自行確定從動件運(yùn)動規(guī)律，選擇凸輪基圓半徑，校核其最大壓力角，計(jì)算凸輪廓線。</p><p>　　5. 設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪機(jī)構(gòu)，連

6、桿機(jī)構(gòu)。</p><p>　　6. 對壓片成型機(jī)進(jìn)行三維造型和動態(tài)仿真，并畫出料篩，上，下沖頭的位移，速度和加速度曲線。</p><p>　　7. 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。</p><p><b>　　二、機(jī)器功能分析</b></p><p>　　1. 上沖頭完成往復(fù)直移運(yùn)動（鉛錘上下），下移至終點(diǎn)后有短時(shí)間的停歇，起保壓作

7、用，保壓時(shí)間為0.4秒左右。因沖頭上升后要留有料篩進(jìn)入的空間，故沖頭行程為90～100mm 。因沖頭壓力較大，因而加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有增力功能（圖2a ）。</p><p>　　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?shù)脚c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）。</p><p>　　3. 料篩在模具型腔上方往復(fù)

8、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45～50mm，推卸片坯（2c）。</p><p><b>　　S上 </b></p><p><b>　　Φ</b></p><p>　　S下 (a)</p><p><b>　　Φ</b>

9、;</p><p>　　S料 (b)</p><p><b>　　Φ</b></p><p><b>　　(c)</b></p><p><b>　　圖2 設(shè)計(jì)要求 </b></p><p>　　上沖頭、下沖頭與送料篩

10、的動作關(guān)系見表2。 </p><p><b>　　表2 動作關(guān)系</b></p><p><b>　　三、運(yùn)動方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1上沖頭運(yùn)動 </p><p><b>　　方案1：</b></p><

11、p>　　A,B,C,D四個桿件，D上固連上沖頭，該機(jī)構(gòu)滿足加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有的增力功能。但是此機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)比較麻煩，尤其是各個桿件的尺寸設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算比較繁瑣，而且比較容易發(fā)生各個桿件之間的干涉。</p><p><b>　　方案2：</b></p><p>　　1為渦輪蝸桿，2為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)簡單，產(chǎn)生的壓力較大，滿足上沖頭的增力要求，傳動比較平穩(wěn)、準(zhǔn)確，但是成

12、本較高 ，效率比較低。</p><p><b>　　方案3：</b></p><p>　　渦輪蝸桿和曲柄導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)，滿足上沖頭的設(shè)計(jì)要求，但較復(fù)雜，運(yùn)動的穩(wěn)定性不好，造價(jià)較高。</p><p><b>　　綜上選擇方案2</b></p><p><b>　　3.2下沖頭運(yùn)動</b&

13、gt;</p><p><b>　　方案1：</b></p><p>　　凸輪機(jī)構(gòu)，下沖頭的設(shè)計(jì)要求有三個休止階段，即：藥粉進(jìn)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(shí)的休止。選用凸輪機(jī)構(gòu)就能很好地實(shí)現(xiàn)此運(yùn)動要求，而且設(shè)計(jì)方便，容易實(shí)現(xiàn)，但是機(jī)構(gòu)的磨損較大。</p><p><b>　　方案2：</b&g

14、t;</p><p>　　曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，1為滑塊，2為沖頭，該方案摩擦較大，且產(chǎn)生較大壓力，易磨損，運(yùn)動的穩(wěn)定性不高。</p><p><b>　　綜上選擇方案1。</b></p><p><b>　　3.3料篩運(yùn)動</b></p><p><b>　　方案1：</b><

15、/p><p>　　四桿機(jī)構(gòu)，可以完成基本動作，造價(jià)相對便宜，但不能很好的完成篩料過程，而且運(yùn)動的平穩(wěn)性不夠，故不是理想的選擇。</p><p><b>　　方案2：</b></p><p>　　該機(jī)構(gòu)在充分利用凸輪機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，加入了創(chuàng)新思維，使得料篩到達(dá)型腔上方時(shí)來回小幅度震動，完成篩料動作，而且運(yùn)動比較平穩(wěn)，但是蝸輪蝸桿傳動效率較低，且造價(jià)很高

16、，在要求不高的情況下可以選用皮帶代替。</p><p>　　四、運(yùn)動方案擬定及運(yùn)動循環(huán)圖</p><p>　　組裝方案一(辜美章)：</p><p>　　A：電動機(jī) B:凸輪 C:連桿機(jī)構(gòu) D:上沖頭 E:料篩 F:下沖頭 G:與帶輪固連的連桿</p><p><b>　　動作過程：</b>

17、;</p><p>　　電機(jī)的轉(zhuǎn)動通過皮帶傳動使得凸輪B和連桿G運(yùn)動起來，凸輪B運(yùn)動通過皮帶傳送使得連桿機(jī)構(gòu)C運(yùn)動。</p><p>　　凸輪B轉(zhuǎn)動帶動料篩運(yùn)動，使得藥粉進(jìn)入型腔，而后料篩移開</p><p>　　連桿G運(yùn)動完成下沖頭的向下運(yùn)動</p><p>　　連桿機(jī)構(gòu)C運(yùn)動使得上沖頭D向下運(yùn)動</p><p>　

18、　上沖頭與下沖頭做相對運(yùn)動，完成壓片</p><p>　　上沖頭退回，下沖頭向上運(yùn)動到與臺面相平，將壓片推出</p><p>　　料篩移動使壓片移開，一個周期運(yùn)動完成，如此往復(fù)</p><p>　　組裝方案二（房成亮）:</p><p>　　A：電動機(jī) B：上沖頭 C：凸輪機(jī)構(gòu) D：料篩 E：與渦輪固連的凸輪 F：下沖頭

19、</p><p><b>　　動作過程：</b></p><p>　　電機(jī)的運(yùn)動通過輪系傳給各個蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)上下沖頭和料篩的往返運(yùn)動</p><p>　　凸輪C轉(zhuǎn)動，帶動料篩移動，使得藥粉進(jìn)入型腔，而后料篩移開</p><p>　　凸輪E轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)下沖頭F的小幅度下沉運(yùn)動</p><p>

20、;　　渦輪通過連桿使上沖頭B向下運(yùn)動</p><p>　　上沖頭與下沖頭做相對運(yùn)動，完成壓片</p><p>　　上沖頭B退回，下沖頭F向上運(yùn)動到與臺面相平，將壓片推出</p><p>　　料篩移動使壓片移開，一個周期運(yùn)動完成，如此往復(fù)</p><p>　　組裝方案三（江長云）：</p><p>　　A:電動機(jī)

21、 B:蝸桿機(jī)構(gòu) C:上沖頭 D:與連桿滑塊機(jī)構(gòu)固連的帶輪 E:料篩 F:下沖頭 G:與凸輪機(jī)構(gòu)固連的帶輪</p><p><b>　　動作過程:</b></p><p>　　電動機(jī)A轉(zhuǎn)動經(jīng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)B帶動上沖頭上下運(yùn)動，同時(shí)與蝸桿機(jī)構(gòu)固連的帶輪通過皮帶傳動給D，從而帶動料篩E運(yùn)動，另一方面帶輪D通過皮帶使帶輪G運(yùn)動，通過其固連的凸輪使得下

22、沖頭F完成動作過程</p><p>　　帶輪D運(yùn)動，通過連桿帶動料篩移動，使得藥粉進(jìn)入型腔，而后料篩移開</p><p>　　凸輪轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)下沖頭F的小幅度下沉運(yùn)動</p><p>　　蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)通過其上的連桿滑塊機(jī)構(gòu)使上沖頭C向下運(yùn)動</p><p>　　上沖頭與下沖頭做相對運(yùn)動，完成壓片</p><p>　　上沖