飛剪機剪切機構設計【含CAD圖紙全套+畢業(yè)答辯論文】

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購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 畢業(yè)設計說明書 題目 ：飛剪機剪切機構 設計 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 目 錄 內(nèi)容摘要： ............................................................. 1 關鍵詞： ............................................................... 1 ............................................................. 1 ........................................................... 2 ...................................................... 2 ........................................ 2 ........................................ 3 ..................................................... 4 .................................................... 4 ............................................ 4 ................................................ 4 .............................................. 7 分析計算 ................................................ 10 ............................................... 11 ............................................... 12 ..................................... 15 .................................................. 16 結論 .................................................................. 17 參考文獻 .............................................................. 18 致謝 .................................................................. 19 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 1 內(nèi)容摘要 ： 本設計介紹了 棒材 飛剪機 的功能要求 及其剪切機構 的 性能參數(shù) 。 著重設計了飛剪機的剪切機構 。設計 根據(jù)加工原材要求 主要設計飛剪機本體的剪切機構 。 棒材飛剪機是現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)線上的咽喉設備，它負責鋼材的切頭 、 切尾及定尺剪切。所以對飛剪機的設計研究具有十分重大的意義。 本次設計由我們小組五個人共同完成一臺飛剪機的設計。飛剪機的種類眾多，根據(jù)加工要求選擇合適的飛剪機類型十分重要， 我們經(jīng)過收集、學 習有關飛剪機的資料進行分工合 作，每人選擇一個機構進行設計。我在本次設計中設計飛剪機的剪切機構 ， 其主要功能是對軋件進行切頭 、 去尾 、事故碎斷 或將軋件剪切成定尺長度 ， 功能的實現(xiàn)靠剪切機構為四連桿機構中曲柄搖桿式 進行。 關鍵詞： 棒材、飛剪機 、剪切機構 、設計 is of of to is on of it is of is of of in to of a of to to of is to of to a In of of is in to or be of of of on of ?。∷邢螺d了本文的注意：本論文附有 紙和完整版 說明書，凡下載了本文的讀者請留下你的聯(lián)系方式（ 箱），或加 3753222，最后，希望此文能夠幫到你！ 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 2 本章 主要目的是明確所設計的飛剪機應該達到的目標，如何優(yōu)化設備結構、減 輕重量并提高設備剪切精度 【 5】 。 剪機簡介 飛剪機是在軋件運動中對軋件實施剪切工藝的一種設備，是連續(xù)式軋鋼生產(chǎn)線上不可缺少的、非常 關鍵的設備之一。特別是，隨著現(xiàn)代化鋼材生產(chǎn)的產(chǎn)量和品種不斷增加，要求軋鋼生產(chǎn)向高速、連續(xù)化生產(chǎn)方式發(fā)展的今天，飛剪機的需求量不斷增加，自然而然地對飛剪機的設計和制造質量提出了更高的要求。由于是在運動中對軋件實施剪切，因此，對飛剪機的運動特性、反應靈敏性、動作準確性，以及工作穩(wěn)定可靠性等各方面，都必須具有很高的要求 【 1】 。 切 機 構 的工藝作用與分類 飛剪機的剪切工藝主要包括：對連軋生產(chǎn)線上的軋件實施切頭、切尾，切定（倍）尺，以及事故處理和軋件的樣品剪切等 【 2】 。 飛剪機的分類方法有很多種，主要有：按照軋 制線上生產(chǎn)鋼材的品種不同分為，鋼坯飛剪機、板帶飛剪機、型鋼飛剪機和高速線材飛剪機等；按其機體結構和剪切形式不同分為 ，曲柄連桿式飛剪機、擺式飛剪機、滾筒式飛剪機、圓盤式飛剪機；按 工作方式又可分為連續(xù)式飛剪機、起停式飛剪機和連續(xù) — 起停復合式飛剪機 【 9】 。 80年代初期，隨著我國對外開放政策的實施，引進國外先進技術進行消化吸收是當時國家制定的切實可行的既定國策，北京冶金設備研究院研制開發(fā)的，利用快速氣動離合器制動器實現(xiàn)飛剪機連續(xù) — 起停復合工作制的飛剪機技術（用于小型材飛剪機的剪切速度最高達 18m/s），顯示出它 獨特的優(yōu)越性和先進性。 近十幾年來在 國內(nèi)和東南亞市場上占有一定優(yōu)勢 【 6】 。飛剪機是軋線上機電一體化控制操縱比較復雜的設備，它工況條件惡劣，載荷變化劇烈，在生產(chǎn)和維護上都需要具備較高的技術水平。采用快速氣動離合器制動器控制飛剪機的剪切，簡化了電器控制系統(tǒng)，降低了整機操縱控制的難度，從而實現(xiàn)了整機在小慣量下起動、制動，在大慣量下剪切，能量分配合理，控制運轉穩(wěn)定的較為理想的飛剪機設計方案。隨著科學技術的迅猛發(fā)展，特別購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 3 是近年來數(shù)字控制技術，低慣量電機制造技術的發(fā)展，飛剪機逐步朝著結構簡單，操作維護方便，利用電動機直接 實現(xiàn)起停工作制的方向發(fā)展。 切 機 構 應滿足的設計要求 度要求 飛剪機的剪切速度應與軋件同步，最理想的狀態(tài)是在剪切時，飛剪機的剪刃在軋件運動方向上的速度應等于或略大于軋件運動速度（俗稱拋鋼）。但此時必須要考慮飛剪機剪切時的動態(tài)速降 【 4】 。 切質量要求 為保證軋件剪切斷面（平直）質量，要求飛剪機的一對剪切刀片在剪切過程中作平移（平行移動）運動，剪刃間的刀片側隙應盡可能保持不變，同時，兩刀片始終與軋制中心線相垂直。 刃要求 剪刃的運動軌跡應是一條封閉曲線，在剪切段應盡量平 直，在剪切過程中要求剪切速度均勻，并且不能出現(xiàn)相碰卡死現(xiàn)象。剪切完后，剪刃仍恢復到固定的初始位置，不影響軋件自由通過。 刃側隙要求 應能根據(jù)不同的軋件厚度，甚至軋件形狀，合理方便地調(diào)整剪刃側隙及重合量，以保證剪切工藝的正常實施 【 3】 。 度要求 盡量減少參與剪切運動的機構零部件的數(shù)量和重量，以降低剪切機構運動的慣量值（即飛輪矩），減少速度變化量，提高飛剪機剪切機構的靈敏性穩(wěn)定性和定位精度，從而提高飛剪機的剪切定尺精度 。 助設備要求 合理配置適合于飛剪機的同步機構及前后設備， 如夾送測速輥，或末架軋機，撥鋼管（槽）等。此項因飛剪機結構選型及工作方式不同而不同，以保證飛剪機剪切速度與軋件速度始終保持線性系從而保證剪切定尺精度和剪切質量。 經(jīng)過本章的分析，選定起停式飛剪機。飛剪機設計除了要考慮其功能要求、可靠性要求外，更應該注意經(jīng)濟性要求，做到使產(chǎn)品物美價廉。 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 4 機 構 功能要求 本章 主要目的就是從飛剪機剪切機構的功能要求為方向，為本次設計篩選出最優(yōu)的方案。方案的正確與否直接影響到飛剪機的剪切功能以及其所要達到的經(jīng)濟性指標 ，因此，在對各種產(chǎn)品的使用情況的實際對比分析的基礎上，進行必 要的運動學分析才能設計出更加合理的方案。 切 機 構 功能 為滿足生產(chǎn)工藝要求，飛剪機具有下列三種運動方式； (1)啟停剪切 該飛剪機前置一光電信號接收器，當軋件經(jīng)過光電接收器時即發(fā)出剪切信號，飛剪機自動啟動剪切。 (2)連續(xù)剪切 當出現(xiàn)堵鋼事故時，該飛剪機可以連續(xù)運轉，每轉一圈可以剪切一次，將軋件碎斷成一段一段的短料，有收集裝置收集。 (3)沖動爬行 為了保證剪切的精度，在調(diào)整和對準剪刃時，控制系統(tǒng)可以使剪刃部分微動并以很慢的速度轉動，達到所要求的角度或位置。 切 機 構 正常工作要求 為保證棒材生 產(chǎn)線的正常軋件，飛剪機正常工作必須滿足一下條件； (1)飛剪機的作業(yè)率必須和軋機的作業(yè)率相協(xié)調(diào)，保證軋機作業(yè)率的充分發(fā)揮。 (2)剪切時，刀刃在軋件運動方向上的分速度應與軋件運動速度保持一定關系，使軋件與剪切過程中有一定的張力，以保證剪切后軋件頭部和尾部的質量，避免發(fā)生堆鋼事故。 （ 3） 能夠完成剪切工藝要求軋件的材質、溫度、速度以及斷面范圍。 (4)保證所剪切的斷面符合要求， 以方便與后面軋機的咬入符合成品的質量標準。 （ 5）按軋制工藝的要求，剪切軋件的 頭尾尺寸應保證在規(guī)定的偏差范圍之內(nèi)，避免增加金屬損失 【 8】 。 切 機 構 方案設計 根據(jù)本次飛剪機的功能要求，最終確定本次設計采用啟停式。 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 5 剪機剪切機構設計 根據(jù)上下刃的運動軌跡必須是閉合曲線，并且返回時不阻礙軋件繼續(xù) 運動的要求，采用四連桿機構中的曲柄搖桿結構最為合適，如下圖 柄長度是一個重要參數(shù)，除了要考慮曲柄存在的條件外，還要注意一下幾個方面的內(nèi)容； （ 1）曲柄在剪切區(qū)內(nèi)其剪刃應基本垂直切入的軋件，且切入速度應逐漸減少。 （ 2）在剪切區(qū)內(nèi)，剪刃水平速度 （ 3）保證上下刃有足夠的開口度和角加速度。 若開口度太小有可能出現(xiàn)在不剪切時軋件沖擊剪刃，角加速度太小，可能會出現(xiàn)軋件在進入剪切點時尚未達到勻速。曲柄的長短十分重要，其大小會影響到電機功率、轉速及剪刃的咬入角 ? 。曲柄太短且軋件直徑太大，其咬入角 ? 就會很大，這樣就增大剪切力矩，一般以 ? ? 43°為宜；增長曲柄的長度 而使飛剪機本體的體積呈立方的 關系增大。所以，曲柄的長短應合理的設計。 （ 4）在結構允許且能保證適當重疊量的情況下盡量減短剪刃的長度 b，這樣可在不加大設備體積的情況下，加大曲柄的長度； 確定 R、 按以下幾點要求考慮四連桿機構中其余桿件的長度。第一點，所設計的各桿長度應符合曲柄搖桿四桿機構的桿長條件。第二點，確保從剪切開始到剪切結束的過程中剪刃的間隙應該逐漸減小并有一定的重疊量，刃重疊量一般為 2～ 5三點，在剪切過程中，剪刃始終垂直軋件表面。 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 6 圖 剪切機構運動簡 圖 則有； =（ ） /R=1R R? h/2（ 1） 式中； ? °）。 剪機傳動結構設計 根據(jù)以上分析，飛剪機采用下圖 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 7 1電機 2聯(lián)軸器 3制動 器 4內(nèi)齒輪 5齒輪（一） 6齒輪（二） 7飛輪 8曲柄 9連桿 10搖桿 11刀架 12剪刃 13軋件 圖 飛剪機傳動結構 電機輸入功率、轉速、經(jīng)聯(lián)軸器傳遞到齒輪（一）， 在經(jīng)過 、 9、 10構成的曲柄搖桿機構，刀架 11固定在連桿 9上，當上下剪刃相遇時就完成一次剪切。 飛輪 7通過鉸制孔螺栓以及銷子和齒輪（二）固定在一起。正常剪切時內(nèi)齒套 4和齒輪（二）結合，飛輪不起作用。當剪切大斷面軋件需要飛輪加入時，用撥叉撥動內(nèi)齒套 4和齒輪（一）、 齒輪（二）同時結合，這樣就可以帶動飛輪來完成剪切任務。其中序號 4到序號 12等零部件構成了飛剪機本體部件。 切 機 構 運動學分析 飛剪機的傳動方案和剪切機構確定以后，首先要選擇計算以下主要運動參數(shù)，這些參數(shù)包括飛濺的基本轉速 n、剪刃的線速度 v、剪刃的回轉半徑 R、剪刃的重疊量 s，確定剪切初始角、剪刃的側向間隙以及其調(diào)整范圍。本次設計的主要參數(shù)如下； （ 1）產(chǎn)品規(guī)格圓鋼； ? 50 2）剪切溫度； 800℃ （ 3）軋件速度； 2m/s 為了保證軋件的正常軋制和成品頭尾 超差值盡可能小，每根軋件必須進行切頭、切購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 8 尾。碎斷功能僅在后部工藝發(fā)生故障時投入使用。在切頭、去尾及事故碎斷時，各功能對剪刃轉速要求也不同。 柄回轉半徑計算 由 上式可得； R? 50/2（ 1 =合考慮取 R=100 切頭時剪刃轉速計算 下圖 在飛剪剪刃頭部的過程中，為避免軋件出現(xiàn)堵鋼或軋件被拉變形等事故，在設置飛剪的轉速時，要盡可能做到飛剪剪刃的水平分速度 度 在實際使用過程當中 此在設置飛剪切頭轉速時 ，才用了飛剪水平速度%～ 6%。即 Vo/ 式中； 為選擇電機功率的計算值， K=刃主軸的轉速為； n=60000π 合并 公 式得到切頭時剪刃主軸的 轉速公式； n=60000π 式中； m/s r/ °） 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 9 圖 尾時剪刃轉速計算 切尾時與切頭式的情況相反，飛剪切尾時的剪刃速度高于軋件速度 造成軋件的尾部彎曲，速度過低，軋件拉著剪刃轉動進行切尾，尾部會被拉細，影響成品尾部尺寸精度，增加了成品尾部的剪切量。為了保證正常切尾，剪刃水平分速度 %～ 2%。即； Vo/ 式中； K=1 剪刃主軸的轉速；將 式計算。 切初始角計算 如上圖 （ 1） 剪切初始角 ? 的計算 =（ ） /R=1R 式中； mm =R+b+h/2 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 10 根據(jù)數(shù)據(jù)得 ； =100= = （ 2）剪切終徑角 ? °的計算 ° =? ?2/*)1( ??? /R =1-（ 1-? o） h/2R 式中； ? ° °） ? 根據(jù)熱剪切時各種金屬的剪切性能，彈簧鋼的相對剪切深度最大，因此，此次計算以彈簧鋼的性能參數(shù)進行計算，查表知 彈簧鋼在 850°時的相對剪切深度 ? o=剪切的終徑角計算如下； ° =1-（ *50/200 = ° = 剪機主軸轉速計算 在實際的計算過程中，主軸轉速應以飛剪切頭時的公式 此飛剪主軸的轉速計算如下； n=（ 60000*） /（ 2*00* =270r/章根據(jù)所給的設計數(shù)據(jù)及要求的剪切工藝參數(shù)，對剪切機構進行運動學分析計算，得出切頭時飛剪機的主軸轉速 并驗證起停式飛剪機選擇的正確性 【 7】 。 機 構 力學分析計算 剪切機構 是飛剪機的執(zhí)行部件，通過對其在剪切過程中的受 力分析，可以計算出飛剪機主軸上所需的平均剪切力矩。 根據(jù)經(jīng)驗，電機在剪刃主軸上的驅動力矩為平均剪切力矩的 ，因此，結合上一章計算的主軸轉速，就可以得出所需電機的功率。 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 11 切機構受力分析 1 搖桿 2 連桿 3 曲柄 4 剪刃 圖 剪切力分析 如上圖 剪切過程中軋件剛被咬入時作靜力分析， 此過程中忽略由搖桿、曲柄和連桿產(chǎn)生的慣性力。 連桿 2和剪刃 4 作剛性連接，曲柄 3和連桿 2鉸接，剪切軋件 的過程中剪刃受到垂直軋件的剪切力 P 以及水平方向的力 T。 對于連桿 2在節(jié)點C 處受到曲柄的驅動力，水平方向為 直方向為 節(jié)點 B 處受到搖桿 1 的作用力 F， 2，在垂直方向上的作用力 于 ? 為咬入角， 1? 為連桿與刀架的夾角都已知，那么，此時搖桿 1 與連桿 2 之間的夾角 2? ，利用三角函數(shù)關系就可以計算出。 因此，對于連桿進行力 和力矩的平衡分析可以得到； P=2 + 2)* 180° -? 1-? 2） 180° -? 1-? 2） 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 12 由以上 公式 聯(lián)立方程組可得到； [1+ 180° -? 1-? 2） *2* [1180° -? 1-? 2） *2* 式中； 處受到的水平作用力， N 處受到的垂直作用力， N N 直作用力， N ? 1°） ? 2°） 于曲柄 3在節(jié)點 桿在此點受力大小相等，方向相反，由 公 式可知，當 以認為曲柄在 于搖桿 1只受沿桿線方向上的壓力 7】 。 切機構力的計算 通過 對剪切機構的受力分析，根據(jù)用戶提供的數(shù)據(jù)進行垂直剪切力以及水平作用力的計算。 直剪切力計算 剪切力可用下式計算 P=? F 式中； ? 中單位剪切抗力 ? ，在軋件剪切過程中是變化的，即剪切力是變化的，其中最大剪切力 所選剪切機的公稱能力，最大剪切力可按下式計算； ? 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 13 式中； 被剪軋件 最大 原始斷面面積， 刃間隙增大而使剪切力提高的系數(shù)，其值按剪切機能力選取。 小型剪切機，取 K=型剪切機，取 K=型剪切機，取 K= 若所剪切件的材料五單位剪切抗力的實驗數(shù)據(jù)，可按下式計算最大剪切力。 P=? 式中； ? 系數(shù) 考慮單位剪切抗力 與強度極限比例系數(shù)。 根據(jù)以上公式，對軋件的垂直剪切力計算如下（根據(jù)參考經(jīng)驗此次計算取公式前的系數(shù)為 應 850℃時對應的強度極限為 135 F=1968 =35*1968 =207230N 平作用力 的計算 （ 1） 側 壓力 T 側壓力是剪切過程中剪刃側面對軋件的推力 。側壓力 由于起停式飛剪機上下剪刃 同步性好，剪刃的側向間隙也很小，因此，根據(jù)《軋鋼機械設計》中給出的試驗數(shù)據(jù)，也考慮 到實際生產(chǎn)中的問題，側壓力 7%的垂直剪切力計算，即； T=17%P 式中 ； N 因此， T=17%*207230 =35229N （ 2） 拉伸力 S 在飛剪機進行切頭時，飛剪機剪刃的水平分速度超前軋件的速度，剪切過程中軋件購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 14 存在著拉伸變形，因此存在著水平拉力 S。 S=? p F 式中； ? p= ? ?? ?V ?? ?? s *E/L 式中； m s 據(jù)數(shù)據(jù)知軋件的速度為； m/s 對應轉速； n=270r/m 剪刃剪切的時間計算公式為； T=（ ? -? °） *60/（ 360n） = （ *60/360n =手冊知； 850℃溫度下軋件的彈性模量 E=40000入公式得； ? p= ? ?? ????*40000/=112入公式知，對于剪切軋件的水平拉力為； S=112*1968 =220416N 平動載荷計算 動載荷 是飛剪在水平方向上使軋件加速而產(chǎn)生的力，其計算公式如下； Q=m*(t 式中； 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 15 m =π * ） 2 =0*0 =m/s π ° /60 = 2*70*0 =入數(shù)據(jù)到公式得 ； Q= ? =S+Q+T 式中； N N N 本次 設計飛剪機的剪刃側隙為 疊量為 3± 2此，計算過程中可以不計側壓力。 T? =220416+軸剪切力矩和電機功率計算 剪刃主軸上的垂直剪切力和水平作用力求出后，還要計算平均剪切力矩。 剪主軸上剪切力矩計算 M= T? 式中； N 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 16 T? N ? °） ? ? +? °） /2 =（ + /2 = 則飛剪主軸上的剪切力矩為； M= T? 電動機功率計算 根 據(jù)以上得出的結果，計算電機的功率； N=KM*n/9550?? 式中； ? =3 ? ? =K=入數(shù)據(jù)到公式得； N=KM*n/9550?? =284章著重介紹了飛剪機剪切機構動力學參數(shù)的分析計算過程，整個過程需要反復的計算和校核。最終所選擇的電機在能保證剪切的同時而不至于做的過大，造成浪費。 垂直重疊量調(diào)整 在改變軋制規(guī)格、剪刃磨損嚴重或損壞需要更換剪刃、剪刃少量磨損時，就需要能調(diào)節(jié)剪刃的位置，而這些微小的調(diào)整將直接影響剪切的效率和質量。 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 17 1 連桿 2 剪臂 3 墊片 4 剪刃 5 剪刃螺釘 圖 剪刃的安裝調(diào)整 如上 圖 裝或更換剪刃時，首先要確認將要安裝的上下剪刃尺寸是否一致 ，將上下剪臂 2安裝的側面轉到垂直位置，測量出上下剪臂 2之間的空間尺寸，再根據(jù)將要安裝的上下剪刃的具體尺寸，確定出墊片 3的厚度，使上下剪刃剪切面在垂直方向上重疊量為 2于剪刃在設計時內(nèi)孔有 5以可以實現(xiàn)此過程。安裝時先將墊片 3放進剪臂溝槽內(nèi)，將剪刃和墊片完全接觸，再用螺栓 5和螺母6、墊圈 7 將剪刃 3 固定在上下剪臂 2 上，若上下刃的重疊量達不到要求，重新調(diào)整墊片 3的厚度。 本章 主要從影響飛剪機剪切機構的細節(jié)處，對提高剪切精度和效率的方面進行研究、設計。從而使所設計的飛剪機剪切機構滿足設計要求。 結論 本 設計是在所學理論知識為指導的基礎上，對啟停式飛剪機的剪切機構進行的分析設計計算。本次設計所學到的知識及經(jīng)驗歸納如下； 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 18 （ 1） 飛剪機的剪切機構采用曲柄搖桿機構，保證了剪刃的運動軌跡形成的是閉合曲線，并且 返回時不阻礙軋件繼續(xù)運動。 （ 2）通過本次設計得出，切頭時飛剪機的剪刃水平分速度應為軋件速度的 尾時剪刃的水平分速度應為軋件速度的 。飛剪機主軸轉速是設計計算的重要依據(jù)，也是保證剪刃能否正常進行的關鍵。 （ 3） 通過這次設計，讓我深刻認識到電氣控制在現(xiàn)在機械應用的重要性。對于自己 以后學習的方向及重點是一個指示。 （ 4）經(jīng)過這次畢業(yè)設計讓我重新認識到制圖軟件在機械設計中的重要作用，再一次的深入學習讓我在畢業(yè)的最后的時光里有了能力的經(jīng)一部提升。 參考文獻 [1]孫恒，陳作模 北京：高等教育出版社， 1996 [2]王海文 北京：機械工業(yè)出版社， 1986 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 19 [3]黃華清 北京：冶金工業(yè)出版社， 1983 [4]周尚文，于楊 重型機械， 2006 [5]徐書嶺 2007 [6]張建 華 重慶：重慶大學， 2002 [7]濮良貴，紀名剛 北京：高等教育出版社 ， 2005 [8]成大先 北京：化學工業(yè)出版社， 2002 [9]錢振倫 重型機械科技， 2002 致謝