铸坯摆式剪切机设计(编辑修改稿)

铸坯摆式剪切机设计(编辑修改稿)内容摘要：

称为钢板剪切机。 有时，也用来剪切成束的小型钢材。 3圆盘式剪切机：由于刀片是旋转的圆盘，因而可以连续纵向剪切运动着的钢坯或带钢。 圆盘剪通常设置在精整作业线上，用来将运动着的钢板的纵向边缘切齐 或切成窄带钢。 根据其用途可分为两种型式：剪切板边的圆盘剪和剪切带钢的圆盘剪。 剪切板边的圆盘剪每个圆盘刀片均悬臂地固定在单独的传动轴上，刀片的数目为两对，这种圆盘剪用于中厚板的精整加工线、板卷的横切机组和连续酸洗等作业线上。 内蒙古科技大学毕业 设计说明书（毕业论文） 8 剪切带钢的圆盘剪用于板卷的纵切机组、连续退火和镀锌等作业线上。 这种圆盘剪的刀片数是多对的，一般刀片都固定在两根公用的传动轴上，也有少数的圆盘剪刀片固定在单独的传动轴上。 圆盘剪在连续剪切钢板的同时对其切下的板边要进行处理，通常在圆盘剪后面设置碎边机，将板边剪切成 碎段送到专门的滑槽中去。 此外，对于薄板板边也有用卷取机来处理的，其缺点是需要一定的手工操作，卸卷时要停止剪切等。 为了使已切掉板边的钢板在出圆盘剪时能够保持水平位置，而切边则向下弯曲，往往将上刀片轴相对于下刀片轴移动一个不大的距离，或者将上刀片直径做得比下刀片小些，此时，被剪掉的板边将剧烈地向下弯曲。 为了防止钢板进入圆盘剪时向上翘曲，通常在圆盘前面靠近刀片的地方装有压辊。 4飞剪机：飞剪机用来横向剪切运动着的轧件。 它可以装设在连续式轧机的轧制作业线上，亦可装设在横切机组、连续镀 锌机组和连续镀锡机组等连续作业精整机组上。 随着连续式轧机的发展，飞剪机得到了愈来愈广泛的应用。 根据飞剪机的用途，飞剪机可分为切头飞剪机和切定尺飞剪机两大类。 如果按照飞剪机剪切机构的型式来分，目前应用较广泛的飞剪机有，滚筒式飞剪机、曲柄回转杠杆式飞剪机、曲柄偏心式飞剪机、摆式飞剪机和曲柄摇杆式飞剪机等。 近十几年来，采用计算机可编程序控制等新技术的飞剪机得到了一定的发展。 剪切机的发展趋势 近年来，剪切机的发展趋势主要是传动方式和控制方式的发展。 从传动方式来说，剪切机主要从 电 — 机械传动向液压传动方向发展。 在最初的剪切机，都是使用电 — 机械传动动力，其缺点就是机构复杂，传动动力受到限制，效率较低。 随着液压传动技术的发展，应用到剪切机上，使得最大剪切力大幅度提高，而机构体积并没有同比地增长，效率得到了提高。 从控制方式来说，剪切机经历了电机械控制、气液控制、计算机可编程序控制的过程。 随着控制方式的发展，剪切机的剪切精度越来越高。 特别是计算机技术的应用，使剪切机以及整个生产线的自动化程度明显地提高。 内蒙古科技大学毕业 设计说明书（毕业论文） 9 型 钢 热连轧机的生产工艺 图 摆式剪在型钢连续机组的布置和作用 摆式剪属于连铸设备，它的安装位置是在连铸机扇形段的出口和加热炉的入口之间。 它是把连铸机出来的厚度约 50mm、运动速度约 4m/min热板坯根据一定的尺度进行分段剪切后输送到加热炉的。 内蒙古科技大学毕业 设计说明书（毕业论文） 10 摆式剪的结构特点和研究的内容与方法 1摆式剪的结构特点 摆式剪主要有摆剪本体、送料系统、传动系统、控制系统和一些辅助机构几大部分组成。 摆式剪是由传动侧机架、操作侧机架、偏心轴、摆臂、连杆、上剪刃滑架、下剪刃横梁、输送辊道、入口侧 溜槽、出口侧横梁、出口侧溜槽等件组成。 2摆式剪的研究内容和方法 本文主要设计摆式剪的机构。 通过设计摆式剪的结构参数，确定主要构件的结构型式。 然后，进行摆式剪的力能参数计算，推算出摆式剪的偏心轴转动一周（即剪切一次）的过程中，其转角与剪刃开口度之间的关系，进而求得不同转角对应的剪切力和静力矩。 最后，通过平均静力矩选择电动机以及在所选的电动机功率下，校核摆式剪的主要部件的强度。 内蒙古科技大学毕业 设计说明书（毕业论文） 11 第二章摆式剪设计方案的选择 参数： ：电 动机械剪切，液压同步。 ： 50 1560mm。 ： Q235。 ： 700℃。 ： 10次 /min。 ：。 根据剪切机的基本构成和本次毕业设计的给定条件，来确定摆式剪的总体布置形式如下方框图： 图 内蒙古科技大学毕业 设计说明书（毕业论文） 12 的确定 摆式剪方案的比较和确定 （ a） (b) (c) 图 摆式剪的型式很多，上图 3（ a）（ b）（ c）就是摆式剪的三种型式。 图 （ a）所示的是一种用于剪切钢坯的摆式剪示意图。 主动杆 1作旋转运动，除了主动曲柄 1进行剪切外，整个系统由连杆 5连接可相对铰链ｏ摆动。 这样，剪切时剪刃就可以和轧件一起运动，剪切终了靠辅助装置中的弹簧使剪切机回到内蒙古科技大学毕业 设计说明书（毕业论文） 13 原始位置。 这种剪切机 可以用来剪切 100*100mm以上的钢坯 ,但剪切速度小于1~。 图 （ b）是一种液压摆式剪切机，上下剪刃的相对运动由液压缸 1和活塞 2实现，剪刃与轧件速度同步由剪切机的自由摆动来保证。 图 （ c）所示的 摆式剪切机是靠偏心轴 1的转动使剪刃靠拢，实现剪切，同时剪切机与轧件一起摆动。 这种剪切机主要用于剪切钢坯的头部，剪切断面较平直。 综合上面三种剪切机，可以把本次设计的剪切机确定为如下： 把图 （ a）的曲柄 1做成双偏心轴，而且分别用来带动上下剪刃；把连杆 5做成一定角度的液压缸，来保证剪切机能够对运动着的轧件进行剪切；把上下剪刃放在同一个滑槽中，以保证在剪切时上下剪刃始终处于同一个平面内。 由此，在设计剪切机时，剪切机与轧件同步前进，只需计算剪切机在垂直面内的剪刃对剪。 摆式剪的传动原 理简图 根据剪切机知识，查阅资料，作出本次设计的摆式剪切机的传动原理简图如下： 图 内蒙古科技大学毕业 设计说明书（毕业论文） 14 摆式剪的剪切过程： 本设计采用的是曲柄连杆机构。 电机通过减速机连接轴带动偏心轴转动，使连杆、摆臂带动上、下剪刃刀架相对运动形成剪切。 偏心轴转动 180176。 时上下剪刃对切，偏心轴转动 360176。 时完成一次剪切，剪切同时推拉缸推动摆臂沿板坯运动方向摆动，剪切是在摆动过程中进行。 剪切后推拉缸推动摆臂回到原位准备下一次剪切。 摆式剪机架的选择 剪切机的机架可以分为开式和闭式两种。 开式机架呈凹形，即机架的一侧有较大的侧凹形空间，上下刀台安装在这一空间进行轧件的剪切。 开式机架的特点是便于观察轧件的剪切情况以及换辊方便。 但是机架有较大的侧凹形缺口，机架刚性差。 因此，这种剪切机主要用来剪切成束小型圆钢，以及宽度不大的钢板（焊管坯）等轧件。 闭式机架是一个整体框架，具有较高强度和刚度。 闭式机架主要用于轧制力较大的初轧机、板坯轧机和板带轧机等。 采用闭式机架的工作机座，在换辊时，轧辊是沿其轴线方向从机架 窗口中抽出或装入，这种轧机一般都有专用的换辊装置。 本次设计的摆式剪切机剪切力较大，对机架的强度和刚度要求比较大，故选择闭式机架比较合适。 刀刃的型式 刀刃分为平行刃和斜刀刃，在设计时可以对上下刀刃分别作出选择。 在本次设计中，上刀刃采用人字形剪刃，它由螺栓与上刀台固定。 由于刃口呈人字形，故组装时在刀刃和刀台之间装有一与刃形相适应的垫板，垫板的底面是平面，使刀台加工简单。 剪刃做成人字形的优点是既可以缩小剪切区，减少剪切力，又能克服侧推力。 因为剪刃呈人字形，在剪切时，剪刃与 钢坯两边同时接触，使钢坯横向移动的侧推力得到平衡，并且可大大减小剪刃和钢坯之间的速度差值，两者达到最佳同步速度，从而提高了剪切质量。 剪刃的侧间隙，定位所剪钢坯的 10%，并利用增减上剪刃背上的垫板进行调内蒙古科技大学毕业 设计说明书（毕业论文） 15 整。 摆式剪工作制度的选择 目前国外多采用两种比较先进的剪切机型，一是采用离合器制动器，我们称 “连续 —— 起停”制剪切，另一种是电机直接起停制剪切，两种剪切各有其优点亦有其不足之处。 随着科学技术的不断发展，电控元器件水平的提高。 起停制剪切将逐步代表着剪切机的发展趋势。 连续 —— 起停制剪切机，整机分为传动装置和剪切装置两大部分。 传动装置部分是由直流电机带动，配置有飞轮连续高速运转；而剪切装置一般情况下是静止不转的。 两部分之间由一对快速响应的离合器制动器相连接和控制。 当需要剪切时，则制动器打开，离合器合上，传动装置通过离合器带动剪切装置运动并剪切；剪切完后离合器脱开制动器合上，将剪切装置制动停止到某一确定的待切位置上。 传动装置仍连续运转。 这种机型传动部分的转动惯量很大，剪切部分的转动惯量很小。 因此可以通过离合器制动器控制实现在小惯量下起动、制动，而在大惯量下进行剪切。 可以充分利用 动力矩，提高速度，降低能耗。 起停制剪切机，采用低惯量大扭矩直流电机，整机直接起动、剪切、制动，完成剪机的三个基本动作过程 剪切的传动部分和剪切部分做成一体，整个传动系统的转动惯量都很低，以便于实现整个传动系统频繁的起动制动。 这种剪切一般处于静止状态，剪切时， 电机直接拖动传动装置和剪切装置迅速起动剪切，而后立即制动．而且有些要求电机可反向爬行转动．将剪头准确地复位于某一待切位置 因此，这种剪切结构简单，维护保养方便，控制环节少，剪切精度较高。 连续 —— 起停制剪切与起停制剪切相比较，前者适合 高速频繁起动，后者结构简单，剪切精度高，并且在电控技术及元件过关的情况下，速度亦可达到或超过前者，因而更有发展前途。 所以，在设计中，选择连续 —— 起停制剪切比较合适。 内蒙古科技大学毕业 设计说明书（毕业论文） 16 第三章摆式剪切机的运动学分析 摆式剪主要结构参数包括刀片倾斜角α、刀片尺寸、刀片行程和理论剪切次数。 刀片倾斜角α 刀片的倾斜角α愈大，剪切时的剪切力愈小，但使刀片的行程增加。 最大允许倾斜角α max受钢板与刀片间的摩擦条件的限制，当α＞α max时，钢板就要从刀口中滑出而不能进行剪切。 如果剪切机的 上刀片做成人字形，α max就不再受摩擦条件限制，上刀片采用双倾斜角以后，剪切时钢板能保持在中间位置。 另外，倾斜角α的大小对剪切质量也有影响。 当α很小时，在钢板剪切断面出现撕裂现象。 为了改善剪切质量和扩大剪切机的使用范围，有的剪切机倾斜角做成可以调整的。 上刀片倾斜角与钢板厚度之间有一定的关系。 在剪切薄钢板时，α一般用 176。 ～ 6176。 ，而剪切厚钢板时为 8176。 ～ 12176。 . 因此，本次设计时，人字形刀刃的倾斜角选为 176。 刀片尺寸 剪刃长度 L ： m ax (1 0 0 ~ 3 0 0 )LB 式（ ） =1560+240=1800mm 式中 , maxB ─── 被剪钢板的最大宽度 剪刃横断面高度 39。 h ： 39。 m ax( ~ )hh 式（ ） = 50=60mm 内蒙古科技大学毕业 设计说明书（毕业论文） 17 式中， maxh ─── 被剪钢板的最大高度 剪刃横断面宽 b ： 39。 (~ 3)hb 式（ ） =60/=24mm 刀片行程 斜刀片剪切机的刀片行程 39。 H H H 式（ ） max12H B tg 其中， H 与平行刃剪切机一样，即 1IH H s r    式（ ） 图 ：刀片行程图。