压片成形机课程设计说明书.docx
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压片成形机课程设计说明书
课程设计说明书
课程名称：
机械原理课程设计
设计题目：
压片成形机
专业：
机械设计制造及其自动化班级：
学生:
学号:
指导教师:
工业大学科技学院教务部制
2013年6月26日
1.设计题目……………………………1
2.工作原理及工艺动作过程…………1
3.设计原始数据及设计要求…………2
4.功能分解及机构选用…………………3
5.选取设计方案………………………3
6.设计容………………………………5
7设计步骤………………………………6
8.传动比的设计…………………………8
9.心得体会………………………………9
10.参考书目………………………………9
1.设计题目：
压片成形机
设计自动压片成形机，将具有一定湿度的粉状原料（如瓷干粉、药粉）定量送入压形位置，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。
该机器可以压制瓷圆形片坯、药剂（片）等。
2.工作原理及工艺动作过程
工作原理：
设计自动压片成形机，将具有一定湿度的粉状原料（如瓷干粉、药粉）定量送入压形位置，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。
该机器可以压制瓷圆形片坯、药剂（片）等。
工艺动作：
（1）干粉料均匀筛入圆筒形型腔（图a）。
（2）下冲头下沉3mm，预防上冲头进入型腔时粉料扑出（图b）。
（3）上、下冲头同时加压，并保持一段时间（图c）。
（4）上冲头退出，下冲头随后顶出压好的片坯（图d）。
（5）料筛推出片坯（图a）。
3.设计原始数据及设计要求
上冲头、下冲头、送料筛的设计要求如下：
（1）上冲头完成直线往复运动（铅垂上下），下移至终点后有短时间的停歇，起保压作用，保压时间为0.4s左右。
因冲头上升后要留有料筛进入的空间，故冲头行程为90～100mm。
因冲头压力比较大，因而加压机构应有增力功能，如图（a）所示。
（2）下冲头先下沉3mm，然后上升8mm，加压后停歇保压，继而上升16mm将成形片坯顶到与台面平齐后停歇，待粉筛将片坯推离冲头后，再下移21mm，到待料位置，如图（b）所示。
（3）粉筛在模具型腔上方往复振动筛料，然后向左退回，待坯料成形并被推出型腔后，粉筛在台面上右移约45～50mm，推卸成形片坯，如图（c）所示。
上冲头、下冲头与送料筛的动作关系如下：
上冲头
进
退
送料筛
退
近休
进
远休
下冲头
退
近休
进
远休
4.功能分解及机构选用
该干粉压片机通过一定的机械能把原料（干粉）压制成成品，其功能分解如下图
（1）送料：
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）冲压：
上冲头向下冲压粉料，下冲头向上挤压粉料
（4）推出片坯：
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
5.选取设计方案
在这个设计中选取方案如下：
（1）驱动电动机的转速为1450r/min。
（2）生产率为10片/min。
（3）成品尺寸为（φ×b）85mm×5mm。
（4）冲头压力为150,000N。
（5）机器运转不均匀系数为0.10。
（6）冲头质量m为12kg。
（7）连接杆的质量m为5kg。
上冲头设计方案：
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：
说明：
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。
综合以上三个方案的优缺点，方案三是比较好的选择
下冲头与料筛设计方案：
6．设计容
（1）选择方案
由于压片成形机的工作压力较大，行程较短，一般采用肘杆式增力冲压机构作为主体机构。
它是由曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串接而成。
先设计摇杆滑块机构，为了保压，要求摇杆在铅垂位置的±2°围滑块的位移量≤0.4mm。
此方案中，料筛采用凸轮机构，可使其达到往复振动的运动效果；下冲头也采用凸轮机构，可达到保压效果，且此方案的稳定性较好，故选用此方案。
若选用连杆机构，必须确定各构件的长度；选用凸轮机构，必须确定凸轮的理论轮廓线和实际轮廓线。
（2）绘制加压机构的机构运动简图
选用方案
7．设计步骤
上冲头机构设计：
1.设定摇杆长度
h
选取λ=1.5代入公式：
r≤
得r≤394㎜
∴选取r=390㎜;
∴L=r×λ
=390×1.5=585㎜;
2.确定摇杆摆角根据右图，可知行程的计算公式为
h=L-[r×cosα+
-r]
此时h=100㎜
3.通过图解法求出曲柄摇杆机构中曲柄与连杆的长度
AB为曲柄，BC为连杆，CE为摇杆；
由题意可求得AB=97㎜BC=171㎜
测量出保压角为80°
4.检验曲柄存在条件
CD=390mm，AB=97mm,BC=171mm,AE=462mm
满足杆长之和定理，即AD+AB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㎜
凸轮的设计：
1.凸轮基圆的确定
由运动循环图最大斜率40.1
因为此设计中的凸轮均为对心凸轮，则基圆半径公式为：
为了使机构能顺利工作，规定了压力角的许用值[α]，在使α≤[α]的前提下，选取尽你可能小的基圆半径。
根据工程实践的经验，推荐推程时许用压力角取以下数值：
移动从动件，[α]=30°～38°摆动从动件，[α]=40°～45
下冲头凸轮机构为移动从动件α=40°
基圆半径rb=26.8mm.
2.凸轮轮廓的确定
将凸轮基圆以每份10°平均分割，根据下冲头循环图，确定每一段的升程与回程曲线。
特别指出，期中160°~240°为保压段，此段保持1.33秒的休止。
3.滚子半径的确定
在330°这两点曲率半径相对较小的地方画尽量小的圆来确定其最小半径ρmin=1.15mm.ρ＜0.8ρmin.所以，此处取滚子半径ρ=9.2mm.
8.传动比的设计
根据题目要求选取方案A进行课程设计。
在这个设计中，电动机的转速为1450r/min,生产效率为10片/min，成品尺寸为80*5（mm,mm）,80mm为成品的直径。
可得出循环时间为6s。
确定齿轮1为26，齿轮2为30，涡轮齿数为50，蜗杆齿数为1。
在这个系统中，所有的蜗杆都是相同的，两对圆锥齿轮也是一样的、因此计算如下：
I12=N1/N2=Z2/Z1=30/26,则N2=（26*N1）/30
又因为齿轮2的转速于齿轮8的转速相同，所以：
I89=N8/N9=N2/N9=Z9/Z8
N9=（N2*Z8）/Z9=10r/min
可得系统中的圆盘和凸轮的转速为10r/min
9.心得体会
首先，我要感汤老师的谆谆教导，使我学到了很多知识。
通过这一周的课程设计，我发现设计一件东西是这样的不容易，它对于我们综合知识要求比较严。
在设计的过程中，我遇到不懂的就相他人请教，讨论，当设计完成的那一瞬间成就感得到了充分的满足。
在设计中，我还有很多东西学的不牢，我现在所学的只是还远远不够。
这次课程设计中，我学到了很多，也知道了把理论转化成实际中的困难。
整个设计，由于水平有限，难免会有错误，望老师批评指正。
10.参考书目
[1]朱理.机械原理.第2版.：
高等教育，2010
[2]裘建新.机械原理课程设计.：
高等教育，2012
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