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1、万护，才/牛八才代矗7免学仮XPAM UNIVERSITY OF TECHNOLOGICAL INFORMATION课程设计说明书课程名称： 压片成型机专业：机械设计制造及其自动化班级：B130205姓名：张军学号：B13020524指导老师：阮红芳2016 年 1月 5日课程设计（论文）苫夕矣歩北驾八才代矗，饨萝试KIJAN KJIMlVE：RaiTY CP TtCHblOLOOl CAL IN TOR M/iT IO hl*目录一、前言2二、课程设计目的3三、压片成型机工作原理及工艺流程分析3四、设计要求及参数54-1 设计要求与部分参数54-2 设计提示7五、设计方案85-1 整体机构动
2、作分析85-2 单元机构动作分析85-3 单元机构方案拟定95-4 机构整体系统方案拟定105-5 单元机构参数计算125-6 传动比设计及动力选取155-7 系统综合方案评价17六、自我评价与总结17七、参考书目18廊孑二丈进峯芒芳岁显乂再竽空 课程设计（论文）# XIAN UNlVCRlTY 0F TtCHNOLOcSl CAL IN tOft NlAT IQhii、八 、亠前言现在世界各国间的竞争主要表现为综合国力的竞争。要提高我国综合国力，就要 在一切生产部门实现生产的机械化和自动化，这就需要创造出大量的、种类繁多的、新 颖优良的机械来装备各行各业，为各行业的高速发展创造有利条件。而任
3、何新技术、新 成果的获得，莫不依赖于机械工业的支持。所以，机械工业是国家综合国力发展的基石。为了满足各行各业和广大人民群众日益增长的新需求，就需要创造出越来越多的新 产品。现代机械工业对创造型人才的渴求与日俱增。当今世界正经历着一场新的技术革 命，新概念、新理论、新方法、新工艺不断出现，作为向各行各业提供装备的机械工业 也得到了迅猛发展。现代机械日益向高速、重载、高精度、高效率、低噪声等方向发展， 对机械行业的要求也越来越苛刻。压片成型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。根据压片成型机的传动系统和执行机构不同，压片成型机可以 分为单片式压片机，旋
4、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。压片成型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。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。本说明书采用图形与文字结合的方式对压片成型机进行设计解读。XIAN UNIV匚尺白1+ Or 丁匚CUblOLOGICAL BNrORM/TlOfM课程设计（论文）. 课程设计目的机械设计是一个逐步求精和细化
5、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。随着现代科技的发展，压片机涉及的行业越来越广泛，高科技、高效率，低成本 已成为现代压片机的一个重要的发展趋势。与国外的压片机相比，我国生产的压片机规 模小、产量低、技术含量较低。压片
6、成型机是将干粉压制成圆形片坯状的装置。本文以 压片机为研究对象，以造价低、结构简单为基础，通过方案对比及力的分析,从而设计 出合适的压片成型机。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下一定基础，我积极参加了这次课 程设计。三. 压片成型机工作原理及工艺流程分析我们对机构进行运动学分析可采用图解法分析和解析法分析在此，我们采用解析 法，应用C语言程序进行分析。杆组法运动学分析原理，由机构的组成原理可知，任何 平面机构都可分解为原动件、基本杆组和机架三个部分，每一个原动件为一个单杆构 件分别对单杆构件和常见的基本杆组进
7、行运动学分析， 并编制成相应的子程序，在 对整个机构进行运动分析时，根据机构组成情况的不同，依次调用这些子程序，从而完 成对整体机构的运动分析。根据各功能元的解， 动力源可以采用电动机、汽油机、蒸汽透平机、液压机、气XIAN UNIV匚尺白1+ Or 丁匚CUblOLOGICAL BNrORM/TlOfM课程设计（论文）动马达等；上下加压则可采用凸轮机构、齿轮机构、连杆机构、液压缸等；送料可采用 连杆机构、齿轮机构、槽轮机构等这样可组合的方案达上百种。冲压机构的应用非常 广泛，以压片成型机为例，其中的冲压机构对压痕机的性能影响很大。它要求机构中的 滑块在工艺行程中速度尽可能均匀且施加于曲柄的平
8、衡力矩尽可能小，为此有必要对各 构件进行优化分析。运动及受力分析。冲压机构，由一曲柄摇杆机构及一摇杆滑块机构组成的多杆机构。 采用解析法，建立起3种目标函数，运用罚函数法进行程序编制及计算，进行优化设计。 首先，按机构的组成原理将机构分解成若干基本杆组，对每一个基本杆组编制相应的运 动分析和受力分析的子程序，对具体某一机构只须建立一个简单的主程序和调用相应的 子程序即可。通过对压片机的模态分析，动力学谐响应分析，得出了压片机在不同工作 频率范围下的响应，在此基础上对整体结构进行了力的优化，有效的抑制了共振现象的 发生，解决了机器工作时振动和噪音的问题，分析结果对压片机的设计具有很实用的理 论参
9、考价值。连杆机构推动的推板式送料装置能够实现冲压生产的自动送料，该机构与斜楔推动 的推板式送料机构和杠杆推动的推板送料装置相比，可实现较大的行程“。设计连杆迭 料机构所需考虑的因素较多，直观性较差容易导致设计失误因此设计了用于优化机 构各杆长、送料行程、送料加速度等的多目标函数，综合连杆机构成立的条件、机构大 小限制、运动参数要求等建立约束条件，采用直观的可视化方法对优化结果和连杆送料 机构的运动特性进行分析。压片成型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 X h圆型片坯，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
10、制陶瓷圆形片坯、药剂（片）等。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（图e）。课程设计（论文）苫夕N歩北写八才代矗左佩萝试XIAN UMI7 匚再吕lF Cr T 亡 CHblO LOGICAL IbJ rOFE MAT IO M其设计参数为：冲头压力150KN；生产率每分钟10片；机器运转不均匀系数10%； 驱动电机可任选。四. 设计要求及参数4-1 设计要求与部分参数上冲头、下冲头、送料筛的
11、设计要求是1） 上冲头完成往复自移运动（铅锤上下），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人的空间，故冲头 行程为90100mm。因冲头压力较大，因而加压机构应有增力功能（图a）；（2）下冲头先下沉3 mm,然后上升8 mm,加压后停歇保压，继而上升16 mm，将成 形片坯顶到与台内平齐后停歇，待料筛将片坯推离冲头后，再下移21mm，到 待料位置（图 b）；3） 料筛在模具型腔上方往复振动筛料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔 后，料筛在台面上右移约4550 mm，推卸片坯（图c）。S上(a)STs料(c)Jf KIJAN UN I
12、VCR SIT V OF 1亡 SHNaLOOrCAL EN TOfiJ MAT IOH询丈匸王 艮.4丁 LL 丿上冲头、下冲头与送料筛的动作关系见下表:上冲头进退送料筛退近休进远休下冲头退近休进远休2设计要求1. 压片成形机一般至少包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构。2. 画出机器的运动方案简图与运动循环图。拟定运动循环图时，可执行构件的动作起止位置可 根据具体情况重叠安排，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”。3. 设计凸轮机构，自行确定运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径。计算 凸轮廓线。4. 设计计算齿轮机构。5. 对连杆机构进行
13、运动设计。并进行连杆机构的运动分析，绘出运动线图。如果是采用连杆机 构作为下冲压机构，还应进行连杆机构的动态静力分析，计算飞轮转动惯量。6. 编写设计计算说明书。7. 可进一步完成：机器的计算机演示验证、凸轮的数控加工等。课程设计（论文）苫夕N歩北孑八/代矗左佩萝仮XPAN LJbllVtRSiTY 0F T亡CIINOLOCsl CAL ClN FCR 何CT IQ 卜I4-2 设计提示1. 各执行机构应包括：实现上冲头运动的主加压机构、实现下冲头运动的辅助加压机构、实现 料筛运动的上下料机构。各执行机构必须能满足工艺上的运动要求，可以有多种不同型式的机构供 选用。如连杆机构、凸轮机构等。2
14、. 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，为了保证，要求摇杆在铅垂 位置的土 2范围内滑块的位移量W0.4mm。据此可得摇杆长度：0.4rW 1 + 九一cos 2 九2 sin 2 2L九=一式中r 摇杆滑块机构中连杆与摇杆长度之比，一般取12。根据上冲头的行程长度，即可得摇杆的另一极限位置，摇杆的摆角以小于60为宜。设计曲柄 摇杆机构时，为了“增力”，曲柄的回转中心可在过摇杆活动铰链、垂直于摇杆铅垂位置的直线上适 当选取，以改善机构在冲头下极限位置附近的传力性能。根据摇杆的三个极限位置（土2位置和另 一极限位置），设定与之对应的曲柄三个位置，其中对应于摇杆的两个位置，曲柄应在与连杆共线的 位置，曲柄另一个位置可根据保压时间来设定，则可根据两连架杆的三组对应位置来设计此机构。 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
