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1、機械原理課程機械創(chuàng)新設(shè)計說明書設(shè)計名稱：壓片成型機專業(yè)：班級：組長：組員：指導(dǎo)教師：2012年05月14日2011年05月21日目錄刖百課程設(shè)計目的壓片機工作原理及工藝流程1. 設(shè)計題目2. 設(shè)計方案提示3. 設(shè)計任務(wù)（設(shè)計要求）4. 編寫設(shè)計計算說明書；a. 上沖頭設(shè)計b. 凸輪機構(gòu)的設(shè)計構(gòu)件組合運動分析五、自我評價與總結(jié)六參考書目、七、附圖、八、？、/、刖百作為一名機械類專業(yè)學(xué)生，在今后學(xué)習(xí)和工作中總會遇到許多關(guān)于機械設(shè)計和使用方法方面的問題?，F(xiàn)在世界各國間的競爭主要表現(xiàn)為綜合和國力的競爭。要提高我國綜合國力，就要在一切生產(chǎn)部門實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，這就需要創(chuàng)造出大M的、種類繁多的、新

2、穎優(yōu)良的機械來裝備各行各業(yè)，為各行業(yè)的高速發(fā)展創(chuàng)造有利條件。而任何新技術(shù)、新成果的獲得，莫不依賴于機械工業(yè)的支持。所以，機械工業(yè)是國家綜合國力發(fā)展的基石。為了滿足各行各業(yè)和廣大人民群眾日益增長的新需求，就需要創(chuàng)造出越來越多的新產(chǎn)品?，F(xiàn)代機械工業(yè)對創(chuàng)造型人才的渴求與日俱增。當(dāng)今世界正經(jīng)歷著一場新的技術(shù)革命，新概念、新理論、新方法、新工藝不斷出現(xiàn)，作為向各行各業(yè)提供裝備的機械工業(yè)也得到了迅猛發(fā)展?，F(xiàn)代機械日益向高速、重載、高精度、高效率、低噪聲等方向發(fā)展，對機械行業(yè)的要求也越來越苛刻。本說明書采用圖形與文字結(jié)合的方式對莫物料壓片機機進行設(shè)計解讀二、課程設(shè)計目的機械設(shè)計是一個逐步求精和細化的過程，隨

3、著設(shè)計過程的發(fā)展，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和參數(shù)將逐漸清晰和不斷完善。設(shè)計方案是多解的，能夠滿足一定功能和要求的設(shè)計方案不是唯一的，所以機械設(shè)計過程也是一個創(chuàng)新的過程。機械設(shè)計根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能M的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸以及潤滑方式等進行構(gòu)思、分析和計算，并將其轉(zhuǎn)化為制造依據(jù)。機械設(shè)計是機械產(chǎn)品生產(chǎn)的第一步，是決定機械產(chǎn)品性能的最主要環(huán)節(jié)，整個過程蘊涵著創(chuàng)新和發(fā)明。為了進一步掌握機械原理課程的理論知識，將課堂所學(xué)知識運用于實踐，理解和加深機械原理和設(shè)計方法，為今后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打一定基礎(chǔ)，我們積極參加了這次機械創(chuàng)新設(shè)計。三、壓片機工作原理及工藝流程1 .設(shè)計題目設(shè)

4、計自動壓片成形機，將具有一定濕度的粉狀原料（如陶瓷干粉、藥粉）定量:送入壓形位置，經(jīng)壓制成形后脫離該位置。機器的整個工作過程（送料、壓形、離）均自動完成。該機器可以壓制陶瓷圓形片坯、藥劑（片）等。設(shè)計數(shù)據(jù)見下表。(b)(c)(d)壓片成形機設(shè)計數(shù)據(jù)表萬案號電動機轉(zhuǎn)速r/min生產(chǎn)率片/min成品尺寸（xd）Mmmm沖頭壓力kgm沖kgm桿kgA145010100X6015,0000.10125B9701560x3510,0000.08104C9702040x2010,0000.0593圖1壓片成形機工藝動作壓片成形機的工藝動作是，如圖1所示：（1）干粉料均勻篩入圓筒形型腔（圖1a）。（2）下沖

5、頭下沉3mm預(yù)防上沖頭進入型腔時粉料撲出（圖1b）（3）上、下沖頭同時加壓（圖1c）,并保持一段時間。（4）上沖頭退出，下沖頭隨后頂出壓好的片坯（圖1d）。（5）料篩推出片坯（圖1e）S上(b)_zn,.-IL-3(c)上沖頭、下沖頭、送料篩的設(shè)計要求是：(1) 上沖頭完成往復(fù)宜移運動(鉛錘上下)，下移至終點后有短時間的停歇，起保壓作用，保壓時間為0.4秒左右。因沖頭上升后要留有料篩進入的空間，故沖頭行程為90?100mm因沖頭壓力較大，因而加壓機構(gòu)應(yīng)有增力功能(圖2a)。(2) 下沖頭先下沉3mm然后上升8mm加壓后停歇保壓，繼而上升16mm將成型片坯頂?shù)脚c臺面平齊后停歇，待料篩將片坯推離沖

6、頭后，再下移21mm到待料位置(圖2b)。(3) 料篩在模具型腔上方往復(fù)振動篩料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料篩在臺面上右移約45?50mm推卸片坯(圖2c)。上沖頭、下沖頭與送料篩的動作關(guān)系見下表。動作關(guān)系表上沖頭進退送料篩退近休進遠休下沖頭退近休進遠休2.設(shè)計方案提示(1)各執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)包括：實現(xiàn)上沖頭運動的主加壓機構(gòu)、實現(xiàn)下沖頭運動的輔助加壓機構(gòu)、實現(xiàn)料篩運動的上下料機構(gòu)。各執(zhí)行機構(gòu)必須能滿足工藝上的運動要求，可以有多種不同型式的機構(gòu)供選用。如連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)等。(2)由于壓片成形機的工作壓力較大，行程較短，一般采用肘桿式增力沖壓機構(gòu)作為主體機構(gòu)，它是由曲柄搖桿機構(gòu)和搖桿滑

7、塊機構(gòu)串接而成。先設(shè)計搖桿滑塊機構(gòu)，為了保證，要求搖桿在鉛垂位置的士2o范圍內(nèi)滑塊的位移Mw0.4mm據(jù)此可得搖桿長度0.4r1+扎一cos2一1九$_sin22_L式中r搖桿滑塊機構(gòu)中連桿與搖桿長度之比，一般取1?2。根據(jù)上沖頭的行程長度，即可得搖桿的另一極限位置，搖桿的擺角以小于60o為宜。設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)時，為了“增力”，曲柄的回轉(zhuǎn)中心可在過搖桿活動較鏈、垂宜于搖桿鉛垂位置的宜線上適當(dāng)選取，以改善機構(gòu)在沖頭下極限位置附近的傳力性能。根據(jù)搖桿的三個極限位置（士2o位置和另一極限位置），設(shè)定與之對應(yīng)的曲柄三個位置，其中對應(yīng)于搖桿的兩個位置，曲柄應(yīng)在與連桿共線的位置，曲柄另一個位置可根據(jù)保壓時

8、間來設(shè)定，則可根據(jù)兩連架桿的三組對應(yīng)位置來設(shè)計此機構(gòu)。設(shè)計完成后，應(yīng)檢查曲柄存在條件，若不滿足要求，則重新選擇曲柄回轉(zhuǎn)中心。也可以在選擇曲柄回轉(zhuǎn)中心以后，根據(jù)搖桿兩極限位置時曲柄和連桿共線的條件，確定連桿和曲柄長度，在檢查搖桿在鉛垂位置士2o時，曲柄對應(yīng)轉(zhuǎn)角是否滿足保壓時間要求。曲柄回轉(zhuǎn)中心距搖桿鉛垂位置愈遠，機構(gòu)行程速比系數(shù)愈小，沖頭在下極限位置附近的位移變化愈小，但機構(gòu)尺寸愈大。（3）輔助加壓機構(gòu)可采用凸輪機構(gòu)，推桿運動線圖可根據(jù)運動循環(huán)圖確定，要正確確定凸輪基圓半徑。為了便于傳動，可將篩料機構(gòu)置于主體機構(gòu)曲柄同側(cè)。整個機構(gòu)系統(tǒng)采用一個電動機集中驅(qū)動。要注意主體機構(gòu)曲柄和凸輪機構(gòu)起始位置間

9、的相位關(guān)系，否則機器將不能正常工作。（4）可通過對主體機構(gòu)進行的運動分析以及沖頭相對于曲柄轉(zhuǎn)角的運動線圖，檢查保壓時間是否近似滿足要求。進行機構(gòu)動態(tài)靜力分析時，要考慮各桿（曲柄除外）的慣性力和慣性力偶，以及沖頭的慣性力。沖頭質(zhì)Mm沖、各桿質(zhì)Mm桿（各桿質(zhì)心位于桿長中點）以及機器運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)S均見表8.5，則各桿對質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣M可求。認為上下沖頭同時加壓和保壓時生產(chǎn)阻力為常數(shù)。飛輪的安裝位置由設(shè)計者自行確定，計算飛輪轉(zhuǎn)動慣M時可不考慮其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣i。確定電動機所需功率時還應(yīng)考慮下沖頭運動和料篩運動所需功率。3 .設(shè)計任務(wù)（設(shè)計要求）（1）壓片成形機一般至少包括連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)

10、在內(nèi)的三種機構(gòu);(2) 設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配,并在圖紙上畫出傳動系統(tǒng)圖。(3) 畫出機器的運動方案簡圖與運動循環(huán)圖。擬定運動循環(huán)圖時，可執(zhí)行構(gòu)件的動作起止位置可根據(jù)具體情況重疊安排，但必須滿足工藝上各個動作的配合，在時間和空間上不能出現(xiàn)“干涉”；(4) 設(shè)計凸輪機構(gòu)，自行確定運動規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。計算凸輪廓線；(5) 設(shè)計計算齒輪機構(gòu)；(6)對連桿機構(gòu)進行運動設(shè)計。并進行連桿機構(gòu)的運動分析，繪出運動線圖。如果是采用連桿機構(gòu)作為下沖壓機構(gòu)，還應(yīng)進行連桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析，計算飛輪轉(zhuǎn)動慣i三個方案圖方案一；方案三4 .編寫設(shè)計計算說明書；該機械系統(tǒng)包含從原

11、動機到傳動機構(gòu)到各執(zhí)行機構(gòu)的傳動系統(tǒng)。該機械系統(tǒng)有三套工作執(zhí)行機構(gòu)，為使其成為一個單自由度機器，故將其設(shè)計為等速聯(lián)接機構(gòu)。電動機額定轉(zhuǎn)速為970r/min的電動機，生產(chǎn)率為Q=15片/min,根據(jù)這些數(shù)據(jù)有：則機械運動循環(huán)時間T=1/Q=(1x60)/15=4s由此可知上沖頭、下沖頭和送料斗循環(huán)運動一次需要4s的時間，也就是驅(qū)動上沖頭、下沖頭和送料斗的圓盤和凸輪要4s轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)速n=15r/min。因此從原動機到凸輪有降速，如下圖：確定齒輪1的齒數(shù)Z1=26，齒輪2的齒數(shù)Z2=26，渦輪齒數(shù)Z=50，蝸桿齒數(shù)Z=1,在這個系統(tǒng)中，所有的蝸輪蝸桿都是相同的，兩對宜齒圓錐齒輪也是一樣的，圓錐齒輪

12、只改變方向，不改變速度，因此有如下計算：I25=n5/n2=Z2/Z5=20/26貝Un2=(26*n5)/20又齒輪2的轉(zhuǎn)速和蝸桿8的轉(zhuǎn)速一樣，有n2=n8,則：I89=n8/n9=n2/n9=Z9/Z8n9=(n2*Z8)/Z9=(26*n1*Z8)/(20*Z9)=15r/min由上可得系統(tǒng)中的圓盤和凸輪的轉(zhuǎn)速都為15r/min2 5U 8傳動比計算圖a.上沖頭設(shè)計(1) 確定曲柄滑塊機構(gòu)尺寸由于壓片成形機的工作壓力較大，行程較短，所以采用曲柄搖桿機構(gòu)和搖桿滑塊機構(gòu)串接而成。為了保壓，要求搖桿在鉛垂位置的士20范圍內(nèi)滑塊的位移iw0.4mm據(jù)此可得搖桿長度：0.4rW1;-cos2-2s

13、in22二L式中r搖桿滑塊機構(gòu)中連桿與搖桿長度之比，一般取1?2。取入=1.5,將入代入以下公式:1%-COS2 -.2 -sin 2204r得rw394選取搖桿r=390mm=L又-r,連桿L=Xxr=1.5x390=585mm對應(yīng)上沖頭機構(gòu)中的桿件，此處的r為BD桿，L為DE桿。上沖頭機構(gòu)圖(2) 確定曲柄搖桿機構(gòu)尺寸用圖解法求解曲柄AC和連桿CD的長度:附圖可以確定較鏈中心A的位置，過A點分別作與CD桿的連線AD1AD2又因為AD仁CD-AC,AD古CMACAD1=166mmAD2=550mn;計算得：AC=192mmCD=358mm綜上，的上沖頭各桿件的尺寸如下AC=192mmCD=3

14、58mmBD=390mmDE=585mm(3)檢驗曲柄存在條件：由pro/e得出AB=526于是有：AB+ACwCD+BD有：AB+AC=526+192=718mmCD+BD=358+390=748mm由上可知AB+AWCD+BD成立，滿足桿長條件，且最短桿為曲柄，所以該機構(gòu)有曲柄存在。b.凸輪機構(gòu)的設(shè)計(1)下沖頭中的凸輪：由于壓片成形機的工作壓力較大，因此選擇宜動滾子推桿盤型凸輪，根據(jù)行程要求及工藝要求設(shè)定凸輪的基圓半徑R0=80mpi偏心距e=0,滾子半徑r0=4mm,凸輪以等角速度w轉(zhuǎn)動，推桿行程h=3mm具推桿運動路線圖如下：c.送料凸輪要使料篩在模具型腔上方往復(fù)振動篩料，然后向左退

15、回。待批料成型并被推出型腔后，料篩在臺面上右移約45?50mm推卸片坯。送料機構(gòu)主要作用是將坯料送到加工位置，且能實現(xiàn)間歇要求，對承載能力要求低，故采用凸輪機構(gòu)。設(shè)計送料凸輪的基圓半徑R0=100mn偏心距e=0,滾子半徑r0=5mm凸輪以等角速度w轉(zhuǎn)動，其推桿運動路線圖如下表：55四.構(gòu)件組合運動分析1、按工藝動作可分解為三個機構(gòu)：(1)送料，脫離機構(gòu)：凸輪做周期內(nèi)帶有震蕩的宜線往復(fù)運動(2)上沖頭機構(gòu)：往復(fù)宜線運動(3)下沖頭機構(gòu)：往復(fù)宜線運動2、工藝順序為：(1)送料料斗將粉料裝好料，移動到型腔上方篩料，篩料之前將片坯成型好后推出(卸料)，料斗的行程為50mm行程動作占據(jù)0.11個周期的

16、時間(2)料斗振動，將粉料篩入型腔，該動作占0.25個周期；(3)料斗移回原處，同時下沖頭向下移動3mm以防止上沖頭下壓時，將粉料撲出，該動作占0.194個周期；(4)上沖頭向下移動90mm同時下沖頭向上壓，行程為8mm該動作占0.42個周期。接著保壓，其時間占0.1個周期；(5)上沖頭快速退回至起始位置。下沖頭上升16mm將成品推出型腔。該動作占0.16個周期。五.自我評價與總結(jié)通過此次機械創(chuàng)新設(shè)計，我進一步加深了對機械原理的理解，也知道了課本和現(xiàn)實實踐的差距?！凹埳系脕斫K覺淺，絕知此事要躬行?！痹诮淌艺n堂上根本發(fā)現(xiàn)不了太多問題，只有實踐中才會發(fā)現(xiàn)問題。這次機械創(chuàng)新設(shè)計，我收獲了很多。從設(shè)計

17、選題，初步構(gòu)思到動手精確繪圖這個過程中，我學(xué)會了細心與耐心。綜合各科所學(xué)知識，運用計算機對設(shè)計數(shù)據(jù)進行模擬仿真，運用計算機輔助設(shè)計制造軟件對設(shè)計零件進行精確繪制。最后設(shè)計說明書的編寫，讓我的計算機操作水平進一步提高。當(dāng)然，在這個設(shè)計過程中也發(fā)現(xiàn)了很多問題，感覺到自己所學(xué)知識的局限性，這也明確今后專業(yè)課學(xué)習(xí)的方向。我們小組共5名同學(xué)，都積極參加設(shè)計工作，一起討論，確定方案并進行計算，都為設(shè)計成果做出了貢獻。時間很快就過去了，我們積極完成了設(shè)計任務(wù)，不能說完成的結(jié)果很優(yōu)秀，但至少我們盡自己所能，付出很大努力。這兩周，我們在完成設(shè)計的同時，培養(yǎng)了團隊協(xié)作、不怕困難、勇于挑戰(zhàn)、敢于創(chuàng)新的精神，相信我們收獲的這些將受益終生。無論在今后學(xué)習(xí)、工作還是生活中，我們都將抱著一個科學(xué)嚴謹?shù)膽B(tài)度，超越自我、創(chuàng)造價值。六、參考書目1 .鄭文緯吳克堅.機械原理（第七版）:東南大學(xué)機械學(xué)學(xué)科組:高等教育出版社2 .裘建新,機械原理課程設(shè)計,高等教育出版社