自動(dòng)剪切機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　剪切機(jī)是鋼板連續(xù)生產(chǎn)線上不可缺少的重要的設(shè)備,它的用途就是用來(lái)剪切定尺、切邊、切試樣及切除鋼板的局部缺陷等。使用自動(dòng)剪切設(shè)備，實(shí)現(xiàn)連續(xù)方式的生產(chǎn)，可以大大提高生產(chǎn)效率。目前，對(duì)剪切機(jī)的功能需求在不斷的擴(kuò)展，同時(shí)也對(duì)剪切機(jī)的生產(chǎn)效率和加工精度提出更高的要求。</p><p>　　在對(duì)國(guó)內(nèi)外剪切機(jī)的應(yīng)

2、用和技術(shù)發(fā)展情況進(jìn)行綜合論述基礎(chǔ)上，我們分析研究了剪切機(jī)結(jié)構(gòu)及原理。由于現(xiàn)有剪切機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中剪刃間隙調(diào)整難、耗時(shí)較長(zhǎng)，造成設(shè)備生產(chǎn)能力降低或出現(xiàn)故障而停機(jī)，影響快速、連續(xù)生產(chǎn)。板材的需求量越來(lái)越大，這里對(duì)剪切機(jī)的結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行了改良設(shè)計(jì)，并利用可編程序控制器取代繼電器、接觸器，改進(jìn)剪切機(jī)的控制系統(tǒng)，提高設(shè)備的可靠性與生產(chǎn)柔性。通過(guò)重新改造設(shè)計(jì)，改善了設(shè)備的控制精度，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，減少了廢品量，降低了維修率。</p>&l

3、t;p>　　關(guān)鍵詞:剪切機(jī)，可編程控制器，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The shearing machine is one of the most indispensability and pivotal equipment in the continuous producing line of

4、 steel. The purposes of using shear machine are achieving definite dimension, edge shearing, sample cutting and disfigurement chucking. Using automatic shearing equipment can realize continuous mode of production and imp

5、rove production efficiency greatly. Now, the function of the shearing machine is increasing incessantly. The production efficiency and machining precision are require</p><p>　　After discussing domestic and o

6、verseas applications and technology improvements of the shearing machine generally, the framework and the theory of shearing machine are also studied. Because the adjustment of the shearing blade gap is time-consuming an

7、d difficult in existing shearing equipment, the throughput of the device is depressed. Sometime it has been stopped for the errors. And celerity and continuity of the producing line are induced by these factors. With the

8、 increasing requirement of st</p><p>　　Key words: Shear Machine, Programmable Logic Controller, Structural Design, Control System</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>

9、　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題概述1</p><p>　　1.2 剪切機(jī)的發(fā)展及現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 剪切機(jī)的分類3</p>

10、<p>　　1.4 本課題的研究意義及主要工作任務(wù)5</p><p>　　第二章 自動(dòng)剪切設(shè)備的總體設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.1 機(jī)械部分6</p><p>　　2.2 控制部分7</p><p>　　第三章 剪切機(jī)方案分析及原理9</p><p>　　3.1 剪切機(jī)方案分析9</

11、p><p>　　3.2 剪切機(jī)的工作原理9</p><p>　　第四章 剪切機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12</p><p><b>　　4.1 支架12</b></p><p>　　4.2 上刀架13</p><p>　　4.3 壓板裝置14</p><p><b>　　

12、4.4 剪刃15</b></p><p><b>　　4.5 曲軸16</b></p><p>　　4.6 滾動(dòng)軸承17</p><p><b>　　4.7氣缸17</b></p><p>　　4.8 其它零件18</p><p>　　第五章 剪切機(jī)部分

13、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)19</p><p><b>　　第六章 總結(jié)21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p><b>　　致 謝24</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p>

14、<p>　　當(dāng)今世界，科技進(jìn)步突飛猛進(jìn)，特別是機(jī)電一體化技術(shù)日臻完善，深刻影響著制造領(lǐng)域。與此同時(shí)，全球經(jīng)濟(jì)一體化和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)國(guó)際化的趨勢(shì)又對(duì)制造業(yè)提出了全球化和國(guó)際化的新挑戰(zhàn)。曾一度被視為 “夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”的傳統(tǒng)制造業(yè)，其發(fā)展方向和出路重新又引起了人們的思考和探索。</p><p>　　近幾年來(lái)，制造業(yè)的全球化為我們帶來(lái)了新的契機(jī)，并且在國(guó)內(nèi)外呈現(xiàn)出了良好的市場(chǎng)前景。這必須引起我們的高度關(guān)注。為了加快我國(guó)改

15、造傳統(tǒng)制造業(yè)的步伐，參與制造業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，我們有必要深入研究我國(guó)的制造技術(shù)，大力推動(dòng)制造業(yè)的高技術(shù)化。</p><p><b>　　1.1 課題概述</b></p><p>　　剪切機(jī)是在軋件運(yùn)動(dòng)中對(duì)軋件實(shí)施剪切工藝的一種設(shè)備，是連續(xù)式軋鋼生產(chǎn)線上不可缺少的、非常關(guān)鍵的設(shè)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

16、，剪切機(jī)的需求量不斷增加，自然而然地對(duì)的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量提出了更高的要求。由于是在運(yùn)動(dòng)中對(duì)軋件實(shí)施剪切，因此，對(duì)剪切機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性、反應(yīng)靈敏性、動(dòng)作準(zhǔn)確性，以及工作穩(wěn)定可靠件等各方面，都必須具有很高的要求。對(duì)金屬材料進(jìn)行剪切的剪機(jī)隨所剪材料的不同有各種不同形式。有類似剪刀的插口剪，有剪刃為水平放置的平口剪，還有剪刃有一定斜度專門(mén)用來(lái)剪切較寬板帶材的斜刃剪。以上幾種傳統(tǒng)剪機(jī)有一共同的特點(diǎn):都是往復(fù)式的，也就是說(shuō)它們工作方式不是連續(xù)的，當(dāng)剪刃向

17、某一方向移動(dòng)剪斷了被剪物后，它們還需要有一個(gè)返回不工作的空行程，讓剪刃回到原來(lái)的位置，準(zhǔn)備著再?gòu)氖铝硪淮蔚募羟小６緳C(jī)組通過(guò)PLC自動(dòng)控制，使被剪材料進(jìn)入刀刃間后，刀架不斷上下移動(dòng)，被剪材料就會(huì)連續(xù)地被剪下去，直至被剪的材料剪完為止，這是一種連續(xù)作業(yè)的剪機(jī)。</p><p>　　1.2 剪切機(jī)的發(fā)展及現(xiàn)狀</p><p>　　剪切機(jī)是冶金行業(yè)用于切斷金屬材料的一種機(jī)械設(shè)備。在冶金行業(yè)軋制的

18、生產(chǎn)過(guò)程中，大斷面的鋼坯經(jīng)過(guò)軋制后，其斷面變小，長(zhǎng)度增加。為了滿足后續(xù)工序和產(chǎn)品尺寸規(guī)格等生產(chǎn)功能的要求，各種鋼材生產(chǎn)過(guò)程中都必須有剪切工序。剪切機(jī)的用途就是用來(lái)剪切定尺、切頭、切尾、切邊、切試樣及切除鋼板的局部缺陷等。剪切機(jī)是軋鋼機(jī)械中重要的輔助設(shè)備之一，剪切機(jī)的能力大小，直接影響軋機(jī)生產(chǎn)能力能否充分發(fā)揮以及軋制生產(chǎn)線金屬流程的平衡問(wèn)題。剪切機(jī)還廣泛地在機(jī)械制造和修理等部門(mén)使用。</p><p>　　剪切機(jī)是隨

19、著工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程的深入而得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。近二十年來(lái)，國(guó)內(nèi)的軋鋼生產(chǎn)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，由于市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品不斷提出新的要求，生產(chǎn)廠對(duì)各種剪切機(jī)的要求也在不斷的變化。</p><p>　　從理論上來(lái)說(shuō)，最初的金屬切削理論主要研究方向是研究切削過(guò)程中的切削力和消耗的切削能量，主要的研究者有H. Cocquihat, Wiebe和Joessele 1851年，H. Cocquihat研究了在鑄鐵，黃銅和石頭等材料上鉆孔時(shí)

20、，切去一定體積材料所需要的功。1864年，Joesse探討了刀具幾何角度對(duì)切削力的影響。在1881年，Mallock提出了類似于卡片模型的理論，而Zvorkin則在1893年建立了剪切角關(guān)系式，他假設(shè)剪切面是剪應(yīng)力最大面。值得注意的還有塑性力學(xué)Durcker公設(shè)的提出者Durcker等力學(xué)家的工作。</p><p>　　第二研究階段可稱為切削可加工性時(shí)期，大致從1900—1930年共約30年時(shí)間。在這一時(shí)期隨著社

21、會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，金屬切削加工技術(shù)也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，新的刀具材料和加工工藝不斷出現(xiàn)。新的刀具材料的出現(xiàn)使切削加工的生產(chǎn)效率大大提高，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。以高速鋼的應(yīng)用為例，Trent在他的名著《Metal Cutting》中寫(xiě)到“高速鋼刀具的出現(xiàn)引起了金屬切削實(shí)踐的革命，大大提高了機(jī)械加工車間的生產(chǎn)率。</p><p>　　第三研究階段從二十世紀(jì)30年代至今，可以稱之為理論推廣應(yīng)用時(shí)期，傳統(tǒng)意義上的金屬切削理論研究在

22、二十世紀(jì)六七十年代達(dá)到高峰。在這一時(shí)期總結(jié)了上兩個(gè)時(shí)期的研究成果，將切屑成形機(jī)理與切削可加工性的關(guān)系的研究發(fā)展到了一個(gè)新的高度，其研究重點(diǎn)是切削過(guò)程中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象及其發(fā)生機(jī)理的研究，例如剪切角關(guān)系、切削溫度分布和刀具磨損、切屑卷曲機(jī)理以及積屑瘤形成機(jī)理等等。比較重要的工作有:Bisacres和Chao在40年代中期首先研究了切削過(guò)程中的切削溫度分布，提出了溫度參數(shù)的概念。在正交切削模型的研究方面，Pisspen, Merchant,

23、Lee和Shaffer, Shaw以及Oxley等都做了重要的開(kāi)創(chuàng)性工作。日本的工藤英明，臼井英治利用視塑性方法構(gòu)造滑移線場(chǎng)，從而建立切削方程式的新方法也值得加以重視。</p><p>　　我國(guó)的金屬切削理論研究者也作出了重要的貢獻(xiàn)。東北重型機(jī)械學(xué)院連家創(chuàng)先生在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上利用滑移線理論推導(dǎo)出平行刃剪切機(jī)剪切力計(jì)算公式，陳艷麗等在針對(duì)平行刃剪切機(jī)冷剪不同材質(zhì)的金屬，在改變剪刃相對(duì)側(cè)向間隙o /h0(五種值)以及有

24、無(wú)壓板的情況下，實(shí)測(cè)了剪切鉛、鋁、鋼時(shí)的剪切力，并結(jié)合理論計(jì)算進(jìn)行了分析比較。在實(shí)踐方面，西安重型機(jī)械研究所、華東冶金學(xué)院、遼寧冶金技術(shù)裝備設(shè)計(jì)研究所等單位也對(duì)超過(guò)20mm規(guī)格的鋼板剪切機(jī)也作了技術(shù)研究，成功地實(shí)現(xiàn)了25mm鋼板的在線剪切，提高了生產(chǎn)率，改善了鋼板的剪切質(zhì)量，滿足了生產(chǎn)的需要。</p><p>　　隨著2002年國(guó)家科技部將制造業(yè)信息化列為重大專項(xiàng)，剪切設(shè)備的研究方向逐步向新產(chǎn)品自動(dòng)控制技術(shù)方向發(fā)

25、展。自動(dòng)化技術(shù)是本世紀(jì)以來(lái)發(fā)展極其迅速和影響極大的科學(xué)技術(shù)之一?，F(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)是一種完全新型的生產(chǎn)力，是直接創(chuàng)造社會(huì)財(cái)富的重要手段，對(duì)人類的生產(chǎn)活動(dòng)和物質(zhì)文明起著巨大的推動(dòng)作用。因此，受到世界各國(guó)的廣泛重視和越來(lái)越多的應(yīng)用。機(jī)械自動(dòng)化，主要指在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)加工對(duì)象的連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化有效的自動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程，加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流動(dòng)速度。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，是機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進(jìn)步的主要手段和技術(shù)發(fā)

26、展的主要方向。機(jī)械自動(dòng)化的技術(shù)水準(zhǔn)，不僅影響整個(gè)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，而且對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)的技術(shù)進(jìn)步有很大的直接影響。</p><p>　　當(dāng)前，我國(guó)剪切機(jī)械制造業(yè)中自動(dòng)化裝備少、水準(zhǔn)低，不僅在數(shù)量上同世界先進(jìn)國(guó)家有較大差距，而且在品種上、質(zhì)量上、應(yīng)用上，同世界先進(jìn)水準(zhǔn)也存在階段性差距。在這種國(guó)情下，要把龐大的勞動(dòng)力大軍從剪切機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)崗位上撤一下來(lái)，投入巨額資金改造現(xiàn)有的大量落后設(shè)備和研制大量的現(xiàn)代自動(dòng)化裝備及

27、控制裝置，在科學(xué)技術(shù)水準(zhǔn)和人員素質(zhì)不太高的情況下采用先進(jìn)的技術(shù)裝備，都是不現(xiàn)實(shí)的。而大力發(fā)展低成本自動(dòng)化技術(shù)，卻是潛力大，前景廣，投資省，見(jiàn)效快，可以收到事半功倍的經(jīng)濟(jì)效果，適合我國(guó)現(xiàn)階段的發(fā)展需要和國(guó)情。</p><p>　　1.3 剪切機(jī)的分類</p><p>　　剪切機(jī)的種類很多。對(duì)剪切機(jī)的分類，從不同的角度出發(fā)，有不同的分法。按剪切方式可分為橫剪和縱剪；按被剪切鋼板的溫度分為熱剪和

28、冷剪；按剪切機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式分為機(jī)械剪、液壓剪和氣動(dòng)剪；按機(jī)架的形式分為開(kāi)式剪和閉式剪；按剪切鋼板的品種又可分為鋼坯剪切機(jī)、鋼板剪切機(jī)、型鋼剪切機(jī)和切管機(jī)等。通常，按剪切機(jī)的剪刃形狀與配置等特點(diǎn)可分為平行刃剪切機(jī)、斜刃剪切機(jī)和圓盤(pán)剪切機(jī)。下面按剪切機(jī)的剪刃形狀的分類對(duì)三種結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行介紹：</p><p><b>　　1、平行刃剪切機(jī)</b></p><p>　　圖1.1

29、 平行刃剪切機(jī)</p><p>　　見(jiàn)圖1. 1 為平行刃剪切機(jī)示意圖。平行刃剪切機(jī)的兩個(gè)剪刃是彼此平行的，它通常用來(lái)在熱態(tài)下橫向剪切方形及矩形斷面的鋼坯。也可用來(lái)冷剪型材，將刀片做成成型剪刃來(lái)剪切非矩形斷面的鋼板。</p><p>　　平行刃剪切機(jī)按剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，分為上切式和下切式兩種型式。上切式剪切機(jī)的下剪刃是固定的，由上剪刃的上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行剪切。其剪切機(jī)構(gòu)通常采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)。

30、下切式剪切機(jī)的兩個(gè)剪刃都運(yùn)動(dòng)，剪切過(guò)程是通過(guò)下剪刃上升來(lái)實(shí)現(xiàn)剪切的。其剪切機(jī)構(gòu)通常有偏心軸式和浮動(dòng)式。平行刃剪切機(jī)，在工作時(shí)能承受的最大剪切力是它的主要參數(shù)，故人們習(xí)慣上以最大剪切力來(lái)命名。 </p><p><b>　　2、斜刃剪切機(jī)</b></p><p>　　圖1.2 斜刃剪切機(jī)</p><p>　　圖1.2為斜刃剪切機(jī)示意圖。斜刃剪切

31、機(jī)的一個(gè)剪刃相對(duì)另一個(gè)剪刃成某一角度放置。斜刃剪切機(jī)按剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)也可分為上切式、下切式和復(fù)合式等。</p><p>　?、偕锨惺叫比屑?這種剪切機(jī)的下剪刃平直而固定，上剪刃是傾斜的并上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)剪切。上切式斜刃剪通常是作為單獨(dú)設(shè)備，用來(lái)剪切寬的板材，當(dāng)板材厚度大于20mm時(shí)，可用在連續(xù)作業(yè)線上橫切板材，但要有擺動(dòng)輥道，另外，當(dāng)板材厚度大于25mm不能用圓盤(pán)剪切邊時(shí)，在連續(xù)作業(yè)線上的兩邊設(shè)置上切式斜刃剪進(jìn)行

32、切邊。</p><p>　?、谙虑惺叫比屑?這種剪切機(jī)的上剪刃是固定的，由下剪刃上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行剪切。由于它是下剪刃向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)行剪切，故不需要設(shè)置擺動(dòng)輥道，一般多用于連續(xù)作業(yè)線上橫切帶材。這種剪刃機(jī)的剪刃通常上剪刃是傾斜的，下剪刃是水平的。但近來(lái)采用上剪刃是水平的，下剪刃是傾斜的愈來(lái)愈多，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)證明，這種型式能夠保證鋼板的剪切面相對(duì)帶材中心線及表面垂直度。其缺點(diǎn)是由于壓板要放在下面而造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。</p&g

33、t;<p>　?、蹚?fù)合式斜刃剪:在連續(xù)式作業(yè)線上的尾部，為了將原來(lái)焊接起來(lái)的長(zhǎng)帶材分成一定重量的卷材，設(shè)有復(fù)合式斜刃剪切機(jī)。這種剪中間有固定的雙刃刀架，上下有活動(dòng)刀架，也稱上下雙層斜刃剪切機(jī)。當(dāng)帶材通過(guò)固定雙刃刀架上部，帶材由一臺(tái)卷取機(jī)卷取。當(dāng)需要分卷時(shí)，上活動(dòng)刀架下降切斷帶材，后面的帶材通過(guò)固定雙刃刀架下部，由另一臺(tái)卷取機(jī)卷取。</p><p><b>　　3、圓盤(pán)式剪切機(jī)</b&

34、gt;</p><p>　　圖1.3為圓盤(pán)式剪切機(jī)示意圖。這種剪切機(jī)的上下剪刃是圓盤(pán)狀的。剪切時(shí)，圓盤(pán)刀以相等于鋼板的運(yùn)動(dòng)速度做圓周運(yùn)動(dòng)，形成了一對(duì)無(wú)端點(diǎn)的剪刃。圓盤(pán)剪通常設(shè)置在板材或帶材的剪切線上，用來(lái)縱向剪切運(yùn)動(dòng)的板材或帶材。</p><p>　　圖1.3 圓盤(pán)式剪切機(jī)</p><p>　　1.4 本課題的研究意義及主要工作任務(wù)</p><

35、p>　　隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展和市場(chǎng)的全球化，市場(chǎng)對(duì)于鋼板的需求會(huì)進(jìn)一步加大，對(duì)于鋼板尺寸精度的要求也會(huì)進(jìn)一步提高。通過(guò)剪切機(jī)的優(yōu)化分析可以提高鋼板的剪切精度，提高鋼板的生產(chǎn)效率，降低設(shè)備的故障率，減少成品的成本，降低廢品率，提高鋼板在市場(chǎng)上的占有率。對(duì)于提高我國(guó)板材剪切技術(shù)，提升我國(guó)鋼鐵產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，為其他行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提高打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，以及振興民族經(jīng)濟(jì)具有較大的作用。</p><p>

36、　　畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)自動(dòng)剪切設(shè)備中剪切模塊結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行控制系統(tǒng)的改造。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的內(nèi)容就本人所做的主要工作展開(kāi)說(shuō)明，具體內(nèi)容如下：</p><p><b>　　第一章：緒論</b></p><p>　　第二章：自動(dòng)剪切設(shè)備的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　第三章：剪切機(jī)的方案分析及工作原理</p><p>　　第

37、四章：剪切機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　第五章：剪切機(jī)部分控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　第六章：總結(jié)</b></p><p>　　第二章 自動(dòng)剪切設(shè)備的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　在此次剪切機(jī)的設(shè)計(jì)中，分為機(jī)械部分設(shè)計(jì)和控制部分設(shè)計(jì)兩大部分。</p><p><b>　

38、　2.1 機(jī)械部分</b></p><p>　　機(jī)械部分設(shè)計(jì)即設(shè)計(jì)出能夠?qū)崿F(xiàn)剪切機(jī)功用的機(jī)構(gòu)組合。所謂機(jī)構(gòu)是人們將能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的各構(gòu)件（包括機(jī)架）的基本組合。</p><p>　　各種機(jī)器設(shè)計(jì)的共同問(wèn)題可以歸納成機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)學(xué)以及機(jī)構(gòu)機(jī)器的動(dòng)力學(xué)兩大部分來(lái)討論。</p><p>　　（1）機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)學(xué)：分析機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是為了研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的

39、可能性和確定性，并進(jìn)一步討論機(jī)構(gòu)的組成原理；機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)不考慮引起機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的力的作用，而從幾何的觀點(diǎn)來(lái)研究機(jī)構(gòu)各點(diǎn)的軌跡、位移、速度和加速度的求法，以及按已知條件來(lái)設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)的方法。</p><p>　?。?）機(jī)構(gòu)和機(jī)器的動(dòng)力學(xué)：研究在機(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)程中作用在機(jī)構(gòu)各結(jié)構(gòu)上的力分析和慣性力的平衡問(wèn)題；并研究確定機(jī)械效率的方法和已知力作用下機(jī)械的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以及作用力、運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量和這些構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系，即機(jī)械的

40、運(yùn)轉(zhuǎn)和調(diào)速問(wèn)題。</p><p>　　圖2.1 鋼板卷材整平自動(dòng)剪切設(shè)備的工藝流程圖</p><p>　　圖2.1為鋼板卷材整平自動(dòng)剪切設(shè)備的工藝流程圖。</p><p>　　圖2.2為鋼板卷材整平剪切機(jī)總結(jié)構(gòu)示意圖，剪切機(jī)的機(jī)械部分由放料機(jī)構(gòu)、校平機(jī)構(gòu)、防偏機(jī)構(gòu)、定尺裝置、剪切機(jī)、出料機(jī)構(gòu)組成。放料機(jī)構(gòu)是由原料架及恒張力控制裝置組成。帶材在夾送動(dòng)力作用下前進(jìn)，為

41、防止其自身的重心偏移造成的不良因素，設(shè)置恒張力控制，使得帶材以恒定阻力被夾送。校平機(jī)構(gòu)是由電動(dòng)機(jī)、蝸輪減速器、齒輪、夾送輥、保護(hù)膜架、保護(hù)膜放送裝置、制動(dòng)器構(gòu)成。電動(dòng)機(jī)經(jīng)蝸輪減速箱減速后，再通過(guò)齒輪傳動(dòng)使得夾送膠輥在同一線速下夾送帶材，同時(shí)，在夾送輥前上方設(shè)置保護(hù)膜放送架，配套制動(dòng)裝置，使得帶材在前進(jìn)過(guò)程中可穩(wěn)定的同定時(shí)貼上保護(hù)膜，以保證板材在下一個(gè)工序(拉伸或成型)時(shí)，盡量減少制品表面的傷痕。鋼板經(jīng)過(guò)整平有定長(zhǎng)裝置定長(zhǎng)，最后有平行刃剪

42、切機(jī)切斷，在由出料部分出料，完成整個(gè)過(guò)程。</p><p>　　圖 2.2 自動(dòng)剪切設(shè)備總結(jié)構(gòu)示意圖</p><p><b>　　2.2 控制部分</b></p><p>　　控制部分設(shè)計(jì)分為繼電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和可編程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及氣動(dòng)、電氣等機(jī)械系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)。</p><p>　　用繼電器、行程開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)

43、換開(kāi)關(guān)等有接觸點(diǎn)低壓電器構(gòu)成的電器控制系統(tǒng)，稱為繼電器控制系統(tǒng)。其特點(diǎn)是動(dòng)作狀態(tài)一目了然，但系統(tǒng)接線比較復(fù)雜，變更控制過(guò)程以及擴(kuò)展比較困難，靈活性和通用性比較差。</p><p>　　可編程控制器PLC是微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種以微處理器為核心的用作數(shù)字控制的特殊計(jì)算機(jī)。其基本工作原理是建立在計(jì)算機(jī)工作原理的基礎(chǔ)上的，即在硬件的支持下，通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)。<

44、/p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防建設(shè)。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的技術(shù)手段，在目前主要有兩個(gè)：電氣(電子)控制和流體動(dòng)力控制。流體動(dòng)力控制有三類：(1) 液壓控制，工作流體主要是礦物油；(2) 氣壓控制，工作介質(zhì)主要是壓縮空氣，還有燃?xì)夂驼魵猓?3) 射流技術(shù)，工作介質(zhì)有氣體也有液體，該技術(shù)在一些多管道的生產(chǎn)流程中得到應(yīng)用。</p><p>　　以下對(duì)液壓傳動(dòng)和

45、氣壓傳動(dòng)作了一下比較。</p><p>　　液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：（1）在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更多的動(dòng)力。在同等的功率下，液壓裝置的體積小，重量輕， 功率密度大，結(jié)構(gòu)緊湊；（2）液壓裝置工作比較平穩(wěn)；（3）液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；（4）液壓傳動(dòng)易于自動(dòng)化，它對(duì)液體壓力、流量或流動(dòng)方向易于進(jìn)行調(diào)節(jié)或控制；（5）液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)；（6）由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，液壓系

46、統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用都比較方便；（7）用液壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)比用機(jī)械傳動(dòng)簡(jiǎn)單。液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)：（1）液壓傳動(dòng)在工作過(guò)程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等）；（2）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫變化比較敏感，它的工作穩(wěn)定性很易受到溫度的影響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作；（3）為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價(jià)較貴，而且對(duì)工作介質(zhì)的污染比較敏感；（4）液壓傳動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)不易找出原因。</p>&l

47、t;p>　　氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：（1）空氣可以從大氣中取得，同時(shí)，用過(guò)的空氣可直接排放到大氣中去，處理方便，萬(wàn)一空氣管路有泄漏，除引起部分功率損失外，不致產(chǎn)生不利于工作的嚴(yán)重影響，也不會(huì)污染環(huán)境； （2）空氣的粘度很小，在管道中的壓力損失較小，因此壓縮空氣便于集中供應(yīng)(空壓站)和遠(yuǎn)距離輸送；（3）因壓縮空氣的工作壓力較低（一般為0.3—0.8MPa），因此，對(duì)氣動(dòng)元件的材料和制造精度上的要求較低；（4）氣動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單，管道不易堵塞，

48、也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補(bǔ)充、更換等問(wèn)題；（5）使用安全，沒(méi)有防爆的問(wèn)題，并且便于實(shí)現(xiàn)過(guò)載自動(dòng)保護(hù)。氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)：（1）氣壓傳動(dòng)裝置的信號(hào)傳遞速度限制在聲速（約340m／s）范圍內(nèi)，所以它的工作頻率和響應(yīng)速度遠(yuǎn)不如電子裝置，并且信號(hào)要產(chǎn)生較大的失真和延滯，也不便于構(gòu)成較復(fù)雜的回路，但這個(gè)缺點(diǎn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程不會(huì)造成困難；（2）空氣的壓縮性遠(yuǎn)大于液壓油的壓縮性，因此在動(dòng)作的響應(yīng)能力、工作速度的平穩(wěn)性方面不如液壓傳動(dòng)；（3）氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)出力較小，

49、且傳動(dòng)效率低。</p><p>　　結(jié)合此次所設(shè)計(jì)的剪切設(shè)備的具體情況，選取氣動(dòng)控制。</p><p>　　氣動(dòng)控制系統(tǒng)選用氣動(dòng)裝置中被廣泛采用的順序控制系統(tǒng)。根據(jù)JIS的定義；按照預(yù)先確定的順序或條件，控制動(dòng)作逐漸進(jìn)行的系統(tǒng)叫做順序控制系統(tǒng)。即在一個(gè)順序控制系統(tǒng)中，下一步執(zhí)行什么動(dòng)作是預(yù)先確定好的。前一步的動(dòng)作執(zhí)行結(jié)束后，馬上或經(jīng)過(guò)一定時(shí)間間隔再執(zhí)行下一步動(dòng)作，或者根據(jù)控制結(jié)果選擇下一步

50、應(yīng)執(zhí)行的動(dòng)作。</p><p>　　第三章 剪切機(jī)方案分析及原理</p><p>　　3.1 剪切機(jī)方案分析</p><p>　　如前所述，剪切機(jī)結(jié)構(gòu)分為平行刃剪切機(jī)、斜刃剪切機(jī)、圓盤(pán)剪切機(jī)三大類型。以下對(duì)其各自的特點(diǎn)進(jìn)行分析：</p><p>　?。?）斜刃剪切機(jī)：斜刃剪切機(jī)的剪切方式可分為上切式、下切式和復(fù)合式等類型。上切式斜刃剪切機(jī)的類

51、型中傳統(tǒng)形式主要有單面?zhèn)鲃?dòng)斜刃剪切機(jī)、雙面?zhèn)鲃?dòng)斜刃剪切機(jī)、下傳動(dòng)斜刃剪切機(jī)；現(xiàn)在為提高剪切質(zhì)量，也出現(xiàn)了上刀臺(tái)作擺動(dòng)或滾動(dòng)的擺式剪切機(jī)。斜刃剪切機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，應(yīng)用較廣，但是剪后的鋼板彎曲變形大，同時(shí)也不能用來(lái)進(jìn)行剖分剪切。</p><p>　?。?）圓盤(pán)式剪切機(jī)：其廣泛應(yīng)用于縱向剪切厚度小于20-30mm的鋼板及薄帶鋼。由于刀片是旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán)，因而可連續(xù)縱向剪切運(yùn)動(dòng)著的鋼板或帶鋼。由于上述特點(diǎn)，目前

52、各國(guó)都在研究擴(kuò)大圓盤(pán)剪剪切厚度的范圍。圓盤(pán)剪通常設(shè)置在精整作業(yè)線上，用來(lái)將運(yùn)動(dòng)著的鋼板的縱向邊緣切齊或切成窄帶鋼。根據(jù)其用途可將圓盤(pán)剪分為兩種型式：剪切板邊的圓盤(pán)剪和剪切帶鋼的圓盤(pán)剪。圓盤(pán)剪切機(jī)在連續(xù)剪切鋼板的同時(shí)要對(duì)其切下的板邊進(jìn)行處理，通常在圓盤(pán)剪后面設(shè)置碎邊機(jī)，將板邊剪成碎段送到專門(mén)的滑槽中去。此外，對(duì)于薄帶帶也有用卷取機(jī)來(lái)處理的，其缺點(diǎn)是需要一定手動(dòng)操作，卸卷時(shí)要停止剪切等。</p><p>　?。?）平

53、行刃剪切機(jī)：平行刃剪切機(jī)的剪切方式有上切式和下切式兩種。平行刃剪切機(jī)通常采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。剪切過(guò)程的特點(diǎn)是：剪切開(kāi)始時(shí)，上剪刃下降，幾乎達(dá)到與鋼板接剪切長(zhǎng)的鋼板時(shí)，壓板先壓住鋼板，然后進(jìn)行剪切。這種剪切方法鋼板不會(huì)產(chǎn)生彎曲；活動(dòng)壓板保證剪切斷面較垂直；機(jī)架不承受剪切力；由于能縮短剪切周期的間隙時(shí)間，提高了剪切生產(chǎn)率。</p><p>　　通過(guò)上述幾種剪切機(jī)的對(duì)比，決定選用平行刃剪切機(jī)。</p

54、><p>　　3.2 剪切機(jī)的工作原理</p><p>　　通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)：剪切過(guò)程是由壓入變形和剪切滑移兩個(gè)階段組成，剪切過(guò)程的實(shí)質(zhì)是金屬塑性變形的過(guò)程。</p><p>　　如圖3. 1所示，當(dāng)上剪刃下移與鋼板接觸后，剪刃便開(kāi)始?jí)喝脘摪?，由于P力在開(kāi)始階段比較小，在鋼板剪切斷面上產(chǎn)生的剪切力小于鋼板本身的抗剪能力，因此鋼板只能發(fā)生局部塑性變形，故這一階段

55、稱為壓入變形階段。隨著上剪刃下移量增加，鋼板壓入變形增大，力P也不斷增加。當(dāng)剪 刃壓入到一定深度，即力P增加到一定值時(shí)，鋼板的局部壓入變形阻力與剪切斷面的剪切力達(dá)到相等，剪切過(guò)程處于由壓入變形階斷過(guò)渡到剪切滑移階段的臨界狀態(tài)。當(dāng)剪切力大于鋼板本身的抗剪能力時(shí)，鋼板沿著剪切面產(chǎn)生相對(duì)滑移，開(kāi)始了真正的剪切，這一階段被稱為剪切滑移階段。在剪切滑移階段，由于剪切斷面不斷變小，剪切應(yīng)力也不斷變小，直至鋼板的整個(gè)斷面被剪斷為止，完成一個(gè)剪切過(guò)程。

56、</p><p>　　下面分析一下剪切過(guò)程中作用力的變化。為了便于分析，我們忽略剪刃與鋼板之間的摩擦力、剪刃的間隙、鋼板的重量以及其它因素。</p><p>　　圖3.1 剪切過(guò)程作用力圖</p><p>　　由圖3.1看出，當(dāng)剪刃壓入鋼板后，上下剪刃對(duì)鋼板的壓力P形成一力偶Pa，次力矩使鋼板轉(zhuǎn)動(dòng)，但在鋼板轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，將遇到剪刃側(cè)面的阻擋，即剪刃側(cè)面給鋼板以側(cè)推力

57、T，則上、下剪刃的側(cè)推力又構(gòu)成另一力偶Tc，力圖阻止鋼板轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著刀片的逐漸壓入，鋼板轉(zhuǎn)動(dòng)角度不斷增大，當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度Y后便停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)兩個(gè)力矩平衡，即</p><p><b>　　式 （3-1）</b></p><p>　　假設(shè)在壓入變形階段，沿面積x和0.5Z(這里取鋼板寬度為1)上的單位壓力均勻分布且相等，則</p><p><b

58、>　　式 （3-2）</b></p><p><b>　　式 （3-3）</b></p><p>　　式中z一為剪刃壓入鋼板的深度。</p><p>　　由圖3.1中的幾何關(guān)系，得</p><p><b>　　式 （3-4）</b></p><p><

59、b>　　式 （3-5）</b></p><p>　　將式(3-3), (3-4), (3-5)代入式(3-1)中可得，剪切時(shí)，鋼板的轉(zhuǎn)角γ與剪刃壓入深度z的關(guān)系</p><p><b>　　式 （3-6）</b></p><p>　　由式（3-6）可知，剪切過(guò)程中作用力及其變化規(guī)律：剪切力隨著Z的增加而變化，當(dāng)剪切力P為最大值

60、后，鋼板開(kāi)始產(chǎn)生滑移。剪切力P的值是同單位剪切抗力τ有關(guān)。</p><p>　　單位剪切抗力τ并非常數(shù)，其數(shù)值大小和鋼板材質(zhì)、剪切溫度、剪切速度、剪刃形狀、剪刃間隙及相對(duì)切入深度等因素有關(guān)。單位剪切抗力τ的確定有實(shí)驗(yàn)曲線法和理論計(jì)算法兩種。以下對(duì)影響單位剪切抗力τ的因素進(jìn)行定性的描述：</p><p>　?、俳饘傩再|(zhì)：金屬材料的強(qiáng)度極限越高，則單位剪切抗力越大;塑性越低，對(duì)應(yīng)于剪斷時(shí)的相對(duì)

61、切入深度越小，即金屬斷的越早。因此單位剪切抗力與金屬的強(qiáng)度和塑性有關(guān)。</p><p>　?、诩羟袦囟龋轰摪寮羟袝r(shí)的溫度越高，單位剪切抗力越小，對(duì)應(yīng)于剪斷時(shí)相對(duì)切入</p><p><b>　　深度則越大。</b></p><p>　　③變形速度：熱剪時(shí)，理論上變形速度與剪切速度成正比關(guān)系，單位剪切抗力隨變形速度增加而增加;冷剪時(shí)，剪切速度對(duì)單

62、位剪切抗力的影響很小，一般可不加以考慮。</p><p>　?、芗羧袀?cè)向間隙：剪刃側(cè)向間隙的大小，可以使剪切時(shí)的受力狀況發(fā)生變化。當(dāng)側(cè)向間隙由零逐漸增大時(shí)，鋼板的受力狀況分別為壓縮→剪切→彎曲狀態(tài)，側(cè)向間隙過(guò)小或過(guò)大都會(huì)使單位剪切抗力增加。因此，合理選擇和保持剪刃側(cè)向間隙的大小，對(duì)于正確使用剪切機(jī)是十分重要得。</p><p>　　⑤刀鈍半徑：刀鈍半徑的大小，直接影響單位剪切抗力的大小。刀

63、鈍半徑越大，刀就越不“快”，剪切抗力就越大。但在壓入階段剪切力的計(jì)算中，不考慮刀鈍半徑的影響是允許得。</p><p>　　⑥剪切斷面的寬高比b/h：當(dāng)b/h小于1時(shí)，τ與b/h幾乎無(wú)關(guān);當(dāng)b/h大于I時(shí)，τ值隨b/h的增大而迅速增大。</p><p>　　除上述因素影響外，壓板、剪刃與鋼板的摩擦系數(shù)及剪刃的兒何形狀等因素，對(duì)單位剪切抗力也都有一定的影響，但這些因素相對(duì)來(lái)說(shuō)影響很小，可以忽

64、略不計(jì)。</p><p>　　第四章 剪切機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　自動(dòng)剪切設(shè)備的剪切機(jī)模塊是由支架、上刀架、下刀架、氣缸、壓板裝置、剪刃、曲軸等幾大部分組成。</p><p>　　圖4.1為設(shè)計(jì)的剪切機(jī)模塊裝配圖。</p><p>　　圖4.1 剪切機(jī)模塊裝配圖</p><p><b>　　4.1

65、 支架</b></p><p>　　根據(jù)剪切機(jī)的外形及內(nèi)部要求，支架的材料選擇為：HT200，表面淬火的鑄件。外形如圖4.2所示。</p><p>　　由于所設(shè)計(jì)的為平行刃剪切機(jī)，刀刃通常是由連桿機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)，因此在支架的中下部設(shè)計(jì)一個(gè)mm的通孔，用來(lái)安裝軸。支架上部有一寬度為50mm的導(dǎo)軌槽，剪切機(jī)工作時(shí)，下刀刃不動(dòng)，上刀刃沿槽往下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行剪切，在設(shè)計(jì)支架時(shí)保證槽的垂直度。上

66、刀架帶動(dòng)上剪刃上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，為了使其路線與工作臺(tái)時(shí)刻保持垂直，需要一墊塊來(lái)壓緊刀架。而剪切機(jī)的下刀架則是通過(guò)3個(gè)M24的六角螺栓固定在支架上。支架上半部有2個(gè)螺紋孔，工作臺(tái)通過(guò)M36的內(nèi)六角螺釘來(lái)固定在支架上。為了提高剪切鋼板的精度，安裝在兩個(gè)支架之間的工作臺(tái)必須得有高的平行度，所以在設(shè)計(jì)支架時(shí)必須保證加工精度。在支架上還有厚度為20的肋，用來(lái)加強(qiáng)支架的強(qiáng)度。所設(shè)計(jì)的支架外形高度為1500mm,而實(shí)際剪板高度為1250mm,適合工人操作

67、，在特殊情況下，為配合整條生產(chǎn)線，需要提高剪板高度，支架底部留有兩個(gè)mm的通孔，可以將支架安裝在一底座上面，來(lái)達(dá)到所需的剪切鋼板的高度。</p><p><b>　　圖4.2 支架</b></p><p><b>　　4.2 上刀架</b></p><p>　　在此次剪切機(jī)設(shè)計(jì)中，上刀架放置于兩個(gè)支架之間，用于安裝上刀塊

68、，刀架的材料選擇為H200的表面淬火的鑄件，外形如圖4.3所示。</p><p>　　在平行刃剪切機(jī)中，有兩種剪切方式：上切式和下切式?，F(xiàn)所設(shè)計(jì)的為上切式，也就是說(shuō)下剪刃固定不動(dòng)，上剪刃往下運(yùn)動(dòng)。上剪刃通過(guò)8個(gè)M20的內(nèi)六角螺釘固定在刀架上，要確保剪刃安裝的垂直度，刀架與剪刃接觸面必需要要有高的粗糙度要求。通常上剪刃式剪切機(jī)采用連桿機(jī)構(gòu)，雖然它運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)都很簡(jiǎn)單，但是被剪切的鋼板易彎曲，剪切斷面不垂直，以致影響剪

69、切后鋼板的工藝線上的順利運(yùn)行。因此在此次剪切機(jī)上刀架的設(shè)計(jì)中，加上了一個(gè)壓板，刀架上方有兩個(gè)螺紋孔，用來(lái)固定壓板裝置，連接面也得有一定的粗糙度值。刀架兩邊帶有拉環(huán)，它和連桿用mm的銷連接，再用mm的銷進(jìn)行固定，然后通過(guò)連桿來(lái)拉動(dòng)刀架上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)剪切動(dòng)作。</p><p>　　圖4.3 上刀架示意圖</p><p><b>　　4.3 壓板裝置</b></p&

70、gt;<p>　　如上述所提到的，由于工作臺(tái)上鋼板的沒(méi)有平齊，高度不同，導(dǎo)致剪切機(jī)很難保證剪切精度，這就需要使用壓板裝置來(lái)把鋼板壓緊在工作臺(tái)上。壓板裝置是由導(dǎo)軌座、彈簧、壓板、導(dǎo)軌、調(diào)節(jié)螺母、彈性墊圈7個(gè)部分組成。</p><p>　　整個(gè)壓板裝置的工作過(guò)程如下：剪切開(kāi)始時(shí)，上刀刃下降，連接在刀架上的導(dǎo)軌座跟著下降，下方的壓板也往下移動(dòng)；由于上剪刃和壓板存在高度差，在往下移動(dòng)中，壓板先接觸到鋼板，彈

71、簧被壓縮，產(chǎn)生足夠的力來(lái)壓緊鋼板來(lái)進(jìn)行剪切；鋼板切斷后，上刀架回程，螺母和彈性墊圈起到了緩沖作用，最終上剪刃上升到原始位置，一次剪切過(guò)程完成。壓料力的大小可以用調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺母來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　導(dǎo)軌座的長(zhǎng)度為1200mm，高為60mm,中間均勻分布了7個(gè)導(dǎo)軌筒，以便于合理有效地起到導(dǎo)軌的作用。導(dǎo)軌座是用兩個(gè)M16的六角頭螺栓與上刀架固定在一起，導(dǎo)軌是直接焊接在壓板上面，結(jié)構(gòu)如圖4.4所示。</p&g

72、t;<p>　　導(dǎo)軌座的材料選用A3，它直接是安裝在刀架上的，因此在連接表面保證一定的粗糙度，最重要的是它的導(dǎo)向性要好，能保證導(dǎo)軌垂直上下移動(dòng)。調(diào)節(jié)螺母和螺母都是標(biāo)準(zhǔn)件，分別選用的是M16和M24。所選擇的彈簧是圓柱形螺旋壓縮彈簧，直徑D1為mm，中徑D2為mm它所產(chǎn)生的的彈簧力是用來(lái)抵消慣性力，并使壓板在剪切過(guò)程中緊緊壓牢鋼板。彈簧力必須適當(dāng)，不能太大但也不能太小。彈簧力太大往往導(dǎo)致產(chǎn)生不必要的動(dòng)態(tài)力和過(guò)度磨損。彈簧力太

73、小，就不能產(chǎn)生足夠的力來(lái)壓緊鋼板，結(jié)果往往導(dǎo)致鋼板剪切得不垂直，所以要合理地調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺母來(lái)使彈簧發(fā)揮作用。</p><p>　　圖4.4 壓板裝置示意圖</p><p><b>　　4.4 剪刃</b></p><p>　　在此次剪切機(jī)設(shè)計(jì)中，剪切機(jī)的兩塊剪切刃分別裝在上下刀架上。我們只所以把部分叫做剪切機(jī)，就是因?yàn)樗芷鸬郊羟械淖饔谩Ｓ捎谒?/p>

74、剪切的鋼板最大寬度為1200mm，并且考慮到上刀架和壓軌的長(zhǎng)度，把剪刃的長(zhǎng)度定為1260mm，寬度定為40mm。由于所剪切的是鋼板，而不是紙張和木板之類的，這次所設(shè)計(jì)剪切機(jī)的剪刃承受著巨大的沖擊力和剪切力，所以要求刀刃必須具備高的強(qiáng)度和硬度，同時(shí)還要具備一定的塑性和韌性。剪切機(jī)在工作的時(shí)候，剪刀刃口與被剪切鋼板的接觸面并不是剪刀刃的全厚度。也就是說(shuō)，剪刀刃與被剪切鋼板的接觸面積與鋼板的硬度和強(qiáng)度有一定的關(guān)系，對(duì)塑韌性好、強(qiáng)度較低的鋼板，

75、接觸的面積就較大，剪刀刃口所受的剪切應(yīng)力相對(duì)較?。粚?duì)強(qiáng)度高、硬度高、塑性差或板材厚度大的鋼板，則剪刀刃口與所承受的剪切力就相對(duì)較大。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，為了能使材料順利的剪切下來(lái)，后者往往還要承受較大的沖擊力，產(chǎn)生蹦齒的情況就非常容易發(fā)生。因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須合理選擇剪刃材料。</p><p>　　選擇剪刃材料時(shí)考慮到兩種材料9SiCr和6CrW2Si。9SiCr是十分常用的合金工具鋼之一，它淬透性好、耐磨性好

76、、強(qiáng)度高、價(jià)格相對(duì)便宜。但在進(jìn)行熱處理時(shí)，要求其組織均勻性要好，且在淬火及低溫回火后脆性較大。因此，9SiCr材料主要用于制作板牙、絲錐、鉆頭、絞刀、冷軋輥等承受沖擊較小的刃具產(chǎn)品，作為剪刀刃用材僅限于輕剪刃方面。而且，在剪刀片刃口的設(shè)計(jì)上，一般采用圓形刃口或直剪刀。此外，為了充分發(fā)揮9SiCr的優(yōu)點(diǎn)、克服韌性差的弱點(diǎn)，在熱處理工藝的設(shè)計(jì)上，一般選擇等溫淬火等熱處理工藝，使其產(chǎn)生下貝氏體組織，從而獲得較高的韌性指標(biāo)。經(jīng)查，9SiCr的熱

77、處理是采用860℃ 淬火+320℃回火，獲得HRC54～57的硬度值。但是，在實(shí)際工作中卻反應(yīng)出脆性大的特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)不同溫度的熱處理以后，可以看出其韌性指標(biāo)(包括裂紋擴(kuò)展功和裂紋擴(kuò)展時(shí)間)并沒(méi)有得到很好的改善，因此9SiCr不適用。而6CrW2Si鋼是在鉻硅鋼的基礎(chǔ)上加入了一定量的鎢而形成的鋼種，因?yàn)殒u有助于在淬火時(shí)保存比較細(xì)的晶粒，而使回火狀態(tài)下獲得較高的韌性。6CrW2Si鋼具有比4CrW2Si和5CrW2Si,鋼有較高的淬火硬度和一

78、定的高</p><p>　　在GB1299《合金工具鋼技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)中，6CrW2Si屬于耐沖擊工具用鋼，而9SiCr是量具刃具鋼之一。經(jīng)以上兩種材料的比較，并為了提高剪切精度，此剪切機(jī)選用6CrW2Si鋼作為剪刃材料。</p><p><b>　　4.5 曲軸</b></p><p>　　曲軸在曲柄壓力機(jī)中是很重要的零部件，在此次剪切機(jī)設(shè)計(jì)中

79、我們也用到了曲軸。它的主要作用是同過(guò)連桿來(lái)拉動(dòng)剪刃作上下剪切運(yùn)動(dòng)。曲軸受力復(fù)雜，故制造條件要求較高。一般選用45號(hào)鋼鍛制而成。鍛比一般取2.5~3。有些大型的曲軸則用合金鋼鍛制。如40Cr、、18CrMnMoB，鍛比需要大于3。對(duì)于小型的國(guó)內(nèi)有些制造廠用球墨鑄鐵QT60-2鑄造。鍛制的曲軸加工后需要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，有時(shí)還要在兩端切割試件進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)，對(duì)于大型曲軸，有時(shí)在支承頸和曲柄頸中心處鉆深孔，以改善淬透性，提高機(jī)械性能。外形如圖4

80、.5所示。</p><p>　　曲軸是安裝于兩個(gè)支架之間，和支架連接處使用滾動(dòng)軸承。曲軸支承頸需加以精車或磨光()，確保曲軸能自由旋轉(zhuǎn)。大軸為一個(gè)階梯軸，最大直徑為mm,長(zhǎng)度為1340mm，二級(jí)軸直徑為mm,兩端留有直徑為mm，長(zhǎng)度為19mm，用來(lái)安裝軸承。小軸的直徑為mm,長(zhǎng)度為1290mm。在中部開(kāi)一小孔，用螺栓連接連桿。頂部通過(guò)使用連接器直接和氣缸相連。</p><p><b&

81、gt;　　圖4.5 曲軸</b></p><p><b>　　4.6 滾動(dòng)軸承</b></p><p>　　軸承是支承軸頸的部件，根據(jù)軸承工作的的摩擦性質(zhì)，可分為滑動(dòng)摩擦軸承（簡(jiǎn)稱滑動(dòng)軸承）和滾動(dòng)摩擦軸承（簡(jiǎn)稱滾動(dòng)軸承）兩類。在滾動(dòng)軸承工業(yè)還不發(fā)達(dá)的時(shí)候，滾動(dòng)軸承的精度尚不能滿足精度要求，因此一般都采用滑動(dòng)軸承。隨著滾動(dòng)軸承工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在已有能提供高精

82、度、高剛度的滾動(dòng)軸承。</p><p>　　滾動(dòng)軸承比滑動(dòng)軸承，優(yōu)點(diǎn)是：滾動(dòng)軸承可以在無(wú)間隙，甚至在預(yù)加載荷條件下工作，有利于提高剛度；滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)小；滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑比滑動(dòng)軸承容易，可以用潤(rùn)滑脂，如果用油，則做需的流量也比滑動(dòng)軸承小。因此選擇滾動(dòng)軸襯，由于它是標(biāo)準(zhǔn)件，所以直接選擇相應(yīng)的型號(hào)。</p><p><b>　　4.7氣缸</b></p>

83、<p>　　氣動(dòng)技術(shù)是以壓縮空氣為介質(zhì)來(lái)傳動(dòng)和控制機(jī)械的一門(mén)專業(yè)技術(shù)。由于它具有節(jié)能、無(wú)污染、高效、低成本、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械和生產(chǎn)線上。</p><p>　　由于該設(shè)計(jì)的剪切機(jī)用于工業(yè)生產(chǎn)中，自身的體積比較大，所選取的氣缸要能提供足夠的動(dòng)力來(lái)滿足剪切所需的力。設(shè)計(jì)中選擇了CS1單出桿活塞氣缸，參數(shù)如下：</p><p>　　缸徑（mm）

84、 250</p><p>　　使用流體 空氣</p><p>　　動(dòng)作方式 雙作用</p><p>　　耐壓試驗(yàn)壓力 </p><p>　　最高使用壓力 </p><p>　　最低使用壓力 </p><

85、p>　　環(huán)境和流體溫度 </p><p>　　活塞速度 </p><p>　　緩沖 氣緩沖</p><p>　　給油 不需要</p><p>　　圖 4.6 氣缸運(yùn)動(dòng)示意圖</p><p>　　氣缸的行程選為30

86、0mm，如圖4.6為氣缸運(yùn)動(dòng)示意圖，單出桿氣缸要能擺動(dòng)，這就得必須在氣缸底部連接一個(gè)單耳環(huán)，來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)功能。</p><p><b>　　4.8 其它零件</b></p><p>　　在剪切機(jī)零件裝配中，還有軸承端蓋、軸承擋圈、墊片、螺栓、螺釘、圓柱銷、工作臺(tái)、連接器等其他零部件在裝配圖中都有表示，詳見(jiàn)裝配圖。</p><p>　　第五章 剪切

87、機(jī)部分控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　剪切機(jī)的控制系統(tǒng)部分采用可編程控制器PLC控制系統(tǒng)。</p><p>　　可編程控制器是20世紀(jì)60年代末在美國(guó)首先出現(xiàn)的，目的是用來(lái)取代繼電器，以行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)頒布的可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)可編程控制器做了如下定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序

88、的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌湎嚓P(guān)外圍設(shè)備，易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的設(shè)計(jì)。</p><p>　　可編程控制器是面向用戶的專用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，具有許多明顯特點(diǎn)：1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；2）編程直觀、簡(jiǎn)單；3）適應(yīng)性好；4）功能完善，接口功能強(qiáng)。</p&

89、gt;<p>　　可編程控制器對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，是一種無(wú)接觸點(diǎn)設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝，因此可在初步設(shè)計(jì)階段選用可編程控制器，在實(shí)施階段再確定工藝過(guò)程。</p><p>　　圖5.1 氣動(dòng)系統(tǒng)回路設(shè)計(jì)圖</p><p>　　由于本人畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是剪切機(jī)剪切模塊的結(jié)構(gòu)部分，因此以下僅對(duì)部分控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。</p><p>　　對(duì)于氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主

90、要就是回路設(shè)計(jì)。在此次剪切機(jī)課題設(shè)計(jì)任務(wù)中，氣動(dòng)和液壓系統(tǒng)的回路設(shè)計(jì)極其相類似，僅僅只是氣動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)所用的介質(zhì)一個(gè)是氣體另一個(gè)為液壓油的區(qū)別。</p><p>　　以氣動(dòng)回路系統(tǒng)為例，圖5.1為氣動(dòng)回路原理圖。氣動(dòng)系統(tǒng)回路其工作原理流程是利用一個(gè)雙電控三位四通電磁換向閥，通過(guò)電磁得失電情況改變整個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)，使氣缸兩個(gè)腔室沖氣或者排氣，來(lái)驅(qū)動(dòng)活塞桿的伸長(zhǎng)和縮短，從而使得上刀架上升和下降；并且該三位四通電磁換向

91、閥具有中位機(jī)能。</p><p><b>　　第六章 總結(jié)</b></p><p>　　此次畢業(yè)論文的課題是自動(dòng)剪切設(shè)備的設(shè)計(jì)，從總體上來(lái)講，是一次機(jī)電一體化設(shè)計(jì)，分為機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩大部分。在機(jī)械系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)中對(duì)支架、上刀架、下刀架、氣缸、壓板裝置、剪刃、曲軸等幾等剪切機(jī)的幾大部分分別進(jìn)行了細(xì)致的設(shè)計(jì)；控制系統(tǒng)部分主要采用可編程控制器PLC控制系統(tǒng)，由于

92、此次設(shè)計(jì)重點(diǎn)部分在于剪切機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所以只是大概介紹了一下PLC控制。</p><p>　　在設(shè)計(jì)中遇到不少的困難，雖然在畢業(yè)設(shè)計(jì)正式進(jìn)行前，老師帶我們參觀了一企業(yè)的自動(dòng)剪切設(shè)備，由于當(dāng)時(shí)對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)不太了解，因此沒(méi)有真正地去收集資料，只是在參觀時(shí)拍了幾張照片，所以在后來(lái)的設(shè)計(jì)中造成了不小的困難。通過(guò)指導(dǎo)老師的幫助，以及大量的實(shí)物資料的補(bǔ)充，使自身不斷得到了鍛煉，同時(shí)也克服了一個(gè)又一個(gè)困難。</p>

93、<p>　　通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)自身四年來(lái)所學(xué)到的機(jī)械方面知識(shí)做了一個(gè)比較充分地綜合運(yùn)用。設(shè)計(jì)即將畫(huà)上一個(gè)句號(hào)。雖然自己設(shè)計(jì)的思路有不成熟的地方，有些地方甚至有可能出現(xiàn)些小的錯(cuò)誤；但是這次設(shè)計(jì)使自身的機(jī)械專業(yè)素養(yǎng)得到了新的修業(yè)，有了明顯的提高。設(shè)計(jì)的結(jié)束意味著自己從事機(jī)械事業(yè)的開(kāi)始，前面的路對(duì)于我來(lái)說(shuō)很長(zhǎng)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>&l

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105、uckland．1993．</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)四年時(shí)間的學(xué)習(xí)之后，在導(dǎo)師***的指導(dǎo)下完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)工作。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和求實(shí)的工作作風(fēng)對(duì)我在校期間的學(xué)習(xí)起到了關(guān)鍵作用，并將在畢業(yè)以后的工作和學(xué)習(xí)中使我受益。臨別之際，祝福老師身體健康，生活幸福。</p><p>　　在課題的研究過(guò)