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1、15噸 壓 片 機設計小組成員：胡松濤陳夢企 劉杰李馳指導老師：孫志宏東華大學機械系02級2005年1月20日 .設 計 題 目 o 1.1設 計 目 的 o 1.2功 能 要 求 及 工 作 原 理 o 1.3原 始 數(shù) 據(jù) 和 設 計 要 求 . 設 計 目 的機 械 設 計 是 根 據(jù) 使 用 要 求 對 機 械 的 工 作 原 理 、 結 構 、運 動 方 式 、 力 和 能 量 的 傳 遞 方 式 、 各 個 零 件 的 材 料 和形 狀 尺 寸 以 及 潤 滑 方 式 等 進 行 構 思 、 分 析 和 計 算 ， 并將 其 轉 化 為 制 造 依 據(jù) 的 工 作 過 程 。機 械
2、 設 計 是 機 械 產 品 生 產 的 第 一 步 ， 是 決 定 機 械 產 品性 能 的 最 主 要 環(huán) 節(jié) ， 整 個 過 程 蘊 涵 著 創(chuàng) 新 和 發(fā) 明 。 為了 綜 合 運 用 機 械 原 理 課 程 的 理 論 知 識 ， 分 析 和 解 決 與本 課 程 有 關 的 實 際 問 題 ， 使 所 學 知 識 進 一 步 鞏 固 和 加深 ， 我 們 參 加 了 此 次 的 機 械 原 理 課 程 設 計 。 1.2功 能 要 求 及 工 作 原 理 (1） 總 功 能 要 求 :將 干 粉 料 壓 制 成 圓 形 片 胚 （ 2） 工 作 原 理 :15噸 壓 片 機 系 統(tǒng)
3、 的 工 作 原 理 及 工 藝 動 作 分 解 如 圖 5.1所 示。 移 動 粉 篩 3至 模 具 1的 型 腔 上 方 等 待 裝 料 ， 并 將 上 一 循 環(huán)已 成 型 的 工 件 2推 出 （ 卸 料 ） ； 然 后 粉 篩 震 動 ， 將 粉 料 篩入 型 腔 ； 下 沖 頭 下 沉 一 定 深 度 ， 以 防 止 上 沖 頭 4向 上 壓 制時 將 粉 料 撲 出 ； 然 后 上 沖 頭 向 下 ， 下 沖 頭 向 上 加 壓 ， 并 在一 定 時 間 內 保 持 一 定 的 壓 力 ； 而 后 上 沖 頭 快 速 退 出 ， 下 沖頭 隨 著 將 成 型 的 工 件 推 出
4、型 腔 。 原 理 圖 1.2功 能 要 求 及 工 作 原 理 1.3原 始 數(shù) 據(jù) 和 設 計 要 求（ 1） 被 壓 工 件 的 外 形 是 直 徑 為 34mm， 厚 度 為 5mm的 圓 形 片坯 。 （ 2） 沖 頭 壓 力 為 15噸 （ 150000N） 。（ 3） 生 產 率 為 每 分 鐘 25片（ 4） 機 器 運 轉 不 均 勻 系 數(shù) 為 10%。（ 5） 驅 動 電 動 機 的 功 率 為 2.2kw,940r/min（ 6） 各 執(zhí) 行 構 件 的 運 動 參 數(shù) 為 ： 上 沖 頭 行 程 為 90 100mm； 下 沖 頭 5先 下 沉 3mm， 然 后 上
5、升 8mm后 停 歇 (保 壓 )， 繼 而 上升 16mm后 停 歇 ,等 粉 篩 將 片 坯 推 離 沖 頭 后 下 移 21mm； 粉 篩 3在 模 具 1的 上 方 往 復 振 動 篩 料 ， 然 后 向 左 退 回 ， 待 坯料 成 形 并 被 推 出 型 腔 后 ， 粉 篩 復 在 臺 面 上 右 移 約 45 50mm推 卸 成 形片 坯 。 2.運 動 方 案 設 計 工 作 原 理 和 工 藝 動 作 分 解o (1)送 料 ： 這 一 動 作 可 以 通 過 凸 輪 上 升 段 完成o (2篩 料 ： 要 求 篩 子 往 復 震 動o (3)沖 壓 ： 上 沖 頭 向 下
6、沖 壓 粉 料 ， 下 沖 頭 向上 擠 壓 粉 料o (4)推 出 片 坯 ： 下 沖 頭 上 升 推 出 成 型 的 片 坯o (5)送 成 品 ： 通 過 凸 輪 推 動 篩 子 來 將 成 型 的片 坯 擠 到 滑 道 上 述 五 個 動 作 ， 沖 壓 和 推 出 片 坯 相 對 簡 單 ， 關 鍵 是要 將 送 料 和 篩 料 兩 個 過 程 時 間 要 配 合 的 非 常 恰 當 ， 這樣 來 說 就 對 機 構 提 出 較 高 的 要 求 。我 們 設 計 過 兩 個 方 案 ， 一 個 是 用 曲 柄 滑 塊 （ 左 右 方向 ） 來 推 動 篩 子 前 行 ， 等 它 到
7、達 預 定 的 地 方 ， 我 們 在用 一 個 帶 有 彈 簧 的 滑 塊 （ 前 后 方 向 ） 來 推 動 ， 實 現(xiàn) 前后 振 動 的 目 的 ； 但 是 這 樣 做 有 一 個 很 大 的 缺 陷 ， 就 是加 上 一 個 前 后 方 向 的 機 構 將 會 對 solidworks造 型 產 生較 大 的 困 難 ， 而 且 多 一 個 機 構 就 又 需 要 多 一 個 動 力 引進 ， 時 間 配 合 上 就 比 較 煩 瑣 。 3 根 據(jù) 工 藝 動 作 擬 訂 運 動 循 環(huán) 圖 對 于 15噸 壓 片 機 運 動 循 環(huán) 圖 主 要 是 確 定 送 料 ，篩 料 ， 和
8、上 沖 頭 沖 壓 ， 下 沖 頭 沖 壓 四 個 執(zhí) 行 構 件 的 先后 順 序 ， 相 位 ， 以 利 對 各 執(zhí) 行 構 件 的 設 計 ， 裝 配 和 調試 。 循 環(huán) 圖 3 根 據(jù) 工 藝 動 作 擬 訂 運 動 循 環(huán) 圖 4 機 構 選 型 根 據(jù) 上 ， 下 沖 頭 和 送 料 機 ， 篩 料 機 這 四 個 執(zhí) 行 構 件 動 作 要 求 和 結構 特 點 ， 可 以 選 擇 以 下 機 構 。上 沖 頭 曲 柄 導 桿滑 塊 機 構 偏 置 曲 柄滑 塊 機 構 蝸 輪 蝸 桿機 構下 沖 頭 固 定 轉 動凸 輪 機 構 送 料 機 鋸 齒 狀 凸輪 偏 置 曲 柄滑
9、 塊 機 構 蝸 輪 蝸 桿機 構篩 料 機 鋸 齒 狀 凸輪 彈 簧 曲 柄滑 塊 機 構 根 據(jù) 上 面 所 示 的 四 個 執(zhí) 行 構 件 的 機 構 形 態(tài) ， 可 以求 出 15噸 壓 片 機 的 運 動 方 案 數(shù) 為 ：N=3*1*3*2=18根 據(jù) 2中 的 分 析 ， 我 們 原 本 選 定 上 沖 頭 為 偏 置 曲 柄滑 塊 機 構 ， 而 下 沖 頭 為 固 定 移 動 凸 輪 ， 送 料 機 和 篩 料 機 都選 為 鋸 齒 狀 凸 輪 。 這 樣 比 較 簡 單 。 但 是 在 實 際 操 作 中 ， 我們 發(fā) 現(xiàn) 鋸 齒 狀 凸 輪 難 以 制 作 ， 所 以 我
10、 們 又 改 為 偏 置 曲 柄 滑塊 機 構 ， 具 體 機 構 簡 圖 見 7中 。 5 機 械 運 動 方 案 的 選 擇 和 評 定 6.機 械 傳 動 系 統(tǒng) 的 速 比 和 變 速 機 構根 據(jù) 選 定 的 驅 動 電 機 的 轉 速 和 沖 壓 機 的 生 產 能 力 以 及 要求 達 到 的 運 轉 效 率 。 它 的 機 械 傳 動 系 統(tǒng) 的 總 速 比 為 ： I=940/25=37.6第 一 級 皮 帶 減 速 I=3 z1=17 z2=51第 二 級 齒 輪 減 速 I=3.176 z1=17 z2=54第 三 級 齒 輪 減 速 I=3.94 z2=17 z3=67
11、 7.機 械 運 動 方 案 簡 圖 按 已 選 定 的 三 個 執(zhí) 行 機 構 的 形 式 組 成 的 機 械 運 動 方 案 ， 畫 出 它 的 機 構 運 動 示 意 圖 。如 下 圖 所 示 ：方 案 一 ： 上 沖 頭 為 蝸 桿 蝸 輪 帶 動 的 偏 置 滑 塊 ,這 個 也 是 我們 采 用 的 方 案 。 方 案 二 ： 曲 柄 滑 塊 +彈 簧 振 動 ， 蝸 輪 蝸 桿 進 退 主 視 圖 上 圖 中 為 第 二 種 方 案 的 側 視 圖 和 主 視 圖 ， 也 是 計 劃 中 能 圓滿 完 成 各 種 要 求 的 ， 主 視 圖 兩 個 滑 塊 推 動 篩 子 左 右
12、 移 動 ， 而 側視 圖 中 帶 有 彈 簧 和 一 個 曲 柄 滑 塊 讓 篩 子 能 在 指 定 位 置 前 后 振 動 ，達 到 篩 料 的 目 的 。 上 沖 頭 使 用 偏 置 滑 塊 ， 而 下 沖 頭 使 用 凸 輪 機構 。 側 視 圖 方 案 三 ： 上 沖 頭 為 偏 心 曲 柄 滑 塊 上 沖 頭 參 數(shù) ： H=90m m k=1.5 =36 e=40 =25r/min 理 論 a=39.5mm b=77.5mm 實 際 a=39.7mm b=89.52mm8.機 構 運 動 分 析 速 度 加 速 度位 移 速 度 加 速 度 位 移 滑 塊滑 塊 參 數(shù) ： H=
13、80mm k=1.5 =36 e=50理 論 a=30.5mm b=86.5mm實 際 a=36.2mm b=67mm速 度加 速 度位 移 速 度 加 速 度 位 移 下 沖 頭 凸 輪 h=2h10=211正 弦 s=h1/1sin(/1)/v = h 1 1 -cos(/1)/1a=h12sin(/1)/12等 速 s=h(1-/0)v=-h/0a=03等 速 s=h(1-/0)v=h/0a=0 4停 s=h v=0 a=0 5 等 速 s=h(1- / 0 ) v=h / 0 a=06 停 s=h v=0 a=07 等 速 s=h(1- / 0 ) v=-h / 0 a=08 正 弦
14、s=h1s/s0+sin(2 /0 )/2 v=h cos(2 / 0 )-1/ 0 a = -2 h 2sin( / 0 )/ 0 2 振 動 機 構 我 們 設 計 了 一 個 能 在 某 一 段 時 間 內 實 現(xiàn)往 復 震 動 的 凸 輪 ， 那 就 是 在 凸 輪 的 邊 緣 某 段設 計 成 鋸 齒 狀 ， 這 樣 就 節(jié) 省 機 構 和 避 免 造 型的 煩 瑣 ， 但 是 它 也 有 一 個 缺 陷 ， 那 就 是 由 于它 們 是 高 副 接 觸 ， 磨 損 比 較 嚴 重 。 相 對 第 一種 方 案 來 說 ， 它 還 是 比 較 實 際 和 簡 便 ， 所 以我 們 選 擇 了 第 二 種 。 振 動 圖 振 動 圖 謝 謝
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