1、15吨压片机吨压片机 设 计 小 组 成 员：设 计 小 组 成 员：胡 松 涛胡 松 涛 陈 梦 企陈 梦 企 刘刘 杰杰 李李 驰驰 指导老师：孙志宏指导老师：孙志宏 东 华 大 学 机 械 系东 华 大 学 机 械 系 02 级级2022年年1月月20日日.设计题目设计题目 1.1设计目的设计目的 1.2功能要求及工作原理功能要求及工作原理 1.3原始数据和设计要求原始数据和设计要求 .设计目的设计目的 机械设计是根据使用要求对机械的工作原理机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构结构、运动方式运动方式、力和能量的传递方式力和能量的传递方式、各个零件的材料和各个零件的材料和形状尺寸以
2、及润滑方式等进行构思形状尺寸以及润滑方式等进行构思、分析和计算分析和计算，并并将其转化为制造依据的工作过程将其转化为制造依据的工作过程。机械设计是机械产品生产的第一步机械设计是机械产品生产的第一步，是决定机械产品是决定机械产品性能的最主要环节性能的最主要环节，整个过程蕴涵着创新和创造整个过程蕴涵着创新和创造。为为了综合运用机械原理课程的理论知识了综合运用机械原理课程的理论知识，分析和解决与分析和解决与本课程有关的实际问题本课程有关的实际问题，使所学知识进一步稳固和加使所学知识进一步稳固和加深深，我们参加了此次的机械原理课程设计我们参加了此次的机械原理课程设计。1 1.2 2功能要求及工作原理功
3、能要求及工作原理 (1总功能要求:将干粉料压制成圆形片胚 2工作原理:15吨压片机系统的工作原理及工艺动作分解如图5.1所示。移动粉筛3至模具1的型腔上方等待装料，并将上一循环已成型的工件2推出卸料；然后粉筛震动，将粉料筛入型腔；下冲头下沉一定深度，以防止上冲头4向上压制时将粉料扑出；然后上冲头向下，下冲头向上加压，并在一定时间内保持一定的压力；而后上冲头快速退出，下冲头随着将成型的工件推出型腔。原理图原理图 1.21.2功能要求及工作原理功能要求及工作原理 1.3原始数据和设计要求原始数据和设计要求 1 被压工件的外形是直径为被压工件的外形是直径为34mm，厚度为厚度为5mm的圆形片坯的圆形
4、片坯。2冲头压力为冲头压力为15吨吨150000N。3生产率为每分钟生产率为每分钟25片片 4机器运转不均匀系数为机器运转不均匀系数为10%。5驱动电动机的功率为驱动电动机的功率为2.2kw,940r/min 6 上冲头行程为上冲头行程为90100mm 下冲头下冲头5先下沉先下沉3mm，然后上升然后上升8mm后停歇后停歇(保压保压)，继而上升继而上升16mm后停歇后停歇,等粉筛将片坯推离冲头后下移等粉筛将片坯推离冲头后下移21mm；粉筛粉筛3在模具在模具1的上方往复振动筛料的上方往复振动筛料，然后向左退回然后向左退回，待坯料成形并被推出型腔后待坯料成形并被推出型腔后，粉筛复在台面上右移约粉筛复
5、在台面上右移约4550mm推卸成形片坯推卸成形片坯。2.2.运动方案设计运动方案设计 工作原理和工艺动作分解工作原理和工艺动作分解(1 1)送料：这一动作可以通过凸轮上升段完成(2 2 筛料：要求筛子往复震动(3 3)冲压：上冲头向下冲压粉料，下冲头向上挤压粉料(4 4)推出片坯：下冲头上升推出成型的片坯(5 5)送成品：通过凸轮推动筛子来将成型的片坯挤到滑道 上述五个动作，冲压和推出片坯相对简单，关键是要将送料和筛料两个过程时间要配合的非常恰当，这样来说就对机构提出较高的要求。我们设计过两个方案，一个是用曲柄滑块左右方向来推动筛子前行，等它到达预定的地方，我们在用一个带有弹簧的滑块前前方向来
6、推动，实现前后振动的目的；但是这样做有一个很大的缺陷，就是加上一个前前方向的机构将会对solidworks造型产生较大的困难，而且多一个机构就又需要多一个动力引进，时间配合上就比较烦琐。3 3根据工艺动作拟订运动循环图根据工艺动作拟订运动循环图 对于对于1515吨压片机运动循环图主要是确定送料吨压片机运动循环图主要是确定送料，筛料筛料，和上冲头冲压和上冲头冲压，下冲头冲压四个执行构件的先下冲头冲压四个执行构件的先后顺序后顺序，相位相位，以利对各执行构件的设计以利对各执行构件的设计，装配和调装配和调试试。循环图循环图 3 3根据工艺动作拟订运动循环图根据工艺动作拟订运动循环图 4机构选型机构选型
7、 根据上，下冲头和送料机，筛料机这四个执行构件动作要求和结构特点，可以选择以下机构。上冲头上冲头 曲柄导杆曲柄导杆滑块机构滑块机构 偏置曲柄偏置曲柄滑块机构滑块机构 蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆机构机构 下冲头下冲头 固定转动固定转动凸轮机构凸轮机构 送料机送料机 锯齿状凸锯齿状凸轮轮 偏 置 曲 柄偏 置 曲 柄滑块机构滑块机构 蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆机构机构 筛料机筛料机 锯齿状凸锯齿状凸轮轮 弹簧曲柄弹簧曲柄滑块机构滑块机构 根据上面所示的四个执行构件的机构形态，可以求出15吨压片机的运动方案数为：N=3x1x3x2=18 根据2中的分析，我们原本选定上冲头为偏置曲柄滑块机构，而下冲头为固定移动凸轮，送料
8、机和筛料机都选为锯齿状凸轮。这样比较简单。但是在实际操作中，我们发现锯齿状凸轮难以制作，所以我们又改为偏置曲柄滑块机构，具体机构简图见7中。5机械运动方案的选择和评定机械运动方案的选择和评定 6.机械传动系统的速比和变速机构机械传动系统的速比和变速机构 根据选定的驱动电机的转速和冲压机的生产能根据选定的驱动电机的转速和冲压机的生产能力以及要求到达的运转效率力以及要求到达的运转效率。它的机械传动系统它的机械传动系统的总速比为：的总速比为：I=940/25=37.6 第一级皮带减速第一级皮带减速 I=3 z1=17 z2=51 第二级齿轮减速第二级齿轮减速 I=3.176 z1=17 z2=54
9、第三级齿轮减速第三级齿轮减速 I=3.94 z2=17 z3=67 7.机械运动方案简图机械运动方案简图 按已选定的三个执行机构的形式组成的机械运动方案，画出它的机构运动示意图。如以下图所示：方案一：方案一：上冲头为蜗杆蜗轮带动的偏置滑块上冲头为蜗杆蜗轮带动的偏置滑块,这个也是我这个也是我们采用的方案。们采用的方案。方案二：方案二：曲柄滑块曲柄滑块+弹簧弹簧 振动，蜗轮蜗杆进退振动，蜗轮蜗杆进退 主视图主视图 上图中为第二种方案的侧视图和主视图，也是方案中能圆满完成各种要求的，主视图两个滑块推动筛子左右移动，而侧视图中带有弹簧和一个曲柄滑块让筛子能在指定位置前后振动，到达筛料的目的。上冲头使用
10、偏置滑块，而下冲头使用凸轮机构。侧视图侧视图 方案三：方案三：上冲头为偏心曲柄滑块上冲头为偏心曲柄滑块 上冲头参数：上冲头参数：H=90mm k=1.5 =3636 e=e=4040 =2525r/minr/min 理论理论 a=a=3939.5 5mmmm b=b=7777.5 5mmmm 实际实际 a=a=3939.7 7mmmm b=b=8989.5252mmmm 8.机构运动分析机构运动分析 速度 加速度 位移 速度速度 加速度加速度 位移位移 滑块滑块 滑块参数：滑块参数：H=H=8080mmmm k=k=1 1.5 5 =3636 e=e=5050 理论理论 a=a=3030.5
11、5mmmm b=b=8686.5 5mmmm 实际实际 a=a=3636.2 2mmmm b=b=6767mmmm 速度 加速度 位移 速度速度 加速度加速度 位移位移 下冲头凸轮下冲头凸轮 h=2h1 0=21 1 正弦正弦 s=h1/1sin(/1)/v=h11-cos(/1)/1 a=h12sin(/1)/1 2 等速等速 s=h(1-/0)v=-h/0 a=0 3 等速等速 s=h(1-/0)v=h/0 a=0 4 停停 s=h v=v=0 0 a=a=0 0 5 5 等速等速 s=h(s=h(1 1-/0 0)v=hv=h/0 0 a=a=0 0 6 6 停停 s=hs=h v=v=
12、0 0 a=a=0 0 7 7 等速等速 s=h(s=h(1 1-/0 0)v=v=-h h/0 0 a=a=0 0 8 8 正弦正弦 s=hs=h1 1s/ss/s0 0+sin(+sin(2 2 /0 0)/)/2 2 v=hv=hcos(cos(2 2 /0 0)-1 1/0 0 a=a=-2 2 h h 2 2sin(sin(/0 0)/)/0 02 2 振动机构振动机构 我们设计了一个能在某一段时我们设计了一个能在某一段时间内实现往复震动的凸轮，那就是间内实现往复震动的凸轮，那就是在凸轮的边缘某段设计成锯齿状，在凸轮的边缘某段设计成锯齿状，这样就节省机构和防止造型的烦琐这样就节省机构和防止造型的烦琐，但是它也有一个缺陷，那就是由，但是它也有一个缺陷，那就是由于它们是高副接触，磨损比较严重于它们是高副接触，磨损比较严重。相对第一种方案来说，它还是比。相对第一种方案来说，它还是比较实际和简便，所以我们选择了第较实际和简便，所以我们选择了第二种。二种。振动图振动图 振动图振动图 谢谢谢谢