題目：壓片成形機

1、題目：壓片成形機 1 設計題目 設計自動壓片成形機，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。機器的整個工作過程（送料、壓形、脫離）均自動完成。該機器可以壓制陶瓷圓形片坯、藥劑（片）等。設計數(shù)據(jù)見表 3.1 。 表 3.1 壓片成形機設計數(shù)據(jù) 如圖 3.1 所示，壓片成形機的工藝動作是： （ 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 ，預防上沖頭進人型腔時粉料撲出（圖 3.2b ）。 （ 3 ）上、下沖頭同時加壓（圖 3.2c ），并保持一段日間。 圖 3.2 壓片成形機工藝動作 （ 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、送料篩的設計要求是： （ 1 ）上沖頭完成往復自移運動（鉛錘上下），下移至終點后有短時間的停歇，起保壓作用，保壓時間為 0.4s 左右。因沖頭上升后要留有料篩進人的空間，故沖頭行程為 90 100mm 。因沖頭廠力較大，因而加壓機構(gòu)應有增力功能（如圖 3.3a 所示）。 圖 3.3 設計要求 （ 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振動篩料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料篩在臺面上右移約 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作關系見表 3.4 。 表 3.4 動作關系 上沖頭 進 退 送料篩 退 近休 進 遠休 下沖頭 退 近休 進 遠休 2 設計要求 （ l ）壓片成形機一般至少包括連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)在內(nèi)的三種機構(gòu)。 （ 2 ）畫出機器的運動方案簡圖與運動循環(huán)圖。擬定運動循環(huán)圖時，執(zhí)行構(gòu)件的動作起止位置可根據(jù)具體情況重疊安排，但必須滿足工藝上各個動作的配合，在時間和空間上不能出現(xiàn)干涉。 （ 3 ）設計凸輪機構(gòu)，

4、自行確定運動規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑，計算凸輪廓線。 （ 4 ）設計計算齒輪機構(gòu)。 （ 5 ）對連桿機構(gòu)進行運動設計。并進行連桿機構(gòu)的運動分析，繪出運動線圖。如果是采用 連桿機構(gòu)作為下沖壓機構(gòu)，還應進行連桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析，計算飛輪轉(zhuǎn)動慣量。 （ 6 ）編寫設計計算說明書。 （ 7 ）學生可進一步完成機器的計算機演示驗證、凸輪的數(shù)控加工等。 3.3 設計提示 （ 1 ）各執(zhí)行機構(gòu)應包括：實現(xiàn)上沖頭運動的主加壓機構(gòu)、實現(xiàn)下沖頭運動的輔助加壓機構(gòu)。 實現(xiàn)料篩運動的上下料機構(gòu)。各執(zhí)行機構(gòu)必須能滿足工藝上的運動要求，可以有多種不同型式的機構(gòu)供選用。如連桿機構(gòu)。凸輪機構(gòu)等。 （

5、 2 ）由于壓片成形機的工作壓力較大，行程較短，一般采用肘桿式增力沖壓機構(gòu)作為主體機構(gòu)。它是由曲柄搖桿機構(gòu)和搖桿滑塊機構(gòu)串接而成。先設計搖桿滑塊機構(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。設計曲柄搖桿機構(gòu)時，為了“增力”，曲柄的回轉(zhuǎn)中心可在過搖桿活動鉸鏈、垂直于搖桿鉛垂位置的直線上適當選取，以改善機構(gòu)在沖頭下極限位置附近的傳力性能。根據(jù)搖桿的三個極限位置（位置和另一極限位置），設定與之對應的曲柄

6、三個位置，其中兩個對應于搖桿的兩個極限位置，曲柄應在與連桿共線的位置，曲柄另一個位置可根據(jù)保壓時間來設定，因此可根據(jù)兩連架桿的三組對應位置來設計此機構(gòu)。設計完成后，應檢查曲柄存在條件，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2度時，注意曲柄對應轉(zhuǎn)角是否滿足保壓時間要求。曲柄回轉(zhuǎn)中心距搖桿鉛垂位置愈遠，機構(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，但機構(gòu)尺寸愈大。 （ 3 ）輔助加壓機構(gòu)可采用凸輪機構(gòu)，推桿運動線圖可根據(jù)運動循環(huán)圖確定。設計時，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)曲柄同側(cè)。整個機構(gòu)系統(tǒng)采用一個電動機集中驅(qū)動。要注意主體機構(gòu)曲柄和凸輪機構(gòu)起始位置間的相位關系，否則機器將不能正常工作。 （ 4 ）可通過對主體機構(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 是否近似滿足要求。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）以及機器運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù) 均見表 3.1 ，則各桿對質(zhì)心