機(jī)械原理課程設(shè)計---粉末成型機(jī)

1、<p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計說明書</p><p>　　——粉末成型機(jī)運(yùn)動設(shè)計</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　工作原理及工藝動作過程........................</p><p>　　功能要求及技術(shù)參數(shù).............................&

2、lt;/p><p>　　設(shè)計方案分析及討論 ........................... </p><p>　　參數(shù)選擇及方案成型............................</p><p>　　五、總結(jié)及個人體會................................</p><p>　　六 、參考資料.....

3、................................</p><p>　　一、工作原理及工藝動作過程</p><p>　　粉末冶金是將金屬等粉末的混合料，通過壓制成型和燒結(jié)而制成零件或成品材料的意志工藝方法。在壓制長徑比h/d1~1.5的圓柱體壓坯時，可采用單項壓制，即壓制時僅一個方向施力。</p><p><b>　　其工作過程如下：<

4、/b></p><p>　　送料器上粉后返回，上模沖開始下行壓制粉末，下模沖開始下行壓制粉末，下模沖固定不動（圖1-1）；</p><p>　　上模沖壓制到位，下模沖固定不動（圖1-2）；</p><p>　　上模沖上行回位，下模沖上頂壓坯脫模（圖1-3）；</p><p>　　送料器推壓坯下料，下模沖固定不動（圖1-4）；</p

5、><p>　　送料器到位后準(zhǔn)備上粉，下模沖下行回位。然后接著按此流程運(yùn)行（圖1-5）。</p><p><b>　　其工作示意圖如下：</b></p><p><b>　?。▓D1-1）</b></p><p><b>　　（圖1-2）</b></p><p>

6、;<b>　?。▓D1-3）</b></p><p><b>　　（圖1-4）</b></p><p><b>　?。▓D1-5）</b></p><p><b>　　功能要求及技術(shù)參數(shù)</b></p><p>　　上模沖壓制機(jī)構(gòu)應(yīng)具有以下的運(yùn)動特性：快速接近

7、粉料，慢速等速壓制，壓制到位后停歇片刻（約0.4秒左右）保壓或接近壓制行程終點(diǎn)時再放慢速度而起保壓作用。</p><p>　　脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)使下模沖頂出距離準(zhǔn)確，復(fù)位時要求速度快而沖擊小。</p><p>　　送粉機(jī)構(gòu)要嚴(yán)格遵守壓制周期的運(yùn)動規(guī)律。</p><p>　　進(jìn)一步要求：讓上模沖和下模沖的行程可調(diào)。</p><p><b>　

8、　主要技術(shù)參數(shù)如下：</b></p><p>　　1、每分鐘壓制次數(shù)為10~40次；</p><p>　　2、壓坯最大直徑為45mm；</p><p>　　3、上模沖最大行程為110mm；</p><p>　　4、送分器行程為115mm；</p><p>　　5、脫模最大行程為45mm；</p>

9、<p>　　6、壓制及脫模能力最大為58KN。</p><p><b>　　設(shè)計方案分析及討論</b></p><p>　　經(jīng)過以上的功能分析和技術(shù)要求，我們參照其運(yùn)動效果圖就可知道該粉末成型機(jī)所要完成的大致運(yùn)動過程。同時，其中主要由三個部分組成：（1）上模沖過程；（2）推粉器推動過程；（3）下模沖過程。</p><p><

10、b>　　對它們的分析如下：</b></p><p><b>　?。?）上模沖過程</b></p><p>　　該過程，主要提供兩種方案，分別如圖所示：</p><p><b>　　方案一、</b></p><p><b>　　方案二、</b></p>

11、;<p><b>　　方案比較：</b></p><p>　　經(jīng)過觀察可以知道，方案一機(jī)構(gòu)簡單，能實現(xiàn)基本的運(yùn)動過程，但是它不符合設(shè)計要求中提到的上模沖壓制機(jī)構(gòu)應(yīng)具有以下的運(yùn)動特性：快速接近粉料，慢速等速壓制，壓制到位后停歇片刻（約0.4秒左右）保壓或接近壓制行程終點(diǎn)時再放慢速度而起保壓作用的要求，所以該方案存在很大的不足，因為舍棄。而方案二正是在方案一的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)，應(yīng)用

12、到了四連桿機(jī)構(gòu)，經(jīng)過對上沖模仔細(xì)的速度和位移的分析，以上的要求皆可以實現(xiàn)，其證明過程將在下面的機(jī)構(gòu)分析中給予指出。</p><p><b>　　推粉器推動過程</b></p><p><b>　　下模沖過程</b></p><p>　　該過程我們選擇的是利用對心直動滾子盤形凸輪機(jī)構(gòu)，這樣就實現(xiàn)了成型粉末的上下運(yùn)動，并且在上

13、沖模下降過程中，可以滿足粉末不動的要求，因此，只要配合的好，該機(jī)構(gòu)是可以實現(xiàn)的。其大致形狀如下圖示：</p><p>　　四、參數(shù)選擇及方案成型</p><p>　　經(jīng)過上面的討論及分析，現(xiàn)在已經(jīng)把各個部分的機(jī)構(gòu)選擇了出來，下面就是選擇出機(jī)構(gòu)的必要參數(shù)，來進(jìn)行總體設(shè)計，并畫出結(jié)構(gòu)簡圖。</p><p><b>　　選擇的參數(shù)如下：</b><

14、;/p><p>　　每分鐘壓制24次，則周期T為2.5秒；壓坯直徑選取為40mm；上模沖行程為110mm；</p><p>　　送分器行程為115mm；脫模行程H=45mm，壓制到位后h=15mm（H、h參見圖1、1和1、2）；壓坯直徑為d=10mm，則壓制長徑比h/d=1.5，滿足要求。</p><p><b>　　其機(jī)構(gòu)簡圖如下：</b><

15、;/p><p>　　3.1上沖模的運(yùn)動分析：</p><p>　　經(jīng)過詳細(xì)的計算，選取的連桿參數(shù)如下：</p><p>　　OA=47,mm，AD=213mm，CD=125mm，DE=49mm。 </p><p>　　接下來就是分析上沖模的運(yùn)動情況，我所用的是Adams - View MD 2010軟件，在其工作區(qū)域內(nèi)畫出上沖模的各個連桿機(jī)構(gòu)，其

16、數(shù)字要一一對應(yīng)，否則容易出現(xiàn)死角，在繪制過程中，由于該軟件沒有精確地坐標(biāo) 定位，所以許多角度都是自己一遍遍的嘗試，最終求得最精確的解，下面圖像就是在該軟件工作區(qū)域繪制的圖形：</p><p>　　在工作區(qū)域內(nèi)畫出該機(jī)構(gòu)圖，注意的是要確保每個數(shù)字要相對應(yīng)，否則運(yùn)算結(jié)果會大相徑庭。以下就是該軟件對上沖模運(yùn)動情況的分析：</p><p>　　、上沖模位移仿真曲線，如圖：</p>&

17、lt;p>　?。?）、上沖模速度仿真曲線，如圖：</p><p>　?。?）、上沖模加速度仿真曲線，如圖：</p><p>　　這樣便把上沖模的運(yùn)動分析了出來，仔細(xì)查看圖像便可以發(fā)現(xiàn)，其滿足設(shè)計要求</p><p>　　，在t=0.1~0.5時，速度為0，機(jī)構(gòu)剛好有0.4秒的停歇時間，觀察速度曲線可以看出，在壓制完成后，速度迅速增大（比下降時快出許多），因此，

18、可以實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的急回特性。所以，該設(shè)計比較比較準(zhǔn)確。</p><p><b>　　上沖模運(yùn)動過程表:</b></p><p>　　3.2送料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析：</p><p>　　送料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動要和上沖模的運(yùn)動相配合，這樣才能實現(xiàn)該機(jī)構(gòu)的正確運(yùn)動。根據(jù)上沖模機(jī)構(gòu)設(shè)計送料機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　IM=47mm；H

19、M=87mm。</p><p>　　由于在一個周期的過程中，推料機(jī)構(gòu)要完成兩個周期的運(yùn)動，所以其周期為T'=1.25s，則轉(zhuǎn)速n’=48r/min。運(yùn)動過程同樣要和上沖模和下沖模配合好，所以配合數(shù)據(jù)，如下：</p><p>　　3.2下沖模的運(yùn)動分析：</p><p>　　首先，根據(jù)上沖模畫出凸輪的運(yùn)動過程：</p><p>　　經(jīng)

20、過上面的分析，選擇的脫模的最大行程為40mm，則凸輪參數(shù)如下：</p><p>　　、基圓半徑為110mm</p><p>　　、推程：0o~72o. 遠(yuǎn)休止：72o~201o</p><p>　　回程：201o~273o 近休止：273o~360o</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)運(yùn)用So

21、lidWorks的Camtrax插件進(jìn)行，凸輪的設(shè)計，繪制出的凸輪圖像，其中所選運(yùn)動函數(shù)為余弦函數(shù)：</p><p>　　經(jīng)過插件分析，凸輪運(yùn)動位移、速度、加速度、壓力角圖像如下圖示：</p><p><b>　　位移圖像</b></p><p><b>　　速度圖像</b></p><p><

22、;b>　?。?加速度圖像）</b></p><p><b>　　壓力角圖像：</b></p><p>　　3.3送料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析：</p><p>　　送料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動要和上沖模的運(yùn)動相配合，這樣才能實現(xiàn)該機(jī)構(gòu)的正確運(yùn)動。根據(jù)上沖模機(jī)構(gòu)設(shè)計送料機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　IM=47mm；HM=

23、87mm。</p><p>　　由于在一個周期的過程中，推料機(jī)構(gòu)要完成兩個周期的運(yùn)動，所以其周期為T'=1.25s，則轉(zhuǎn)速n’=48r/min。運(yùn)動過程同樣要和上沖模和下沖模配合好，所以配合數(shù)據(jù)，如下：</p><p>　　經(jīng)過以上的分析，該機(jī)構(gòu)則可以在Adams - View MD 2010軟件中畫出，調(diào)節(jié)好桿長，則其分析數(shù)據(jù)的圖像就可經(jīng)該軟件調(diào)用出來，如圖：</p>

24、;<p>　　、推桿位移與時間圖像</p><p>　　、推桿速度與時間圖像</p><p>　　、推桿加速度與位移圖像</p><p>　　通過上面的分析，我們就可以看出，在預(yù)定的運(yùn)動路線中，其運(yùn)動形式成立。這樣，整個運(yùn)動機(jī)構(gòu)就分析完成了。</p><p><b>　　參考資料</b></p>

25、<p>　　【1】孫恒、陳作模等-機(jī)械原理-西北工業(yè)大學(xué)出版社，2005.12</p><p>　　【2】張衛(wèi)國 饒芳(主編)―機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)篇華中·科技大學(xué)出版社，2006·9</p><p>　　【3】張永安(主編 編著)徐錦康 王超英(編著)―機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)·高等教育出版社，1995·10</p><p&g

26、t;　　【4】馬永林 何元庚 湯茜茜(樸編)―機(jī)械原理高等教育出版社，1992·4</p><p>　　【5】宋昭祥(主編)―機(jī)械制造基礎(chǔ)·機(jī)械工業(yè)出版，1998·10</p><p>　　【6】張定華(主編)―工程力學(xué)·高等教育出版社，2003</p><p>　　【7】陸金貴(主編)―凸輪制造技術(shù)·機(jī)械工業(yè)出版，

27、1996</p><p>　　【8】張策 (主編)―機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計·機(jī)械工業(yè)出版，2004</p><p>　　【9】黃純穎(主編)―工程設(shè)計方法·中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1999 </p><p>　　【10】賀超英―MATLAB應(yīng)用與實驗教程.電子工業(yè)出版社，2010</p><p>　　【11】楚天科技