飞剪机剪切机构设计【5张CAD图纸和说明书】
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飞剪机
剪切
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说明书
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新乡学院 2012届毕业论文,50棒材飞剪机剪切机构的设计,1 飞剪机概述,飞剪机的剪切工艺主要包括：对连轧生产线上的轧件实施切头、切尾，切定（倍）尺，以及事故处理和轧件的样品剪切等。飞剪机的分类方法有很多种，主要有：按照轧制线上生产钢材的品种不同分为，钢坯飞剪机、板带飞剪机、型钢飞剪机和高速线材飞剪机等；按其机体结构和剪切形式不同分为，曲柄连杆式飞剪机、摆式飞剪机、滚筒式飞剪机、圆盘式飞剪机；按工作方式又可分为连续式飞剪机、起停式飞剪机和连续起停复合式飞剪机。,剪切机构应满足的设计要求,飞剪机的剪切速度应与轧件同步，最理想的状态是在剪切时，飞剪机的剪刃在轧件运动方向上的速度应等于或略大于轧件运动速度（俗称抛钢）。但此时必须要考虑飞剪机剪切时的动态速降。为保证轧件剪切断面（平直）质量，要求飞剪机的一对剪切刀片在剪切过程中作平移（平行移动）运动，剪刃间的刀片侧隙应尽可能保持不变，同时，两刀片始终与轧制中心线相垂直。,剪刃的运动轨迹应是一条封闭曲线，在剪切段应尽量平直，在剪切过程中要求剪切速度均匀，并且不能出现相碰卡死现象。剪切完后，剪刃仍恢复到固定的初始位置，不影响轧件自由通过。应能根据不同的轧件厚度，甚至轧件形状，合理方便地调整剪刃侧隙及重合量，以保证剪切工艺的正常实施。尽量减少参与剪切运动的机构零部件的数量和重量，以降低剪切机构运动的惯量值（即飞轮矩），减少速度变化量，提高飞剪机剪切机构的灵敏性稳定性和定位精度，从而提高飞剪机的剪切定尺精度。,合理配置适合于飞剪机的同步机构及前后设备，如夹送测速辊，或末架轧机，拨钢管（槽）等。此项因飞剪机结构选型及工作方式不同而不同，以保证飞剪机剪切速度与轧件速度始终保持线性系从而保证剪切定尺精度和剪切质量。,剪切机构功能,为满足生产工艺要求，飞剪机具有下列三种运动方式；(1)启停剪切 该飞剪机前置一光电信号接收器，当轧件经过光电接收器时即发出剪切信号，飞剪机自动启动剪切。(2)连续剪切 当出现堵钢事故时，该飞剪机可以连续运转，每转一圈可以剪切一次，将轧件碎断成一段一段的短料，有收集装置收集。(3)冲动爬行 为了保证剪切的精度，在调整和对准剪刃时，控制系统可以使剪刃部分微动并以很慢的速度转动，达到所要求的角度或位置。,剪切机构正常工作要求,为保证棒材生产线的正常轧件，飞剪机正常工作必须满足一下条件；(1)飞剪机的作业率必须和轧机的作业率相协调，保证轧机作业率的充分发挥。(2)剪切时，刀刃在轧件运动方向上的分速度应与轧件运动速度保持一定关系，使轧件与剪切过程中有一定的张力，以保证剪切后轧件头部和尾部的质量，避免发生堆钢事故。（3）能够完成剪切工艺要求轧件的材质、温度、速度以及断面范围。 (4)保证所剪切的断面符合要求，以方便与后面轧机的咬入符合成品的质量标准。（5）按轧制工艺的要求，剪切轧件的头尾尺寸应保证在规定的偏差范围之内，避免增加金属损失。,飞剪机剪切机构设计,根据上下刃的运动轨迹必须是闭合曲线，并且返回时不阻碍轧件继续运动的要求，采用四连杆机构中的曲柄摇杆结构最为合适，如下图2.3.1所示，曲柄长度是一个重要参数，除了要考虑曲柄存在的条件外，还要注意一下几个方面的内容；（1）曲柄在剪切区内其剪刃应基本垂直切入的轧件，且切入速度应逐渐减少。（2）在剪切区内，剪刃水平速度Vx的变化应与轧件速度Vo相匹配。（3）保证上下刃有足够的开口度和角加速度。若开口度太小有可能出现在不剪切时轧件冲击剪刃，角加速度太小，可能会出现轧件在进入剪切点时尚未达到匀速。曲柄的长短十分重要，其大小会影响到电机功率、转速及剪刃的咬入角。曲柄太短且轧件直径太大，其咬入角就会很大，这样就增大剪切力矩，一般以43为宜；增长曲柄的长度R又会加大上下曲柄回转中心点的距离，从而使飞剪机本体的体积呈立方的关系增大。所以，曲柄的长短应合理的设计。（4）在结构允许且能保证适当重叠量的情况下尽量减短剪刃的长度b，这样可在不加大设备体积的情况下，加大曲柄的长度；确定R、b的长度后，应按以下几点要求考虑四连杆机构中其余杆件的长度。第一点，所设计的各杆长度应符合曲柄摇杆四杆机构的杆长条件。第二点，确保从剪切开始到剪切结束的过程中剪刃的间隙应该逐渐减小并有一定的重叠量，剪刃间隙一般为0.10.3mm，剪刃重叠量一般为25mm。第三点，在剪切过程中，剪刃始终垂直轧件表面。,1 摇杆 2 连杆 3 曲柄 4 剪刃 剪切机构运动简图则有；cos=（L-b-h/2）/R=1-h/2R Rh/2（1-cos ）式中；h-轧件的直径，mm； L-剪臂的长度，mm； B-剪刃的长度，mm； R-曲柄回转半径，mm； -咬入角，（）。,飞剪机传动结构设计,1电机 2联轴器 3制动器 4内齿轮 5齿轮（一） 6齿轮（二）7飞轮 8曲柄 9连杆 10摇杆 11刀架 12剪刃 13轧件 飞剪机传动结构 电机输入功率、转速、经联轴器传递到齿轮（一），在经过Z1、Z2、Z3、Z4、Z5三级齿轮传动到8、9、10构成的曲柄摇杆机构，刀架11固定在连杆9上，当上下剪刃相遇时就完成一次剪切。飞轮7通过铰制孔螺栓以及销子和齿轮（二）固定在一起。正常剪切时内齿套4和齿轮（二）结合，飞轮不起作用。当剪切大断面轧件需要飞轮加入时，用拨叉拨动内齿套4和齿轮（一）、齿轮（二）同时结合，这样就可以带动飞轮来完成剪切任务。其中序号4到序号12等零部件构成了飞剪机本体部件。,剪切机构运动学分析,曲柄回转半径计算 切头时剪刃转速计算切尾时剪刃转速计算 剪切初始角计算飞剪机主轴转速计算,剪切机构受力分析,1 摇杆 2 连杆 3 曲柄 4 剪刃 剪切力分析以剪切过程中轧件刚被咬入时作静力分析，此过程中忽略由摇杆、曲柄和连杆产生的惯性力。连杆2和剪刃4作刚性连接，曲柄3和连杆2铰接，剪切轧件的过程中剪刃受到垂直轧件的剪切力P以及水平方向的力T。对于连杆2在节点C处受到曲柄的驱动力，水平方向为T1，垂直方向为P1，在节点B处受到摇杆1的作用力F，F在水平方向上的分力为T2，在垂直方向上的作用力P2.当四连杆机构ABCD各杆的长度确定后，由于为咬入角，为连杆与刀架的夹角都已知，那么，此时摇杆1与连杆2之间的夹角，利用三角函数关系就可以计算出 。,剪切机构力的计算,垂直剪切力计算水平作用力的计算水平动载荷计算 水平方向总作用力计算,主轴剪切力矩和电机功率计算,飞剪主轴上剪切力矩计算 电动机功率计算,剪刃垂直重叠量调整,如下图所示，安装或更换剪刃时，首先要确认将要安装的上下剪刃尺寸是否一致，将上下剪臂2安装的侧面转到垂直位置，测量出上下剪臂2之间的空间尺寸，再根据将要安装的上下剪刃的具体尺寸，确定出垫片3的厚度，使上下剪刃剪切面在垂直方向上重叠量为2mm。由于剪刃在设计时内孔有5mm的偏心量，所以可以实现此过程。安装时先将垫片3放进剪臂沟槽内，将剪刃和垫片完全接触，再用螺栓5和螺母6、垫圈7将剪刃3固定在上下剪臂2上，若上下刃的重叠量达不到要求，重新调整垫片3的厚度。,1 连杆 2 剪臂 3 垫片 4 剪刃 5 剪刃螺栓 6 螺母 7 垫圈 剪刃的安装调整本设计是在所学理论知识为指导的基础上，对启停式飞剪机的剪切机构进行的分析设计计算。本次设计所学到的知识及经验归纳如下；（1）飞剪机的剪切机构采用曲柄摇杆机构，保证了剪刃的运动轨迹形成的是闭合曲线，并且返回时不阻
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