1、 機械原理課程設計說明書 設計名稱：干粉壓片機構 專 業： 車輛工程 班 級： 0615132 姓 名： 王時敏 學 號：0615132092015年 7月6日2015年7月12日 目錄·設計題目3·功能分解機結構選用3·工作原理及工藝動作過程4·原始數據及設計要求5·機構的尺寸計算9·構件組合運動分析11一、設計題目：壓片成形機設計自動壓片成形機，將具有一定濕度的粉狀原料（如陶瓷干粉、藥粉）定量送入壓形位置，經壓制成形后脫離該位置。機器的整個工作過程（送料、壓形、脫離）均自動完成。該機器可以壓制陶瓷圓形片坯、藥劑（片）等。自動壓片機

2、的功能是將不加粘結劑的干粉料（如圓形方糖、藥粉）定量送入壓形置壓制成 × h 圓型片坯， 經壓制成形后脫離該位置。機器的整個工作過程（送料、壓 形脫離）均自動完成。該機器可以壓制圓形片坯、藥劑（片）等。2、 功能分解及機構選用該干粉壓片機通過一定的機械能把原料（干粉）壓制成成品。其功能分解如下圖 設計干粉壓片機，其總功能可以分解成以下幾個工藝動作：(1) 送料機構：為間歇直線運動 , 這一動作可以通過凸輪完成(2) 篩料：要求篩子往復震動，這一動作可以通過凸輪完成(3) 推出片坯：下沖頭上升推出成型的片坯(4) 送成品：通過凸輪推動篩子來將成型的片坯擠到滑道(5) 上沖頭往復直線運動

3、，最好實行快速返回等特性。(6) 下沖頭間歇直線運動，這一動作可以通過凸輪完成。三、工作原理及工藝動作過程自動壓片機的功能是將不加粘結劑的干粉料（如圓形方糖、藥粉）定量送入壓形置壓制成 × h 圓型片坯， 經壓制成形后脫離該位置。機器的整個工作過程（送料、壓 形脫離）均自動完成。該機器可以壓制圓形片坯、藥劑（片）等。其工藝動作的分解如圖1。圖1 工藝動作分解1） 干粉料均勻篩入圓筒形型腔（圖1.1）。2）下沖頭下沉，預防上沖頭進入型腔時粉料撲出（圖1.3）。3）上、下沖頭同時加壓，并保持一段時間（圖1.4）。4）上沖頭退出，下沖頭隨后頂出壓好的片坯（圖1.5）。5）料篩推出片坯（圖1

4、.6）。四、原始數據及設計要求 壓片成形機設計數據表方案號電動機轉速r/min生產率片/min成品尺寸（×d）Mm，mm沖頭壓力kgm kgm kgA145010100×6015,000 0.10125B9701560×3510,0000.08104C9702040×2010,0000.0593  圖二 設計要求 1.上沖頭、下沖頭、送料篩的設計要求： (1)上沖頭完成往復直移運動（鉛錘上下），下移至終點后有短時間的停歇，起保壓作用，保壓時間為0.4秒左右。因沖頭上升后要留有料篩進入的空間，故沖頭行程為90100mm。因沖頭壓力較大，因而加壓機

5、構應有增力功能（圖2a）。 (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，將成型片坯頂到與臺面平齊后停歇，待料篩將片坯推離沖頭后，再下移21mm，到待料位置（圖2b）。 (3)料篩在模具型腔上方往復振動篩料，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4550mm，推卸片坯（圖2c）。上沖頭、下沖頭與送料篩的動作關系見下表。 動作關系表上沖頭進退送料篩退近休進遠休下沖頭退近休進遠休2.設計方案提示： （1）各執行機構應包括：實現上沖頭運動的主加壓機構、實現下沖頭運動的輔助加壓機構、實現料篩運動的上下料機構。各執行機構必須能滿足工藝上的運動要求，可以有

6、多種不同型式的機構供選用。如連桿機構、凸輪機構等。 （2）由于壓片成形機的工作壓力較大，行程較短，一般采用肘桿式增力沖壓機構作為主體機構，它是由曲柄搖桿機構和搖桿滑塊機構串接而成。先設計搖桿滑塊機構，為了保證，要求搖桿在鉛垂位置的±2º范圍內滑塊的位移量0.4mm。據此可得搖桿長度 r式中 搖桿滑塊機構中連桿與搖桿長度之比，一般取12。根據上沖頭的行程長度，即可得搖桿的另一極限位置，搖桿的擺角以小于60º為宜。設計曲柄搖桿機構時，為了“增力”，曲柄的回轉中心可在過搖桿活動鉸鏈、垂直于搖桿鉛垂位置的直線上適當選取，以改善機構在沖頭下極限位置附近的傳力性能。根據搖桿的

7、三個極限位置（±2º位置和另一極限位置），設定與之對應的曲柄三個位置，其中對應于搖桿的兩個位置，曲柄應在與連桿共線的位置，曲柄另一個位置可根據保壓時間來設定，則可根據兩連架桿的三組對應位置來設計此機構。設計完成后，應檢查曲柄存在條件，若不滿足要求，則重新選擇曲柄回轉中心。也可以在選擇曲柄回轉中心以后，根據搖桿兩極限位置時曲柄和連桿共線的條件，確定連桿和曲柄長度，在檢查搖桿在鉛垂位置±2º時，曲柄對應轉角是否滿足保壓時間要求。曲柄回轉中心距搖桿鉛垂位置愈遠，機構行程速比系數愈小，沖頭在下極限位置附近的位移變化愈小，但機構尺寸愈大。 (3)輔助加壓機構可采用

8、凸輪機構，推桿運動線圖可根據運動循環圖確定，要正確確定凸輪基圓半徑。為了便于傳動，可將篩料機構置于主體機構曲柄同側。整個機構系統采用一個電動機集中驅動。要注意主體機構曲柄和凸輪機構起始位置間的相位關系，否則機器將不能正常工作。(4) 可通過對主體機構進行的運動分析以及沖頭相對于曲柄轉角的運動線圖，檢查保壓時間是否近似滿足要求。進行機構動態靜力分析時，要考慮各桿（曲柄除外）的慣性力和慣性力偶，以及沖頭的慣性力。沖頭質量m、各桿質量m（各桿質心位于桿長中點）以及機器運轉不均勻系數均，則各桿對質心軸的轉動慣量可求。認為上下沖頭同時加壓和保壓時生產阻力為常數。飛輪的安裝位置由設計者自行確定，計算飛輪轉

9、動慣量時可不考慮其他構件的轉動慣量。確定電動機所需功率時還應考慮下沖頭運動和料篩運動所需功率。3.設計要求： (1)壓片成形機一般至少包括連桿機構、凸輪機構、齒輪機構在內的三種機構； (2)設計傳動系統并確定其傳動比分配，并在圖紙上畫出傳動系統圖。 (3)畫出機器的運動方案簡圖與運動循環圖。擬定運動循環圖時，可執行構件的動作起止位置可根據具體情況重疊安排，但必須滿足工藝上各個動作的配合，在時間和空間上不能出現“干涉”； (4)設計凸輪機構，自行確定運動規律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。計算凸輪廓線； (5)設計計算齒輪機構；(6)對連桿機構進行運動設計。并進行連桿機構的運動分析

10、，繪出運動線圖。如果是采用連桿機構作為下沖壓機構，還應進行連桿機構的動態靜力分析，計算飛輪轉動慣量五、機構的尺寸計算 1.上沖頭設計(1)確定曲柄滑塊機構尺寸由于壓片成形機的工作壓力較大，行程較短，所以采用曲柄搖桿機構和搖桿滑塊機構串接而成。為了保壓，要求搖桿在鉛垂位置的±2°范圍內滑塊的位移量0.4mm。據此 可得搖桿長度： r式中搖桿滑塊機構中連桿與搖桿長度之比，一般取12。取=1.5，將代入以下公式： r得r394選取搖桿r=390mm又 ，連桿L=x r=1.5×390=585mm取上沖頭行程S=90 r+L=975 =31º所以擺角為33

11、86;對應上沖頭機構中的桿件，此處的r為BD桿，L為DE桿。 上沖頭機構圖(2) 確定曲柄搖桿機構尺寸用圖解法求解曲柄AC和連桿CD的長度： 過A點分別作與CD桿的連線AD1、AD2， 又 AD1CDAC，AD2CDAC； AD1166mm，AD2550mm；測量得： AC91.2578mm，CD434.0770mm；綜上，的上沖頭各桿件的尺寸如下 AC=91.26mm CD=434mm BD=390mm DE=585mm（3）檢驗曲柄存在條件: AB=707.21，于是有： AB+ACCD+BD 有：AB+AC=707.21+91.26=798.47mm CD+BD=434+390=824m

12、m 由上可知AB+ACCD+BD成立， 滿足桿長條件，且最短桿為曲柄，所以該機構有曲柄存在。2.凸輪機構的設計（1）下沖頭中的凸輪： 由于壓片成形機的工作壓力較大，因此選擇直動滾子推桿盤型凸輪，根據行程要求及工藝要求設定凸輪的基圓半徑R0=70mm，偏心距e=0，滾子半徑r0=7mm,凸輪以等角速度w轉動。 其推桿運動路線圖見附圖2 3.送料凸輪要使料篩在模具型腔上方往復振動篩料，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4550mm，推卸片坯。送料機構主要作用是將坯料送到加工位置，且能實現間歇要求，對承載能力要求低，故采用凸輪機構。設計送料凸輪的基圓半徑R0=100mm,偏心

13、距e=0，滾子半徑r0=5mm，凸輪以等角速度w轉動。其推桿運動路線圖見附圖2六、構件組合運動分析1、按工藝動作可分解為三個機構（1）送料,脫離機構：凸輪做周期內帶有震蕩的直線往復運動（2）上沖頭機構：往復直線運動（3）下沖頭機構：往復直線運動2、工藝順序（1）送料料斗將粉料裝好料，移動到型腔上方篩料，篩料之前將片坯成型好后推出（卸料），料斗的行程為50mm。行程動作占據0.11個周期的時間（2）料斗振動，將粉料篩入型腔，該動作占0.25個周期；（3）料斗移回原處，同時下沖頭向下移動3mm,以防止上沖頭下壓時，將粉料撲出，該動作占0.194個周期;（4）上沖頭向下移動90mm，同時下沖頭向上壓，行程為8mm，該動作占0.42個周期。接著保壓，其時間占0.1個周期；（5）上沖頭快速退回至起始位置。下沖頭上升16mm，將成品推出型腔。該動作占0.16個周期。3、傳動比電動機轉速970r/min，生產率為15片/min