15噸 壓 片 機(jī)設(shè)計(jì)小組成員：胡松濤陳夢(mèng)企 劉杰李馳指導(dǎo)老師：孫志宏?yáng)|華大學(xué)機(jī)械系02級(jí)2005年1月20日 .設(shè) 計(jì) 題 目 o 1.1設(shè) 計(jì) 目 的 o 1.2功 能 要 求 及 工 作 原 理 o 1.3原 始 數(shù) 據(jù) 和 設(shè) 計(jì) 要 求 . 設(shè) 計(jì) 目 的機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 是 根 據(jù) 使 用 要 求 對(duì) 機(jī) 械 的 工 作 原 理 、 結(jié) 構(gòu) 、運(yùn) 動(dòng) 方 式 、 力 和 能 量 的 傳 遞 方 式 、 各 個(gè) 零 件 的 材 料 和形 狀 尺 寸 以 及 潤(rùn) 滑 方 式 等 進(jìn) 行 構(gòu) 思 、 分 析 和 計(jì) 算 ， 并將 其 轉(zhuǎn) 化 為 制 造 依 據(jù) 的 工 作 過(guò) 程 。機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 是 機(jī) 械 產(chǎn) 品 生 產(chǎn) 的 第 一 步 ， 是 決 定 機(jī) 械 產(chǎn) 品性 能 的 最 主 要 環(huán) 節(jié) ， 整 個(gè) 過(guò) 程 蘊(yùn) 涵 著 創(chuàng) 新 和 發(fā) 明 。 為了 綜 合 運(yùn) 用 機(jī) 械 原 理 課 程 的 理 論 知 識(shí) ， 分 析 和 解 決 與本 課 程 有 關(guān) 的 實(shí) 際 問(wèn) 題 ， 使 所 學(xué) 知 識(shí) 進(jìn) 一 步 鞏 固 和 加深 ， 我 們 參 加 了 此 次 的 機(jī) 械 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 。 1.2功 能 要 求 及 工 作 原 理 (1） 總 功 能 要 求 :將 干 粉 料 壓 制 成 圓 形 片 胚 （ 2） 工 作 原 理 :15噸 壓 片 機(jī) 系 統(tǒng) 的 工 作 原 理 及 工 藝 動(dòng) 作 分 解 如 圖 5.1所 示。 移 動(dòng) 粉 篩 3至 模 具 1的 型 腔 上 方 等 待 裝 料 ， 并 將 上 一 循 環(huán)已 成 型 的 工 件 2推 出 （ 卸 料 ） ； 然 后 粉 篩 震 動(dòng) ， 將 粉 料 篩入 型 腔 ； 下 沖 頭 下 沉 一 定 深 度 ， 以 防 止 上 沖 頭 4向 上 壓 制時(shí) 將 粉 料 撲 出 ； 然 后 上 沖 頭 向 下 ， 下 沖 頭 向 上 加 壓 ， 并 在一 定 時(shí) 間 內(nèi) 保 持 一 定 的 壓 力 ； 而 后 上 沖 頭 快 速 退 出 ， 下 沖頭 隨 著 將 成 型 的 工 件 推 出 型 腔 。 原 理 圖 1.2功 能 要 求 及 工 作 原 理 1.3原 始 數(shù) 據(jù) 和 設(shè) 計(jì) 要 求（ 1） 被 壓 工 件 的 外 形 是 直 徑 為 34mm， 厚 度 為 5mm的 圓 形 片坯 。 （ 2） 沖 頭 壓 力 為 15噸 （ 150000N） 。（ 3） 生 產(chǎn) 率 為 每 分 鐘 25片（ 4） 機(jī) 器 運(yùn) 轉(zhuǎn) 不 均 勻 系 數(shù) 為 10%。（ 5） 驅(qū) 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 的 功 率 為 2.2kw,940r/min（ 6） 各 執(zhí) 行 構(gòu) 件 的 運(yùn) 動(dòng) 參 數(shù) 為 ： 上 沖 頭 行 程 為 90 100mm； 下 沖 頭 5先 下 沉 3mm， 然 后 上 升 8mm后 停 歇 (保 壓 )， 繼 而 上升 16mm后 停 歇 ,等 粉 篩 將 片 坯 推 離 沖 頭 后 下 移 21mm； 粉 篩 3在 模 具 1的 上 方 往 復(fù) 振 動(dòng) 篩 料 ， 然 后 向 左 退 回 ， 待 坯料 成 形 并 被 推 出 型 腔 后 ， 粉 篩 復(fù) 在 臺(tái) 面 上 右 移 約 45 50mm推 卸 成 形片 坯 。 2.運(yùn) 動(dòng) 方 案 設(shè) 計(jì) 工 作 原 理 和 工 藝 動(dòng) 作 分 解o (1)送 料 ： 這 一 動(dòng) 作 可 以 通 過(guò) 凸 輪 上 升 段 完成o (2篩 料 ： 要 求 篩 子 往 復(fù) 震 動(dòng)o (3)沖 壓 ： 上 沖 頭 向 下 沖 壓 粉 料 ， 下 沖 頭 向上 擠 壓 粉 料o (4)推 出 片 坯 ： 下 沖 頭 上 升 推 出 成 型 的 片 坯o (5)送 成 品 ： 通 過(guò) 凸 輪 推 動(dòng) 篩 子 來(lái) 將 成 型 的片 坯 擠 到 滑 道 上 述 五 個(gè) 動(dòng) 作 ， 沖 壓 和 推 出 片 坯 相 對(duì) 簡(jiǎn) 單 ， 關(guān) 鍵 是要 將 送 料 和 篩 料 兩 個(gè) 過(guò) 程 時(shí) 間 要 配 合 的 非 常 恰 當(dāng) ， 這樣 來(lái) 說(shuō) 就 對(duì) 機(jī) 構(gòu) 提 出 較 高 的 要 求 。我 們 設(shè) 計(jì) 過(guò) 兩 個(gè) 方 案 ， 一 個(gè) 是 用 曲 柄 滑 塊 （ 左 右 方向 ） 來(lái) 推 動(dòng) 篩 子 前 行 ， 等 它 到 達(dá) 預(yù) 定 的 地 方 ， 我 們 在用 一 個(gè) 帶 有 彈 簧 的 滑 塊 （ 前 后 方 向 ） 來(lái) 推 動(dòng) ， 實(shí) 現(xiàn) 前后 振 動(dòng) 的 目 的 ； 但 是 這 樣 做 有 一 個(gè) 很 大 的 缺 陷 ， 就 是加 上 一 個(gè) 前 后 方 向 的 機(jī) 構(gòu) 將 會(huì) 對(duì) solidworks造 型 產(chǎn) 生較 大 的 困 難 ， 而 且 多 一 個(gè) 機(jī) 構(gòu) 就 又 需 要 多 一 個(gè) 動(dòng) 力 引進(jìn) ， 時(shí) 間 配 合 上 就 比 較 煩 瑣 。 3 根 據(jù) 工 藝 動(dòng) 作 擬 訂 運(yùn) 動(dòng) 循 環(huán) 圖 對(duì) 于 15噸 壓 片 機(jī) 運(yùn) 動(dòng) 循 環(huán) 圖 主 要 是 確 定 送 料 ，篩 料 ， 和 上 沖 頭 沖 壓 ， 下 沖 頭 沖 壓 四 個(gè) 執(zhí) 行 構(gòu) 件 的 先后 順 序 ， 相 位 ， 以 利 對(duì) 各 執(zhí) 行 構(gòu) 件 的 設(shè) 計(jì) ， 裝 配 和 調(diào)試 。 循 環(huán) 圖 3 根 據(jù) 工 藝 動(dòng) 作 擬 訂 運(yùn) 動(dòng) 循 環(huán) 圖 4 機(jī) 構(gòu) 選 型 根 據(jù) 上 ， 下 沖 頭 和 送 料 機(jī) ， 篩 料 機(jī) 這 四 個(gè) 執(zhí) 行 構(gòu) 件 動(dòng) 作 要 求 和 結(jié)構(gòu) 特 點(diǎn) ， 可 以 選 擇 以 下 機(jī) 構(gòu) 。上 沖 頭 曲 柄 導(dǎo) 桿滑 塊 機(jī) 構(gòu) 偏 置 曲 柄滑 塊 機(jī) 構(gòu) 蝸 輪 蝸 桿機(jī) 構(gòu)下 沖 頭 固 定 轉(zhuǎn) 動(dòng)凸 輪 機(jī) 構(gòu) 送 料 機(jī) 鋸 齒 狀 凸輪 偏 置 曲 柄滑 塊 機(jī) 構(gòu) 蝸 輪 蝸 桿機(jī) 構(gòu)篩 料 機(jī) 鋸 齒 狀 凸輪 彈 簧 曲 柄滑 塊 機(jī) 構(gòu) 根 據(jù) 上 面 所 示 的 四 個(gè) 執(zhí) 行 構(gòu) 件 的 機(jī) 構(gòu) 形 態(tài) ， 可 以求 出 15噸 壓 片 機(jī) 的 運(yùn) 動(dòng) 方 案 數(shù) 為 ：N=3*1*3*2=18根 據(jù) 2中 的 分 析 ， 我 們 原 本 選 定 上 沖 頭 為 偏 置 曲 柄滑 塊 機(jī) 構(gòu) ， 而 下 沖 頭 為 固 定 移 動(dòng) 凸 輪 ， 送 料 機(jī) 和 篩 料 機(jī) 都選 為 鋸 齒 狀 凸 輪 。 這 樣 比 較 簡(jiǎn) 單 。 但 是 在 實(shí) 際 操 作 中 ， 我們 發(fā) 現(xiàn) 鋸 齒 狀 凸 輪 難 以 制 作 ， 所 以 我 們 又 改 為 偏 置 曲 柄 滑塊 機(jī) 構(gòu) ， 具 體 機(jī) 構(gòu) 簡(jiǎn) 圖 見(jiàn) 7中 。 5 機(jī) 械 運(yùn) 動(dòng) 方 案 的 選 擇 和 評(píng) 定 6.機(jī) 械 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 速 比 和 變 速 機(jī) 構(gòu)根 據(jù) 選 定 的 驅(qū) 動(dòng) 電 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 速 和 沖 壓 機(jī) 的 生 產(chǎn) 能 力 以 及 要求 達(dá) 到 的 運(yùn) 轉(zhuǎn) 效 率 。 它 的 機(jī) 械 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 總 速 比 為 ： I=940/25=37.6第 一 級(jí) 皮 帶 減 速 I=3 z1=17 z2=51第 二 級(jí) 齒 輪 減 速 I=3.176 z1=17 z2=54第 三 級(jí) 齒 輪 減 速 I=3.94 z2=17 z3=67 7.機(jī) 械 運(yùn) 動(dòng) 方 案 簡(jiǎn) 圖 按 已 選 定 的 三 個(gè) 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 的 形 式 組 成 的 機(jī) 械 運(yùn) 動(dòng) 方 案 ， 畫(huà) 出 它 的 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動(dòng) 示 意 圖 。如 下 圖 所 示 ：方 案 一 ： 上 沖 頭 為 蝸 桿 蝸 輪 帶 動(dòng) 的 偏 置 滑 塊 ,這 個(gè) 也 是 我們 采 用 的 方 案 。 方 案 二 ： 曲 柄 滑 塊 +彈 簧 振 動(dòng) ， 蝸 輪 蝸 桿 進(jìn) 退 主 視 圖 上 圖 中 為 第 二 種 方 案 的 側(cè) 視 圖 和 主 視 圖 ， 也 是 計(jì) 劃 中 能 圓滿 完 成 各 種 要 求 的 ， 主 視 圖 兩 個(gè) 滑 塊 推 動(dòng) 篩 子 左 右 移 動(dòng) ， 而 側(cè)視 圖 中 帶 有 彈 簧 和 一 個(gè) 曲 柄 滑 塊 讓 篩 子 能 在 指 定 位 置 前 后 振 動(dòng) ，達(dá) 到 篩 料 的 目 的 。 上 沖 頭 使 用 偏 置 滑 塊 ， 而 下 沖 頭 使 用 凸 輪 機(jī)構(gòu) 。 側(cè) 視 圖 方 案 三 ： 上 沖 頭 為 偏 心 曲 柄 滑 塊 上 沖 頭 參 數(shù) ： H=90m m k=1.5 =36 e=40 =25r/min 理 論 a=39.5mm b=77.5mm 實(shí) 際 a=39.7mm b=89.52mm8.機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動(dòng) 分 析 速 度 加 速 度位 移 速 度 加 速 度 位 移 滑 塊滑 塊 參 數(shù) ： H=80mm k=1.5 =36 e=50理 論 a=30.5mm b=86.5mm實(shí) 際 a=36.2mm b=67mm速 度加 速 度位 移 速 度 加 速 度 位 移 下 沖 頭 凸 輪 h=2h10=211正 弦 s=h1/1sin(/1)/v = h 1 1 -cos(/1)/1a=h12sin(/1)/12等 速 s=h(1-/0)v=-h/0a=03等 速 s=h(1-/0)v=h/0a=0 4停 s=h v=0 a=0 5 等 速 s=h(1- / 0 ) v=h / 0 a=06 停 s=h v=0 a=07 等 速 s=h(1- / 0 ) v=-h / 0 a=08 正 弦 s=h1s/s0+sin(2 /0 )/2 v=h cos(2 / 0 )-1/ 0 a = -2 h 2sin( / 0 )/ 0 2 振 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 我 們 設(shè) 計(jì) 了 一 個(gè) 能 在 某 一 段 時(shí) 間 內(nèi) 實(shí) 現(xiàn)往 復(fù) 震 動(dòng) 的 凸 輪 ， 那 就 是 在 凸 輪 的 邊 緣 某 段設(shè) 計(jì) 成 鋸 齒 狀 ， 這 樣 就 節(jié) 省 機(jī) 構(gòu) 和 避 免 造 型的 煩 瑣 ， 但 是 它 也 有 一 個(gè) 缺 陷 ， 那 就 是 由 于它 們 是 高 副 接 觸 ， 磨 損 比 較 嚴(yán) 重 。 相 對(duì) 第 一種 方 案 來(lái) 說(shuō) ， 它 還 是 比 較 實(shí) 際 和 簡(jiǎn) 便 ， 所 以我 們 選 擇 了 第 二 種 。 振 動(dòng) 圖 振 動(dòng) 圖 謝 謝