压片成型机课程设计(武汉理工大学)

目录

1.任务分析 (2)

1.1 总功能分析 (2)

1.2 总功能分解 (2)

2.驱动装置的选择 (3)

2.1 常用电动机的结构特征 (3)

2.2 选定电动机的容量 (3)

3.选取设计方案 (3)

3.1 方案的选取 (3)

3.2 机构的选取 (4)

3.2.1上冲头机构 (4)

3.2.2下冲头机构 (4)

3.2.3送料机构 (4)

4.运动方案的确定 (6)

4.1 方案的比较 (6)

4.2 方案的评价 (8)

5.执行机构运动循环图 (8)

5.1执行构件的运动形式 (8)

5.2拟订运动循环图 (10)

6.主要尺寸设计 (10)

6.1 齿轮的计算 (11)

6.2 凸轮轮廓的确定 (11)

6.2.1 下冲头凸轮轮廓的确定 (11)

6.2.2 料筛凸轮轮廓的确定 (12)

7.课程设计小结 (14)

8.参考文献 (14)

1.任务分析

1.1 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：

机械加工

能量成品

料粉

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。

1.2总功能分解

设计干粉压片机，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：要求筛子往复运动放料

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

得如下树状功能图：

2.驱动装置的选择

选择电机类型：电动机是机器中运动和动力的来源，其种类很多，有电动机、内燃机、蒸汽机、水轮机、汽轮机、夜动机等。电动机结构简单、工作可靠、控制方便、维护容易，一般机械上大多数均采用电动机驱动。

2.1 常用电动机的结构特征

（1）Y系列三相异步电动机

该系列点击能防止水滴、灰尘、铁屑或其他杂物浸入电机内部，它是我国近年来研制成功的电动机。

（2）电磁调速三相异步电动机

有组合式和整体式两种机构，这两种调速电动机为防护式，空气自冷，卧式安装，且无碳刷，集电环等滑动接触部件。

2.2 选定电动机的容量

电动机的容量选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作装置的正常工作，或使用电动机因长期的过载而过早损坏；容量过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，且常常不在满载下运行，其效率和功率的因数都较低，造成浪费。

根据工艺参数及运动参数我们选择方案Ｃ，电动机转速９７０ｒ／ｍｉｎ

3．选取设计方案

3.1方案的选取

根据题目要求选取方案C进行课程设计。

在这个设计中，电动机的转速为970r/min,生产效率为20片/min，成品尺寸为40×20（mm,mm）,40mm为成品的直径。冲头压力为150kN,机器运转不均匀系数为0.05，冲头质量为9kg,杆的质量为m=3kg.

因此，由生产效率和电动机的转速可以得知，设计的工艺动作周期为3秒。

3.2机构的选取

3.2.1上冲头机构：

要求：①要实现往复直线运动，并且要有急回特性。有以下方案可供选择：

a 方案中采用曲柄滑块机构，结构简单，尺寸较小，但滑块在行程末端只做瞬间停歇，保压效果不佳，运动规律不理想。

b 方案中采用转动凸轮推动滚子从动件，当滚子与凸轮廓线接触部分为同心圆弧是，从动件在行程末端停歇。

c 方案中采用肘杆式增力冲压机构，它是由曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串接而成，可得到较好的运动规律，且有增力加压效果

d 方案中为涡轮蜗杆传动，结构简单，承载能力大，有缓和冲击且能满足较理想的运动规律。

由以上分析可知c、d 方案为上冲头的机构较好

3.2.2下冲头机构：

要求：①较高的承受能力②要实现间歇运动③可靠性要好

有以下方案可供选择：

a 方案中由两个盘形凸轮交替驱动滚子从动件，以实现预定的运动规律，可能会有小的冲击，且凸轮轮廓曲线的设计过程较为复杂

b 方案中为对心直动滚子推杆盘形凸轮机构，结构简单，能实现要求的运动规律，由于间歇运动较多，故凸轮轮廓曲线会比较复杂

以上两种方案均可作为下冲头的机构

3.2.3送料机构：

a方案中为凸轮与连杆组合的机构，可获得较大的行程

b 方案中为圆柱凸轮机构，但圆柱凸轮加工复杂

c 方案中为偏置的曲柄滑块机构，结构简单，易制造

d 方案中为涡轮蜗杆传动机构，传动比较平稳

方案a、c、d较好

4.运动方案的确定

4.1 方案的比较

由以上分析可知，机构可能的运动方案有N= 2*2*3 = 12 种。现初步确定其中较好的三个方案如下：

方案一：

方案二：方案三：

4.2方案的评价：

运动精确性：方案一、二、三中的凸轮设计、齿轮设计和曲柄设计都是按照生产率20片／min来设计，因此其转动速度均为20r／min

运动平稳性:由于各方案中凸轮的尺寸较小，且工作速度不快，因此传动比较平稳。而方案二、三是以轴杆式增力冲压机构作为上冲头机构，可满足较大的压力；而方案一采用的是锥齿轮传动与曲柄滑块机构作为上冲头机构，提供压力时有可能造成运动不平稳。方案一、三送料均采用摆动从动件盘形凸轮——摇杆滑块机构，凸轮的压力角小。

结构紧凑性：三个方案均通过一个电动机实现送料、成形、分料工艺动作，且外形尺寸比较合理，机构较为紧凑。

经济性：方案一、三主要通过V带连接，价格比较适中；而方案二中锥齿轮较多，造价较高。

综合以上分析：三个方案均可满足要求，但方案三优点较多，在此选用方案三进行最后的机构综合设计。

5 .执行机构运动循环图

5.1执行构件的运动形式

显然该压片机应有三套机械传动系统所组成，即实现上冲头运动的加压传动系统，实现下冲头运动的辅助加压传动系统，实现料筛运动的上、下料传动系统。这三套传动系统中的上冲头、下冲头、料筛即为三个执行构件，它们的运动特性分别为：

a)上冲头完成往复(铅垂上下)直移运动，在下移至终点后有短时间停歇(起保压作用)。又因冲头上升后要留有料筛进入的空间，故冲头的行程约为9 0~100mm。冲头还受有较大的力。若机构主动件一转(2π)完成一个运动循环，则上冲头位移线图的形状大致如图a所示。

b) 下冲头也作上下直移运动，其运动规律较复杂，自初始位置过一段时间后先下沉3 mm，然后上升8mm加压，后停歇保压，继而上升1 6mm将成形片坯顶至与平台平齐后停歇，待料筛将片坯推离冲头后再下移2 1 mm到待装料的初始位置。冲头也受有较大的力。其位移线图大致如图b所示。

c) 料筛作水平直移运动，其运动规律也较复杂。待坯料成形并被推出型腔后，料筛再在台面上右移4 5~5 0mm，推开成形片坯。可看出料筛受力不大。其位移线图大致如图c所示。