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1、机械原理课程设计说明书设计题目 压片成形机 目 录1.设计题目32.设计要求33. 设计过程34.设计内容6 5.设计步骤86.附录11机械原理课程设计压片成形机前言机械设计是一个逐步求精和细化的过程，随着设计过程的发展，产品结构和参数将逐渐清晰和不断完善。设计方案是多解的，能够满足一定功能和要求的设计方案不是唯一的，所以机械设计过程也是一个创新的过程。机械设计根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸以及润滑方式等进行构思、分析和计算，并将其转化为制造依据。机械设计是机械产品生产的第一步，是决定机械产品性能的最主要环节，整个过程蕴涵着创新和发明
2、。为了进一步掌握机械原理课程的理论知识，将课堂所学知识运用于实践，理解和加深机械原理和设计方法，为今后专业课程的学习打一定基础，我们积极参加了这次机械创新设计。一、.设计题目1.1干粉压片机的概述干粉压片机是指利用传动系统将电动机的转速降低带动执行机构对粉末物质采取上下进行加压而成片状。根据干粉压片机的传动系统和执行机构不同，干粉压片机可以分为单片式压片机，旋转式压片机，亚高速旋转式压片机、全自动高速压片机以及旋转式包芯压片机。干粉压片机的使用行业很广泛。如制药厂、电子元件厂、陶瓷厂、化工原料厂等等，而且压片机还能用来做冲压设备。压片机在欧美压片机出现的较早。而在国内到1949年，上海市的天祥
3、华记铁工厂仿造成英国式33冲压片机；1951年，根据美国16冲压片机改制成国产18冲压片机，这是国内制造的最早制药机械；1957年，设计制造了ZP25-4型压片机；1960年，自行设计制造成功60-30型压片机，具有自动旋转、压片的功能。同年还设计制造了ZP33型、ZP19型压片机。“七五”期间，航空航天部206所HZP26高速压片机研制成功。1980年，上海第一制药机械厂设计制造了ZP-21W型压片机，达到国际上世纪80年代初的先进水平，属国内首创产品。1987年，引进联邦德国Fette公司微机控制技术，设计制造了P3100-37型旋转式压片机，具有自动控制片剂重量、压力、自动数片、自动剔除
4、废片等功能，封闭结构严密、净化程度达到GMP要求。1997，年上海天祥健台制药机械有限公司研发了ZP100系列旋转式压片机、GZPK100系列高速旋转式压片机。进入21世纪，随着GMP认证的深入，完全符合GMP的ZP系列旋转式压片机相继出现：上海的ZP35A、山东聊城的ZP35D等。高速旋转式压片机在产量、压力信号采集、剔废等技术上有了长足的发展，最高产量一般都大于300000片/小时，最大预压力20kN，最大主压力80kN或10080kN。譬如，北京国药龙立科技有限公司的GZPLS-620系列高速旋转式压片机、上海天祥健台制药机械有限公司的GZPK3000系列高速旋转式压片机、北京航空制造工
5、程研究所的PG50系列高速旋转式压片机等。随着制造加工工艺水平、自动化控制技术的提高以及压片机使用厂家各种不同的特殊需求，各种特殊用途的压片机也相继出现。譬如，实验室用ZP5旋转式压片机、用于干粉压片的干粉旋转式压片机、用于火药片剂的防爆型ZPYG51系列旋转式压片机等。国内压片机的现状：（1）压片机规格众多、数量大；（2）操作简单；（3）技术含量较低，技术创新后力不足。国外压片机的现状：高速高产、密闭性、模块化、自动化、规模化及先进的检测技术是国外压片机技术最主要的发展方向。1.2、工作原理及工艺动作过程干粉压片机的功用是将不加粘结剂的干粉料（如陶瓷干粉、药粉）定量送入压形置压制成h圆型片坯
6、，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。该机器可以压制陶瓷圆形片坯、药剂（片）等。其工艺动作的分解如图11图11工艺动作分解（1）料筛在模具型腔上方往复振动，将干粉料筛入直径为26mm、深度为30mm的筒形型腔，然后向左退出45mm。（2）下冲头下沉3mm，以防上冲头进入型腔时把粉料扑出。（3）上冲头进入型腔4mm。（4）上、下冲头同时加压，各移动12mm，将产生压力，要求保压一定时间，保压时约占整个循环时间的1/10。（5）上冲头退回，下冲头随后以稍慢速度向上运动，顶出压好的片坯。（6）为避免干涉，待上冲头向上移动90mm后，料筛向右运动推走片坯，接着料筛往
7、复振动，继续下一个运动循环。1.3压片机工艺流程压片机是将陶瓷干粉或煤粉料压制成厚度为5mm的圆形片坯。其工艺流程是：(1)干粉料均匀筛入团筒形型腔(图a)；(2)下冲头下沉3mm，预防上冲头进入型腔时将粉料扑出(图b)；(3)上、下冲头同时加压(图c)，并保压一段时间；(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。1.4.压片成形机设计数据电动机转速/（r/min）：1450； 生产率/(片/min)：10；冲头压力/N：150 000； 机器运转不均匀系数/：0.10； 下冲头上冲头85321二、设计要求1.将陶瓷干粉料直接34mm,厚度5mm的圆形片坯后，接料装
8、箱运走。2设计参数：冲头压力为15吨（150000N）；生产率为每分钟25片； 驱动电机的功率为1.7KW2.8KW，转速n=940r/min1410r/min。3.工艺过程 （1）干粉料均匀筛入圆筒形型腔。 （2）下冲头下沉3，以防止上冲头向下进入型腔时讲粉料扑出 （3）上、下冲头同时加压，并保压一段时间（0.4s左右）。 （4）上冲头退出，下冲头随后顶出压好的片坯。 （5）料筛推离压好的片坯。（6）接料并装箱。三设计过程 3.1、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：由黑箱法分析可得到：为了达到高效、方便的目的，采
9、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。3.2、总功能分解该干粉压片机通过一定的机械能把原料（干粉）压制成成品，其功能分解如图21图21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：要求筛子往复震动(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。例如下表所示的树状功能图：图22树状功能分解3.3、根据功能的要求，进行功能元求解干粉压片机运动转换功能图如下：3.
10、4运动方案评估 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90100mm，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，认为是使用方案三进行设计是比较好的选择。 下冲头与料筛设
11、计方案 如自己画的四、 设计内容4.1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范围内滑块的位移量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。4.2绘制加压机构的机构运动简图五、设计步骤51.上冲头机构设计：1. 设定摇杆长度h选取=1.5 代入公式 ：r得r394 选
12、取r=390;L =r=3901.5=585;2. 确定摇杆摆角根据右图，可知行程的计算公式为h=L-rcos+-r 此时h=100算的摆角为32与测量出的图中摆角大小相等题设要求摆角小于60满足要求。3. 通过图解法求出曲柄摇杆机构中曲柄与连杆的长度如图所示，AB为曲柄，BC为连杆，DC为摇杆；DC0是摇杆在摆角最大时的位置；DC12是摇杆与铅垂方向夹角为2的位置；DC3是摇杆铅垂时的位置；由题意: AC2 = AB+ BC AC0 = BC-ABAB=97 BC=171测量出B1AB1=80，为保压角4. 检验曲柄存在条件 CD=390mm，AB=97mm, BC=171mm, AD(机架
13、)=462mm满足杆长之和定理，即AD+ABCD+BC,确保了曲柄的存在。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L 585 5-2.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，在使的前提下，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，=3038 摆动从动件，= 4045下冲头凸轮机构为移动从动件 =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160240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min=1.15mm.0.8min.所以，此处取滚子半径=9.2mm.六心得与体会在一周多的实习设计过程中，我发现了许多的问题，在设计的过程中有许多我们平时都不太重视的东西，也有很多的难题，再这一周多里我们每个人都是互相询问和帮助，这给了我很大的动力，有
