机械原理课程设计压力机打印.pptx
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1、机械原理课程设计机械原理课程设计2.2.粉末冶金自动压力成型机粉末冶金自动压力成型机一、题目简介一、题目简介 该自动压力成形机用于实现对粉末冶金减摩材料该自动压力成形机用于实现对粉末冶金减摩材料(铁粉或铜粉铁粉或铜粉+石石墨粉墨粉+铅粉铅粉+二硫化钼粉二硫化钼粉)进行压力加工而达到成型,将粉状原料定进行压力加工而达到成型,将粉状原料定量送入压形位置,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。(送料、压形、脱离)均自动完成。粉末冶金减摩材料由基体金属(铜、铁或其他合金)、润滑粉末冶金减摩材料由基体金属(铜、
2、铁或其他合金)、润滑组元(铅、石墨、二硫化钼等)等粉料组成,通过对该粉料压制组元(铅、石墨、二硫化钼等)等粉料组成,通过对该粉料压制成型和烧结成为多孔隙材料,通过在材料孔隙中浸润滑油或在材成型和烧结成为多孔隙材料,通过在材料孔隙中浸润滑油或在材料成分中加减摩剂或固体润滑剂制得。材料表面间的摩擦系数小,料成分中加减摩剂或固体润滑剂制得。材料表面间的摩擦系数小,在有限润滑条件下,即为含油轴承材料,使用寿命长、可靠性高;在有限润滑条件下,即为含油轴承材料,使用寿命长、可靠性高;在干摩擦条件下,依靠自身或表层含有的润滑剂,即具有自润滑在干摩擦条件下,依靠自身或表层含有的润滑剂,即具有自润滑效果。广泛用
3、于制造轴承、支承衬套或作端面密封等。效果。广泛用于制造轴承、支承衬套或作端面密封等。要求所设计的机构传动性能好、结构紧凑、便于制造、使用维要求所设计的机构传动性能好、结构紧凑、便于制造、使用维护方便。护方便。第1页/共26页机械原理课程设计机械原理课程设计二、工作原理、已知条件及设计要求二、工作原理、已知条件及设计要求FgSg凹模凸模顶料杆托料板物料顶料工位上料工位空位冲压工位1设计技术指标:设计技术指标:公称工作压力:公称工作压力:Fg=Fg=KNKN,工作行程:工作行程:S Sg g=mmmm生产率:生产率:80 80 件件/分钟,分钟,顶料杆行程:顶料杆行程:h=h=mmmm第2页/共2
4、6页机械原理课程设计机械原理课程设计2.设计内容和要求设计内容和要求选择压力机机构和顶料机构的类型,拟定传动方案,进行机械运选择压力机机构和顶料机构的类型,拟定传动方案,进行机械运 动方案的比较动方案的比较、优化;、优化;根据工艺动作拟定运动循环图;根据工艺动作拟定运动循环图;对压力机构和顶料机构等进行尺度综合(图解法);对压力机构和顶料机构等进行尺度综合(图解法);进行机构的运动分析、力分析(图解法或解析法);进行机构的运动分析、力分析(图解法或解析法);绘制机械运动方案简图;绘制机械运动方案简图;确定机器的驱动功率,选择合适的电动机,确定飞轮的转动惯量确定机器的驱动功率,选择合适的电动机,
5、确定飞轮的转动惯量和尺寸;和尺寸;编写课程设计计算说明书。编写课程设计计算说明书。第3页/共26页机械原理课程设计机械原理课程设计2.根据生产条件和粉末冶金的特性,宜采用较大压力压制。上冲根据生产条件和粉末冶金的特性,宜采用较大压力压制。上冲头的机构为主加压机构。由于主加压机构所加压力较大,用摩擦头的机构为主加压机构。由于主加压机构所加压力较大,用摩擦传动原理不甚合适;用液压传动原理,因顾及系统漏油会污染产传动原理不甚合适;用液压传动原理,因顾及系统漏油会污染产品,也不宜采用;故宜采用电动机作为动力源,选择刚体推压传品,也不宜采用;故宜采用电动机作为动力源,选择刚体推压传动原理。动原理。三、设
6、计方案提示:三、设计方案提示:1 1由以上工艺动作分解过程可知,该机械共需由以上工艺动作分解过程可知,该机械共需2 2个执行构件,即:个执行构件,即:上冲头、下顶料(也可采用上顶料)。设计时,需拟订运动循环图,上冲头、下顶料(也可采用上顶料)。设计时,需拟订运动循环图,各执行构件的起讫位置可视具体情况重叠安排,以增长执行构件的各执行构件的起讫位置可视具体情况重叠安排,以增长执行构件的动作时间,减少加速度,但要保证不发生碰撞。动作时间,减少加速度,但要保证不发生碰撞。3.3.由于压力成型机的工作压力较大,行程较短,一般采用肘杆式由于压力成型机的工作压力较大,行程较短,一般采用肘杆式增力冲压机构作
7、为主加压机构。它是由曲柄摇杆机构和摇杆滑块增力冲压机构作为主加压机构。它是由曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串联而成。为了实现急回运动节省辅助工作时间,曲柄摇杆机构串联而成。为了实现急回运动节省辅助工作时间,曲柄摇杆机构的行程速比系数机构的行程速比系数K=1.4K=1.4,为了,为了“增力增力”,两机构的极限位置,两机构的极限位置宜重合或接近。宜重合或接近。第4页/共26页机械原理课程设计机械原理课程设计ADCEBF F向向粉末冶金自动压力成型机粉末冶金自动压力成型机电动机电动机带带传传动动xxxxxxxx槽轮机构槽轮机构凸凸轮轮机机构构回转工作台回转工作台链链传传动动x飞轮飞轮肘杆机构肘杆机构CD
8、EAAFx飞轮飞轮第5页/共26页机械原理课程设计机械原理课程设计ADCEBF F向向粉末冶金自动压力成型机粉末冶金自动压力成型机电动机电动机带传动带传动xxxxxx槽轮机构槽轮机构凸凸轮轮机机构构回转工作台回转工作台肘杆机构肘杆机构CDEAAFxxx飞飞轮轮xx第6页/共26页机械原理课程设计机械原理课程设计先设计摇杆滑块机构,为了保压,要求摇杆在铅垂位置的先设计摇杆滑块机构,为了保压,要求摇杆在铅垂位置的22范围内滑块的位移量范围内滑块的位移量 0.4mm0.4mm。据此可得摇杆长度。据此可得摇杆长度 式中:式中:摇杆滑块机构中连杆与摇杆长度之比,一般取摇杆滑块机构中连杆与摇杆长度之比,一
9、般取l l2 2。4.4.为了保压,要求冲头在极限位置完全停歇是较困难的。实际上,为了保压,要求冲头在极限位置完全停歇是较困难的。实际上,只要冲头在离极限位置只要冲头在离极限位置0.4mm0.4mm范围内的运动时间约为整周时间的范围内的运动时间约为整周时间的1/101/10即可。即可。第7页/共26页机械原理课程设计机械原理课程设计方案方案 :肘杆式增力冲压机构肘杆式增力冲压机构 先由曲柄滑块机构实现运动大小变换功能,再采用摆杆滑块机构将水平轴运动变换为铅垂方向的移动并实现运动大小变换功能。特点:经过两次运动大小变换,具有较大的力。缺点:系统刚度较差。第8页/共26页机械原理课程设计机械原理课
10、程设计 采采用用四四杆杆机机构构与与曲曲柄柄滑滑块块机机构构的的串串联联组组合合,将将两两机机构构于于极极限限位位置置时时串串联联,则则该该位位置置时时滑滑块块F F的的速速度度为为零零,即即滑滑块块实实现现了了近似的停歇。近似的停歇。肘杆式增力冲压机构肘杆式增力冲压机构第9页/共26页机械原理课程设计机械原理课程设计B1C1DC2E2C4E3C3CEAB2根据根据22可确定摇杆的一极限可确定摇杆的一极限位置位置C C1 1D D,根据上冲头的行程长,根据上冲头的行程长度度H H(H H一般不小于压料或顶料一般不小于压料或顶料行程的行程的2 2倍),即可确定摇杆的倍),即可确定摇杆的另一极限位
11、置另一极限位置C C2 2D D,摇杆的摆角,摇杆的摆角454560为宜。为宜。B第10页/共26页机械原理课程设计机械原理课程设计B1C1DC2E2C4E3C3CEAB2 采用曲柄摇杆机构采用曲柄摇杆机构ABCDABCD与摇杆滑块机构的串与摇杆滑块机构的串联组合,根据串联组合方式联组合,根据串联组合方式的特点,若将两机构均处于的特点,若将两机构均处于极限位置时串联起来,如图极限位置时串联起来,如图所示,则在该位置时,曲柄所示,则在该位置时,曲柄摇杆机构摇杆机构ABCDABCD的从动杆的从动杆CDCD(即摇杆滑块机构(即摇杆滑块机构DCEDCE的主动杆)和摇杆滑块机构的主动杆)和摇杆滑块机构的
12、从动件滑块的从动件滑块E E都处在速度都处在速度为零的位置,而在该位置前为零的位置,而在该位置前后,两者的速度都比较小,后,两者的速度都比较小,因而滑块的速度在较长时间因而滑块的速度在较长时间内可近似看作为零,即滑块内可近似看作为零,即滑块实现了近似停歇功能,实现实现了近似停歇功能,实现了保压功能。了保压功能。根据根据K=1.4,K=1.4,即即=30=30,作出曲柄摇杆机构,作出曲柄摇杆机构B第11页/共26页机械原理课程设计机械原理课程设计CEDABE3C3C2E2FgiMdSg设曲柄设曲柄ABAB角速度角速度=c,=c,驱动力矩驱动力矩MMd d=c=c,取曲柄取曲柄ABAB为等效构件,
13、根据功率相等有:为等效构件,根据功率相等有:由上式可知:只要通过分析得到由上式可知:只要通过分析得到E E点的速度点的速度v vE E的变化规律就可得到等效阻力矩的变化规律就可得到等效阻力矩MMerer曲线,曲线,进而得到压制阶段的阻抗功进而得到压制阶段的阻抗功WWr r和运动周期的和运动周期的最大盈亏功,求出所需飞轮的转动惯量最大盈亏功,求出所需飞轮的转动惯量E E点的速度点的速度v vE E的变化规律可通过图解法或的变化规律可通过图解法或解析法(参考机械原理教材解析法(参考机械原理教材p45p45基本杆组法基本杆组法及例及例3-93-9)第12页/共26页机械原理课程设计机械原理课程设计C
14、EDABE3C3C2E2FgiMdSg将速度图按将速度图按-方向旋转方向旋转9090第13页/共26页机械原理课程设计机械原理课程设计7.7.为减少速度波动,应采用飞轮调速。要求速度波动不均匀系数为减少速度波动,应采用飞轮调速。要求速度波动不均匀系数小于小于0.20.2。计算飞轮转动惯量时,其他构件的转动惯量。计算飞轮转动惯量时,其他构件的转动惯量J JF F近似按飞近似按飞轮转动惯量的轮转动惯量的30%30%考虑。考虑。6.6.设冲压阶段的压力变化近似地与距离成线性关系(即已知条件设冲压阶段的压力变化近似地与距离成线性关系(即已知条件中中F Fg g与与S Sg g成正比)。将压制阶段所需功
15、率除以一周的时间得平均成正比)。将压制阶段所需功率除以一周的时间得平均功率。考虑到运动副摩擦和其他机构运动所需的功率,实际所需功率。考虑到运动副摩擦和其他机构运动所需的功率,实际所需功率大约可取平均功率的功率大约可取平均功率的1.51.5倍。倍。5.5.顶料凸轮机构的设计,对凸轮廓线没有特殊的要求,但要避免顶料凸轮机构的设计,对凸轮廓线没有特殊的要求,但要避免刚性冲击和柔性冲击,同时要求运动轻巧和尺寸紧凑。刚性冲击和柔性冲击,同时要求运动轻巧和尺寸紧凑。第14页/共26页机械原理课程设计机械原理课程设计工作台压头顶料杆018027090360停 歇回 转冲 程回 程冲 程顶 料回 程下 停 程
16、四、压力成型机工作循环图四、压力成型机工作循环图第15页/共26页机械原理课程设计机械原理课程设计五、电机选择、带传动和车轮传动设计五、电机选择、带传动和车轮传动设计1.电机选择:电机选择:机构运动方案总传动比机构运动方案总传动比总传动比的分配总传动比的分配推荐选取三相异步交流推荐选取三相异步交流Y Y系列电机,数据如下表:系列电机,数据如下表:同步转速同步转速30003000、15001500、10001000、750 r/min 750 r/min,满载转速见下表;,满载转速见下表;电机转速越低,其体积越大、价格越高。电机转速越低,其体积越大、价格越高。电机转速的选择既要考虑机构的总传动比
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