题目3 压片成形机
3.1设计题目
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）均自动完成。该机器可以压制陶瓷圆形片坯、药剂（片）等。设计数据见表5。
表5 压片成形机设计数据
电动机 方案转速 号 r/min A B C 粉料料筛上冲头成品尺寸（Φ生产率 ×d） 片/min mm，mm 10 15 20 100×60 60×35 40×20 15,000 10,000 10,000 0.10 0.08 0.05 kg 冲头压力δ m冲 kg 12 10 9 m杆 kg 5 4 3 1450 970 970 (a)片坯(b)下冲头(c)(d)(e) 图2 压片成形机工艺动作 如图2所示，压片成形机的工艺动作是： 1. 1. 干粉料均匀筛入圆筒形型腔（图2a）。 2. 2. 下冲头下沉3mm，预防上冲头进入型腔时粉料扑出（图2b）。 3. 3. 上、下冲头同时加压（图2c），并保持一段时间。 4. 4. 上冲头退出，下冲头随后顶出压好的片坯（图2d）。 5. 5. 料筛推出片坯（图2e）。
上冲头、下冲头、送料筛的设计要求是：
5
1. 1. 上冲头完成往复直移运动（铅锤上下），下移至终点后有短时间的停歇，起保压作
用，保压时间为0.4秒左右。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3a）。
2. 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3b）。 3. 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3c）。 S上S下(a)(b)S料(c) 图3 设计要求 上冲头、下冲头与送料筛的动作关系见表6。 表6 动作关系 上冲头 送料筛 下冲头 进 退 退 退 近休 近休 进 进 远休 远休 3.2设计要求
1.压片成形机一般至少包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构。 2.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”。
3.设计凸轮机构，自行确定运动规律，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。
4.设计计算齿轮机构。
5.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。如果是采用
6
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。
6.编写设计计算说明书。
7.学生可进一步完成：机器的计算机演示验证、凸轮的数控加工等。
3.3设计提示
1.各执行机构应包括：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要求，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，要求摇杆在铅垂位置的±2o范围内滑块的位移量≤0.4mm。据此可得摇杆长度
0.4r≤1???cos2???2?sin22?
式中
??Lr——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