干粉压片机课程设计Word格式.docx
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3、料筛凸轮轮廓的确定————————————————16
（五）、运动简图及运动线图
1、运动简图
—————————————————————17
2、运动线图
①用解析法对上冲头进行分析————————————18
②C语言编程———————————————————18
③编程数据输出——————————————————20
④作出运动线图——————————————————24
第三章、参考资料部分
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（一）、设计题目：
干粉压片机
（二）、工作原理及工艺动作过程：
干粉压片机的功用是将不加粘结剂的干粉料压制成h圆型片坯，
其工艺动作的分解如下图所示：
（1）料筛在模具型腔上方往复振动，将干粉料筛入直径为、深度为y1的筒形型腔，然后向左退出45mm。
（2）下冲头下沉y2，以防上冲头进入型腔时把粉料扑出。
（3）上冲头进入型腔y2。
（4）上、下冲头同时加压，各移动（y1-h）/2，将产生压力F，要求保压一定时间，保压时间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H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。
（三）、设计原始数据及设计要求：
方案
h（mmmm）
n1（rpm）
H（mm）
F（N）
y1（mm）
y2（mm）
I
305
20
100
15000
21
3
II
284
25
95
13000
18
III
265
30
90
12000
19
工作条件：
三班制，连续运转，每台电动机同时带动50组冲头。
使用期限：
十年，大修期三年
生产批量：
小批量生产（少于十台）
生产条件：
中等规模机械厂制造，可加工7~8级精度的齿轮及蜗轮
动力来源：
电力，三相交流（220/380V）
转速的容许误差：
±
5%
（四）、设计方案提示：
1、由以上工艺动作分解过程可知，该机械共需3个执行构件，即：
上冲头、下冲头和料筛。
设计时，需拟订运动循环图，各执行构件的起讫位置可视具体情况重叠安排，以增长执行构件的动作时间，减少加速度，但要保证不发生碰撞。
2、根据生产条件和粉料的特性，宜采用大压力压制。
上冲头的机构为主加压机构。
由于主加压机构所加压力甚大，用摩擦传动原理不甚合适；
用液压传动原理，因顾及系统漏油会污染产品，也不宜采用；
故宜采用电动机作为动力源，选择刚体推压传动原理。
3、由于压片机的工作压力较大，行程较短，一般采用肘杆式增力冲压机构作为主加压机构。
它是由曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串联而成。
为了“增力”，两机构的极限位置宜重合或接近。
4、为了保压，要求冲头在极限位置完全停歇是较困难的。
实际上，只要冲头在离极限位置0.4mm范围内的运动时间约为整周时间的1/10即可。
5、设冲压阶段的压力变化近似地与距离成线性关系。
将压制阶段所需功率除以一周的时间，得平均功率。
考虑到运动副摩擦和料筛运动所需的功率，实际所需功率约为平均功率的两倍。
6、为减少速度波动，应采用飞轮。
要求速度波动不均匀系数小于0.18。
计算飞轮转动惯量时，可不考虑其他构件的转动惯量。
7、减速器的具体方案可为展开式、分流式、同轴式、圆锥－圆柱等，按学号分配。
（五）、设计的主要任务：
1、运动方案部分：
根据工艺动作顺序和协调要求拟订运动循环图。
进行上冲头、下冲头和料筛三个执行机构的选型，列出形态学矩阵。
选择原动机及传动机构。
机械运动方案的评定和选择。
画出机械运动方案简图。
对传动机构和执行机构进行运动尺寸综合及运动和动力分析。
飞轮转动惯量的计算。
2、减速器部分：
选择电动机型号，确定总传动比，分配传动比，计算各轴运动和动力参数，传动零件（带轮、齿轮）的设计计算，轴的结构设计及强度校核，滚动轴承的选择和验算，键联接的选择和验算，联轴器的选择，设计减速器，绘制零件图，决定齿轮和轴承的润滑方式，选择润滑剂。
3、编写课程设计说明书
工作原理及工艺动作过程见任务书。
1、总功能分析
顾名思义，干粉压片机就是把干粉压制成具有一定形状厚度的片坯，一般采用黑箱法进行分析，分析见下。
2、总功能分解
由题目要求，该干粉压片机要求完成的工艺动作有一下五个：
（1）、送料：
为间歇直线运动
（2）、筛料：
筛子往复运动
（3）、加压：
下冲头先下移，上冲头再下移，然后一起加压，并保时成型
（4）、推出：
下冲头上升推出成型的片坯
（5）、送成品：
通过凸轮推动筛子来将成型的片坯挤到滑道
以上五个动作，加压时用上冲头和下冲头两个机构来完成的。
因此干粉压片机运动方案设计重点考虑料筛机构、上下冲头加压机构的选型和设计问题。
3、功能元求解
根据功能的要求，进行求解，各功能元分别可以用不同的机构来实现其运动及传动要求
上冲头运动A可以由移动推杆圆柱凸轮机构、曲柄导杆滑块机构、偏置曲柄
滑块机构、曲柄摇杆机构来实现;
送料机构B可以由涡轮蜗杆机构、移动凸轮机构、偏置曲柄滑块机构来实现;
下冲头运动C可以由双导杆间歇运动机构、移动凸轮机构、曲线槽导杆机构来实现。
4、进行执行机构选型：
根据上下冲头和料筛这三个执行构件动作要求和结构特点，可以选择表1——2常用的机构，即为执行机构的形态学矩阵。
表2—1三执行机构的形态学矩阵
上冲头
移动推杆圆柱凸轮机构
曲柄导杆滑块机构
偏置曲柄滑块机构
曲柄摇杆机构
蜗轮蜗杆运动机构
送料机构
涡轮蜗杆机构
移动凸轮机构
下冲头
双导杆间歇运动机构
曲线槽导杆机构
对心直动滚子推杆盘形凸轮机构
5、三构件的具体方案设计
①上冲头的运动A：
要实现往复直线移动，还有考虑急回特性。
因此有以下方案可供选择：
（说明：
以下三图由上至下依次为图2—1，图2—2,图2—3）
方案1
说明：
杆1带动杆2运动，杆2使滑块往复运动，同时带动杆3运动，从而达到所要求的上冲头的运动。
此方案可以满足保压要求，但是上冲头机构制作工艺复杂，磨损较大，且需要加润滑油，工作过程中污损比较严重。
方案2
说明：
凸轮旋转带动滚子运动，使杆1与杆2运动，使上冲头上下往复运动，完全能达到保压要求。
但上冲头行程要求有90~100mm，凸轮机构尺寸将会变得很大很笨重。
方案3：
此方案使用曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串接而成，结构简单、轻盈，能满足保压要求，并能够轻松达到上冲头的行程要求。
②送料机构B：
主要作用是将坯料送至加工位置，对承载能力要求低。
故有以下方案可供采用：
图2—4图2—5
图2—4为凸轮机构，并采用弹簧连接，可获得较大的行程；
图2—5为凸轮连杆机构，亦可实现往复振动贺间歇运动；
图2—4所示机构方案更易达到运动要求，能满足往复振动和实现间歇运动。
③下冲头的运动C：
需要较高的承受能力、且需要实现间歇运动，可靠性好。
则有以下方案可供选择：
图2—6图2—7图2—8
图2—6所示为两个盘形凸轮推动同一个从动件方式，可实现预定的运动规律。
图2—7所示为对心直动滚子推杆盘形凸轮机构，结构简单、且能实现间歇运动，满足运动规律。
图2—8所示为曲柄导杆滑块机构，可满足较高的承受能力、具有较好的增力效果且能实现间歇运动。
故以上三种方案可为下冲头运动的机构。
双导杆运动机构，虽然也可作为下冲头的运动实现间歇运动，但构件数目较多、结构相对较上述较复杂，不可采用为宜。
所以选用图2—7方案
（二）、机械运动方案确定
图2—9
由机械运动方案设计，最终最优方案如图所示。
从上述工艺过程可以看出，由主动件到执行有三支机构系统顺序动作；
画出运动传递框图如下：
图2—10
从整个机器的角度上看，它是一种时序式组合机构系统，所以要拟定运动循环图，应以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3mm（如下图中②）。
下冲头下沉完毕，上冲头可下移到型腔入口处（如下图中③），待上冲头到达台面下3mm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8mm（如图中④），然后两冲头停歇保压（如图中⑤），保压时间约0.3s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向上移动到台面平齐，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21mm的同时，料筛振动使筛中粉料筛入形腔（如图中⑧）而进入下一个循环。
1、上冲头机构设计：
设定摇杆长度
选取λ=1.5代入公式：
r≤
得r≤394㎜
∴选取r=390㎜;
∴L=r×
λ
=390×
1.5=585㎜;
确定摇杆摆角根据右图，可知行程的计算公式为图2—11
h=L-[r×
cosα+-r]
此时h=100㎜
算的摆角为32°
与测量出的图中摆角大小相等
∵题设要求摆角小于60°
∴满足要求。
通过图解法求出曲柄摇杆机构中曲柄与连杆的长度
如图所示，AB为曲柄，BC为连杆，DC为摇杆；
DC0是摇杆在摆角最大时的位置；
DC12是摇杆与铅垂方向夹角为2°
的位置；
DC3是摇杆铅垂时的位置；
由题意:
∵AC2=AB+BCAC0=BC-AB
∴AB=97㎜BC=171㎜
测量出∠B1AB1'
=80°
，为保压角
检验曲柄存在条件
CD=390mm，AB=97mm,BC=171mm,AD（机架）=462mm
满足杆长之和定理，即AD+AB<
CD+BC,确保了曲柄的存在。
综上所述上冲头机构的尺寸设计如下：
曲柄97㎜曲柄连杆171㎜
摇杆390㎜滑块连杆L585㎜
2、凸轮的设计：
凸轮轮廓线的计算
凸轮基圆的确定
在实际设计中规定了凸轮机构压力角的许用值[α]，对于直动从动件通常取[α]=
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