機械原理課程設(shè)計-壓片成型機5頁

1、自動壓片成形機一、 工作原理及工藝動作過程自動壓片成形機是將具有一定濕度的粉狀原料（如陶瓷干粉、藥粉）壓制成適當(dāng)厚度的圓片（如壓制陶瓷圓形片坯、藥片等）。壓片成形機由電動機驅(qū)動，經(jīng)減速裝置減速后，再經(jīng)由傳動機構(gòu)帶動執(zhí)行構(gòu)件運動，完成自動壓片的功能。執(zhí)行構(gòu)件主要完成以下工藝動作：1、 送料。將粉料輸送到型腔內(nèi)。2、 壓形。送料完成后，沖頭將型腔中的粉料壓制成片。3、 頂出。將壓好的片坯頂出型腔。4、 送出成品。將片坯送離型腔口位置。各動作均由機器自動完成。二、 設(shè)計數(shù)據(jù)及要求設(shè)計數(shù)據(jù)見表1。表1 壓片成形機設(shè)計數(shù)據(jù)方案號電動機轉(zhuǎn)速/rpm生產(chǎn)率/片/min成品尺寸直徑×厚度h/mm&#

2、215;mm沖頭壓力/N機器運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)沖頭質(zhì)量/kg各桿質(zhì)量/kgA14501080×51500000.10125B9701560×51000000.08104C9702040×51000000.0593設(shè)計要求：1、 為保證成型質(zhì)量，粉料在壓制成形后有約0.4秒的保壓時間。2、 沖頭壓力較大，故要求壓片機構(gòu)具有增力功能，以減小速度波動、減小原動機功率。3、 機械運動方案力求簡單。三、 設(shè)計方案提示電動機減速裝置傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)（主體機構(gòu)）傳動系統(tǒng)（輔助加壓機構(gòu)）料 篩上沖頭下沖頭圖1 壓片機機構(gòu)組成移動移動移動壓片機組成機構(gòu)參見圖1。各執(zhí)行機構(gòu)大至包括：實現(xiàn)

3、上沖頭運動的主體加壓機構(gòu)、實現(xiàn)下沖頭運動的輔助加壓機構(gòu)以及實現(xiàn)料篩運動的上下料機構(gòu)。各執(zhí)行機構(gòu)必須滿足工藝上的運動要求，可有多種不同形式的機構(gòu)供選擇。執(zhí)行構(gòu)件的工藝動作分解見圖2。1、傳動系統(tǒng)驅(qū)動料篩往復(fù)運動，完成上料和卸料。上料時料篩移動到型腔口上方，同時將已壓制成形的片坯推離（圖2a），然后通過往復(fù)振動將粉料篩入圓筒形型腔（圖2b）。2、壓形可采用上下兩個沖頭在型腔內(nèi)相對沖壓使粉料成形。傳動系統(tǒng)作為主體機構(gòu)驅(qū)動上沖頭往復(fù)運動；傳動系統(tǒng)作為輔助加壓機構(gòu)驅(qū)動下沖頭往復(fù)運動，與上沖頭配合共同完成壓形（圖2d）。為防止上沖頭進入型腔時粉料撲出，在上料完成后、上沖頭進入型腔前，下沖頭先下沉3mm（圖

4、2c）?？赏ㄟ^對主體機構(gòu)進行運動分析以及沖頭相對于曲柄轉(zhuǎn)角的運動線圖，檢查保壓時間是否滿足要求。3、成形后由下沖頭繼續(xù)上移頂出片坯（圖2e）。4、型腔深度約取28mm。5、因上沖頭上升后要留出料篩進退的空間，故上沖頭行程要求有90100mm。3mm(a) (b) (c) (d) (e)123441料篩；2下沖頭；3上沖頭；4片坯圖2 壓片機工藝動作分解圖3 肘桿式增力機構(gòu)rl2l3l428mmABCDEF5C由于機器的工作壓力大、行程短，建議采用肘桿式增力沖壓機構(gòu)作為主體機構(gòu)，見圖3。該機構(gòu)由曲柄搖桿機構(gòu)ABCD和搖桿滑塊機構(gòu)DCE串聯(lián)而成，先設(shè)計搖桿滑塊機構(gòu)。為了保壓，要求搖桿CD在鉛垂位置

5、±2°范圍內(nèi)時滑塊5的位移量0.4mm。據(jù)此可得搖桿CD的長度l3：式中：搖桿滑塊機構(gòu)DCE中，連桿長l4與搖桿長l3之比，即=l4/l3，一般取12。搖桿的擺角以小于60°為宜。根據(jù)上沖頭的行程，可得搖桿的另一極限位置。設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)ABCD時，為了增力，曲柄的回轉(zhuǎn)中心A可在垂直于搖桿鉛垂位置CD且過搖桿活動鉸鏈C的直線上適當(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)搖桿的三個位置（±2°位置和兩個極限位置），確定與之對應(yīng)的曲柄的三個位置，其中當(dāng)搖桿位于兩個極限位置時，曲柄應(yīng)在與連桿共線的位置，曲柄另一位置可根據(jù)保壓時間設(shè)定，因此

6、可根據(jù)兩連架桿的三組對應(yīng)位置設(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。也可在選擇曲柄回轉(zhuǎn)中心后，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。在檢查搖桿在鉛垂線±2°位置時，注意曲柄對應(yīng)轉(zhuǎn)角是否滿足保壓時間的要求。曲柄回轉(zhuǎn)中心離搖桿鉛垂線越遠，機構(gòu)行程速比變化系數(shù)越小，沖頭在下極限位置附近的位移變化越小，但機構(gòu)尺寸越大。下沖頭的輔助加壓機構(gòu)可采用凸輪機構(gòu)。推桿運動規(guī)律曲線可根據(jù)運動循環(huán)圖確定。設(shè)計時，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)的曲柄的同側(cè)。整個系統(tǒng)采用一臺電動機集中驅(qū)動。要注意主體機

7、構(gòu)的曲柄和輔助加壓的凸輪機構(gòu)初始位置間的相位關(guān)系，否則機器將不能正常工作。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、慣性力偶矩以及沖頭的慣性力（沖頭質(zhì)量、各桿質(zhì)量見表1，質(zhì)心位于桿長中點）。沖壓時的生產(chǎn)阻力可取為常數(shù)。計算飛輪轉(zhuǎn)動慣量時可不考慮其它構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量，飛輪安裝位置自行確定。確定電動機所需功率時，還應(yīng)考慮下沖頭運動和篩料運動所需功率。四、 設(shè)計任務(wù)1、方案設(shè)計。進行機器的功能分解和機構(gòu)選型。壓片成形機一般要包括連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)三種機構(gòu)。畫出機器的運動方案示意圖和運動循環(huán)圖。擬定運動循環(huán)圖時，各執(zhí)行構(gòu)件的初始位置可根據(jù)具體情況安排，但必須滿足工藝上各個動作的配

8、合，在時間和空間上不能出現(xiàn)干涉。2、機構(gòu)尺度綜合。3人一組，根據(jù)選定的方案，每人設(shè)計一種機構(gòu)（運動簡圖設(shè)計），并進行運動分析。設(shè)計凸輪機構(gòu)時，可自行確定從動件運動規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角和最小曲率半徑。設(shè)計飛輪。3、繪制機構(gòu)運動簡圖。4、動態(tài)仿真。部分學(xué)生可進一步完成機器的動態(tài)仿真等環(huán)節(jié)，以檢驗機器設(shè)計的合理性和可行性。5、編寫設(shè)計說明書。說明書字數(shù)約3000，內(nèi)容包括：設(shè)計題目、任務(wù)書、目錄、方案比較選擇、設(shè)計計算、設(shè)計小結(jié)和參考資料等。五、 設(shè)計進度布置設(shè)計題目以及設(shè)計準(zhǔn)備 2天比較、分析、確定設(shè)計方案 2天分析和編寫程序 2天程序調(diào)試 4天繪制機構(gòu)運動簡圖 2天整理編寫設(shè)計說明

9、書 1天機動 1天旋轉(zhuǎn)式灌裝機一、 工作原理及工藝動作過程固定工作臺旋轉(zhuǎn)工作臺傳送帶1234圖1 灌裝機工作臺示意旋轉(zhuǎn)式灌裝機是在轉(zhuǎn)動的工作臺上對容器（如玻璃瓶等）連續(xù)灌裝液體（如飲料、酒、化妝品等）。轉(zhuǎn)臺有四個工位，分別實現(xiàn)輸入空瓶、灌裝、封口和輸出灌裝好的容器的四個工序，如圖1所示。二、 設(shè)計數(shù)據(jù)及要求該機采用電動機驅(qū)動，機械傳動方式，技術(shù)參數(shù)見表1。表1 灌裝機設(shè)計數(shù)據(jù)方案號轉(zhuǎn)臺直徑/mm電動機轉(zhuǎn)速/rpm灌裝速度/瓶/minA600144010B550144012C50096010設(shè)計要求：為保證設(shè)備能對容器準(zhǔn)確地灌裝和封口，應(yīng)設(shè)置定位裝置。三、 設(shè)計方案提示電動機減速裝置傳動系統(tǒng)（轉(zhuǎn)

10、位機構(gòu)）傳動系統(tǒng)（輸瓶機構(gòu)）傳動系統(tǒng)（卸瓶機構(gòu)）轉(zhuǎn) 臺間歇轉(zhuǎn)動傳動系統(tǒng)（封口機構(gòu)）圖2 灌裝機機構(gòu)組成灌裝機各執(zhí)行機構(gòu)一般包括實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺間歇轉(zhuǎn)位的轉(zhuǎn)位機構(gòu)，實現(xiàn)輸瓶、卸瓶運動的機構(gòu)，實現(xiàn)封口的壓蓋機構(gòu)。各執(zhí)行機構(gòu)必須滿足工藝上的運動要求，可有多種不同形式的機構(gòu)供選擇。執(zhí)行構(gòu)件的工藝動作分解參見圖2。1、輸瓶機構(gòu)。輸瓶機構(gòu)將傳送帶送來的空瓶放入輸瓶工位。2、轉(zhuǎn)位機構(gòu)。該機構(gòu)可以采用槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)等，以實現(xiàn)工作轉(zhuǎn)臺的間歇轉(zhuǎn)動。為準(zhǔn)確對容器進行灌裝和封口，應(yīng)保證轉(zhuǎn)臺停歇可靠，故可設(shè)置一個輔助機構(gòu)作為轉(zhuǎn)臺的定位（鎖緊）機構(gòu)，定位機構(gòu)可采用凸輪機構(gòu)等。也可通過一定的結(jié)構(gòu)形式來實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的定位。3、

11、灌裝動作可采用灌裝泵實現(xiàn)灌裝，泵固定在相應(yīng)工位的上方。4、封口機構(gòu)。容器灌裝完成后采用軟木塞或金屬蓋、旋蓋等封口，常用的封口形式參見圖2。塞、蓋可先由氣泵吸附在封口機構(gòu)上，再視具體封口件的不同，由封口機構(gòu)壓入瓶口，或通過壓蓋模將瓶蓋緊固在瓶口，或由旋轉(zhuǎn)構(gòu)件將旋塞旋上瓶口。吸附裝置此次不作設(shè)計，僅設(shè)計封口機構(gòu)。封口機構(gòu)可采用平面連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)等。 圖3 幾張常見封口形式 5、卸瓶機構(gòu)?？蓡为氃O(shè)計一個機構(gòu)實現(xiàn)卸瓶動作，而為使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，也可采用輸瓶機構(gòu)實現(xiàn)卸瓶。四、 設(shè)計任務(wù)1、方案設(shè)計。進行機器的功能分解和機構(gòu)選型。灌裝機一般要包括連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)三種機構(gòu)。畫出機器的運動方案示意圖和運動循環(huán)圖。設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定傳動比。擬定運動循環(huán)圖時，各執(zhí)行構(gòu)件的初始位置可根據(jù)具體情況安排，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。2、機構(gòu)尺度綜合。3人一組，根據(jù)選定的方案，每人設(shè)計一種機構(gòu)（運動簡圖設(shè)計），并進行運動分析。圖解法或解析法設(shè)計連桿機構(gòu)，并用解析法對連桿機構(gòu)進行運動分析。設(shè)計凸輪機構(gòu)時，按凸輪機構(gòu)的工作要求自行確定從動件運動規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角和最小曲率半徑。盤形凸輪要用解析法設(shè)計凸輪理論輪廓和工作輪廓線。繪制從動件運動規(guī)律線圖和凸輪輪廓線。間歇運動機構(gòu)的設(shè)計。齒輪機構(gòu)的設(shè)計計算。3、繪制機構(gòu)運動簡圖。4