1、毕业设计曲柄摇杆式剪切机的设计 The design of the crank rocker flying shear班级 机电 111 学生姓名 朱正亚 学号 1162207146 指导教师 李晓娟 职称 教师 导师单位 机械教研室 论文提交日期 2014.12 徐州工业职业技术学院毕业设计任务书课题名称 曲柄摇杆式剪切机的设计 课题性质 产品设计类 班 级 机电 111 学生姓名 朱正亚 学 号 162207146 指导教师 李晓娟 导师职称 讲 师 摘要本剪切机为曲柄摇杆式剪切级，其特点是将刀架作成杠杆形状，将其一端固定在曲柄轴的端部，另一端固定在摆杆上，使得曲柄轴转动时，刀架能够作平移
2、运动，则令固定在刀架上的刀片能够作垂直或近似的垂直于轧件的运动，从而使得剪切断面能够比较平整。本次设计主要考虑到近现代工业的发展，带钢的轧制速度逐渐提高，产品的尺寸精度要求日趋严格，对材料的剪切断面的平整度的要求越来越高等因素，在本次设计中对剪切力、剪切力矩、电动机的工作功率进行了计算，并根据此选取了符合工作要求的电动机。还对飞剪机内的齿轮的模数以及尺寸进行了计算，对曲轴进行了尺寸的确定以及进行了强度的校核。通过选材以及计算，使得设计的各零件的确定符合国家标准，使该次设计的飞剪机完全符合这次的设计要求，工作安全可靠。关键词：曲柄摇杆式、剪切力、曲轴、校核AbstractThe flying s
3、hear is crank rocker- type, which is characterized by forming the knife rest into lever type, and fixing one end on jackshaft while the another on oscillating bar.So the knife rest can make translationmotion following the rolling of jackshaft which orders the blades fixed on the knife rest make vert
4、ical- rolling or approx vertical- rolling to get a smooth cut section.Allow for the development of modern industry, the improment of plate band rolling,the rising requirment of dimensional accuracy and the planeness of shearingarea，the shearing force and the shearing moment is calculated accurately
5、as well as the operating power of electromotor,on the basis of which, appropriate electromotor was selected.Besides the modulus and size of gear in flying shear is calculated ,the size of the bent axle is confirmed and the strength is checked. All parts live up to national standard by means of selec
6、ting material and calculation,so The flying shear fit the design requirements totally,safety and reliable.Keywords: crank rocker, shear force, crankshaft, respectively目录摘要 .IIIAbstract.IV目录 .V第一章 绪论 .61.1 冷轧带钢生产概况和发展方向 .61.1.1 冷轧带钢生产在国民经济中的地位 .61.1.2 剪切机的基本介绍及发展情况 .61.2 剪切机的工艺要求 .81.3 剪切长度的调整方式 .101
7、.3.1 起动工作制飞剪的调长方式 .101.3.2 连续工作制飞剪的调长方式 .131.4 飞剪的类型、特点及工作原理 .151.4.1 飞剪的类型 .151.4.2.各类飞剪的特点及工作原理 .15第二章 设计方案的比较 .212.1 剪切机的基本要求 .212.2 各种剪切机设计方案的比较 .222.3 方案的确定 .31第 3 章 剪切力和电动机功率计算 .323.1 剪切力的计算 .323.2 剪切机的电动机功率计算及选取 .343.3 剪切机内的齿轮设计： .353.4 剪切轴的设计及校核 .403.5 输入轴的设计及校核 .48参考文献 .57致谢 .58第一章 绪论1.1 冷轧
8、带钢生产概况和发展方向1.1.1 冷轧带钢生产在国民经济中的地位冷轧带钢生产在国民经济中占有十分重要的地位。随着汽车的制造、食品罐头、容器包装、精密仪器、房屋建设、机械制造和船舶工业的迅速发展以及家用电器和各种日常生活的需求量成倍增长，对冷轧带钢的需求量也迅速增加。当前，大力发展冷轧带钢的生产，逐渐提高冷轧带钢在轧钢产品中的比重，迅速提高冷轧带钢的质量，不断增加冷轧带钢的产品，满足各个工业部门的，特别是与人民生活密切相关的，轻纺织工业和日用电器，生活用具等。以及外贸出口对冷轧带钢急剧增加的需要，是重型机械制造和钢铁生产部门面临的一项重要而又十分紧迫的任务。1.1.2 剪切机的基本介绍及发展情况
9、飞剪是在轧件运动过程中将轧件切断的一种剪断机。它通常装设在连续式轧机的作业线上，亦可装设在独立的横切机组、连续镀锌和电镀锡等作业线上。随着中小型轧机产量的增加，剪切品种，规格和定尺长度范围的扩大，飞剪的形式和结构得到了相应的发展，在中小型轧钢车间的应用的也更广泛。在生产中使用的飞剪，其类型是很多的。飞剪按用途可分为切头飞剪和定尺飞剪两大类。切头飞剪又有曲柄式和滚筒式两种；定尺飞剪又有滚筒式、滑座式、摆式和曲柄式等几种。应用较广泛的飞剪形式有圆盘式飞剪、滚筒式飞剪、双臂杆飞剪、曲柄回转式飞剪和摆式飞剪等。随着现代连续式带钢轧机轧制速度的提高（热轧速度达到 30 米/秒以上；冷轧速度超过 40 米
10、/秒） ，飞剪的剪切速度也在提高。剪切带钢的品种、规格和定尺范围也在不断扩大；为了满足不同的要求，出现了各种型式的飞剪。国内几台比较先进的飞剪的结构特点和主要性能见表滚筒式飞剪应用比较广泛，剪刃作简单的圆周运动，可以剪切运行速度较高的带钢。但由于剪切断口质量不好，用作定尺飞剪时，剪切带刚厚度一般不大于 12 毫米。为了剪切厚度较大的带材，保证剪切断口的平整，往往采用剪刃作平面平移运动的曲柄式飞剪。但这种飞剪结构复杂，运动机构质量较大，对剪切速度有一定的限制。带钢连轧车间近来多采用摆式飞剪，剪刃作平面平移运动，剪切断口质量好。摆式飞剪可分为滑块式和曲柄式两种。滑块摆式飞剪通过改变曲柄转速及刀架摆
11、副调整尺寸，由于定尺调节方便，曾广泛地用于定尺剪切。滑块摆式飞剪有上摆式和下摆式（即刀架摆动连杆处于剪切主轴上方或下方）两种结构型式。下摆式飞剪的惯性力很大，大型飞剪不宜采用下摆式。不论上摆式或下摆式飞剪，都有较大的惯性力，而惯性力的大小与速度平方成正比，从而限制了剪切速度的提高。迄今其剪切速度仍未超过 1.8 米/秒。当增设惯性力平衡装置后，改善了飞剪的动力特性，提高了工作平稳性，剪切速度可以接近 4 米/秒。近年来摆式飞剪在结构上有了重大改进。上刀架与主动曲轴相铰接，并增设平衡配重，即得到曲柄摆式飞剪，剪切速度可达 5 米/秒。1.2 剪切机的工艺要求飞剪的工艺要求：1） 能把运动着的轧件
12、窃取形状不规则的头、尾和剪成规定的长度，并且长度尺寸公差与剪切断面质量符合国家有关规定。2） 根据产品品种规格的不同和用户的要求，在同一飞剪上能剪切多种定尺长度。3） 能满足轧机和机组生产率的要求。4） 剪切定尺长度时，剪刃在轧件运动方向的瞬时分速度 应与轧件运v动速度 相等或大 23，即 =（11.03） ；切头时，应略大于轧件速度，v0v0即 =1.1 ；切尾时，应略小于轧件速度，即 =0.90 ，以促使被切掉部分离v0开轧件本体。当在剪切定尺寸长度的轧件时，刀刃的瞬时速度如果小于轧件的运动速度，则刀刃将阻碍轧件的运动，就会使轧件产生弯曲，甚至轧件顶在刀刃上而产生轧件缠刀事故。反之，如果在
13、剪切时刀刃瞬间速度比轧件运动速度大很多，则在轧件中产生较大的拉应力。这样，一方面会影响轧件的剪切质量，另一方面会增加飞剪的冲击负荷，或者使轧件在送料辊道上打滑而损伤轧件的表面。根据飞剪的基本工艺要求与工作特点，飞剪通常是由剪切机构、调节剪切长度机构、剪刃间隙调整机构与传动装置组成。设计飞剪时，设备机构和电机型式，应力求减少转动惯量，以便于快速起动飞剪和把剪刃准确制动到规定的位置。由于电子技术的发展，现在带钢连轧车间的剪切机组设置了电子计算机或微型计算机自动控制系统。可以简化飞剪的机械结构、提高剪切机组的产量、改善剪切质量。现代化板带车间的生产率很高，生产工艺对带钢飞剪的要求也不断提高，主要有以
14、下几点：1） 飞剪应能在一定温度条件下剪切规定的各种材质、各种宽度和厚度的带材，其生产率必须与生产作业线的生产率相适应；2） 剪切时，剪刃在带钢运动方向的速度水平分量 必须与带钢运行速vx度 保持一定关系，保证剪切时带钢不被阻挡亦不被拉断（冷剪时不超过材料vB的弹性极限） 。因此，在切头和定尺剪切时 应等于或略大于 ，而在切尾时xB要求 略小于 ；xB3） 剪切时，飞剪上下剪刃宜作平面平移运动，上下剪刃垂直或近似垂直与带材表面，并保持适当的侧隙和重合度；4） 飞剪应能按规定剪得定尺长度的板材，或定长的切头；5） 定尺飞剪剪得带钢的断口应当平直且垂直于带材的轴线，长度公差应符合要求；切头飞剪剪切
15、后带钢的头部或尾部的形状应有利于下一工序饿咬入；6） 从飞剪的结构上应减少往复运动构件，降低运动构件的质量和加速度，从而减少惯性力和动载荷。为了实现上述各项工艺要求，飞剪本体设置有剪切机构、空切机构、匀速机构、刀片侧隙调节结构、主副齿侧隙消除机构、传动机构；辅助装置有夹送、矫正及切头收集装置。为了在连续轧制不停机的情况下能够进行分卷还设有快速导向装置。飞剪的具体结构形式，取决与飞剪的工作制度、剪切尺寸范围、剪切精度以及调节定尺长度的方法等，也与配置的电气、电子控制系统有关。为了满足剪切多种定尺的要求，必须设置空切机构。它有机械的、液压的等形式。为了保证剪切瞬时剪切速度的水平分量与带钢运行速度的
16、同步，应设置匀速机构，或称同步机构。常见的匀速机构有双曲柄匀速机构、径向匀速机构、非圆齿轮匀速机构、曲柄长度可调匀速机构以及电动匀速装置等。夹送矫正机构设置在轧机与飞剪之间与飞剪组成一体，可以保证带钢顺利地进入飞剪、测定带钢运行速度，在冷轧机组中还兼有维持张力恒定的作用。该机构对带钢进行的粗矫正，仅能保证带钢顺利地进入上下剪刃间。1.3 剪切长度的调整方式根据工艺要求，飞剪要将轧件剪切成规定长度；对于定尺飞剪，还要能剪切多种定尺长度。因此，要求飞剪的剪切长度能够调整。将轧件送往飞剪 2 进行剪切（见图 1051） ，通常是用专门的送料辊 1，或利用轧机最后一架的轧辊进行的。如果轧件运动速度 为常数，而飞剪每隔 tv0秒剪切一次轧件，则被剪下的轧件长度 L 为)(0tfLv即被剪下的轧件长度等于在相邻的两次剪切间隔时间 t 内轧件所走过的距离。当 为常数时，剪切长度 L 与相邻的两次剪切间隔时间 t 成函数关系。上0述公式就是飞剪调长的基本公式。由公式可知，只要改变相邻两次剪切间隔时间 t 便可得到不同的剪切长度。对于不同的工作制度的飞剪，改变时间 t 的方法亦不相同。1.3.1 起动工作制飞剪的调长方式起动工作制飞剪用于剪切轧件的头、尾和剪切长度较长而速度较小的轧件。飞剪的起动和制动是自动进行的，当轧件头部作用于装设在飞剪后的光电管或机械开关（见下图 a）
