機械原理課程設計課程設計說明書
壓片成型機
目錄 1
一、 設計題目： 3
1. 壓片成型機介紹 3
2. 設計說明 3
3. 壓片成形機的工藝動作 4
4. 上衝頭、下衝頭與送料篩的動作關係 5
5. 壓片成型機的設計原始資料 5
6. 設計要求 6
7. 設計提示 7
二、 機構設計方案 9
1． 上衝頭設計 9
2． 送料篩設計 10
3． 下衝頭設計 11
4． 機構選擇 12
5． 運動協調設計 13
三、 運動迴圈圖設計 14
四、 設計步驟 15
1. 上衝頭搖桿滑塊機構尺寸設計： 15
2. 下衝頭凸輪設計 16
3. 傳動比設計 18
五、 課程設計小結 19
六、 參考書目 20
七、 附錄 20
設計自動壓片成形機，將具有一定濕度的粉狀原料（如陶瓷乾粉、藥粉）定量送入壓形位置，經圧製成形後脫離位置。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。
1) 壓片成形機一般至少包括連桿機構和凸輪機構和齒輪機構在內的三種機構。
2) 畫出機器的運動方案簡圖與運動迴圈圖。擬訂運動迴圈圖時，執行構件的動作起止位置可根據具體情況重疊安排，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干涉。
3) 設計凸輪機構，自行確定運動規律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑，計算凸輪輪廓線。
4) 設計計算齒輪機構，確定傳動比，選擇適當的摸數。
5) 對連桿機構進行運動設計。並進行連桿機構的運動分析，繪出運動線圖。如果是採用連桿機構作為下沖壓機構，還應該進行連桿機構的動態靜力分析，計算飛輪轉動慣量。
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和凸輪的數控加工等。
1 幹粉料均勻篩入圓筒形型腔。
2 下衝頭下沉3mm，預防上衝頭進入型腔是粉料撲出。
3 上、下衝頭同時加壓，並保持一段時間。
4 上衝頭退出，下衝頭隨後頂出壓好的片坯。
5 料篩推出片坯。
1) 上衝頭完成往復直移運動（鉛錘上下），下移至終點後有短時間的停歇，起保壓作用，保壓時間為0.4s左右。因衝頭上公升後要留有料篩進入的空間，故衝頭行程為90～100mm。
因衝頭壓力較大，因而加壓機構應有增力功能（如下圖a所示）
2) 下衝頭先下沉3mm，然後上公升8mm，加壓後停歇保壓，繼而上公升16mm，將成形片坯頂到與檯面平齊後停歇，待料篩將片坯推離衝頭後，再下移21mm，到待料位置（如下圖b所示）。
3) 料篩在模具型腔上方往復振動篩料，然後向左退回。待批料成型並被推出型腔後，料篩在臺面上右移45～50mm，推卸片坯（如下圖c所示）
各執行機構應包括：實現上衝頭運動的主加壓機構、實現下衝頭運動的輔助加壓機構、實現料篩運動的上下料機構。各執行機構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供選用。
如連桿機構、凸輪機構等。
由於壓片成形機的工作壓力較大，行程較短，一般採用肘桿式增力沖壓機構作為主體機構，它是由曲柄搖桿機構和搖桿滑塊機構串接而成。先設計搖桿滑塊機構，為了保證，要求搖桿在鉛垂位置的±2範圍內滑塊的位移量≤0.4mm。
據此可得搖桿長度：
r≤式中:λ——搖桿滑塊機構中連桿與搖桿長度之比，一般取1～2。
根據上衝頭的行程長度，即可得搖桿的另一極限位置，搖桿的擺角以小於60為宜。設計曲柄搖桿機構時，為了「增力」，曲柄的迴轉中心可在過搖桿活動鉸鏈、垂直於搖桿鉛垂位置的直線上適當選取，以改善機構在衝頭下極限位置附近的傳力效能。根據搖桿的三個極限位置（±2位置和另一極限位置），設定與之對應的曲柄三個位置，其中對應於搖桿的兩個位置，曲柄應在與連桿共線的位置，曲柄另乙個位置可根據保壓時間來設定，則可根據兩連架桿的三組對應位置來設計此機構。
設計完成後，應檢查曲柄存在條件，若不滿足要求，則重新選擇曲柄迴轉中心。也可以在選擇曲柄迴轉中心以後，根據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±2時，曲柄對應轉角是否滿足保壓時間要求。曲柄迴轉中心距搖桿鉛垂位置愈遠，機構行程速比係數愈小，衝頭在下極限位置附近的位移變化愈小，但機構尺寸愈大。
輔助加壓機構可採用凸輪機構，推桿運動線圖可根據運動迴圈圖確定，要正確確定凸輪基圓半徑。為了便於傳動，可將篩料機構置於主體機構曲柄同側。整個機構系統採用乙個電動機集中驅動。
要注意主體機構曲柄和凸輪機構起始位置間的相位關係，否則機器將不能正常工作。
可通過對主體機構進行的運動分析以及衝頭相對於曲柄轉角的運動線圖，檢查保壓時間是否近似滿足要求。進行機構動態靜力分析時，要考慮各桿（曲柄除外）的慣性力和慣性力偶，以及衝頭的慣性力。衝頭質量m衝、各桿質量m杆（各桿質心位於桿長中點）以及機器運轉不均勻係數δ均見表8.
5，則各桿對質心軸的轉動慣量可求。認為上下衝頭同時加壓和保壓時生產阻力為常數。飛輪的安裝位置由設計者自行確定，計算飛輪轉動慣量時可不考慮其他構件的轉動慣量。
確定電動機所需功率時還應考慮下衝頭運動和料篩運動所需功率。
說明：凸輪旋轉帶動滾子運動，使杆1與杆2運動，使上衝頭上下往復運動，完全能達到保壓要求。但上衝頭行程要求有90~100mm，凸輪機構尺寸將會變得很大很笨重。
說明：杆1帶動杆2運動，杆2使滑塊往復運動，同時帶動杆3運動，從而達到所要求的上衝頭的運動。此方案可以滿足保壓要求，但是上衝頭機構製作工藝複雜，磨損較大，且需要加潤滑油，工作過程中汙損比較嚴重。
說明：此方案使用曲柄搖桿機構和搖桿滑塊機構串接而成，結構簡單、輕盈，能滿足保壓要求，並能夠輕鬆達到上衝頭的行程要求。
綜合以上三個方案的優缺點，認為是使用方案一進行設計是比較好的擇。
說明：送料機構選用圓柱凸輪機構，觸頭帶動料篩左右來回移動送料篩。料篩前設計有斜鏟方便推送成行片胚，當上下衝頭完成壓片，上衝頭退回最高點及下衝頭頂出片胚時料篩帶著料想右移動。
到達圓筒形腔口剷除片胚，同時左右小範圍的篩動之後向做退回裝料。
說明：運用凸輪機構帶動料篩作往復運動。由於料篩行程很大故凸輪基圓半徑很大，在篩動過程中，圓柱形凸輪受到衝擊很大，所以不宜採用。
說明；運用如圖所示凸輪機構實現料篩的往復運動。其缺點是凸輪結構輪廓線變化較大可能不能滿足壓力角要求。
運用凸輪機構實現下衝頭的往復移
動。驅動方式採用電動機驅動。由已知的壓片成形機的功能分解，分別選擇相應的機構，以實現所需的各項功能。見表2。
表2 壓片成形機的機構選型
壓片成形機是由曲柄滑塊機構，凸輪機構組成。負責上衝頭工作的曲柄周轉一圈完成一次工作迴圈，同樣下衝頭盤形凸輪以同樣的轉速轉一圈作為乙個工作週期，製作出成品。其他的送料、齒輪機構作為輔助機構。
最終壓片成形機設計如下圖
說明：此方案使用曲柄搖桿機構和搖桿滑塊機構串接而成，結構簡單、輕盈，能滿足保壓要求，並能夠輕鬆達到上衝頭的行程要求。由於此方案中，料篩採用凸輪機構，可使其達到往復振動的運動效果；下衝頭也採用凸輪機構，可達到保壓效果，且此方案的穩定性較好，故選用此方案。
從機構運動上來看，整個機構分為送料、壓片、推出片坯、送成品，四個環節，正確處理這四個環節是設計迴圈圖的關鍵，其中送料機構可以通過凸輪完成，壓片由上下衝頭共同作用完成，推出片坯由下衝頭上公升完成，送成品通過凸輪推動篩子來將成型的片坯擠到滑道。
為了保證上衝頭、凸輪、送料機構這三個運動機構之間不衝突，在分析三者關係之後發現上下衝頭的運動是整個機構的關鍵部分，所以在設計運動迴圈圖時，率先設計的是上下衝頭部分。由於下衝頭與上衝頭之間關係最密切，又要保證互相之間不衝突。（附錄一）
1) 以上衝頭加壓機構主動件轉角為橫座標，以各機構執行構件的位移為縱座標畫出位移曲線。迴圈運**上的位移曲線主要著眼於運動的起迄位置，而不必準確表示出運動規律。
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