机械原理课程设计-粉末成型压机设计

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1、机械原理课程设计—粉末成型压机小组成员：指导老师：2011年7月中国地质大学（武汉）一．题目与设计要求11.1题目11.2设计要求11.3尺寸选择2二．方案设计与分析21.上模冲压机构21.1方案一：凸轮机构21.2方案二：曲柄滑块机构32.送料机构33.下模冲压机构6三．总体方案61.上模冲方案72.送料机构方案103.下冲模机构方案144.传动机构设计方案20四．课程设计小结21五．课题设计环境22六．参考文献22七．附录23一．题目与设计要求1.1题目粉末冶金是将金属粉末的混合料通过压制成型和烧结而制成零件或成品

2、材料的一种工艺方法。在压制长径比h/d=1~1.5的圆柱体压坯时，可采用单向压制，即压制时仅一个方向施力。压制过程中，阴模固定不动，其他执行构建如图1.1.1所示。图1.1.1.11.2设计要求1.上冲模压制机构应具有以下的运动特性：快速接近粉料，慢速压制，压制到位后停歇片刻（约0.4秒左右）保压或接近压制行程终点时再放慢速度而起到保压作用。2.脱模机构应使下模冲顶出距离准确，复位时要求速度快而冲击小。3.送粉机构要求严格遵守压制周期的运动规律。4.进一步要求:上冲模和下冲模的行程可调。271.3尺寸选择每分钟压制次数

3、：20次压坯直径：45mm上模冲行程：110mm二．方案设计与分析1.上模冲压机构对于上模冲机构，要求是需要有几个状态，包括快速接近粉料、慢速压制、保压、离开这几个状态。其中保压需要0.4秒左右，而且上模冲受到的冲击力为58KN，受到的冲击力较大。因此我们想到了以下三个方案，其中有凸轮机构、曲柄滑块机构。1.1方案一：凸轮机构图2.1.1.1开始时我们选用的上冲模机构用到了了凸轮机构，它能偶满足我们的运动要求，实现短暂停歇的要求，然而冲题目得知上冲模再冲压时，所受到的力会达到58KN，然而凸轮与上冲模之间形成的是高副，

4、在承受到如此大的力的时候会发生形变，从而影响到凸轮以后的工作以及整个机构的稳定工作，于是我们放弃了这个方案。271.2方案二：曲柄滑块机构第二个方案机构简图如图2.1.3.1，是一个曲柄滑块机构[3]，上冲模通过连杆与曲柄相连达到冲压的目的。图2.1.3.1通过查阅资料，我们发现这个机构虽然能够实现快速接近，但是对于短暂停歇不能完全满足，不过通过改变杆长，我们能够将其在一个较大的范围内实现较小位移，从而达到距离变化不大的保压过程，这样就能够实现我们设定的运动规律。因此在两个方案中，我们选用方案二的曲柄滑块机构来实现上模

5、冲的功能。2.送料机构送料机构要求送料与出模最好能一起完成，所需的过程最好比较少，整个运动过程比较稳定，不要有过多的速度急速变化过程。送料机构我们确定的是圆盘形送料机构（如图2.2.1，图2.2.2），六个送料孔均匀分布在圆形盘上，中间以轴固定从而其可以转动，从而实现送料出模的连续进行。27图2.2.1图2.2.2通过插于大量资料，我们选用控制送料的间歇运动的机构为一个六槽的槽轮机构[7]（如图2.2.3），将主动轮的连续转动通过一个销轴转化成槽轮的间歇转动。其优点在于在运动过程中，运动相较于其他的机构平稳一些，且易于

6、加工。27图2.2.3如下图2.2.4为槽轮控制圆盘送料器工作的运动示意图：图2.2.4273.下模冲压机构对于下模冲机构，要求能够配合上模冲的运动，能够承受住上模冲冲压时的冲击力，完成冲压后能够将模顶出完成出模动作。因此下冲模机构我们选取的是凸轮机构，查阅资料后我们发现，在冲压过程之中凸轮完全可以承受冲压过程中的压力，因此我们选用最简单的盘形凸轮，推杆为对心直动滚子推杆。图2.3.24．总体方案以上对我们的方案进行了分析、选择，选定了我们的各部分机构，下面就进行整体的装配设计[10]。如下图3.1：图3.127按照设

7、想，整个粉末成型压机装配后的的运动配合应该为下图3.2所示的配合循环框图：图3.2下图3.3为为三个机构的运动循环线图：图3.3三．上冲模机构1.尺寸确定上冲模我们选用了曲柄滑块机构（如图3.1.1），我们的设计要求是上冲模运动范围为0~110mm，因此杆长L应该为55mm，由于冲压模孔直径和送料器孔直径都为45mm，而且送料器孔和模孔高度也为45mm，因此曲柄中心到工作台面距离至少为d==110mm，因此连杆L1长度我们设计为140mm，大于，这样一来连杆L1就不会与送料孔下个撞击了。27图3.1.12.运动分析根据

8、L=55，L1=140，曲柄从水平位置开始，根据位移s，转角a的变化可得到下面方程：s=我们用matlab编程（源程序见附录程序1）,得到上模冲冲头位移-转角变化曲线图3.1.2：图3.1.227根据上面图像分析，我们可以发现在90度到270度间，存在一个较小位移区间，这样我们就能够使得上模冲在压制时能够有个保压过程，时间约为0.