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1、1自动压片成形机一、工作原理及工艺动作过程自动压片成形机是将具有一定湿度的粉状原料（如陶瓷干粉、药粉）压制成适当厚度的圆片（如压制陶瓷圆形片坯、药片等） 。压片成形机由电动机驱动，经减速装置减速后，再经由传动机构带动执行构件运动，完成自动压片的功能。执行构件主要完成以下工艺动作：1、 送料。将粉料输送到型腔内。2、 压形。送料完成后，冲头将型腔中的粉料压制成片。3、 顶出。将压好的片坯顶出型腔。4、 送出成品。将片坯送离型腔口位置。各动作均由机器自动完成。二、设计数据及要求设计数据见表 1。表 1 压片成形机设计数据方案号 电动机转速 /rpm 生产率/片/min成品尺寸直径 厚度h/mmmm
2、冲头压力/N机器运转 不均匀系数 冲头质量/kg各杆质量/kgA 1450 10 805 150000 0.10 12 5B 970 15 605 100000 0.08 10 4C 970 20 405 100000 0.05 9 3设计要求：1、 为保证成型质量，粉料在压制成形后有约 0.4 秒的保压时间。2、 冲头压力较大，故要求压片机构具有增力功能，以减小速度波动、减小原动机功率。3、 机械运动方案力求简单。三、设计方案提示压片机组成机构参见图 1。各执行机构大至包括：实现上冲头运动的主体加压机构、实现下冲头运动的辅助加压机构以及实现料筛运动的上下料机构。各执行机构必须满足工艺上的运动
3、要求，可有多种不同形式的机构供选择。执行构件的工艺动作分解见图 2。1、传动系统驱动料筛往复运动，完成上料和卸料。上料时料筛移动到型腔口上方，同时将已压制成形的片坯推离（图 2a） ，然后通过往复振动将粉料筛入圆筒形型腔（图 2b） 。2、压形可采用上下两个冲头在型腔内相对冲压使粉料成形。电动机 减速装置传动系统传动系统（主体机构）传动系统（辅助加压机构）料 筛上冲头下冲头图 1 压片机机构组成移动移动移动2传动系统作为主体机构驱动上冲头往复运动；传动系统作为辅助加压机构驱动下冲头往复运动，与上冲头配合共同完成压形（图 2d） 。为防止上冲头进入型腔时粉料扑出，在上料完成后、上冲头进入型腔前，
4、下冲头先下沉 3mm（图 2c） 。可通过对主体机构进行运动分析以及冲头相对于曲柄转角的运动线图，检查保压时间是否满足要求。3、成形后由下冲头继续上移顶出片坯（图 2e） 。4、型腔深度约取 28mm。5、因上冲头上升后要留出料筛进退的空间，故上冲头行程要求有 90100mm。3mm(a) (b) (c) (d) (e)1234 41料筛；2下冲头；3上冲头；4片坯图 2 压片机工艺动作分解 图 3 肘杆式增力机构r l2l3l428mmABCDEF5C由于机器的工作压力大、行程短，建议采用肘杆式增力冲压机构作为主体机构，见图 3。该机构由曲柄摇杆机构 ABCD 和摇杆滑块机构 DCE 串联而
5、成，先设计摇杆滑块机构。为了保压，要求摇杆 CD在铅垂位置2范围内时滑块 5 的位移量0.4mm。据此可得摇杆 CD 的长度 l3：2sin2cos14.03l式中： 摇杆滑块机构 DCE 中，连杆长 l4 与摇杆长 l3 之比，即 =l 4/l3，一般取 12。摇杆的摆角以小于 60为宜。根据上冲头的行程，可得摇杆的另一极限位置。设计曲柄摇杆机构 ABCD 时，为了增力，曲柄的回转中心 A 可在垂直于摇杆铅垂位置 CD 且过摇杆活动铰链 C的直线上适当选取，以改善机构在冲头下极限位置附近的传力性能。根据摇杆的三个位置（2位置和两个极限位置） ，确定与之对应的曲柄的三个位置，其中当摇杆位于两个
6、极限位置时，曲柄应在与连杆共线的位置，曲柄另一位置可根据保压时间设定，因此可根据两连架杆的三组对应位置设计此机构。设计完成后，应检查曲柄存在条件，若不满足要求，则重新选择曲柄回转中心。也可在选择曲柄回转中心后，根据摇杆两极限位置时曲柄和连杆共线的条件，确定连杆和曲柄长度。在检查摇杆在铅垂线2位置时，注意曲柄对应转角是否满足保压时间的要求。曲柄回转中心离摇杆铅垂线越远，机构行程速比变化系数越小，冲头在下极限位置附近的位移变化越小，但机构尺寸越大。下冲头的辅助加压机构可采用凸轮机构。推杆运动规律曲线可根据运动循环图确定。设计时，要正确确定凸轮基圆半径。为了便于传动，可将筛料机构置于主体机构的曲柄的
7、同侧。整个系统采用一台电动机集中驱动。要注意主体机构的曲柄和辅助加压的凸轮机构初始位置间的相位关系，否则机器将不能正常工作。进行机构动态静力分析时，要考虑各杆（曲柄除外）的惯性力、惯性力偶矩以及冲头的惯性力（冲头质量、各杆质量见表 1，质心位于杆长中点） 。冲压时的生产阻力可取为常数。计算飞轮转动惯量时可不考虑其它构件的转动惯量，飞轮安装位置自行确定。确定电动机所需功率时，还应考虑下冲头运动和筛料运动所需功率。3四、设计任务1、方案设计。进行机器的功能分解和机构选型。压片成形机一般要包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构三种机构。画出机器的运动方案示意图和运动循环图。拟定运动循环图时，各执行构件的初
8、始位置可根据具体情况安排，但必须满足工艺上各个动作的配合，在时间和空间上不能出现干涉。2、机构尺度综合。3 人一组，根据选定的方案，每人设计一种机构（运动简图设计） ，并进行运动分析。设计凸轮机构时，可自行确定从动件运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角和最小曲率半径。设计飞轮。3、绘制机构运动简图。4、动态仿真。部分学生可进一步完成机器的动态仿真等环节，以检验机器设计的合理性和可行性。5、编写设计说明书。说明书字数约 3000，内容包括：设计题目、任务书、目录、方案比较选择、设计计算、设计小结和参考资料等。五、成果提交1、设计计算说明书 1 份（装订成册）2、机械系统的机构运动简图 1 张（
9、视机构尺寸大小，采用 2 号或 3 号图）3、凸轮工作图 1 张（3 号图）说明书和图纸格式等见后“设计计算说明书和图纸要求” 。六、设计进度布置设计题目以及设计准备 2 天比较、分析、确定设计方案 2 天分析和编写程序 2 天程序调试 4 天绘制机构运动简图 2 天整理编写设计说明书 1 天机动 1 天1旋转式灌装机一、工作原理及工艺动作过程旋转式灌装机是在转动的工作台上对容器（如玻璃瓶等）连续灌装液体（如饮料、酒、化妆品等） 。转台有四个工位，分别实现输入空瓶、灌装、封口和输出灌装好的容器的四个工序，如图1 所示。二、设计数据及要求该机采用电动机驱动，机械传动方式，技术参数见表 1。表 1
10、 灌装机设计数据方案号 转台直径/mm 电动机转速/rpm 灌装速度 /瓶/minA 600 1440 10B 550 1440 12C 500 960 10设计要求：为保证设备能对容器准确地灌装和封口，应设置定位装置。三、设计方案提示灌装机各执行机构一般包括实现转台间歇转位的转位机构，实现输瓶、卸瓶运动的机构，实现封口的压盖机构。各执行机构必须满足工艺上的运动要求，可有多种不同形式的机构供选择。执行构件的工艺动作分解参见图 2。1、输瓶机构。输瓶机构将传送带送来的空瓶放入输瓶工位。2、转位机构。该机构可以采用槽轮机构、不完全齿轮机构等，以实现工作转台的间歇转动。为准确对容器进行灌装和封口，应
11、保证转台停歇可靠，故可设置一个辅助机构作为转台的定位（锁紧）机构，定位机构可采用凸轮机构等。也可通过一定的结构形式来实现转台的定位。3、灌装动作可采用灌装泵实现灌装，泵固定在相应工位的上方。4、封口机构。容器灌装完成后采用软木塞或金属盖、旋盖等封口，常用的封口形式参见图 2。塞、盖可先由气泵吸附在封口机构上，再视具体封口件的不同，由封口机构压入瓶口，或通过压盖模将瓶固定工作台旋转工作台传送带12 34图 1 灌装机工作台示意电动机 减速装置传动系统（转位机构）传动系统（输瓶机构）传动系统（卸瓶机构）转 台 间歇转动传动系统（封口机构）图 2 灌装机机构组成2盖紧固在瓶口，或由旋转构件将旋塞旋上
12、瓶口。吸附装置此次不作设计，仅设计封口机构。封口机构可采用平面连杆机构、凸轮机构等。图 3 几张常见封口形式5、卸瓶机构。可单独设计一个机构实现卸瓶动作，而为使系统结构紧凑，也可采用输瓶机构实现卸瓶。四、设计任务1、方案设计。进行机器的功能分解和机构选型。灌装机一般要包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构三种机构。画出机器的运动方案示意图和运动循环图。设计传动系统并确定传动比。拟定运动循环图时，各执行构件的初始位置可根据具体情况安排，但必须满足工艺上各个动作的配合，在时间和空间上不能出现干涉。2、机构尺度综合。3 人一组，根据选定的方案，每人设计一种机构（运动简图设计） ，并进行运动分析。图解法或解
13、析法设计连杆机构，并用解析法对连杆机构进行运动分析。设计凸轮机构时，按凸轮机构的工作要求自行确定从动件运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角和最小曲率半径。盘形凸轮要用解析法设计凸轮理论轮廓和工作轮廓线。绘制从动件运动规律线图和凸轮轮廓线。间歇运动机构的设计。齿轮机构的设计计算。3、绘制机构运动简图。4、动态仿真。部分学生可进一步完成机器的动态仿真等环节，以检验机器设计的合理性和可行性。5、编写设计说明书。说明书字数约 3000，内容包括：设计题目、设计任务书、目录、方案比较选择、设计计算、设计小结和参考资料等。五、成果提交1、设计计算说明书 1 份（装订成册）2、机械系统的机构运动简图 1
14、张（视机构尺寸大小，采用 2 号或 3 号图）3、凸轮工作图 1 张（3 号图）说明书和图纸格式等见后“设计计算说明书和图纸要求” 。六、设计进度布置设计题目以及设计准备 2 天比较、分析、确定设计方案 2 天分析和编写程序 2 天程序调试 4 天绘制机构运动简图 2 天整理编写设计说明书 1 天3机动 1 天4膜式水冷壁气保焊机拼装平台夹具的设计一、膜式水冷壁拼装平台的作用及其主要构成膜式水冷壁管屏采用钢管与扁钢焊接而成，见图 1，是锅炉炉墙的重要结构件和主要受压部件。它可以提高炉膛密封性及燃料热利用率，减少炉墙的材料和重量，降低废气排放对大气造成的污染。目前国内使用的膜式水冷壁专用焊机主要
15、有埋弧焊机和气保焊机。埋弧焊机因为采用单面焊接成型，管屏变形大；同时工件需翻身，使其生产能力和适用性等受到限制。而气保焊机是将精整过的扁钢和除锈处理后的钢管，用混合气体保护焊工艺，连续拼焊成膜式水冷壁单元及管屏的专用焊机。拼装平台则是用来进行工件的拼装焊接的平台，工作面为平面或 T 型槽。其用途是将经膜式水冷壁气保焊机焊接成的若干个膜式水冷壁单元并排固定在平台上再进行初步点焊，从而拼接成更大的管屏，为下一步全面焊死管屏焊缝做准备。a)膜式水冷壁 b) 膜式水冷壁断面图 c) 膜式水冷壁拼装平台图 1 膜式水冷壁及其拼装平台为方便拼装焊接并防止水冷壁产生热变形，拼装平台主要由三部分组成： 平台。用于放置需焊接的水冷壁。水冷壁通过车间内的行车吊运到或调离平台。 侧向固定装置。平台一侧设有一凸台，水冷壁放在拼装平台上后，通过另一侧的固定装置将水冷壁推至与凸台相接触，从而实现侧向固定。 顶部固定装置。水冷壁在平台上拼装焊接时，为了防止热变形产生翘曲，须在顶部施加适当压力固定。二、主要参数和基本要求1、平台尺寸（参见图 2）：长 L宽 B厚 H6
