压片成型机课程设计

机械原理课程设计院校：安阳工学院专业：机械设计制造及其自动化班级：08机制一班设计者：刘凤然学号：200801010003指导老师：韩向可日期：2010.6.7-2010.6.13机械原理课程设计题目：压片成型机学校：安阳工学院院系：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化班级：一班设计者：刘凤然指导老师：韩向可课程设计任务书设计题目压片机学生姓名刘凤然所在院系机械工程系专业、年级、班08机制一班设计要求：(1)精压成形制品生产率为每分钟20件；(2)行程速比系数K=1.2学生应完成的工作：设计干粉压片机(1)送料机构：为间歇直线运动,这一动作可以通过凸轮上升段完成(2)筛料：要求筛子往复震动(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。参考文献阅读：（1）孙桓、陈作模主编.机械原理.高等教育出版社，2006，第七版（2）朱保利、吴晖等编.机械原理课程设计指导书.南昌航空工业学院出版，2004工作计划：一、思考（6.7）二、画图（6.8-6.11）三、写说明书（6.12-6.13）任务下达日期：2010年6月7日任务完成日期：2010年6月13日指导教师（签名）：学生（签名）：第4页共14页目录一.设计题目………………………………………………………………51.工作原理以及工艺过程……………………………………………52.原始数据以及设计要求……………………………………………5二.设计题目的分析………………………………………………………61.总功能分析…………………………………………………………62.总功能分解…………………………………………………………63.功能元求解…………………………………………………………64.运动方案确定………………………………………………………75.方案的评价…………………………………………………………86.运动循环图…………………………………………………………107.尺度计算……………………………………………………………118.下冲头对心直动滚子推杆盘形凸轮机………………………………129.下冲头对心直动滚子推杆盘形凸轮机的位移曲线…………………12三.压片成形机各部件名称以及动作说明………………………………13四.参考书目………………………………………………………………13五.新得体会………………………………………………………………13第5页共14页1.1、设计题目压片成形机1.2、工作原理及工艺动作过程压片成型机的功用是将不加粘结剂的干粉料（如陶瓷干粉、药粉）定量送入压形置压制成φ×h圆型片坯，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。该机器可以压制陶瓷圆形片坯、药剂（片）等。其工艺动作的分解如图1—1图1—1工艺动作分解（1）料筛在模具型腔上方往复振动，将干粉料筛入直径为80mm、深度为10mm的筒形型腔，然后向左退出45mm。（2）下冲头下沉4mm，以防上冲头进入型腔时把粉料扑出。（3）上冲头进入型腔4mm。（4）上、下冲头同时加压，各移动12mm，将产生压力，要求保压一定时间，保压时约占整个循环时间的1/10。（5）上冲头退回，下冲头随后以稍慢速度向上运动，顶出压好的片坯。（6）为避免干涉，待上冲头向上移动90mm后，料筛向右运动推走片坯，接着料筛往复振动，继续下一个运动循环。1.2、设计原始数据及设计要第6页共14页(1)精压成形制品生产率为每分钟20片；(2)行程速比系数K=1.2(3)被压工件的外形是直径为80mm，厚度为5mm的圆形片坯2.1、总功能分析根据题目要求，要最终将干粉压制成片坯。若要求获得质量较好的成品，可采用诸多方法。下面采用黑箱法进行分析：由黑箱法分析可得到：为了达到高效、方便的目的，采用机械自动加工的方法比较好，因此本题采用了自动加工的方法压制片坯。2.2、总功能分解该干粉压片机通过一定的机械能把原料（干粉）压制成成品，其功能分解如图2—1图2—1总功能分解设计压片成型机，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上升段完成(2)筛料：要求筛子往复震动(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。2.3、根据功能的要求，进行功能元求解压片成型机运动转换功能图如下：第7页共14页图2—2运动转换功能图2—3运动方案由上表所列矩阵可知，可能的运动方案数目为N=4*4*4*3*3=576种。从此方案中剔除明显不合理的，在进行综合评价：是否满足运动要求；是否满足载要求；运动精度；制造工艺；安全性；是否满足动力源、生产条件等限制。根据题目要求，功能元减速A而言，带传动结构简单，运转平稳，噪声小，能缓和冲击，有过载保护作用，安装维修要求不高成本底。齿轮传动工作可靠，效率高，易制造和精确加工。故可选用带传动或蜗杆传动。减速B：齿轮或蜗杆传动能满足定速比传动要求，且精度较高。应用范围广，承载能力大的优点，故选齿轮或蜗杆传动。对于上冲头运动C，要实现往复直线移动，还有考虑急回特性。因此选曲柄滑块或摇杆机构。送料机构D主要作用是将胚料送到加工位置，且能实现间歇要求，对承载能力要求低，故采用凸轮或蜗杆机构。下冲头运动E虽然需要较高的承载能力，但下冲头中可以加两个挡板来增加其承载能力，且要实现间歇要求，可靠性好，故采用凸轮机构完成下冲头的动作。综上所述，可初步确定两个方案，如表中实线、虚线所示的方案方案1：A3+B4+C3+D1+E2方案2：A1+B3+C4+D2+E22.4、运动方案的确定运动方案示意图如下：第8页共14页图2—5方案一方案二示意图图2—6方案二2.5、方案评价机械运动方案的拟订和设计，最终要求通过分析比较以提供最优的方案。一个方案的优劣通过系统综合评价来确定。第9页共14页下面用机械选型的评价体系，它可用视图的方法来表示：根据个评价指标相互关系，建立评价模型为：H=U1*U2*U3*U4*U5在式中U1=S1+S2U2=S3+S4+S5+S6U3=S7+S8+S9+S10U4=S11+S12+S13+S14U5=S15+S16+S17上述表达式表示U1、U2、U3、U4、U5各指标之间采用了乘法原则，而它们之间用了加法原则。根据题目要求，功能元比较如表—1：方案中机构的性能、特点、评价表—1性能指标具体指标评价带传动齿轮机构曲杆滑块机构简单六杆机构凸轮机构蜗轮蜗杆机构A功能A1运动规律定比传动定比传动和移动定比传动任意性较差能达到有限精度基本上任意定比传动和移动A2传动精度高高高较高较高高B工作性能B1应用范围较广广较广较广较广广B2可调性很好较差一般较好较差较差B3运动精度较高较高较高高较高高B4承载能力大大大较大较小大CC1加速度峰值小小较大较大较小小C2噪音小小一般较小较大较小C3耐磨性较好较好一般较好差较好C4可靠性可靠可靠可靠可靠可靠可靠DD1制造难度较易较难易易难较难D2制造误差敏感性敏感敏感敏感不敏感敏感敏感D3调整方便性较方便较便较方便方便较麻烦方便第10页共14页D4能耗大小一般一般一般一般一般一般EE1尺寸较大较小较小较大较小较小E2重量较轻较重较轻较轻较重较重E3结果复杂度简单一般一般简单复杂复杂表示上述两个机构方案的评价指标体系、评价值及计算结果。表中，所以的指标值分为5个等级：“很好”、“好”、“较好”、“不太好”、“不好”，分别用1、0.75、0.5、0.25、0表示。如表—2：表—2评价指标系统工程评价法方案一方案二U1S10.750.75S210.75U2S310.75S40.750.5S50.751S60.750.75U3S70.750.75S80.750.5S90.750.5S100.750.75U4S110.750.5S120.50.5S130.750.5S140.50.5U5S150.750.75S160.50.75S170.750.75H值85.3156.95由表中H值可知，方案1较方案2好，故可优先选用方案1为最终方案。2.6、运动循环图从上述工艺过程可以看出，由主动件到执行件有三支机构系统顺序动作，画出运第11页共14页动传递框图如下图2—7图2—7循环图从整个机器的角度上看，它是一种时序式组合机构系统，所以要拟订运动循环图。以该主动件的转角为横坐标（0~360），以机构执行构件的位移为纵坐标画出位移曲线。运动循环图上的位移曲线主要着眼于运动的起迄位置，而不是其精确的运动规律。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。下冲头即下沉4mm（如下图中②）。下冲头下沉完毕，上冲头可下移到型腔入口处（如图中③），待上冲头到达台面下4mm处时，下冲头开始上升，对粉料两面加压，这时，上、下冲头各移动12mm（如图中④），然后两冲头停歇保压（如图中⑤），保压时间约0.2s，即相当于主动件转36度左右。以后，上冲头先开始退出，下冲头稍后并稍慢地身上移动到和台面平齐，顶出成形片坯（如图中⑥）。下冲头停歇待卸片坯时，料筛已推进到形腔上方推卸片坯（如图中⑦）。然后，下冲头下移24cm的同时，料筛振动使筛中粉料筛入形腔（如图中⑧）而进入下一循环。2.7、尺度计算执行机构的尺寸计算根据选定的驱动电机(在图中没画出)的转速n=970r/min和生产率为20件/分钟，它传动系统的总速比为：I=970/20=48.5k=1.2θ=180°*(k-1)/(k+1)=180°*(1.2-1)/(1.2+1)=16.4°以下压力角和模数均取标准值α=20m=5第一级皮带减速I=4z1=17z2=68第二级齿轮减速I=9.8z1=17z2=167已知如图：n1=n1′=n1〞=24r/min；n5=n6=24r/min取蜗杆齿数z3’=z5’=4，则查表可知：d=50mm,θ=21°48′05″;z6=z4=53,则：n5′=n6z6/z5′=318r/min=n5N3’=n4z4/z3’=318r/min=n3取z5=20z3=17z2’=30则z1’’=n5z5/n1’’=265；d=mz=1325mmδ3=arctan17/30=29.5°δ2’=90°-29.5°=60.5°n2’=n2=n3=z3/z2’=318*17/30=184r/min取z2=15则z1=115,δ1=arctan15/115=7.43°δ2=90°-7.43°=82.57°综合以上计算可得定轴轮系传动7个齿轮设计如表—3：第12页共14页表—32.8、下冲头对心直动滚子推杆盘形凸轮机C.对心直动滚子推杆盘形凸轮机构图2—9凸轮机构2.9、下冲头对心直动滚子推杆盘形凸轮机的位移曲线第13页共14页位移曲线注：采取余弦加速度运动规律图2—10位移曲线3压片成型机动作说明各级传动都为齿轮或蜗轮蜗杆传动，传动精度高，运动可靠；上冲头由曲柄滑块机构带动运动精度高，移动料筛Ｈ至下冲头的型腔上方等待装料，并将上一循环已成型的工件推出（卸料）然后料筛震动，将粉料筛入型腔，下冲头下沉一定深度Y，以防止上冲头向下压制时将粉料扑出然后上冲头继续向下，下冲头向上加压，并在一定时间内保持一定的压力；而后上冲头快速退出下冲头随着将成型的工件推出型腔，这便完成了一个循环周期。由于要求每分钟制成成品24件。所以要求C、D、E转速同步，且转速均为24r/min。4、参考书目（1）孙桓、陈作模主编《机械原理》高等教育出版社，2000（2）朱保利、吴晖等编《机械原理课程设计指导书》南昌航空工业学院出版（3）孟宪源、姜琪主编《机构构型与应用》机械工业出版社，2004（4）侯珍秀主编《机械系统设计》哈尔滨工业大学出版社，2000（5）黄继昌、徐巧鱼等编《实用机械机构图册》人民邮电出版社，19965、心得体会这是我们步入大学之后的第一次做课程设计，但在张老师的指导和同学的