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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