單層下切式機械剪的設計【含23張CAD圖紙】
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畢業(yè)設計開題報告 1 選題背景及意義 1.1 課題名稱:單層下切式機械剪設計 1.2 本課題國內外研究的歷史和現(xiàn)狀 鋼鐵工業(yè)作為國民經(jīng)濟支出產(chǎn)業(yè),對國民經(jīng)濟建設發(fā)展做出了突出的貢獻。鋼鐵工業(yè)對于國家的重要性不言而喻。在過去的幾年里,我國鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展?jié)M足了國民經(jīng)濟的發(fā)展需要,不僅為基礎設施和房地產(chǎn)建設提供了大量長材,還為機械、造船、汽車等制造業(yè)提供了大量板材,且板材所占比例逐年提高。由于市場供需不平衡和政府的宏觀導向,長材一度受到冷落,而板材則受到追捧。然而,由于缺乏協(xié)調,在產(chǎn)品結構的調整過程當中,隨著熱軋板、冷軋板等所謂高附加值產(chǎn)品生產(chǎn)能力的快速膨脹,其生產(chǎn)能力已超出市場需求。在全球經(jīng)濟危機尚未見底的今天,這種供大于求的矛盾尤為突出,給我國鋼鐵行業(yè)帶來了前所未有的巨大考驗。在追求利益最大化的市場經(jīng)濟下,如何有效的提高生產(chǎn)技術、降低生產(chǎn)成本、增加獲利空間成為各大鋼鐵企業(yè)迫切需要解決的問題。在中厚板熱軋廠,熱定剪機作為軋線上的主要設備之一,通常布置在熱矯機和冷床入口之間,主要對經(jīng)過矯直處理后的熱鋼板進行切頭和倍尺剪切,以便于適合冷床的寬度,便于冷床上料冷卻。 目前世界上的中板生產(chǎn),正逐步趨于向寬度方向發(fā)展,熱軋成品板寬度越寬,則產(chǎn)品的適用面就越廣,相應的軋線生產(chǎn)率以及板材的綜合收得率也就越高。但由此對軋線上的主要設備,尤其對軋機、剪切機等需要產(chǎn)生力能變形,或切斷的主機設備,在設備的大型化、控制的高精化、反應的靈敏化方面提出了更高的要求。這也對單機設備的設計和制造帶來了許多需要解決的難題。該領域的前輩已經(jīng)在前幾年主持了國內某 3500 mm中厚板熱軋廠軋線機械設備的中方設計,并作為主設計師對線上的熱定剪機進行了設計,現(xiàn)該廠已投產(chǎn)運行好幾年時間,從生產(chǎn)廠現(xiàn)場實際反饋的情況來看,軋線生產(chǎn)運行良好,尤其是熱定剪機經(jīng)受了各種不利情況的考驗。在試生產(chǎn)初期,在外方提供全套資料,國內供貨的冷定尺剪機一直處于不正常的情況下,該熱定剪機承擔了全部成品板材的剪切任務,從常規(guī)的切頭、倍尺剪切,到定尺切斷、切尾,剪機不僅工作頻繁加劇,而且長時間處于熱板的直接烘烤下,設備的各個零部件經(jīng)受住了惡劣工況的檢驗,在合同工廠里,該設備得到了上下一致的首肯合理的工藝過程,直接影響產(chǎn)品的質量和產(chǎn)量;然而,新設備是實現(xiàn)新工藝的可靠保證,新工藝的研究要考慮新設備實現(xiàn)的可能性。因此,脫離工藝談設備,或者脫離設備制定不切實際的工藝,都無濟于事。同時還要做些體現(xiàn)人性化設計的工作、重視輔助工序和自動化以減輕工人的勞動強度。這些輔助工序機械化、自動化、智能化,對生產(chǎn)具有重大意義,同時又能取得巨大經(jīng)濟效益。 1.3 課題研究的目的、意義 1.3.1本課題的研究有什么實際作用 由于板帶生產(chǎn)線基本實現(xiàn)了高度機械化、自動化,產(chǎn)品規(guī)格也實現(xiàn)了多樣化,生產(chǎn)效率逐步提高,這也要求輸送輥道及其他輔助設備能適應這種高頻率、高效率的工作。因此研究一種高效的機械剪能有效地提高生產(chǎn)率,增加企業(yè)效益。 1.3.2 課題的理論和學術價值 大學期間,我們先后學習了機械制圖、機械原理、機械設計、機械制造工藝學、軋鋼機械、液壓傳動、理論力學、材料力學等課程,這些專業(yè)課程的學習為我們展開此次設計奠定了一定的專業(yè)理論基礎。此次設計,就是要實現(xiàn)將這些理論知識與生產(chǎn)實踐相結合,理論服務與實踐,以達到學以致用的目的。誠然,要對現(xiàn)有生產(chǎn)設備進行改造,就要掌握相關設備技術知識和工藝流程。同時,我們要盡可能多的了解相關專業(yè)知識,這樣才可以設計出更好的設備。在對現(xiàn)有設備有充分了解的基礎上,結合我們所學的專業(yè)知識,在滿足現(xiàn)場工藝條件下提出自己的改進方案,使設備能夠更好地完成任務,要提高產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率。 2 總體設計要求 2.1 技術要求 2.1.1 性能參數(shù) 最大剪切力: 0.15MN; 允許被切板規(guī)格(寬厚):1200*2mm; 允許被切板溫度: 1000; 2.1.2 特點 1)采用超長型上下刀片,鍘刀式全液壓下切式剪切。3450 mm長的刀片無論是材質的選用,還是加工或熱處理,在保證精度、公差要求以及硬度方面,其技術難度都是很高的。上下刀片上的四個棱邊均為刀刃,可交替互換使用,有效延長了刀片的使用壽命。上刀架采用兩只缸徑為500 mm的大液壓油缸驅動向下剪切,刀架用杠桿平衡。 2)上下刀片間隙可自動無級調整。根據(jù)不同的鋼板厚度,采用不同的刀片間隙,可以保證良好的剪切斷面,同時防止被切鋼板因刀片間隙調整不好而產(chǎn)生的變形。此外,這一特點還可以補償?shù)镀褂媚p后的間隙,改善剪切條件。 3)剪機集定尺測量、前置夾送輥、活動式上壓板為一體,結構緊湊,布置合理。采用整體的焊接鋼結構機架,在保證同樣的強度和剛度前提下,使得剪機的自重大為減輕。 4)采用刀片自動移出機構,可縮短刀片更換輔助時間,提高生產(chǎn)率。 5)廢料移出及收集裝置采用移動擺式輥道、緩沖溜槽、鏈式傳送機與輥間翻板等,安全可靠,大大降低了工人的勞動強度。2.2 設計內容 查閱有關資料30篇,其中外文文獻不少于8篇,翻譯一篇相關外文資料。設計方案論證,設計計算。繪制裝配圖,零件圖等設計圖紙折合 A1不低于5-7張,編制設計說明書50頁左右,撰寫設計計算說明書,具體要求依照武漢科技大學本科畢業(yè)設計(論文)規(guī)范化要求執(zhí)行。 3 主要設計思路 3.1 整體框架的搭建單層下切式機械剪設計包括剪機機構的設計,機架的設計,刀片與刀片架的設計和上下刀片間隙的調整。3.2機架的設計 機架作為整個剪機剪切力的承載體,是剪機很重要的一個部件。目前國際上一般都采用緊湊式焊接鋼結構作為剪機機架,為便于上刀臺和刀片的安裝,通常機架做成兩側牌坊成U形上開的開式機架,機架底部用鋼結構箱型梁整體連接。機架頂部橫梁為可移出的鋼結構箱形梁,橫梁要求具有足夠的強度和剛度,以便能承受向上的剪切反力。3.3 刀片與刀片架的設計 刀片是很關鍵的零件,其設計和制造質量的好壞,直接影響著剪機的使用。過去由于受到加工和熱處理條件的限制,大于 2500 mm的熱剪,一般都采用滾切式剪機來完成,但滾切式剪機效率較低,且結構復雜,維護檢修不方便。近年來,隨著加工技術的提高和熱處理條件的改善,人們又考慮用下切式整體刀片來處理寬板的剪斷問題。3.4 上下刀片的間隙調整 對于不同厚度的被剪板材,剪機上下刀片的間隙是不一樣的,通常薄厚度的板材,需用的剪力較小,上下刀的間隙相應也??;隨著厚度的增加,剪力也隨之加大,上下刀片的間隙也加大。但不管板材厚度在允許的范圍內怎么增加變化,刀片間隙量的變化是很小量的。以 4500 kN剪機為例,刀片間隙量僅在 0.32 2.8 mm范圍內變化。4 論文設計中可能遇到的困難和問題 4.1 剪機機構設計方案的選擇4.2 為了適應人機工程學要求,如何對個聯(lián)接機構進行合理優(yōu)化設計 4.3 如何保證整個機構的聯(lián)動性,并且保證各個部位協(xié)同動作、同步動作,并且還要滿足生產(chǎn)要求。 5 進度安排 時間進度 12周到工廠實習,進一步熟悉單層下切式機械剪相關設備工作原理,查閱相關資料并初步擬定設計方案; 25周學習相關知識,了解機械設計的行業(yè)標準,比較各設計方案的優(yōu)劣,嘗試機構的改進設計; 67周確定單層下切式機械剪設計的最終方案,并完成初步的計算和結構設計; 812周設計進行計算檢驗和校核,進行相應調整并畫出草圖; 1315周整理設計資料,撰寫、打印論文及設備使用說明書; 16周 準備畢業(yè)答辯。 6 參考文獻 1 濮良貴.機械設計M. 北京:高等教育出版社,2005 2 唐曾寶等.機械設計課程設計M. 武漢:華中科技大學出版社, 2006 3 楊家軍等.機械設計基礎M. 武漢:華中科技大學出版社,2002 4 黃華清.軋鋼機械M. 北京:冶金工業(yè)出版社,1980 5 王海文.軋鋼機械設計M. 北京:冶金工業(yè)出版社,1985 6 周國盈.帶鋼卷取設備M. 北京:冶金工業(yè)出版社,1982 7 成大先.機械設計手冊M. 北京:化學工業(yè)出版社,2002 8 劉寶衍.軋鋼機械設備M. 冶金工業(yè)出版社,1983 9 北京鋼鐵學院.軋鋼車間輔助設備M. 北京:北京鋼鐵學院,1961 10 東北工學院機械設計教研室.機械零件設計手冊M. 北京:冶金工業(yè)出版社,199811 馬鞍山鋼鐵設計院.中小型軋鋼機械設計與計算M. 冶金工業(yè)出版社,1979 12 文慶明.軋鋼機械M. 化學工業(yè)出版社,2003 13 武漢鋼鐵設計院.軋鋼設計參考資料(通用部分一)M. 武漢鋼鐵設計院,1978 14 陳奎生.液壓與氣壓傳動M. 武漢理工大學出版社,2001 15 冶金工業(yè)設計院.板帶車間機械設備設計M. 北京:冶金工業(yè)出版社,1981 16 機械設計手冊編委會.機械設計手冊M. 機械工業(yè)出版社,2006 17 D. Woldt*, G. Schubert, H.-G. J7ckel.Size reduction by means of low-speed rotary shearsJ.SCIENCE DIRECT.2004,74:40541518 C. M. Suh,*, G. H. Song and H. D. Park. Journal of Mechanical Science and Technology 22 (2008)19 D. Woldt*, G. Schubert, H.-G. Jackel. Int. J. Miner. Process. 74S (2004) S405S4153
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