題目：壓片成形機(jī)

1、題目：壓片成形機(jī) 1 設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)自動(dòng)壓片成形機(jī)，將具有一定濕度的粉狀原料（如陶瓷干粉、藥粉）定量送入壓形位置，經(jīng)壓制成形后脫離該位置。機(jī)器的整個(gè)工作過程（送料、壓形、脫離）均自動(dòng)完成。該機(jī)器可以壓制陶瓷圓形片坯、藥劑（片）等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見表 3.1 。 表 3.1 壓片成形機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 如圖 3.1 所示，壓片成形機(jī)的工藝動(dòng)作是： （ 1 ）干粉料均勻篩入圓筒形型腔（圖 3.2 a ）。 （ 2 ）下沖頭下沉 3 mm ，預(yù)防上沖頭進(jìn)人型腔時(shí)粉料撲出（圖 3.2b ）。 （ 3 ）上、下沖頭同時(shí)加壓（圖 3.2c ），并保持一段日間。 圖 3.2 壓片成形機(jī)工藝動(dòng)作 （ 4 ）上沖頭退出，下沖

2、頭隨后頂出壓好的片坯（圖 3.2d ）。 （ 5 ）料篩推出片坯（圖 3.2a ）。 上沖頭、下沖頭、送料篩的設(shè)計(jì)要求是： （ 1 ）上沖頭完成往復(fù)自移運(yùn)動(dòng)（鉛錘上下），下移至終點(diǎn)后有短時(shí)間的停歇，起保壓作用，保壓時(shí)間為 0.4s 左右。因沖頭上升后要留有料篩進(jìn)人的空間，故沖頭行程為 90 100mm 。因沖頭廠力較大，因而加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有增力功能（如圖 3.3a 所示）。 圖 3.3 設(shè)計(jì)要求 （ 2 ）下沖頭先下沉 3 mm ，然后上升 8 mm ，加壓后停歇保壓，繼而上升 16 mm ，將成形片坯頂?shù)脚c臺(tái)內(nèi)平齊后停歇，待料篩將片坯推離沖頭后，再下移 21 mm ，到待料位置（如圖 3.3b

3、所示）。 （ 3 ）料篩在模具型腔上方往復(fù)振動(dòng)篩料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料篩在臺(tái)面上右移約 45 50 mm ，推卸片坯（如圖 3.3c 所示）。 上沖頭、下沖頭與送料篩的動(dòng)作關(guān)系見表 3.4 。 表 3.4 動(dòng)作關(guān)系 上沖頭 進(jìn) 退 送料篩 退 近休 進(jìn) 遠(yuǎn)休 下沖頭 退 近休 進(jìn) 遠(yuǎn)休 2 設(shè)計(jì)要求 （ l ）壓片成形機(jī)一般至少包括連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu)。 （ 2 ）畫出機(jī)器的運(yùn)動(dòng)方案簡圖與運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖時(shí)，執(zhí)行構(gòu)件的動(dòng)作起止位置可根據(jù)具體情況重疊安排，但必須滿足工藝上各個(gè)動(dòng)作的配合，在時(shí)間和空間上不能出現(xiàn)干涉。 （ 3 ）設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)，

4、自行確定運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑，計(jì)算凸輪廓線。 （ 4 ）設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪機(jī)構(gòu)。 （ 5 ）對(duì)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。并進(jìn)行連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，繪出運(yùn)動(dòng)線圖。如果是采用 連桿機(jī)構(gòu)作為下沖壓機(jī)構(gòu)，還應(yīng)進(jìn)行連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析，計(jì)算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 （ 6 ）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 （ 7 ）學(xué)生可進(jìn)一步完成機(jī)器的計(jì)算機(jī)演示驗(yàn)證、凸輪的數(shù)控加工等。 3.3 設(shè)計(jì)提示 （ 1 ）各執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)包括：實(shí)現(xiàn)上沖頭運(yùn)動(dòng)的主加壓機(jī)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)下沖頭運(yùn)動(dòng)的輔助加壓機(jī)構(gòu)。 實(shí)現(xiàn)料篩運(yùn)動(dòng)的上下料機(jī)構(gòu)。各執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須能滿足工藝上的運(yùn)動(dòng)要求，可以有多種不同型式的機(jī)構(gòu)供選用。如連桿機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)等。 （

5、 2 ）由于壓片成形機(jī)的工作壓力較大，行程較短，一般采用肘桿式增力沖壓機(jī)構(gòu)作為主體機(jī)構(gòu)。它是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串接而成。先設(shè)計(jì)搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，為了保壓，要求搖桿在鉛垂位置的范圍內(nèi)滑塊的位移量生成的位移量小于等于0.4mm 。據(jù)此可得搖桿長度 式中： 搖桿滑塊機(jī)構(gòu)中連桿與搖桿長度之比，一般取 l 2 。 根據(jù)上沖頭的行程長度，即可得搖桿的另一極限位置，搖桿的擺角以小于 60度為宜。設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)時(shí)，為了“增力”，曲柄的回轉(zhuǎn)中心可在過搖桿活動(dòng)鉸鏈、垂直于搖桿鉛垂位置的直線上適當(dāng)選取，以改善機(jī)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(gè)極限位置（位置和另一極限位置），設(shè)定與之對(duì)應(yīng)的曲柄

6、三個(gè)位置，其中兩個(gè)對(duì)應(yīng)于搖桿的兩個(gè)極限位置，曲柄應(yīng)在與連桿共線的位置，曲柄另一個(gè)位置可根據(jù)保壓時(shí)間來設(shè)定，因此可根據(jù)兩連架桿的三組對(duì)應(yīng)位置來設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)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。也可以在選擇曲柄回轉(zhuǎn)中心以后，根據(jù)搖桿兩極限位置時(shí)曲柄和連桿共線的條件，確定連桿和曲柄長度。在檢查搖桿在鉛垂位置正負(fù)2度時(shí)，注意曲柄對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角是否滿足保壓時(shí)間要求。曲柄回轉(zhuǎn)中心距搖桿鉛垂位置愈遠(yuǎn)，機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù)愈小，沖頭在下極限位置附近的位移變化愈小，但機(jī)構(gòu)尺寸愈大。 （ 3 ）輔助加壓機(jī)構(gòu)可采用凸輪機(jī)構(gòu)，推桿運(yùn)動(dòng)線圖可根據(jù)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定。設(shè)計(jì)時(shí)，要正確確定凸輪基圓半徑。為了便于傳動(dòng)，可將篩料機(jī)構(gòu)置于主體機(jī)構(gòu)曲柄同側(cè)。整個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)采用一個(gè)電動(dòng)機(jī)集中驅(qū)動(dòng)。要注意主體機(jī)構(gòu)曲柄和凸輪機(jī)構(gòu)起始位置間的相位關(guān)系，否則機(jī)器將不能正常工作。 （ 4 ）可通過對(duì)主體機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析以及沖頭相對(duì)于曲柄轉(zhuǎn)角的運(yùn)動(dòng)線圖，檢查保壓時(shí)間 是否近似滿足要求。進(jìn)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析時(shí)，要考慮各桿（曲柄除外）的慣性力和慣性力偶，以及沖頭的慣性力。沖頭質(zhì)量 、各桿質(zhì)量 （各桿質(zhì)心位于桿長中點(diǎn)）以及機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù) 均見表 3.1 ，則各桿對(duì)質(zhì)心