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机械创新设计说明书
设计名称：压片成型机
专 业：
班 级：
组 长：
组 员：
指导教师：
2023年 05月14日——2023年05月21日
目录
一、 前言······························································
二、 课程设计目的················································
三、 压片机工作原理及工艺流程························
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（设计规定）········································
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四． 构件组合运动分析····································
五、 自我评价与总结·········································
六、 参考书目···········································
七、 附图·························································
前言
作为一名机械类专业学生，在此后学习和工作中总会碰到许多关于机械设计和使用方法方面的问题。
现在世界各国间的竞争重要表现为综合和国力的竞争。要提高我国综合国力，就要在一切生产部门实现生产的机械化和自动化，这就需要发明出大量的、种类繁多的、新奇优良的机械来装备各行各业，为各行业的高速发展发明有利条件。而任何新技术、新成果的获得，莫不依赖于机械工业的支持。所以，机械工业是国家综合国力发展的基石。
为了满足各行各业和广大人民群众日益增长的新需求，就需要发明出越来越多的新产品。现代机械工业对发明型人才的渴求与日俱增。当今世界正经历着一场新的技术革命，新概念、新理论、新方法、新工艺不断出现，作为向各行各业提供装备的机械工业也得到了迅猛发展。现代机械日益向高速、重载、高精度、高效率、低噪声等方向发展，对机械行业的规定也越来越苛刻。
本说明书采用图形与文字结合的方式对某物料压片机机进行设计解读。
二、课程设计目的
机械设计是一个逐步求精和细化的过程，随着设计过程的发展，产品结构和参数将逐渐清楚和不断完善。设计方案是多解的，可以满足一定功能和规定的设计方案不是唯一的，所以机械设计过程也是一个创新的过程。
机械设计根据使用规定对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸以及润滑方式等进行构思、分析和计算，并将其转化为制造依据。机械设计是机械产品生产的第一步，是决定机械产品性能的最重要环节，整个过程蕴涵着创新和发明。
为了进一步掌握机械原理课程的理论知识，将课堂所学知识运用于实践，理解和加深机械原理和设计方法，为此后专业课程的学习打一定基础，我们积极参与了这次机械创新设计。
三、 压片机工作原理及工艺流程
设计自动压片成形机，将具有一定湿度的粉状原料（如陶瓷干粉、药粉）定量送入压形位置，经压制成形后脱离该位置。机器的整个工作过程（送料、压形、脱离）均自动完毕。该机器可以压制陶瓷圆形片坯、药剂（片）等。设计数据见下表。
压片成形机设计数据表
方案
号
电动机
转速
r/min
生产率
片/min
成品尺寸
（Φ×d）
Mm，mm
冲头压力kg
δ
m kg
m kg
A
1450
10
100×60
15,000
12
5
B
970
15
60×35
10,000
10
4
C
970
20
40×20
10,000
9
3
 
图1 压片成形机工艺动作
压片成形机的工艺动作是,如图1所示:
(1)干粉料均匀筛入圆筒形型腔（图1a）。
(2)下冲头下沉3mm，防止上冲头进入型腔时粉料扑出（图1b）。
(3)上、下冲头同时加压（图1c），并保持一段时间。
(4)上冲头退出，下冲头随后顶出压好的片坯（图1d）。
(5)料筛推出片坯（图1e）。
图二
上冲头、下冲头、送料筛的设计规定是：
(1)上冲头完毕往复直移运动（铅锤上下），下移至终点后有短时间的停歇，起保压作用，。因冲头上升后要留有料筛进入的空间，故冲头行程为90～100mm。因冲头压力较大，因而加压机构应有增力功能（图2a）。
(2)下冲头先下沉3mm，然后上升8mm，加压后停歇保压，继而上升16mm，将成型片坯顶到与台面平齐后停歇，待料筛将片坯推离冲头后，再下移21mm，到待料位置（图2b）。
(3)料筛在模具型腔上方往复振动筛料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料筛在台面上右移约45～50mm，推卸片坯（图2c）。
上冲头、下冲头与送料筛的动作关系见下表。
动作关系表
上冲头
进
退
送料筛
退
近休
进
远休
下冲头
退
近休
进
远休
(1)各执行机构应涉及：实现上冲头运动的主加压机构、实现下冲头运动的辅助加压机构、实现料筛运动的上下料机构。各执行机构必须能满足工艺上的运动规定，可以有多种不同型式的机构供选用。如连杆机构、凸轮机构等。
(2)由于压片成形机的工作压力较大，行程较短，一般采用肘杆式增力冲压机构作为主体机构，它是由曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串接而成。先设计摇杆滑块机构，为了保证，规定摇杆在铅垂位置的±2º范围内滑块的位移量≤。据此可得摇杆长度
r≤
式中——摇杆滑块机构中连杆与摇杆长度之比，一般取1～2。
根据上冲头的行程长度，即可得摇杆的另一极限位置，摇杆的摆角以小于60º为宜。设计曲柄摇杆机构时，为了“增力”，曲柄的回转中心可在过摇杆活动铰链、垂直于摇杆铅垂位置的直线上适当选取，以改善机构在冲头下极限位置附近的传力性能。根据摇杆的三个极限位置（±2º位置和另一极限位置），设定与之相应的曲柄三个位置，其中相应于摇杆的两个位置，曲柄应在与连杆共线的位置，曲柄另一个位置可根据保压时间来设定，则可根据两连架杆的三组相应位置来设计此机构。设计完毕后，应检查曲柄存在条件，若不满足规定，则重新选择曲柄回转中心。也可以在选择曲柄回转中心以后，根据摇杆两极限位置时曲柄和连杆共线的条件，拟定连杆和曲柄长度，在检查摇杆在铅垂位置±2º时，曲柄相应转角是否满足保压时间规定。曲柄回转中心距摇杆铅垂位置愈远，机构行程速比系数愈小，冲头在下极限位置附近的位移变化愈小，但机构尺寸愈大。
(3)辅助加压机构可采用凸轮机构，推杆运动线图可根据运动循环图拟定，要对的拟定凸轮基圆半径。为了便于传动，可将筛料机构置于主体机构曲柄同侧。整个机构系统采用一个电动机集中驱动。要注意主体机构曲柄和凸轮机构起始位置间的相位关系，否则机器将不能正常工作。
(4)可通过对主体机构进行的运动分析以及冲头相对于曲柄转角的运动线图，检查保压时间是否近似满足规定。进行机构动态静力分析时，要考虑各杆（曲柄除外）的惯性力和惯性力偶，以及冲头的惯性力。冲头质量m、各杆质量m
（各杆质心位于杆长中点），则各杆对质心轴的转动惯量可求。认为上下冲头同时加压和保压时生产阻力为常数。飞轮的安装位置由设计者自行拟定，计算飞轮转动惯量时可不考虑其他构件的转动惯量。拟定电动机所需功率时还应考虑下冲头运动和料筛运动所需功率。
（设计规定）
(1)压片成形机一般至少涉及连杆机构、凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构；
(2)设计传动系统并拟定其传动比分派，并在图纸上画出传动系统图。
(3)画出机器的运动方案简图与运动循环图。拟定运动循环图时，可执行构件的动作起止位置可根据具体情况重叠安排，但必须满足工艺上各个动作的配合，在时间和空间上不能出现“干涉”；
(4)设计凸轮机构，自行拟定运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径。计算凸轮廓线；
(5)设计计算齿轮机构；
(6)对连杆机构进行运动设计。并进行连杆机构的运动分析，绘出运动线图。假如是采用连杆机构作为下冲压机构，还应进行连杆机构的动态静力分析，计算飞轮转动惯量
(7) 三个方案图
方案一；
方案二;
方案三。
；
该机械系统包含从原动机到传动机构到各执行机构的传动系统。该机械系统有三套工作执行机构，为使其成为一个单自由度机器，故将其设计为等速联接机构。
电动机额定转速为970r/min的电动机，生产率为Q=15片/min，根据这些数据有：
则机械运动循环时间 T=1/Q=(1x60)/15=4s
由此可知上冲头、下冲头和送料斗循环运动一次需要4s的时间，也就是驱动上冲头、下冲头和送料斗的圆盘和凸轮要4s转一转，即转速n=15r/min。因此从原动机到凸轮有降速，如下图：