组压片机课程设计

机械原理课程设计报告设计工程：压片机学院：机械工程学院专业：材料成型及控制工程班级：材料113组员：王栋梁、莫佳伟、毛辉、张文灿、俆常豪指导老师：前言：压片机与压片技术是医药制剂、化工、科研中普遍的也是最重要的.它是将颗粒或者粉末状物料置于模孔内进行冲压的机器.随着市场需求的发展，压片机的适用范围越来越广，不再单纯的局限于中、西药片剂，更广泛的用于压制日常生活用品、保健食品、化工片剂.因此此类压片机市场前景宽广.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。尽管压片机在19世纪就已经出现，时至今日，压片机及压片机构的创新从来没有停止过，而压片机加压机构方案的创新设计又是压片机创新的核心.聞創沟燴鐺險爱氇谴净。通过综合运用机械原理及相关课程所学内容，进行对压片机机构方案创新设计，是学生第一次用已学过的知识较全面地对一项工程实际的应用问题，从任务分析、调查研究、方案比较、方案确定、绘制出机构运动简图、进行机械运动和动力学分析与设计的基本训练，可以巩固加深对机械原理课程内容的理解，初步掌握机械系统方案设计的方法并对机械设计的全过程有个初步了解，培养学生分析问题和解决问题的能力，并对学生的创新意识和创新方法进行了初步的调练，培养学生自学、查阅资料和独立工作的能力，同时培养学生学运用团队精神集体解决技术难点的能力，培养学生运用计算机技术解决实际工程问题的能力.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。目录一、压片机设计任务书………………………………1二、选取设计方案……………………………………4三、各构件的计算方法………………………………71、上冲头尺寸及计算方法……………………………72、下冲头尺寸及计算方法……………………………93、料筛尺寸及计算方法………………………………11四、机构运动模拟仿真………………………………121、上冲头运动模拟仿真………………………………122、上冲头运动参数……………………………………14五、心得体会…………………………………………18六、参考资料…………………………………………19一、压片机设计任务书1、工作原理及工艺流程干粉压片机的功用是将不加粘结剂的干粉料（如陶瓷干粉、药粉）定量送入压形置压制成φ×h圆型片坯，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）均自动完成.该机器可以压制陶瓷圆形片坯、药剂（片）等.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。其工艺动作的分解如图1—1图1—1干粉压片机的工艺过程（1）干粉均匀筛入圆筒形型腔内.（2）下冲头下沉3mm，预防上冲头进入型腔时把粉料扑出.（3）上、下冲头同时加压，并保压一段时间.（4）上冲头退出，下冲头随后顶出压好的片坯.（5）料筛推出片坯.2、工艺参数（1）要求将陶瓷干粉压制成直径为34mm、厚度为5mm的圆形片坯.（2）冲头压力为15顿（150000N）.（3）生产率为25片/分钟.（4）机器不均匀系数为10%.3、功能分析根据上面要求，为完成主动能可将其分解分解为四个分功能部分，即上冲头的压下、上冲头的压上、料筛的推片和成形模具.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。4、压片机的运动循环图（1）上冲头完成往复直移运动（铅垂上下），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能力.謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。（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，将成形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.厦礴恳蹒骈時盡继價骚。（3）料筛在模具型腔上方往复振动筛料，然后向左退回.待坯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.茕桢广鳓鯡选块网羈泪。（4）各执行机构的运动协调.拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件运动的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试.鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。5、构思方案提示⑴由上所述，压片机系统由一个电机驱动三个机构各自执行分功能运动，4运动方案构思提示在一个运动循环中，各机构的执行构件交替运动，不发生干涉，是要认真思考的.籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。⑵上冲头的加压机构需完成减速、运动交替和转换、停歇和增力的功能.⑶下冲头的运动机构的位移量比上冲头小，但运动规律复杂，宜采用两个盘状凸轮推动同一个从动件的方式.⑷粉筛驱动机构的运动含有振动动作，可采用凸轮轮廓连续凹凸廓线来实现，为了完成粉筛运动的转换和放大，可采用凸轮机构串联连杆机构的运动方案.預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。二、选取设计方案1、上冲的3种方案序号方案简图优缺点方案1杆1带动杆2运动，杆2使滑块往复运动，同时带动杆3运动，从而达到所要求的上冲头的运动.此方案可以满足保压要求，但是上冲头机构制作工艺复杂，磨损较大，且需要加润滑油，工作过程中污损比较严重.方案2凸轮旋转带动滚子运动，使杆1与杆2运动，使上冲头上下往复运动，完全能达到保压要求.但上冲头行程要求有90~100mm，凸轮机构尺寸将会变得很大很笨重.方案3此方案使用曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串接而成，结构简单、轻盈，能满足保压要求，并能够轻松达到上冲头的行程要求.经过3个方案优缺点分析，方案3较好，所以选取方案3.2、三个方案的简单示意图（a)（b)（c)3、方案的选取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.渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。经过粗略对三个方案的性能，分析其利用效率，（a）方案的机构性能较好，并且此方案中，料筛采用凸轮机构，可使其达到往复振动的运动效果；下冲头也采用凸轮机构，可达到保压效果，且此方案的稳定性较好，经济价格适中，故选用此方案.铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。三、各构件的计算方法1、上冲头尺寸及计算方法先设计摇杆滑块机构，为了保压，要求摇杆在铅垂位置的±2°范围内滑块的位移量≤0.4mm，要求滑块有90～100mm的行程并且曲柄的转角在60º左右.擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。由上条件可列r≤2sin2cos14.022(λ一般为1～2）h=L-[r×cosα+22)sinα×(rL]=90～100所以此时取摆角为56º，在竖直方向上，偏向左方为54º，偏向右方2º,设计杆1为150mm.经计算此时可设计杆2为240mm,λ为1.6.因为加压过程利用了四杆机构的急回特性，所以此时去行程速度变化系数K为1.14.此时急回夹角θ为11.8º.根据三个极限位置，设定与之对应的曲柄的三个位置，其中两个对应于摇杆的两个极限位置，曲柄应在连杆共线位置，曲柄的另一个位置可以根据保压时间来设定，并且在右极限位置，杆1和杆3，4组成的直线夹角应在90º左右，经运动分析取100.28º.此时利用余弦定理可计算出杆3为500mm，杆4为51mm，机架5为596mm.贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。上数据列表1～6杆的长度（单位mm）杆1杆2杆3杆4杆5杆615024050051596200根据上数据画出详细结构图如下：此时加压角度为32.83º.2、下冲头的尺寸及计算方法先确定下冲头凸轮基圆尺寸为100mm，再根据详细的压片机执行构件循环图设计下冲头的凸轮1尺寸.基圆行程近休止角远休止角凸轮1100mm24mm20º30º表1.1凸轮1的尺寸表1.2凸轮1角度安排及行程安排根据上述数据画出凸轮1详细结构3、料筛的尺寸及计算方法假定凸轮2的基圆中心和料孔中心线为590mm.设计杆7为120mm、杆8为150mm（杆7与杆8焊接，夹角为90º），杆9为250mm，杆10为30mm.根据料筛运动行程为序号凸轮1的转动角度推杆的运动规律180º～90º等加速下降3mm290º～110º近休3110º～140º等加速上升8mm4140º～230º静止不动（保压）5230º～260º等加速上升16mm（推出成品）6260º～290º远休（待筛料推成品）7290º～320º等加速下降h=21mm8320º～80º等待筛料45mm～50mm，取行程为50mm，料筛总长为70mm.坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。7～10的长度（mm）杆7杆8杆9杆1012015025030由两点曲率半径相对较小的地方作出滚子半径约为8mm，此时凸轮2的基圆半径应为92mm.根据详细的压片机执行构件循环图设计料筛的凸轮2尺寸.蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。表1.3凸轮2的尺寸表1.4凸轮2的角度安排及行程安排四、机构运动模拟仿真1、上冲头运动模拟仿真PROE的运动仿真过程如图1所示.基圆行程近休止角远休止角凸轮292mm45mm180º10º序号凸轮2的转动角度致使振动筛的运动规律180º～260º近休2260º～290º推走成品3290º～50º下料并振动筛料450º～80º快速退回建模装配运动分析模块求解动画输出图表和结果分析结果、作出结论图1运动仿真流程运动分析模块的实现步骤：a.根据机构的实际尺寸，建立各零件的三维实体模型；b.装配各零件和机架，定义模型的相关参数，包括设置每个零件连杆特性；c.建立一个运动分析场景，进行运动参数设置，提交运动仿真模型数据，同时进行运动仿真动画的输出和运动过程的控制；買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。d.将运动分析结果的数据以及其变化曲线输出；e.分析输出数据，优化设计参数，确定优化的设计方案.f.输出各类数据报表，包括位置，速度，加速度.具体如下：建立模型.上冲头六杆机构实体模型，如下图2图2上冲头六杆实体模型模拟仿真，通过在原动件处加载虚拟电机，完成相关设置后，即可进行模拟仿真.利用PROE运动分析功能对仿真结果进行分析.綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。2、上冲头运动参数图3杆2、3、4运动位置曲线图4杆1、2、3、4运动速度曲线图5杆1、2、3、4运动加速度曲线AnalysisDefinition8::measure4(in)-73.48015695-63.48015695-53.48015695-43.48015695-33.48015695-23.48015695-13.48015695-3.4801569466.51984305416.5198430526.5198430500.511.522.533.5时间(秒)测量图6上冲头运动位置曲线AnalysisDefinition8::measure8(in/sec)-149.7616853-99.76168529-49.761685290.23831471350.23831471100.2383147150.2383147200.2383147250.238314700.511.522.533.5时间(秒)测量图7上冲头运动速度曲线时间位置速度加速度0-71.336427.57355235.99880.1-67.251955.77614324.34030.2-59.938391.34923380.09210.3-48.8665130.1078385.00830.4-34.005165.9547317.09140.5-16.0737189.5078124.86390.62.844096180.9874-376.3470.717.1169991.6237-1438.070.817.54724-56.7235-1184.370.98.17518-131.916-359.6681-5.95667-149.762-37.35151.1-20.8464-146.13195.599231.2-34.8392-132.439172.7891.3-47.1243-112.37225.04071.4-57.1762-88.1376255.58221.5-64.6945-62.1517259.00281.6-69.6508-37.4338229.69621.7-72.338-17.2708169.09531.8-73.3513-4.2216690.763291.9-73.45251.09808119.064162-73.33470.687358-20.07282.1-73.3744-1.28785-10.92582.2-7