1、 压片成形机的设计设计说明书前 言随着生产规模与应用范围不断扩大，单冲式压片机越来越被大家所了解与使用，同时人们也提出了许多新的性能要求。单冲式压片机存在的缺陷制约了其应用范围的进一步扩大，无法满足一些特殊生产的需求，因此必须对现有单冲式压片机的性能进行改进，使之适应新时代生产的需求。单冲式压片机的结构中应用了曲柄滑块机构与凸轮机构，进行力与动力的传递。曲柄主轴旋转一周，压片机依次完成充填、压片和出片的工作循环。曲柄滑块机构控制着上冲模的上下运行，并在压片时提供主要压力；凸轮机构控制着加料斗与下冲的运动，完成送料与出片运动。单冲式并不一定只有一副冲模工作，也可以有两副或更多，但多副冲模同时冲压
2、，由此引起机构的稳定性及可靠性要求严格，结构复杂，不多采用。单冲压片机是间歇式生产，间歇加料，间歇出片，生产效率较低，适用于试验室和大尺寸片剂生产。压片机在现代生活中应用比较广泛，其中以制药行业最为突出。本次毕业设计是对单冲压片成形机进行了研究和设计。在本次的对压片机构造和运动进行了分析。在这次的毕业设计中得到了指导教师的精心批评和纠正，并对压片机中不是很合理的地方进行了修改和设计。符 号 表mn满载转数 min/rp 功率 kwtd齿轮分度圆直径 mm T 转矩 N/mz 齿数 效率i 传动比 N 应力循环次数m 模数 mm a 中心距 mmh 齿高 mm b 齿轮宽度 mmT扭转切应力 M
3、Pa tF圆周力 NrF径向力 N M 弯矩 N/mmca计算应力 MPa hL轴承寿命 hv 速度 m/s d带基准长度 mm1小带轮包角 。 Z V 带根数QF压轴力 N 0F张紧力 NpL链节数 cap计算功率 kw轮槽角 。 K 载荷系数W 抗弯截面系数 mm3 tW抗扭截面系数 mm3目 录1 压片机总体设计 .61.1 设计题目分析 .61.1.1 给定数据 .61.1.2 总功能分析 .61.2 工作原理 .61.3 机械运动方案及机构设计 .81.3.1 拟订执行构件的运动形式 .81.3.2 拟订运动循环图 .81.3.3 确定主加压机构方案 .81.3.4 评选机构方案 .
4、102 冲压机构的 设计 .123 凸轮机构 的设计 .153.1 凸轮轮廓曲线设计 .153.1.1 利用作图法设计凸轮廓 .154 减速器 的设 计 .194.1 减速器测绘与 结构分析 .194.1.1 分析传动系统的工作情况 .194.2 传动系统运 动分析计算 .194.2.1 确定电机型号 .194.2.2 计算传动装置各级传动 比和效率： .204.2.3 计算各轴的转速功率和转矩 .204.2.4 高速轴上的齿轮设计 .204.2.5 低速轴上的 齿轮设计 .234.3 轴的 设计 .244.3.1 轴的最小直径的确定 .254.3.2 轴的结构设计 .254.3.3 轴的载
5、荷 .254.4 轴的校核 .254.4.1 齿轮的力分析计算 .264.4.2 支座反力分析 .264.4.3 当量弯矩 .264.4.4 校核强度 .264.4.5 结论 .275 带传动 的设计 .285.1 传动带的设计 .285.1.1 确定计算功率，选择 V 带型号 .285.1.2 选择带轮的基准直径和验算带数 .285.1.3 确定中心距 a 和 v 带的基准长度 .29dL5.2 带轮 的设计 .296 链传动的 设计 .306.1 滚子链 传动的 设计 .306.2 链传动的布置、张紧和润滑 .316.2.1 链传动的布置 .316.2.2 链传动的张紧 .316.2.3
6、链传动的润滑 .316.3 链轮的结构和材料 .327 经济技术性分析 .33结束语 .34致 谢 .35参考 文献 .36塔里木大学毕业设计11 压片成形机总体设计1.1 设计题目分析 1.1.1 给定数据冲头压力： 1 5 吨(150000N)；生产率： 每分钟 2 5 片； 机器运转不均匀系数： 1 0；驱动电机： 2.8 kw， 1410 rmin。片剂规格： 直径 40mm, 厚度 5mm1.1.2 总功能分析 总功能分析根据题目要求，要最终将干粉压制成片坯。若要求获得质量较好的成品，可采用诸多方法。下面采用黑箱法进行分析：图 1.1 黑箱法分析由黑箱法分析可得到：为了达到高效、方便
7、的目的，采用机械自动加工的方法比较好，因此，本题采用了自动加工的方法压制片坯。总功能分解设计干粉压片机，其总功能可以分解成以下几个工艺动作：送料机构：为间歇直线运动,这一动作可以通过凸轮上升段完成筛料：要求筛子往复震动推出片坯：下冲头上升推出成型的片坯送成品：通过凸轮推动筛子来将成型的片坯挤到滑道上冲头往复直线运动，最好实行快速返回等特性下冲头间歇直线运动机械系统转换功能图图 1.2 机械系统转换功能图1.2 工作原理压片机是将陶瓷干粉料压制成直径为 40mm，厚度为 5mm 的圆形片坯。如图 1.3 所示，其工塔里木大学毕业设计2艺过程是： 图 1.3 压片机工作流程 干粉料均匀筛入圆筒形型
8、腔（图 1.A）； 下冲头下沉 3 mm，预防上冲头进入型腔时把粉料扑出(图 1.B)； 上、下冲头同时加压(图 1.C，并保压一段时间，保压时间 0.4s 左右； 上冲头退出，下冲头随后顶出压好的片坯（图 1.D）； 筛料推出片坯(图 1.A)。根据工艺流程及要求大致可绘制出压片机的示意图，如图 1.4 所示图1.4 压片机传动示意图塔里木大学毕业设计31.3 机械运动方案及机构设计1.3.1 拟订执行构件的运动形式显然该压片机应有三套机械传动系统所组成，即实现上冲头运动的加压传动系统，实现下冲头运动的辅助加压传动系统，实现料筛运动的上、下料传动系统。这三套传动系统中的上冲头、下冲头、料筛即
9、为三个执行构件，它们的运动特性分别为：a)上冲头完成往复(铅垂上下)直移运动，在下移至终点后有短时间停歇(起保压作用)。又因冲头上升后要留有料筛进入的空间，故冲头的行程约为 9 0100mm。冲头还受有较大的力。若机构主动件一转(2)完成一个运动循环，则上冲头位移线图的形状大致如图 1.5a 所示。b) 下冲头也作上下直移运动，其运动规律较复杂，自初始位置先下沉 3 mm，然后上升 8mm加压，后停歇保压，继而上升 1 6mm 将成形片坯顶至与平台平齐后停歇，待料筛将片坯推离冲头后再下移 2 1 mm 到待装料的初始位置。冲头也受有较大的力。其位移线图大致如图 1.5b 所示。c) 料筛作水平
10、直移运动，其运动规律也较复杂。先在模具型腔上方往复振动料筛，然后向左退回，待坯料成形并被推出型腔后，料筛再在台面上右移 4 55 0mm，推开成形片坯。可看出料筛受力不大。其位移线图大致如图 1.5 所示。图1.5三大机构位移线图1.3.2 拟订运动循环图拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。根据上述工艺动作顺序可以拟定出表示三套传动系统中三个执行构件运动循环协调配合关系的运动循环图，如图 1.5b 所示。由于上冲头所在的系统为主传动系统，其原动件每一转便完成一个运动循环，所以拟定运动循环图时，以该原动件的转角为横坐标(03 6 0)，以各执行构
11、件的位移为纵坐标画出位移曲线(运动循环图上的位移曲线主要着眼于运动的起迄位 置，而不必准确表示其运动规律，故图上位移曲线均由直线段组成)。料筛退出加料位置(图 1.5b 中线段)后停歇。料筛刚退出，下冲头即开始下沉 3 mm(图中)。下冲头下沉完毕，上冲头可下移到型腔入口处(图中)，待上冲头到达台面下 3mm 处时，下冲头开始上升，对粉料两面加压，这时上、下冲头各移动 8mm(图中)，然后两冲头停歇保压(图中)，保压时间约 0.4 秒，即相当于原动件转 60左右。以后上冲头先开始退出，下冲头稍后并缓慢地向上移动到和台面平齐，顶出成形片坯(图中)。下冲头停歇待卸片坯时，料筛推进到型腔上方推卸片坯
12、(图中)。下冲头下移 21mm 的同时，料筛振动粉料(图中)进入下一个循环。1.3.3 确定主加压机构方案 由上述分析可知，压片机机构有三个分支：一为实现上冲头运动的主加压机构；二为实现下冲头运动的辅助加压机构；三是实现料筛运动的上、下料机构。此外，当各机构按运动循环图确定的相位关系安装以后，应能作适当的调整，故在机构之间还需设置能调整相位的环节(也可能是a 执行构件运动线图b 压片机运动循环图塔里木大学毕业设计4机构)。要完成上述几种机构的设计，对课程设计来说，工作量太大，因此，这里也只就其中的一个机构主加压机构叙述其设计过程。实现上冲头运动的主加压机构应有下述几种基本运动功能：a) 上冲头
13、要完成每分钟 2 5 次往复直线运动，所以该系统的原动件转速应为 2 5 rm i n，若以电动机作为原动机，则该传动系统应有减速功能。b) 因上冲头是往复直线运动(输出)，故该系统要有运动形式转换功能，即由单向连续转动变为住复运动。c) 因有保压阶段，故上冲头在下移至行程末端要有一段停歇或近似停歇功能。 d) 因冲头受到压力较大，所以希望机构具有增力的功能，以增大有效作用力，而不必采用功率较大的原动机。先取上述 a)、b)、c)三种必须具备的功能来组成机构方案。若每一功能仅由一类基本机构来实现，可组合成许多种方案。在这许多方案中，有些机构，如曲柄滑块机构，就兼有运动转换和交替换向的功能。这样
14、，有些方案的动作结构或机构组合就显得繁琐而不合理，因而可以直观进行判断，从而舍弃一些方案。例如，我们可从中选出如图 1.5 所示的四种方案作为评选方案。这种做法似乎比较繁琐，但它的好处是可以开阔思路，尽量考虑周全，少漏掉一些可行方案。特别对于初次进行设计者更属必要。由于上冲头在下移行程的末端还有停歇和增力的附加要求，所以对上述方案要再作增改。 a)方 案 一 b)方 案 二c方 案 三 d)方 案 四图 1.6 压片机加压机构的四个方案塔里木大学毕业设计5图 1.7 按停歇要求补充的几个方案要使机构从动件(执行构件)在行程中停歇，即运动速度为零，大致有下述几种办法：(1) 如图 1.6 中方案
15、一、三用转动凸轮推动从动件，则与从动件行程末端相应的凸轮廓线用同心圆弧廓线时，从动件在行程末端停歇。曲线导杆机构(图 1.6a)也有同样的作用。 (2) 使机构的运动副或运动链暂时脱离，这可采用基本机构的变异机构，如槽轮机构(图1.6b)。也可采用换向机构或离合器(图 1.6c)，当换向轮处于中间位置时，从动件 A、B螺杆停歇。(3) 在机构串联组合时，使两机构的从动件均在速度零位时串接。因为速度零位附近的速度一般也较小，这就使得串联组合机构输出构件的速度在较长一段时间内接近为零。如图 1.6 方案四所示。 (4) 用其它方式组合机构。如用轨迹点串联时，当轨迹点在直线段或圆弧段上运动时，从动件停歇。并联组合时，将两个输入构件的运动规律相加，可使输出构件的速度在预定区域内接近于零。至于机构增力的要求，它与机构停歇的要求，从功率传递的角度来看，有着内在的联系。因为，若不计摩擦损耗时，输入、输出功率应相等，即 M=M1 1，所以速度低时，力大。根据这个道理，可使冲头在下移行程末端 8mm 的范围内有足够低的速度，这是增力措施之一。此外，合适地安排机构构件的相对位置，使得到良好的传力条件，即得到较大的有效作用力，也是一种“增力”的办法。所以，这类要求不必另立方案，只需在选择的方案中将构件作适当的配置就可以了。 至此，在图 1.6、1.7 所示的七种方案中，已充分考虑了所提出的功能要求。
