机械原理课程设计说明书-粉末成型机运动设计.doc

机械原理课程设计说明书 粉末成型机运动设计 学院:机械与电子信息学院专业：机械设计制造及其自动化班级：072085班姓名：学号： 2010年7月20日 目录1、 工作原理及工艺动作过程.2、 功能要求及技术参数.3、 设计方案分析及讨论 . 4、 参数选择及方案成型.五、总结及个人体会.六 、参考资料.一、工作原理及工艺动作过程粉末冶金是将金属等粉末的混合料，通过压制成型和烧结而制成零件或成品材料的意志工艺方法。在压制长径比h/d11.5的圆柱体压坯时，可采用单项压制，即压制时仅一个方向施力。其工作过程如下：1、 送料器上粉后返回，上模冲开始下行压制粉末，下模冲开始下行压制粉末，下模冲固定不动（图1-1）；2、 上模冲压制到位，下模冲固定不动（图1-2）；3、 上模冲上行回位，下模冲上顶压坯脱模（图1-3）；4、 送料器推压坯下料，下模冲固定不动（图1-4）；5、 送料器到位后准备上粉，下模冲下行回位。然后接着按此流程运行（图1-5）。其工作示意图如下：（图1-1）（图1-2）（图1-3）（图1-4）（图1-5）2、 功能要求及技术参数1. 上模冲压制机构应具有以下的运动特性：快速接近粉料，慢速等速压制，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. 送粉机构要严格遵守压制周期的运动规律。4. 进一步要求：让上模冲和下模冲的行程可调。主要技术参数如下：1、每分钟压制次数为1040次；2、压坯最大直径为45mm；3、上模冲最大行程为110mm；4、送分器行程为115mm； 5、脱模最大行程为45mm； 6、压制及脱模能力最大为58KN。3、 设计方案分析及讨论经过以上的功能分析和技术要求，我们参照其运动效果图就可知道该粉末成型机所要完成的大致运动过程。同时，其中主要由三个部分组成：（1）上模冲过程；（2）推粉器推动过程；（3）下模冲过程。对它们的分析如下：（1）上模冲过程 该过程，主要提供两种方案，分别如图所示： 方案一、方案二、方案比较： 经过观察可以知道，方案一机构简单，能实现基本的运动过程，但是它不符合设计要求中提到的上模冲压制机构应具有以下的运动特性：快速接近粉料，慢速等速压制，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保压作用的要求，所以该方案存在很大的不足，因为舍弃。而方案二正是在方案一的基础上进行的改进，应用到了四连杆机构，经过对上冲模仔细的速度和位移的分析，以上的要求皆可以实现，其证明过程将在下面的机构分析中给予指出。（2） 推粉器推动过程（3） 下模冲过程 该过程我们选择的是利用对心直动滚子盘形凸轮机构，这样就实现了成型粉末的上下运动，并且在上冲模下降过程中，可以满足粉末不动的要求，因此，只要配合的好，该机构是可以实现的。其大致形状如下图示：四、参数选择及方案成型经过上面的讨论及分析，现在已经把各个部分的机构选择了出来，下面就是选择出机构的必要参数，来进行总体设计，并画出结构简图。选择的参数如下：每分钟压制24次，则周期T为2.5秒；压坯直径选取为40mm；上模冲行程为110mm；送分器行程为115mm；脱模行程H=45mm，压制到位后h=15mm（H、h参见图1、1和1、2）；压坯直径为d=10mm，则压制长径比h/d=1.5，满足要求。其机构简图如下：3.1上冲模的运动分析：经过详细的计算，选取的连杆参数如下： OA=47,mm，AD=213mm，CD=125mm，DE=49mm。 接下来就是分析上冲模的运动情况，我所用的是Adams - View MD 2010软件，在其工作区域内画出上冲模的各个连杆机构，其数字要一一对应，否则容易出现死角，在绘制过程中，由于该软件没有精确地坐标 定位，所以许多角度都是自己一遍遍的尝试，最终求得最精确的解，下面图像就是在该软件工作区域绘制的图形：在工作区域内画出该机构图，注意的是要确保每个数字要相对应，否则运算结果会大相径庭。以下就是该软件对上冲模运动情况的分析：（1） 、上冲模位移仿真曲线，如图： （2）、上冲模速度仿真曲线，如图： （3）、上冲模加速度仿真曲线，如图： 这样便把上冲模的运动分析了出来，仔细查看图像便可以发现，其满足设计要求，在t=0.10.5时，速度为0，机构刚好有0.4秒的停歇时间，观察速度曲线可以看出，在压制完成后，速度迅速增大（比下降时快出许多），因此，可以实现机构的急回特性。所以，该设计比较比较准确。上冲模运动过程表: 时间（t） 0.10.2 0.20.5 0.61.4 1.52.5 过程 下降过程 保压过程 上升过程 下降过程3.2送料机构的运动分析： 送料机构的运动要和上冲模的运动相配合，这样才能实现该机构的正确运动。根据上冲模机构设计送料机构的数据如下：IM=47mm；HM=87mm。由于在一个周期的过程中，推料机构要完成两个周期的运动，所以其周期为T=1.25s，则转速n=48r/min。运动过程同样要和上冲模和下冲模配合好，所以配合数据，如下：3.2下冲模的运动分析：首先，根据上冲模画出凸轮的运动过程：时间0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.02.12.22.32.42.5过程 下降 保压过程 上升过程 下降过程凸轮 近休止 推程 远休止 返程经过上面的分析，选择的脱模的最大行程为40mm，则凸轮参数如下：（1） 、基圆半径为110mm（2） 、推程：0o72o. 远休止：72o201o 回程：201o273o 近休止：273o360o根据以上数据运用SolidWorks的Camtrax插件进行，凸轮的设计，绘制出的凸轮图像，其中所选运动函数为余弦函数：经过插件分析，凸轮运动位移、速度、加速度、压力角图像如下图示：(1) 位移图像（2） 速度图像（3加速度图像）（4） 压力角图像： 3.3送料机构的运动分析： 送料机构的运动要和上冲模的运动相配合，这样才能实现该机构的正确运动。根据上冲模机构设计送料机构的数据如下：IM=47mm；HM=87mm。由于在一个周期的过程中，推料机构要完成两个周期的运动，所以其周期为T=1.25s，则转速n=48r/min。运动过程同样要和上冲模和下冲模配合好，所以配合数据，如下：时间0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.02.12.22.32.42.5过程 下降 保压过程 上升过程 下降过程凸轮 近休止 推程 远休止 返程推杆过程 送料及回程 准 备 推 料 推料及回程 准备送料经过以上的分析，该机构则可以在Adams - View MD 2010软件中画出，调节好杆长，则其分析数据的图像就可经该软件调用出来，如图：（1） 、推杆位移与时间图像（2） 、推杆速度与时间图像（3） 、推杆加速度与位移图像 通过上面的分析，我们就可以看出，在预定的运动路线中，其运动形式成立。这样，整个运动机构就分析完成了。 参考资料【1】孙恒、陈作模等-机械原理-西北工业大学出版社，2005.12【2】张卫国 饶芳(主编)机械设计基础篇华中科技大学出版社，20069【3】张永安(主编 编著)徐锦康 王超英(编著)机械原理课程设计指导高等教育出版社，199510【4】马永林 何元庚 汤茜茜(朴编)机械原理高等教育出版社，19924【5】宋昭祥(主编)机械制造基础机械工业出版，199810【6】张定华(主编)工程力学高等教育出版社，2003