【正文】 [14] 曹惟慶．機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出 版社 , 1993． [15] 歐青立．微機(jī)實(shí)用并行技術(shù)控討 [J]．電子與自動(dòng)化． 1999： (1)： 7～ 10 [16] SMC氣動(dòng)元件 [17] Pan J， KunkelEJ， GosslarU， eta1． AnovelchemokineligandforCCR10an dCCR3 expressedby epithelial celsin mu[M]． COSal tissues． J Immunol， 2O00， 165(6)： 29432949 [18] Morales J， Homey B， Vicari A P， et a1． CTACK， a skin． associated chem okine that preferentially atlncts skinhom． ing memo~ Tcells[M]． ProcNatlAcadSci A， l999． 96(25)： 14470～ l4475 [19] Baird J W， Nibbs R J， Komai． Koma M， et a1． ESkine， a novelB—chemokine， is diferentially spliced to produce secretableand nuclear targeted isoforms[J]． J Biol Chem。 設(shè)計(jì)即將畫(huà)上一個(gè)句號(hào)。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。在此次剪切機(jī)課題設(shè)計(jì)任務(wù)中，氣動(dòng)和液壓系南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 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。 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)。 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。 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。 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)?。粷L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。頂部通過(guò)使用連接器直接和氣缸相連。曲軸支承 頸需加以精車(chē)或磨光 ( 87 ??? )，確保曲軸能自由旋轉(zhuǎn)。對(duì)于小型的國(guó)內(nèi)有些制造廠用球墨鑄鐵QT602 鑄造。一般選用 45 號(hào)鋼鍛制而成。 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。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。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)。 9SiCr 是十分常用的合金工具鋼之南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 一，它淬透性好、耐磨性好、強(qiáng)度高、價(jià)格相對(duì)便宜。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，接觸的面積就較大，剪刀刃口所受的剪切應(yīng)力相對(duì)較?。?對(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。 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?彈簧力必須適當(dāng)，不能太大但也不能太小。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 所示。 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。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，以致影響剪切后鋼板的工藝線上的順利運(yùn)行。 圖 支架 上刀架 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， 刀架的材料選擇為 H200 的表面淬火的鑄件，外形如圖 所示。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。 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) 104? mm 的通孔，用來(lái)安裝軸。 南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第四章 剪切機(jī)的 結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì) 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。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。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。 ② 剪切溫度：鋼板剪切時(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 深度則越大。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。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 cTaP ??? 式 （ 31） 假設(shè)在壓入變形階段，沿面積 x 和 (這里取鋼板寬度為 1)上的單位壓力均勻分布且相等，則 zTxP ? 式 （ 32） ?tgPx zPT ??? 式 （ 33） 式中 z 一為剪刃壓入鋼板的深度。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。 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?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，故這一階段稱為壓入變形階段。 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。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。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。以下對(duì)其各自的特點(diǎn)進(jìn)行分析： （ 1） 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。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)。 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—），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，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)。 以下對(duì)液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)作了一下比較。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)。 出料剪切機(jī)定長(zhǎng)機(jī)構(gòu)校直機(jī)防偏裝置發(fā)料機(jī) 圖 自動(dòng)剪切設(shè)備總結(jié)構(gòu)示意圖 控制部分 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)。帶材在夾送動(dòng)力作用下前進(jìn)，為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。 （ 2） 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)械的運(yùn)轉(zhuǎn)和調(diào)速問(wèn)題。 機(jī)械部分 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。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。這種剪切機(jī)的上下剪刃是圓盤(pán)狀的。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)。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。 ① 上切式斜刃剪 :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。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。上切式剪切機(jī)南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 的下剪刃是固定的，由上剪刃的上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行剪切。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： 平行刃剪切機(jī) 圖 平行刃剪切機(jī) 見(jiàn)圖 1. 1 為 平行刃剪切機(jī) 示意圖。 剪切機(jī)的分類 剪切機(jī)的種類很多。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?，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，南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 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。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。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。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。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。 剪切機(jī)是隨著工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程的 深入而得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。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。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?。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)