地大 机械原理课程设计 粉末成形压机1好学长不留名.docx

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地大机械原理课程设计粉末成形压机1好学长不留名

设计题目：

粉末成形压机

指导老师：

学生姓名：

目录

1.背景介绍

2.设计原理及设计要求

3.机构设计

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一.背景介绍

一、粉末冶金的用途

粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。

由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。

在现代社会中，粉末冶金具有以下几点用途：

（1）粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。

在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料（如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等）具有重要的作用。

（2）可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。

（3）可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。

（4）可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料等。

（5）可以实现净近形成形和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的资源和能源消耗。

（6）可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料，是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。

二、粉末冶金生产过程：

（1）生产粉末：

粉末的生产过程包括粉末的制取、粉料的混合等步骤。

为改善粉末的成型性和可塑性通常加入汽油、橡胶或石蜡等增塑剂。

（2）压制成型：

粉末在500~600MPa压力下，压成所需形状。

（3）烧结：

在保护气氛的高温炉或真空炉中进行。

烧结不同于金属熔化，烧结时至少有一种元素仍处于固态。

烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程，成为具有一定孔隙度的冶金产品。

（4）后处理：

一般情况下，烧结好的制件可直接使用。

但对于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件还要进行烧结后处理。

后处理包括精压、滚压、挤压、淬火、表面淬火、浸油、及熔渗等。

3、粉末冶金材料的应用与分类

（1）应用：

（汽车、摩托车、纺织机械、工业缝纫机、电动工具、五金工具。

电器.工程机械等）各种粉末冶金（铁铜基）零件。

（2）分类：

粉末冶金多孔材料、粉末冶金减摩材料、粉末冶金摩擦材料、粉末冶金结构零件、粉末冶金工模具材料、和粉末冶金电磁材料和粉末冶金高温材料等。

粉末冶金材料的应用与分类。

四、粉末冶金材料和制品的今后发展方向

近年来，通过不断引进国外先进技术与自主开发创新相结合，中国粉末冶金产业和技术都呈现出高速发展的态势，是中国机械通用零部件行业中增长最快的行业之一，每年全国粉末冶金行业的产值以35%的速度递增。

全球制造业正加速向中国转移，汽车行业、机械制造、金属行业、航空航天、仪器仪表、五金工具、工程机械、电子家电及高科技产业等迅猛发展，为粉末冶金行业带来了不可多得的发展机遇和巨大的市场空间。

另外，粉末冶金产业被中国列入优先发展和鼓励外商投资项目，发展前景广阔。

1、有代表性的铁合金，将向大体积的精密制品，高质量的结构零部件发展。

2、制造具有均匀显微组织结构的、加工困难而完全致密的高性能合金。

3、用增强致密化过程来制造一般含有混合相组成的特殊合金。

4、制造非均匀材料、非晶态、微晶或者亚稳合金。

5、加工独特的和非一般形态或成分的符合零部件。

综上所述，我们不难看出粉末冶金有这它自己独特的优点，在社会生产生活中发挥着至关重要的作用。

粉末冶金技术在未来发展的道路上仍然具有广阔前景，所以我们在机械原理课程设计中设计一个粉末成型压制的机构还是很有价值和意义的。

二.设计原理及设计要求

一、工作原理及工艺过程

粉末冶金是将金属等粉末的混合料，通过压制成型和烧结而制成零件或成品材料的一种工艺方法。

在压制长径比h/d≤1--1.5的圆柱体压坯时，可采用单向压制，即压制时仅一个方向施力。

压制过程中，阴模固定不动，其它执行件动作如图1所示：

（a）（b）（c）

（d）（e）

图1

（a）送料器上粉后返回，上模冲开始下行压制粉末，下模冲固定不动。

（b）上模冲压制到位，下模冲固定不动。

（c）上模冲上行回位，下模冲上顶压坯脱模。

（d）送料器推压坯下料，下模冲固定不动。

（e）送料器到位后准备上粉，下模冲下行回位，然后开始下一循环。

二、设计要求

1、上模冲压制机构应具有以下运动特性：

快速接近粉料，慢速等速压制，压制到位后停歇片刻（约0.4秒左右）保压或接近压制行程终点时再放慢速度而起到保压作用。

2、脱模机构应具有使下模冲顶出距离准确，复位时要求速度快而冲击小。

3、送料机构要严格遵守压制周期的规律。

4、进一步要求：

让上模冲和下模冲的行程可调。

三、主要技术参数要求

1、每分钟压制次数位10---40次；

2、压坯最大直径为45mm；

3、上模冲最大行程为110mm；

4、送粉器行程为115mm；

5、脱模最大行程位45mm；

6、压制及脱模能力最大为58kN;

三.机构设计

一、各执行构件的工艺动作和运动循环图

1、上模冲压制机构的工艺动作：

上模冲压制机构的曲柄在0o（在这里特殊规定0o是使上模冲位于最高位置的极位角度）到150o（这个数值由设计的极位夹角决定）要完成上模冲的下降和冲压过程；在150o到360o内要完成上模冲和粉料脱离并使上模冲继续向上升的工艺动作。

2、下模冲脱模机构的工艺动作：

在上模冲下降和冲压的过程中下模冲要保持不动，在上模冲脱离的同时下模冲上升，然后保持不动，最后下模冲下降复位，从而完成该凸轮机构的一周旋转工作。

3、送粉机构的工艺动作：

在上模冲和下模冲完成一周的运动的同时，送粉机构要先完成送粉、复位和等待这三个工艺动作，然后再完成推料、复位和等待这三个工艺动作。

结合上模冲压制机构、下模冲脱模机构和送粉机构的各个工艺动作拟定运动循环图如图2所示：

图2

二、各运动构件的选型

（一）各运动构件的功能分析

1、上模冲压制机构：

上模冲要求冲头能够快速接近粉料，并且能有保压过程，然后返回，由此可以看出这要求我们所选的上模冲压制机构要有急回特性，所以我们可以采用曲柄滑块机构或者凸轮机构。

对于曲柄滑块机构我们要采用偏置曲柄滑块机构才会具有急回特性。

由于当凸轮机构作为上模冲压制机构时，若上模冲冲击力过大会造成凸轮推杆的断裂，所以若要求上模冲冲击力较大时不宜采用凸轮机构。

2、下模冲脱模机构：

下模冲要求顶出距离准确，复位时要求速度快而冲击小，并且要求下模冲的运动规律很严格，所以我们可以采用凸轮机构。

若采用凸轮机构也还是会有一定的缺点，就是当上模冲的冲头冲压时必定会对下模冲凸轮脱模机构的推杆产生一定的影响，容易造成下模冲凸轮机构推杆的断裂。

3、送粉机构：

本题目要求送粉机构的运动周期严格并且具有行程要求。

根据此项要求我们可以采用对心曲柄滑块机构或者凸轮机构。

若采用对心曲柄滑块机构则无法保证留有送粉机构在送粉回程后和推料推程前的间歇时间。

如果不存在间歇时间就会使送粉和推料的速度大大降低，故采用对心曲柄滑块机构还是有一定的缺点的。

综合上面的分析，我们可以采用凸轮机构。

在运动过程中，凸轮可以严格保证运动的精确性和准确性，并且也可以提高送粉和推料的速度。

根据以上对上模冲压制机构、下模冲脱模机构和送粉机构的分析我们可以设计出几种粉末成型压机的机构简图，在运动方案选择和确定上会一一加以描述。

3、方案设计

1.机构方案设计：

完成三个构件的设计，即平面连杆机构、凸轮机构、槽轮机构、星轮机构、间歇机构等等。

2.传动方案设计：

完成三个构件的相互配合，使其达到规定的运动状态。

包括齿轮传动、蜗杆传动、带传动、链传动以及轮系传动。

1.机构方案：

机构方案①

1.上模冲采用曲柄摇杆机构；

2.下模冲和送粉装置采用凸轮机构。

设计理由：

上模冲压制机构需要有急回特性，所以我们可以采用偏置曲柄滑块机构；下模冲机构只需要满足其在规定时间内的运动即可，可以通过设计凸轮曲线来控制连杆的运动，设计相对简单；送粉机构只需满足来回往复运动，运动形式简单，用凸轮机构也易于达到运动效果。

机构方案②：

1.上模冲机构和送料机构均采用偏置曲柄滑块机构；

2.下模冲采用凸轮机构

设计理由：

上模冲压制机构需要有急回特性，所以我们可以采用偏置曲柄滑块机构；下模冲机构只需要满足其在规定时间内的运动即可，可以通过设计凸轮曲线来控制连杆的运动，设计相对简单；送粉机构也采用偏置曲柄滑块机构，具有急回特性，能满足其送粉和推成型品的基本功能。

此方案与机构方案①相比唯一改变的是送粉机构，偏置曲柄滑块机构和凸轮机构均具有急回特性并且各具特点，偏置曲柄滑块机构具有运动准确的优良特性，而凸轮相对而言较容易设计。

机构方案③：

1.上模冲采用偏置曲柄滑块机构

2.下模冲的传动部分与上模冲传动件相连，通过上模冲的的转动圆盘带动与圆盘相连的凸轮，再通过连杆机构带动下模冲上下摆动。

3.送料机构采用凸轮机构。

1.上模冲压制机构为偏置曲柄滑块机构；

2.下模冲脱模机构是通过安装在与曲柄固连的凸轮再借助连杆机构传递；

3.送粉机构通凸轮机构自行完成往复运动。

机构方案③：

任务书

一、工作原理及工艺动作过程

设计壁式可调节伸缩桌这个装置来满足不同情况下的置物要求。

当在一个较固定的总要用小型桌的地点，充分利用墙面空间，悬挂在墙上，看似一个装饰品，在使用时向外拉伸即可立即成桌供使用。

并且在闲置时成收缩折叠状态靠在墙上，不占用空间。

【注解】正向：

打开过程反向：

收起过程

图1

锁死两支杆

抬升小桌面

呈长桌状态

使用步骤：

二、设计数据

1.最大承重：

5.5Kg（两台笔记基本全重:

带电池、电源适配器）以上数据以联想IdeaPadY330重量为例（笔记本中较重的一款）

2.桌面最长不得超过600mm，高不得超过380mm。

三、设计要求

桌体运行稳定，结构紧凑，工作可靠，重量轻

四、课程设计任务要求

1.设计该机构，包括长桌状态和短桌状态两个状态。

2.机械运动方案的评价和确定，并进行执行机构运动学尺寸计算和必要的运动分析。

3.对受力面进行受力分析，画出受力图。

4.画出机械运动方案简图。

5.编制设计说明书。

6.根据具体要求画出三维图形，进行辅助说明验证及动画演示。