钢筋自动矫直机 钢筋自动切断机 钢筋自动弯曲机钢筋折弯机毕业设计说明书

1、 XX大学毕业设计题 目：数控钢筋快速多角度折弯装置 姓 名：* 学 院：机 械 学 院 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级：0 9 0 1 学 号：2 0 0 9 0 0 0 * 指导老师：* 2013年6月5日1、 课题名称： 数控建筑钢筋多角度快速折弯装置2、 课题研究背景：随着国内经济和城市化的发展，建筑业是我国国民经济发展的支柱产业，建筑用钢材是建筑工程用基础材料之一，对建筑业的发展起着举足轻重的作用。2008年以来，国内新增建筑钢材产能产线数量占现有总数的两成以上。建筑用钢筋是高层建筑大型工程承重结构，抗震设计最佳选材。我国土木工程、房屋建筑的主要结构形式是钢筋混凝土结构。据粗

2、略估计，全国每年用于混凝土结构件配筋，包括非预应力钢筋和预应力钢筋，总重超过5000万吨，约占钢材使用量的一半。我国混凝土配筋用钢筋品种较多，有:热轧钢筋(带肋、光面)，冷轧带肋钢筋，精轧螺旋钢筋，冷拉钢筋，变形钢筋(冷轧扭、冷轧螺旋、扭耳等)，热处理钢筋，低碳冷拔丝(在逐步淘汰)，普通松弛，低松弛预应力钢丝，钢绞线等等。钢筋是土木混凝土结构中的关键材料，其强度等级直接影响建筑工程质量和安全。三、课题研究意义：钢筋弯曲机是建筑业常用的工程机械之一，主要是将钢筋加工成各种形状以满足生产需要，随着工业生产的发展，各种钢筋制品广泛地应用在现代工程领域的各个方面，如建筑、船舶、航天等行业，尤其在建筑上

3、应用非常广泛。因此，有很多技术人员正在研究钢筋弯曲机，以实现高效率的生产。当前我国正在大力发展基础建设及城市化建设，各种建筑耗费了大量的钢筋，其中钢箍加工的效率和质量是最难解决的问题之一，钢箍不仅使用量非常大，而且形状和尺寸变化复杂，尺寸精度要求高，钢箍的制作在原钢筋加工中是劳动强度大，人力物力消耗大，低效率，低质量保证的环节。随着我国建筑行业的快速发展，为了响应政府及各建筑单位对钢筋制做自动化技术的迫切要求，急需一种适用特殊范围钢筋弯曲机。通过对比现今各种钢筋弯曲机的性能，不难发现仍有很多的不足之处，各零部件仍有很大设计余量，还有很大的发展改进潜力。因此，需要在原有各种钢筋弯曲机的基础上，对

4、原有的传动能力和承载性能进行改进，设计一种满足高水准工程建设的需要，并且尽可能的扩大对钢筋的适用范围。四、国内外发展现状与趋势：（1）国外行业整体现状及发展趋势在发达国家己经普遍采用工厂化生产建筑用钢筋加工产品，如意大利OSCAM公司、奥地利EVG公司、德国PEDAX公司和美国KRB公司等，他们采用钢筋数控弯箍机、切断机、弯曲机、调直弯曲切断于一体的加工机械，可建成钢筋加工中心，为施工企业生产建筑用钢筋加工产品，或者提供钢筋加工企业的成套设备。具体的说，OSCAM公司的弯曲机可以将钢筋弯曲成螺旋状，大直径钢筋自切断的端头非常整齐、加工效率高；EVG公司生产的钢筋自动弯箍机采用程序控制，按照所需

5、箍筋的尺寸、形状和数量生产，自动化程度高、加工速度快、操作方便、形状尺寸一致性好，可生产标准化的钢筋加工产品。 （2）国内行业的整体现状及发展趋势总体而言，我国钢筋加工机械的技术水平总体上比较落后，所生产的钢筋等产品，主要品种规格少、结构形式比较传统、自动化程度差、制造精度较低、创新力不强，参与国际竞争能力弱。具体上由于传统的弯曲加工逐渐适应不了加工精度和通用性的要求，基于绕弯工艺的弯曲机成为了最普遍的弯曲加工方式。我国的弯曲机从70年代开始起步，小规模生产制造一些简易的弯曲件，结构形式为机械传动并以手动辅助，80年代初形成一定的规模。其中以GW40A型钢筋弯曲机为代表。GW40A采用蜗轮蜗杆

6、传动，通过齿轮变速箱调节弯曲速度，弯曲操作机构由机体台面上的带有插入孔的插入座、工作圆旁、中，山柱、拨叉和档料架等组成，利用可逆转换开关通过操作手动直接控制电动机来进行启动、停闭弯曲及换向动作，弯曲角度的精度靠操作工人的技术水平保证，而不能依靠机器本身结构设计的先进性、合理性来保证，工人的劳动强度也比较大。弯曲机可以对钢筋进行不同弯曲角度的弯曲加工，通用性有了一定的提高，但同一种弯曲件只能有一种弯曲角度，且加工精度不高，自动化水平仍比较低。随着计算机技术的快速发展，其应用已广泛的渗透并影响着社会生产和社会生活的各个领域，并在全球形成了一场新的技术革命。数控系统便是计算机技术在机械制造领域的一种

7、典型应用，它集计算机、机械加工、微电子和自动控制等多项技术子一体，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项高新技术。随着数控技术的发展和在生产过程中的广泛应用，传统的机械工业的产业结构和生产模式发生了深刻的革命性的变化。数控技术应用于各种建筑机械当中，同时也制造出了数控弯曲机。数控技术应用于弯曲机上使加工精度和速度提高，生产效率大幅度增长，加工质量得到极大完善，并实现了人工很难做到的对各种复杂弯曲条件的自动加工。最近几年钢筋弯曲机也是在全速的发展，各项投入都在增加。下图(图1-1)为最近五年内钢筋弯曲机的行业总投资的发展情况。图1-1钢筋弯曲机的行业总投资的发展情况从上图可以看出，最近五年钢筋弯曲

8、机仍然是在持续的发展中，行业的投入依然在增加，钢筋弯曲机的市场需求也在增加，因此钢筋弯曲机值得我们进行进一步的研究，对其进行优化，使其更加完善。近来国产钢筋弯曲机的生产、使用呈现快速增长的趋势，其传动方案主要有两种，即带一两级齿轮一蜗轮蜗杆传动及带一三级齿轮传动，其中以带一两级齿轮一蜗轮蜗杆传动方案的弯曲机的生产、应用较为普遍，市场占有率高。随着所需加工弯曲的钢材尺寸逐渐加大，钢材技术性能的不断改良，在使用中发现有弯不动的情况或者电机发热严重的现象。从理论上讲，可以通过增加驱动电机的功率来解决此类问题，但这会增加产品的生产及使用成本，因此设计生产性价比优良的钢筋弯曲机一直是生产厂家努力的目标。

9、国内设计工作者很早就对此问题进行了研究，但相关文献主要探讨钢筋弯曲变彤所需功率的大小，而未涉及传动方案不同对其的影响，亦未见国外对此问题的研究报道。因此，对钢筋弯曲机传动方案进行改变，提出一种传动方案的改良思路进行研究，以提高弯曲机的性能是非常必要的。五、钢筋弯曲机的工作原理钢筋弯曲机的具体工作原理为：电动机提供的动力，经过齿轮减速机构传递给工作圆盘，带动其工作盘转动。钢筋的弯曲就主要在其工作圆盘上来实现的。工作盘上装有两根轴，分为心轴和工作轴，轴上通过套上不同厚度的套筒以改变两轴之间的距离，方便弯曲不同直径的钢筋。当工作盘转动时，心轴和工作轴都在转动，由于心轴在转动中心上，圆盘虽在转动，但其

10、位置却并未移动。此时，工作轴就可以绕其心轴做圆弧运动。此时将钢筋插入工作圆盘中的心轴和成型轴之间就可以将钢筋弯曲成型了。通过控制转动角度就可以控制弯曲角度。当弯曲不同直径的钢筋时，只需将工作圆盘上的心轴和成型轴的套筒更换即可。例如，当弯曲细钢筋时，心轴和成型轴都换成粗直径的轴套即可，但注意轴套的大小要合适。当弯曲粗直径的钢筋时，心轴换成细直径的，成型轴换成稍细直径的，更换时要考虑钢筋弯曲的角度和最小钢筋直径。而弯曲段的长度则由电机控制并将信号由编码器反馈给控制器实现控制，弯曲结束后利用切断装置切断。6、 设计（论文）的主要内容 数控建筑钢筋多角度快速折弯装置毕业设计主要研究内容6.1动力的选择

11、目前，各种数控机床采用的动力主要有:步进电机，电液伺服马达及伺服电机，三相异步电机。步进电机优点步进电机相对普通电机来说，他可以实现开环控制，即通过驱动器信号输入端输入的脉冲数量和频率实现步进电机的角度和速度控制，无需反馈信号。但是步进电机不适合使用在长时间同方向运转的情况，容易烧坏产品，即使用时通常都是短距离频繁动作较佳。 相对伺服电机来说，伺服电机内部通过安装旋转编码器实现了反馈控制，伺服电机可以达到的转矩要高于步进电机，但是价格相对也高，所以在转矩能满足的情况下，推荐用步进电机。 步进电机配合驱动器使用，很多驱动器都支持细分功能，即实现很小的步进角，控制更精确。伺服电机与电液伺服马达的比

12、较伺服电机又称为执行电机，具有服从控制信号要求而动作的职能，信号到来之前转子静止不动，信号到来之后转子立即转动，信号消失转子立即停止转动。将输入的电压信号变换为轴上的角速度或角位移输出，转轴的转向和转速则随信号电压的方向和大小而定，并能带动一定大小的负载，在自动控制系统中作为执行元件。华中理工大学新型电机厂生产的三相交流永磁同步伺服电机(STZ系列)130机座号有4Nm、5Nm、6Nm、7。5Nm、10Nm、15Nm;175机座号有18Nm、27Nm、36Nm、45Nm、54Nm。电机采用高工作温度、高磁能积的永磁材料，气隙磁场为正弦波，电机运行不仅输出功率大，而且低速运行平稳。电机可装光电编

13、码器，亦可装旋转变压器，也可装失电制动器。我们采用的是130STZ15一2型，它的额定功率为3.4千瓦，额定转速是2500rpm。目前国外生产的钢筋自动成型加工机采用的原动力为电液步进马达，它属于增量式数字控制的电液伺服元件，通常由步进电机和控制阀接受数字电路发出的脉冲序列信号，进行信号的转换和功率放大，从而驱动液压马达输出功率信号。电液步进马达的输出为输入脉冲数成比例的角位移，或与输入脉冲频率成比例的角速度。用电液步进马达进行直线的数字位移或速度控制时，必须通过齿轮和滚珠轮旋转运动变成直线运动，从而使传动装置结构变得很复杂，且传动部件的间隙及结构柔度还会降低控制精度。它主要由步进电机和液压转

14、矩放大器组成(直接反馈式液压伺服机构)，输入脉冲时，减速齿轮带动阀芯旋转，液压马达不动，阀口开启，压力油经滑阀的阀口进入液压马达，马达旋转，反馈螺母又使阀芯返回零位，使液压马达停止旋转。如果连续输入脉冲，则马达以一定的速度旋转;改变输入脉冲的频率就可改变其转速。其工作流程如图3一1所示。从以上分析可以看出:电液伺服马达主要组成部分为步进电机及液压马达。实际工作中，通过步进电机对液压马达进行控制，步进电机将数控电路输入的电脉冲信号转换成角位移并经功率放大器后由减速齿轮带动滑阀的阀芯旋转，达到对液压马达的控制。而伺服电机直接将数控电路中的电压信号转化为轴上的角位移输出，简化了控制过程，使得故障率大

15、大减少，同时控制精度得到了很大提高。动力源是保证系统稳定运行的前提，选择动力主要依据是否能满足数控钢筋成型机的功率要求及是否易于完成控制任务。随着电动机控制技术的发展和大功率电子器件的出现，步进电动机的功率和控制问题都得到很好的解决。由于钢筋加工需要很大的作用力，因此在最初的设计过程中，动力的选择成为最重视的问题。根据所设计钢筋自动成型加工机的高频率，大负荷，作时间长的特点，结合上述几种动力的优缺点，最终采用步进电机作为动力。要求使用的步进电机功率相对较大，而目前国内大多数厂家只生产小功率的步进电机，为了寻找到所需的电机，通过大量的调研工作，最后找到需要的电机，它们是130BYG系列三相步进电

16、动机非常适合钢筋自动成型加工机的使用。这种电动机具有输出功率大，驱动系统的安全性高等特点。6.2送料进给方向传动方案的选择（1） 机械部分的设计 通过两摩擦齿轮所提供的摩擦力带动钢筋沿进给方向运动，下边为电机控制的主动轮，上方为上下可调节的压紧轮，示意图如下： （2） 控制部分的设计 下边主动轮由三相异步电机驱动，可通过旋转编码器精确控制钢筋的进给。而上方通过螺旋夹紧控制摩擦力的大小，适合不同直径的钢筋。6.3矫直机构的设计 目前国内生产的建筑用小直径钢筋均是以盘条形式向用户供货，用户在使用时需要对钢筋进行调直。而现在国内的钢筋调直切断机的钢筋调直原理都是利用外力使钢筋反复弯曲，同时使钢筋部分

17、地处于塑性变形，形成一种与钢筋的原始曲率相反的残余变形，从而达到调直的目的。常用的调直机构如图1、图2所示。这种调直机构可以在360。方向上形成与钢筋原始曲率相反的反弯曲率，调直效果比较理想。 图1 普通光圆钢筋调直机构 图2 带肋钢筋调直机构 为减小机器尺寸，考虑简化调直机构。钢筋拉直原理利用对钢筋施加沿轴线方向的拉力，使其产生塑性变形，从而达到拉直的目的。如图3所示，钢筋在前后两对导向轮(摩擦轮)的牵引下，以匀速向右运行。如果摩擦轮对钢筋的摩擦力足够大，使得钢筋沿轴线方向被拉直时产生残余的塑性变形，那么弯曲的钢筋就会被矫直。右边的摩擦轮由电机经减速机构传动，左边的摩擦轮则由钢筋与摩擦轮之间

18、的摩擦力带动。 图3 钢筋拉直机构简图 图4 钢筋拉直受力分析6.4弯曲装置的设计折弯装置如图所示，弯曲轴可以通过改变装在轴上的轴套的厚度来改变弯曲钢筋的直径。滑块可以沿着槽左右滑动，用以改变弯曲心轴和成形轴的相对位置，从而便于对钢筋的不同角度的弯曲。6.5切断装置的设计液压式钢筋切断是运用液压技术对钢筋进行切断的机械，自动化程度高，操作方便。构造：液压式钢筋切断机主要有液压传动系统、切断机构、发动机、机体等组成。工作原理：由一台电动机带动柱塞式液压泵，推动切断用活塞。切断机构的工作原理：在切断活塞中间装有中心阀柱及弹簧，当空转时，由于弹簧的作用，使中心阀柱离开液压缸的中间油孔，高压油则从此也

19、经偏心轴道流回油箱。在切断时，一人力推动活塞，使中心阀柱堵死液压缸的中心孔，此时由柱塞泵来的高压油经过油阀进入液压缸中，产生高压推动活塞运动，活塞带动切刀进行切筋。此时压力弹簧的反推力作用大于液压缸内压力，阀柱便退回原处，液压油又沿中心油孔的油路流回油箱。切断活塞的回程是依靠板弹簧的回弹力来实现。6.6总体布置为了配合好各部分工作的顺利且有效的进行，各结构的布置如下：七、文献查阅概况【1】王良文王新杰钢筋弯曲机传动方案的比较本书以目前使用最广泛的MCS-51系列单片机为主，介绍其工作原理、内部各种部件的结构、应用编程及外部扩展技术。本书是采用汇编语言和C语言相对照的编写方式，同时通过实例介绍汇

20、编语言和C语言的混合编程。【2】阐述钢筋弯曲机的构造和工作原理中国五金交易城2012-12-12引用日期2012-12-12【3】张士宏，许沂等塑性加工技术的新进展锻压技术，2001，(6)本书凝炼了近20年来国内外塑性加工主要新技术的发展成果，反映了国际塑性加工技术的当前水平。本书也涵盖了作者团队十几年来在塑性加工领域所做的一些重要工作和科研进展。该书对于材料加工领域研究生、企业研发人员和科研工作者了解有关塑性加工方面的新进展与国内外动态有重要作用。【4】徐杜，蒋永平柔性制造系统原理与实践北京：机械工业出版社，2001本书以制造业为背景，全面概括地介绍了CIMS环境下的FMS系统、CIMS和

21、FMS的基本原理、系统结构、关键技术以及最新思想和方法，介绍了一个典型FMS实例的组成结构、FMS的信息流等。【5】盂进礼，卫青珍等新型全直齿圆柱齿轮传动弯曲机山西机械，2000：7375【6】曾纪进自动弯管机的设计和钢筋弯曲机的改进轻工机械，1998，3(12)【7】熊晓红，杨泽发，李从心数控弯管机控制系统机械与电子，1995，(1)本书提出了一种集散式的三级控制模式，并介绍了应用于数控弯管机的硬件结构和软件功能。【8】张建钢，胡大泽数控技术武汉：华中科技大学出版杜，2000本书较全面、详细、深入浅出地阐述了数控技术的基本知识。【9】田福祥，王珍管材弯曲加工新技术锻压机械，2002，(3)本

22、书论述了零半径弯曲、中频感应弯曲、热应力弯曲及激光弯曲成形等管材弯曲加工最新技术的原理、特点和工程应用。【10】胡勇，王呈方弯管工艺中回弹、伸长和成形半径的确定方法锻压机械，1997，(1)：3537本文根据弯管加工理论、实验研究和大量实践，总结出了对管材弯曲加工成形精度有重要影响的回弹、伸长和成形半径等参数的确定方法，并可用智能弯管测量仪测取上述数据，以用于指导生产。【11】何卫平，钟夏娣数控弯管机弯管过程仿真系统Tubemod的研究+西北工业大学学报，1997，15(3)：360364数控弯管机弯管过程仿真系统建立了系列数控弯管机床的几何、运动、变形、调试及干涉测试的总体仿真模型和完整的模

23、具库及导管库。该系统采用数控指令驱动、能直接从弯管数据库中读取程序，进行装夹、弯曲、回弹等数控弯管全过程的三维动态显示，并可进行干涉检测处理。【12】胡忠中频感应局部加热弯管回弹的研究应用力学学报，1996，(6)：8188对中频感应局部加热弯管在不同钢管材料及规格、不同弯曲半径及弯曲角度等工艺参数时的加载和卸载的力能参数、应力应变进行了理论分析和实验研究。提出了中频感应局部加热弯制大直径钢管的回弹理论，计算结果与有限元模拟结果以及实际弯制的、和等钢管弯头实测的回弹量吻合良好。【13】胡福泰异型管材与型材无模弯曲工艺理论及实验研究：博士学位论文齐齐哈尔：东北重型机械学院，1995【14】王同海

24、管材塑性加工技术北京：机械工业出版社，1998【15】邵作之自动中频弯管机床及工艺锻压机械，1998，(5)本书分析了国产系列大型中频弯管机床的主要特点，讨论了其推弯工艺的工艺方案。该系列机床加工能力强，能够利用计算机自动控制弯管过程。【16】王志强，刘晓飞管和板的热应力弯曲工艺锻压技术，2000，(3)本文对管和板的热应力弯曲的工艺方案、变形规律及工艺参数的影响进行了试验研究 ,据此制定了具体的弯管和圆柱面的成形工艺 。【17】廖常初PLC编程及应用北京：机械工业出版社，2002本书以西门子公司的S7200 PLC为例，介绍了PLC的工作原理、硬件结构、指令系统、最新版编程软件和仿真软件的使

25、用方法。【18】齐从谦，王士兰PLC技术及应用北京：机械工业出版社，2000本书从实际应用出发，介绍PLC的结构、原理及功能等基础知识，重点介绍美国GE公司生产的GE-I系列PLC和我国上海香岛机电制造有限公司生产的ACMY系列PLC的硬件构成、控制指令和编程方法。八、设计（论文）提交形式：毕业设计图纸毕业设计计算说明书外文翻译资料九、进度安排第四周：相关资料的搜集，英语文献的翻译及编写开题报告。第五周：相关资料的搜集，英语文献的翻译及编写开题报告。第六周：弯曲机构的细节设计。第七周：切断机构的细节设计。第八周：进给机构和夹紧机构的细节设计。第九周：电动机的计算与选型。第十周：液压装置的计算与

26、设计。第十一周：接近开关的安装及信号的处理。第十二周：总体布局。第十三周：弯曲机的总体优化设计及绘图。第十四周：弯曲机的总体优化设计及绘图。第十五周：弯曲机的总体优化设计及绘图。第十六周：弯曲机的总体优化设计及绘图。第十七周：编写设计计算说明书，形成毕业设计全部文件，准备答辩。第十八周：毕业答辩。十、指导教师意见 签 名： 年 月 日16数控钢筋快速多角度折弯机摘要钢筋弯曲机是建筑工地必不可少的机械，能有效的提高生产效率，减少工人劳动强度，提高钢筋弯曲精度。本文所设计的钢筋弯曲机适用于弯曲5-10毫米的钢筋，其先通过矫直装置对盘条钢筋进行矫直，然后弯曲装置对钢筋进行弯曲，满足一定长度后，钢筋切

27、断装置进行切断。该弯曲机工作转速满足弯曲要求，使加工效率高、加工精度高、劳动强度小。钢筋的弯曲角度由PLC通过控制步进电机来实现，能实现弯曲角度的自动化。与目前实际应用的各种钢筋弯曲机相比，本机有一大特点就是能够对弯曲现在建筑用钢中的长钢筋，解决了目前弯曲机由于空间限制不能一次装夹快速弯曲的问题，而且弯曲形状可控，调节方便，性能稳定。本文对V带轮、轴和一些关键零部件进行了设计计算，并对轴、键和带等关键部件进行了力学分析计算和强度校核，表明该钢筋弯曲机完全符合设计要求。关键词：钢筋矫直机构；钢筋弯曲机构；钢筋剪切机构；滑块 Numerical control reinforcing multi-

28、angle bending machineAbstractRebar bending machine is essential for construction machinery, can effectively improve the production efficiency, reduce the workers labor intensity and improve the bending precision. This article rebar bending machine is suitable for the design of bending 5-10 mm reinfo

29、rcement,witch first through straightening device for wire rod steel bar straightening and then bending device for steel bar bending ，and steel cutting device cut it to meet a certain length.The bending machines work speed satisfy the requirement of bending, makes the machining efficiency, high preci

30、sion,and easy . The angle is realized by PLC wicth controll the step motor , can realize automatically . Compared with the practical application of all kinds of steel bar bending machine, this machine has one big characteristic wicth is able to bend steel of long bar, now the problem witch is limite

31、d by the space before is solved by the bending machine, and the machine can control the bending shape ,witch is convenient adjustment and stable performance. In this paper, the V belt wheel, shaft and some key parts are designed and calculated, and the shaft, key and key components such as the mecha

32、nics analysis and calculation and strength check, show that the rebar bending machine fully meet the design requirements.Keywords: Rebar straightening mechanism；Rebar bending mechanism； Rebarshearing mechanism；Slider太原理工大学毕业设计1数控钢筋快速多角度折弯机2摘要21 绪论31.1国内建筑用钢主要情况31.2 钢筋弯曲机国内外研究现状41.2.1国外行业整体现状及发展趋势41.

33、2.2国内行业的整体现状及发展趋势52 总体方案的确定62.2.1矫直机的工作原理82.2.2矫直机构的示意结构92.3钢筋弯曲机构102.3.1钢筋弯曲机工作原理102.3.2钢筋弯曲机构结构示意图112.4钢筋切断机构112.4.1钢筋切断原理112.5钢筋弯曲机整体布局图123电动机的选择133.1矫直部分电机的选择133.1.1钢筋受力情况分析133.1.2矫直电机的确定143.2.1钢筋弯曲受力情况与计算有关的几何尺寸143.2.2弯曲10钢筋所需弯矩153.2.3弯曲电动机的选择173.3切断电机的选择173.3.1切断钢筋时受力分析183.3.2 功率计算183.3.3切断电机的

34、选择193.4回送电机的选择193.4.1回送钢筋的受力分析203.4.2回送电机的分析选择204 确定传动比和参数214.1传动比的分配214.1.1矫直部分传动比的分配214.1.2切断部分传动比的分配225 V带传动的设计226 轴的设计校核246.1 轴的设计246.1.1参数确定246.1.2求作用在带轮上的力246.1.3初步确定轴的最小直径256.1.4轴的结构设计256.2 轴的校核266.2.1 按当量弯矩法校核266.2.2 轴的刚度计算307弯曲电机轴上键的校核307.1 平键的选择307.2验算键的挤压强度308滑块的设计318.1滑块设计需要考虑的因素318.2 滑块

35、设计图329支撑箱体的设计359.1箱体设计需要考虑的因素359.2 箱体设计图3610结论37致谢381 绪论1.1国内建筑用钢主要情况随着国内经济和城市化的发展，建筑业是我国国民经济发展的支柱产业，建筑用钢材是建筑工程用基础材料之一，对建筑业的发展起着举足轻重的作用。2008年以来，国内新增建筑钢材产能产线数量占现有总数的两成以上。建筑用钢筋是高层建筑大型工程承重结构，抗震设计最佳选材。我国土木工程、房屋建筑的主要结构形式是钢筋混凝土结构。据粗略估计，全国每年用于混凝土结构件配筋，包括非预应力钢筋和预应力钢筋，总重超过5000万吨，约占钢材使用量的一半。我国混凝土配筋用钢筋品种较多，有:热

36、轧钢筋(带肋、光面)，冷轧带肋钢筋，精轧螺旋钢筋，冷拉钢筋，变形钢筋(冷轧扭、冷轧螺旋、扭耳等)，热处理钢筋，低碳冷拔丝(在逐步淘汰)，普通松弛，低松弛预应力钢丝，钢绞线等等。钢筋是土木混凝土结构中的关键材料，其强度等级直接影响建筑工程质量和安全。钢筋弯曲机是建筑业常用的工程机械之一，主要是将钢筋加工成各种形状以满足生产需要，随着工业生产的发展，各种钢筋制品广泛地应用在现代工程领域的各个方面，如建筑、船舶、航天等行业，尤其在建筑上应用非常广泛。因此，有很多技术人员正在研究钢筋弯曲机，以实现高效率的生产。当前我国正在大力发展基础建设及城市化建设，各种建筑耗费了大量的钢筋，其中钢箍加工的效率和质量

37、是最难解决的问题之一，钢箍不仅使用量非常大，而且形状和尺寸变化复杂，尺寸精度要求高，钢箍的制作在原钢筋加工中是劳动强度大，人力物力消耗大，低效率，低质量保证的环节。随着我国建筑行业的快速发展，为了响应政府及各建筑单位对钢筋制做自动化技术的迫切要求，急需一种适用特殊范围钢筋弯曲机。如图1.1，为建筑用钢常用型号明细表部分截图，可以看出部分形状要求中间较长两端弯曲，给弯曲机造成了一定困难。所以急需一种特殊用途的钢筋弯曲机。级别直径钢筋图形总根数单长m总长m单重kg总重kg1041.0654.260.9463.78210128.682104.1847.70892.4961041.2464.9841.

38、1064.4251041.2655.061.1234.49210241.7441.761.54537.07210181.8934.021.67830.2041064.0224.123.56921.4141064.1925.143.7222.321064.6728.024.14624.8771064.55527.334.04424.2641024.829.644.2798.55910404.902196.084.352174.0831025.50511.014.8879.775图1.1 建筑钢筋常用型号明细表 1.2 钢筋弯曲机国内外研究现状1.2.1国外行业整体现状及发展趋势在发达国家己经普遍

39、采用工厂化生产建筑用钢筋加工产品，如意大利OSCAM公司、奥地利EVG公司、德国PEDAX公司和美国KRB公司等，他们采用钢筋数控弯箍机、切断机、弯曲机、调直弯曲切断于一体的加工机械，可建成钢筋加工中心，为施工企业生产建筑用钢筋加工产品，或者提供钢筋加工企业的成套设备。具体的说，OSCAM公司的弯曲机可以将钢筋弯曲成螺旋状，大直径钢筋自切断的端头非常整齐、加工效率高；1.2.2国内行业的整体现状及发展趋势总体而言，我国钢筋加工机械的技术水平总体上比较落后，所生产的钢筋等产品，主要品种规格少、结构形式比较传统、自动化程度差、制造精度较低、创新力不强，参与国际竞争能力弱。具体上由于传统的弯曲加工逐

40、渐适应不了加工精度和通用性的要求，基于绕弯工艺的弯曲机成为了最普遍的弯曲加工方式。我国的弯曲机从70年代开始起步，小规模生产制造一些简易的弯曲件，结构形式为机械传动并以手动辅助，80年代初形成一定的规模。其中以GW40A型钢筋弯曲机为代表。GW40A采用蜗轮蜗杆传动，通过齿轮变速箱调节弯曲速度，弯曲操作机构由机体台面上的带有插入孔的插入座、工作圆旁、中，山柱、拨叉和档料架等组成，利用可逆转换开关通过操作手动直接控制电动机来进行启动、停闭弯曲及换向动作，弯曲角度的精度靠操作工人的技术水平保证，而不能依靠机器本身结构设计的先进性、合理性来保证，工人的劳动强度也比较大。弯曲机可以对钢筋进行不同弯曲角

41、度的弯曲加工，通用性有了一定的提高，但同一种弯曲件只能有一种弯曲角度，且加工精度不高，自动化水平仍比较低。随着计算机技术的快速发展，其应用已广泛的渗透并影响着社会生产和社会生活的各个领域，并在全球形成了一场新的技术革命。数控系统便是计算机技术在机械制造领域的一种典型应用，它集计算机、机械加工、微电子和自动控制等多项技术子一体，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项高新技术。随着数控技术的发展和在生产过程中的广泛应用，传统的机械工业的产业结构和生产模式发生了深刻的革命性的变化。数控技术应用于各种建筑机械当中，同时也制造出了数控弯曲机。数控技术应用于弯曲机上使加工精度和速度提高，生产效率大幅度增长，

42、加工质量得到极大完善，并实现了人工很难做到的对各种复杂弯曲条件的自动加工。1.3本次钢筋弯曲机设计的目的意义为了提高工人的劳动效率和降低工人的劳动强度，同时解决当今市场上钢筋弯曲机由于场地空间问题不能解决的弯曲长钢筋的问题。本次设计的钢筋弯曲机能够很好地解决这个问题。同时，本次设计将钢筋矫直机、切断机和弯曲机融为一体，方便快捷的实现盘条钢筋的矫直弯曲。1.4设计研究的内容设计一种能将盘条钢筋矫直后弯曲并能够切断的一体化数控弯曲机。该弯曲机的主要特点是工人将盘条钢筋的一头装入到钢筋矫直部分后，即可以通过数控部分来实现对钢筋弯曲角度和弯曲长度的自动化控制。期间人工只需要小小的操作步骤就可以完成钢筋

43、的弯曲加工。该钢筋弯曲机主要由机械控制系统、操作系统、回转系统、工作台面和动力驱动装置等部分组成。本设计的最大特点是实现510mm的盘条长钢筋的自动弯曲，解决了现有的钢筋弯曲机不能快速完成的问题。操作简单，效率高，并提高了弯曲角度的控制精度，以及最大限度的提高了所设计弯曲机的适用范围。2 总体方案的确定2.1钢筋弯曲机的组成为了方便运输，建筑用钢大部分都是用盘条的形式存放的，要实现钢筋的弯曲，故要涉及到钢筋的矫直和剪切过程。同时为了方便操作，提高生产效率，本设计将集矫直、弯曲和切断于一身。整体上说，该钢筋弯曲机设计由三大部分组成：钢筋的矫直机构、钢筋的切断机构以及钢筋的弯曲机构。2.2钢筋矫直

44、机构矫直在钢筋弯曲加工的前部工序，这道工序可以大幅度的提高产品的质量水平，大大改善产品在轧制、冷却和运输过程中产生的各种形状缺陷。矫直机已经成为轧制车间不可缺少的设备。矫直机按照结构可以分为压力矫直机、辊式矫直机、管棒材矫直机、拉伸矫直机和拉伸弯曲矫直机。20世纪以来，矫直技术得到了很大的发展。但在快速发展的矫直理论背后，矫直技术在实际生产中的应用却非常滞后。矫直理论总体来说还很粗糙，因为矫直机的许多参数还需要依靠经验公式和经验数据来决定，矫直机矫直辊负辊距的破坏作用的机理直到20世纪80年代才被阐明，落后于实际30多年。辊数、辊距、压弯量、辊径、矫直速度等许多数据还没有权威的理论公式。直到2

45、0世纪80年代，矫直理论才逐步走向完善，现已开发出万能矫直机、行星矫直机、旋转反弯矫直机、辊距改变的9+1辊矫直机，并且矫直机实现了利用计算机程序实现自动控制。随着矫直技术的发展四种矫直技术逐步发展成熟，它们是弯曲矫正技术、拉伸矫正技术、拉弯矫正技术和扭转矫正技术。随之而来的还有平动矫直技术，行星矫直技术、全长矫直技术、变凸度及变辊距矫直技术等。矫直设备的分类现代矫直设备品种较多，规格更多。按工作原理不同划分为五大类。第一类称为反复弯曲式矫直机，如压力矫直机及辊式矫直机，它们是靠压头或辊子在同一平面内对工件进行反复压弯并逐渐减小压弯量，直到压弯量与弹复量相等而变直。第二类称为旋转弯曲式矫直机，

46、是工件在塑性弯曲状态下以旋转变形方式从大的等弯矩区向小的等弯矩区过渡，在走出塑性区时弹复变直。旋转者可以是工件，可以是矫直工具，也可以是变形方位。如常见的斜辊矫直机、转毅式矫直机及平动式(过去常称为振动式)矫直机。第三类称为拉伸矫直机，它依靠拉伸变形把原来长短不一的纵向纤维拉成等长度并进入塑性变形后经卸载及弹复而变直，如钳式拉伸矫直机及连续拉伸矫直机。第四类称为拉弯矫直机。它是把拉伸与弯曲变形合成起来使工件两个表层的较大拉伸及全截面的拉伸变形三者不在同一时间发生，全断面各层纤维的弹复变形也不是同时发生的，既防止了板带的断裂，又提高了矫直质量。第五类称为拉坯矫直设备，它是在拉动连铸坯下行的同时使

47、铸坯的弧形弯曲渐伸变直，其拉力主要用于克服外部阻力，而铸坯本身在高温状态下所需的矫直拉力是较小的。2.2.1矫直机的工作原理 图2.1现矫直机的工作原理是塑性拉弯矫直理论，带材在轧制及平整工序中产生内部不均匀应力，当其应力值达到一程度时，会造成板形的瓢曲或浪形，拉弯矫直机利用了内应力的存在改善板形。需矫平的带材在张力辊组施加的张力的作用下，连续经过上下交替布置的多组小直径的弯曲辊剧烈弯曲，如图2.1。带材各条纵向纤维长度的不均匀性在拉伸和弯曲的合作用下，沿长度方向上产生了不同程度的塑性延伸，拉伸弯曲矫直技术使各条纵向纤维的长度趋向于一致。上排每个工作辊可以单独调整的矫直机。这种调整方式比较灵活

48、，但由于结构配置的原因，它主要用于辊数较少，辊距较大的型钢矫直机。支承辊采用交错布置，支承辊承受工作辊的垂直方向和水平方向上的弯曲，矫直过程中工作辊载荷比较稳定，与垂直布置的支承辊相反，交错布置的支承辊多用于工作辊辊径与辊身长度比值较小的矫正机。2.2.2矫直机构的示意结构 图2.2如图2.2所示，该矫直机构由铅直矫直辊系、水平矫直辊系以及夹送辊等三部分组成。电动机通过带轮带动减速器减速后带动夹送辊为钢筋矫直提供动力。其铅直矫直部分所用箱体结构为如下图2.3所示 图2.32.3钢筋弯曲机构钢筋弯曲机，工作机构是一个在垂直轴上旋转的水平工作圆盘，把钢筋置于销轴之间，支承销轴固定在机床上，中心销轴

49、和压弯销轴装在工作圆盘上，圆盘回转时便将钢筋弯曲。为了弯曲各种直径的钢筋，可相应地更换不同直径的中心销轴。2.3.1钢筋弯曲机工作原理钢筋弯曲机的具体工作原理为：电动机提供的动力，经过齿轮减速机构传递给工作圆盘，带动其工作盘转动。钢筋的弯曲就主要在其工作圆盘上来实现的。工作盘上装有两根轴，分为心轴和工作轴，轴上通过套上不同厚度的套筒以改变两轴之间的距离，方便弯曲不同直径的钢筋。当工作盘转动时，心轴和工作轴都在转动，由于心轴在转动中心上，圆盘虽在转动，但其位置却并未移动。此时，工作轴就可以绕其心轴做圆弧运动。此时将钢筋插入工作圆盘中的心轴和成型轴之间就可以将钢筋弯曲成型了。通过控制转动角度就可以

50、控制弯曲角度。当弯曲不同直径的钢筋时，只需将工作圆盘上的心轴和成型轴的套筒更换即可。例如，当弯曲细钢筋时，心轴和成型轴都换成粗直径的轴套即可，但注意轴套的大小要合适。当弯曲粗直径的钢筋时，心轴换成细直径的，成型轴换成稍细直径的，更换时要考虑钢筋弯曲的角度和最小钢筋直径。而弯曲段的长度则由电机控制并将信号由编码器反馈给控制器实现控制，弯曲结束后利用切断装置切断.其原理图如图2.4所示 图2.42.3.2钢筋弯曲机构结构示意图2.4钢筋切断机构国内切断机外观质量、整机性能不尽人意；国外厂家一般都是规模生产，在技术设备上舍得投入，自动化生产水平较高，形成一套完整的质量保证加工体系。尤其对外观质量更是

51、精益求精，外罩一次性冲压成型，油漆经烤漆喷涂处理，色泽搭配科学合理，外观看不到哪儿有焊缝、毛刺、尖角，整机光洁美观。而国内一些厂家虽然生产历史较长，但没有一家形成规模，加之设备老化，加工过程拼体力、经验，生产工艺几十年一贯制，所以外观质量粗糙、观感较差2.4.1钢筋切断原理构造：主要由电动机、传动系统、蓄势装置、减速机构、曲轴机构、机体及切断刀等组成。适用于切断640mm普遍碳素钢筋。其原理图见图2.5 图2.5 钢筋切断原理工作原理：由电动机驱动，通过V带轮驱动飞轮轴、圆柱齿轮减速带动偏心轴旋转。在偏心轴上装有连杆，连杆带动滑块和动刀片在机座的滑到中作往复运动，并和固定在机座上的定刀片选用碳

52、素工具钢并经热处理制成，一般前角度为3，后角度为12。一般定刀片和动刀片之间的简旭为0.51mm。钢筋通过半圆模，以减少钢筋的摆动现象。2.5钢筋弯曲机整体布局图钢筋弯曲机整体布局图如图2.6 图2.6 钢筋弯曲机整体布局图3电动机的选择生产单位一般用三相交流电源，因此，如无特殊要求都应选用交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类。异步电动机有笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最多。我国新设计的Y系列三相笼型异步电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单、工作可靠，价格低廉、维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上，由于气动性能较好，也都适

53、用于某些要求启动转矩较高的机械。3.1矫直部分电机的选择3.1.1钢筋受力情况分析钢筋矫直过程中，受到辊子的作用以及牵引轮的拉伸作用，此时钢筋受力如图3.1 图3.1 钢筋的受力分析3.1.2矫直电机的确定选用电机为三相异步电机Y132M-8，其额定功率为3KW。其参数为表3.1表3.1型号额定功率额定电流转速效率功率因素堵转转矩堵转电流最大转矩噪声振动速度重量额定转速额定电流额定转矩1级2级KWAr/min%cos倍倍倍dBMmskg 同步转速750r/min 8级Y132M-837.7710820.725.5261661.876 3.2 钢筋弯曲部分电机的选择3.2.1钢筋弯曲受力情况与计算有关的几何尺寸钢筋弯曲时受力示意图如图3.2所示图3.2 弯曲工作部分示意图 1压弯销轴 2钢筋 3中心销轴 4工作圆盘 5支承挡销初步设计钢筋弯曲机的工作盘尺寸为： 直径,，, 。3.