【文章內(nèi)容簡介】 成一次剪切，顯然，定尺長度 L 取決與剪切循環(huán)的周期 T（兩次剪切的間隔時間）即： 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 18 TL vB? 式中 vB —— 帶鋼運行速度，米 /秒 T—— 剪切循環(huán)周期。 30 滑塊式擺式飛剪 滑塊式擺式定尺飛剪是一種定尺飛剪，用于剪切厚度在 毫米以下的熱連軋帶鋼。它的上刀刃坐近似橢圓形的往復(fù)擺動；下刃口作封閉曲線形往復(fù)擺動，同時在上刀架的滑槽內(nèi)上下滑動，實現(xiàn)與帶鋼的同步剪切。飛剪的剪機(jī)本體與送料矯正兩部分自檢采用機(jī)械傳動聯(lián)系，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。 滑塊式擺式飛剪自五十年代問世以來，不斷改進(jìn)，日趨完善?，F(xiàn)代滑塊式擺式飛剪，從結(jié)構(gòu)上分為上擺式和下擺式兩種。上擺式的上刀架的擺動連桿處于主軸的上方；下擺式的上刀架擺動連桿處于主軸的下方。兩者的主要區(qū)別在于勻速機(jī)構(gòu)不同。 不論是上擺式還是下擺式，上、下刀架均作往復(fù)擺動，所產(chǎn)生的慣性力按正弦函數(shù)變化，大小與剪切速度的平方成正比，從而使得這類飛剪的動力學(xué)特性變壞。不僅有較大的振動和沖擊，影響零部件的壽命和發(fā)生較大的噪音，而且限制了剪切速度的提高；降低了 精度。剪切速度一般在 米 /秒左右，近來由于增加了慣性力平衡裝置，剪切速度可以提高到 4 米 /秒，并使連桿的受力降低 90%、主軸的扭矩降低 75%。 增設(shè)慣性力平衡裝置，本來是為了提高剪切速度，但是近來國內(nèi)外即使在剪切速度不高的情況下也逐漸增設(shè)慣性力平衡裝置，以期提高飛剪工作的平穩(wěn)性 、改善其動力學(xué)特性和剪切精度。 40 曲柄擺式飛剪 慣性力大的固有特性，限制了擺式飛剪剪切速度的提高。為了克服這一缺點改進(jìn)了擺式飛剪，這種改進(jìn)后的飛剪成為曲柄擺式飛剪或施羅曼飛剪。 這種飛剪具有生產(chǎn)率高、定尺范圍廣、剪切精度高、使用操作方便等優(yōu)點。是一種結(jié)構(gòu)緊湊的新型帶鋼定尺飛剪。 曲柄擺式飛剪機(jī)構(gòu)合理，電氣控制系統(tǒng)較為完善，具有以下特點： 1） 在剪切過程中，上下剪刃保持平行；當(dāng)帶鋼厚度變化時，剪刃側(cè)向間隙也能方便地調(diào)節(jié)。最小剪刃側(cè)向間隙值為 毫米，最小剪切厚度為 毫米。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 19 2） 動平衡性能好。剪切厚度為 ~ 毫米的帶鋼時，剪切速度為 120米 /分。剪切速度可達(dá) 300 米 /秒；剪切最大厚度為 3 毫米、寬度為 1530 毫米帶鋼時，剪切速度為 120 米 /分。剪切定尺長度的調(diào)節(jié)是無級的；定尺范圍較寬，為~16 米。定尺精度較好，其公差為長度的 ~%。飛剪的回轉(zhuǎn)零部件皆作等角速度運轉(zhuǎn)，幾乎沒有慣性能量波動；勻速機(jī)構(gòu)把最高剪切速度安排在曲柄長度最短時；上刀架的重心在曲柄和上刀架的絞銷點上，曲柄回轉(zhuǎn)時重心作等速圓周運動。對于有角速度變化的桿件，采用最大慣性能量 的相位彼此錯開等方法，降低慣性能量波動，使得飛剪具有良好的動平衡。 3） 采用數(shù)字控制的剪切長度誤差自動校正系統(tǒng)和順序控制的定尺長度自動調(diào)整系統(tǒng)等，具有較高的自動化水平，操作方便、簡單。 這種曲柄擺式飛剪，目前已引進(jìn)的有 D 型和 K 型。 D 型飛剪本體和夾送矯正裝置共用一臺直流可調(diào)速電動機(jī)驅(qū)動。 K 型飛剪可以將帶鋼剪成 500~16000 毫米內(nèi)的任意定尺長度。 曲柄擺式飛剪的工作原理 圖 16— 50 表示飛剪的工作原理，夾送矯正裝置由直流電動機(jī) 10 驅(qū)動，將帶鋼 1 按照給定的速度經(jīng)導(dǎo)板臺傳送帶 6 傳給剪切機(jī)構(gòu) 12。 帶鋼運行速度即 為夾送矯正裝置送進(jìn)帶鋼的速度，剪切速度則取決與曲柄轉(zhuǎn)速。為了使剪切速度與帶鋼運行速度同步就必須對曲柄轉(zhuǎn)速與夾送輥轉(zhuǎn)速進(jìn)行聯(lián)鎖控制。曲柄轉(zhuǎn)速由飛剪主電機(jī)軸上的脈沖發(fā)生器 22 測定，夾送輥轉(zhuǎn)速由測量輥 3 上的脈沖 5 測定。當(dāng)夾送矯正裝置送進(jìn)帶鋼的速度與剪切速度出現(xiàn)微量不同步、剪切長度的實際值與給定值之間出現(xiàn)偏差時，剪切長度誤差自動校正系統(tǒng)的數(shù)字控制裝置；立即啟動電液步進(jìn)馬達(dá) 8，進(jìn)行功率放大，通過差動齒輪組 9 的調(diào)節(jié)改變夾送矯正裝置送進(jìn)帶鋼的速度。直到剪切定尺長度誤差被消除，使送進(jìn)速度與剪切速度同步為止，從而實現(xiàn)長度誤差 的自動校正。由于設(shè)置了電液馬達(dá)和差動齒輪組這種電氣 — 機(jī)械 — 液壓閉環(huán)轉(zhuǎn)速伺服調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在加，減速過程中在每次調(diào)整剪切長度給定值后，都能迅速的獲得準(zhǔn)確的剪切長度。 曲柄擺式飛剪字啊機(jī)組速度給定值（即夾送矯正裝置送進(jìn)帶鋼速度給定值）不變的情況下，基本定尺長度的調(diào)節(jié)是通過改變曲柄轉(zhuǎn)速和曲柄長度的方式來實現(xiàn)的。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 20 飛剪的基本定尺長度為 500~1000 毫米。相應(yīng)的曲柄長度變化范圍為 102~175毫米。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 21 為了擴(kuò)大剪切長度范圍，曲柄擺式飛剪的下刀架（搖臂）上設(shè)有機(jī)械偏心裝置和液壓偏心裝置組成的空切機(jī)構(gòu)。通過 機(jī)械偏心和空切變速箱可以獲得的定尺長度為基本定尺長度的 2 倍和 4 倍；機(jī)械偏心和液壓偏心同時參與剪切，可以獲得的定尺長度為基本定尺的 8 倍和 16 倍。在剪切長度給定后，可以在停機(jī)而且剪刃處于剪切位置是，手動或自動地進(jìn)行定尺的調(diào)整。調(diào)整操作有三個方面，即調(diào)整曲柄長度；切換空切變速箱；投入或斷開液壓偏心裝置。整個調(diào)整過程由電子計算機(jī)進(jìn)行控制，當(dāng)旋轉(zhuǎn)凸輪開關(guān) K21和K （圖 16— 50 中件號 17 和 15）分別給出上剪刃處于剪切位置和機(jī)械偏心在上死點位置的信號后，電子計算機(jī)根據(jù)給定的剪切長度給 出各種動作指令和調(diào)節(jié)參數(shù)，使曲柄擺式飛剪的機(jī)械系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)地動作，自動調(diào)整曲柄長度。 第二章 設(shè)計方案的比較 剪 切 機(jī)的基本要求 飛剪機(jī)的特點是能橫向剪切運動著的軋件，對它有三個基本要求： 1）剪刃在剪切軋件時要隨著運動的軋件一起運動，即剪刃應(yīng)該同時完成剪切與移動兩個動作，且剪刃在軋件運動方向的瞬時分速度 v 應(yīng)與軋件運行速度 v0 相等或2%~3%，即 vv 0)~1(? 。 在剪切軋件時，剪刃在軋件運動方向的瞬時速度 v 如果小于軋件的運動速度 v0 ，則剪刃將阻礙軋件的運動，會使軋件彎曲，甚至產(chǎn)生軋件纏刀事故。反之，如在剪切時剪刃在軋件運動方向的瞬時速度 v 比軋件運動速度 v0 大很多，則在軋件中將產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，這會影響軋件的剪切質(zhì)量和增加飛剪機(jī)的沖擊負(fù)荷； 2）根據(jù)產(chǎn)品品種規(guī)格的不同和用戶的要求，在同一臺飛剪機(jī)上應(yīng)能 剪切多種規(guī)格的定尺長度，并使長度公差與剪切斷面質(zhì)量符合國家有關(guān)規(guī)定； 3）能滿足軋機(jī)或機(jī)組生產(chǎn)率的要求。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 22 各種 剪 切 機(jī)設(shè)計方案的比較 目前應(yīng)用較廣泛的飛剪機(jī)有，滾筒式飛剪機(jī)、曲柄回轉(zhuǎn)杠桿式飛剪機(jī)、曲柄偏心式飛剪機(jī)、擺式飛剪機(jī)和曲柄搖桿式飛剪機(jī)等。近十幾年來，采用計算機(jī)可編程序控制等新技術(shù)的飛剪機(jī)得到了一定地發(fā)展。 1）滾筒式飛剪機(jī) 滾筒式飛剪機(jī)是一種應(yīng)用很廣的飛剪機(jī)。它裝設(shè)在連軋機(jī)組或橫切機(jī)組上，用來剪切厚度小于 12mm的鋼板或小型型鋼。這種飛剪機(jī)作為切頭飛剪機(jī)時，其剪切厚度可達(dá) 45mm。滾筒式飛剪 機(jī)的刀片作簡單的圓周運動，顧可剪切運動速度可達(dá) 15m/s 以上的軋件。 圖 91 是滾筒式飛剪機(jī)機(jī)構(gòu)示意圖。刀片 1 裝在滾筒 2 上（圖 91）。滾筒 2旋轉(zhuǎn)時，刀片 1 作圓周運動。用于切頭切尾的滾筒式飛剪機(jī)，在滾筒上往往裝有兩把刀片，分別用來切頭和切尾。飛剪采用啟動工作制。用于切定尺的滾筒式飛剪。一般采用連續(xù)工作制。 滾筒式飛剪機(jī)的刀片作圓周運動，上下刀片切入軋件時，在垂直方向不平行，剪后軋件頭部不平整，故以剪切直徑小于 mm30? 的圓鋼或相應(yīng)的方坯，以及薄板帶為宜。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 23 2）曲柄回轉(zhuǎn)杠桿式飛剪機(jī) 用飛剪機(jī)剪切厚度較大的板帶或鋼坯時，為了保證剪后軋件剪切斷面的平整，往往采用刀片作平移運動的飛剪機(jī)。曲柄回轉(zhuǎn)杠桿式（也稱曲柄連桿式）飛剪機(jī)就是此類飛剪的一種。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 24 圖 93 是曲柄連桿式飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)圖。刀架 1 作成杠桿形狀，其一端固定在曲柄軸 2 端部，另一端與擺桿 3 相連。當(dāng)曲柄軸 2（即曲軸）轉(zhuǎn)動時，刀架 1 作平移運動，固定在刀架上的刀片能垂直或近似地垂直軋件。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 25 由于這類飛剪機(jī)在剪切軋件時刀片垂直于軋件，剪切斷面較為平整。在剪切板帶時，可以采用斜刀刃，以便減少剪切力。這種飛剪 機(jī)的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剪切機(jī)構(gòu)動力特性不好，軋件的運動速度不能太快。用于小型型鋼廠的曲柄連桿式飛剪機(jī)，軋件速度小于 5m/s，剪切的軋件厚度為 30~70mm。 應(yīng)該指出，在現(xiàn)代化的連續(xù)式小型型鋼廠中，由于產(chǎn)品的范圍為mm50~10 ?? ，軋件速度變化范圍也達(dá) 2~3m/s。因此，單獨使用上述的回轉(zhuǎn)式或曲柄連桿式飛剪機(jī)都不能滿足生產(chǎn)要求，而同時設(shè)置兩臺飛剪機(jī)的投資也較大。為此，出現(xiàn)了一種曲柄 回轉(zhuǎn)聯(lián)合式飛剪機(jī)如下圖。當(dāng)剪切斷面較大而速度較低時，飛剪機(jī)為曲柄連桿式。當(dāng)剪切斷面較小而速度較高 時，將連桿 5 從刀架上卸下后，與擺桿 4 一起固定在飛剪機(jī)箱體 3 上，此時，就是一臺回轉(zhuǎn)式飛剪機(jī)。這種飛架機(jī)轉(zhuǎn)換形式迅速方便，能適應(yīng)軋件速度范圍和剪切范圍有較大變化的場合。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 26 3） 曲柄偏心式飛剪機(jī) 這類飛剪機(jī)的刀片作平移運動，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 95所昂比曲 柄軸 9（ BCD）鉸接在偏心軸 12 的鏜孔中，并有一定的偏心距 e。雙臂曲柄軸還通過連桿 6（ AB）與導(dǎo)架 10 相鉸接。當(dāng)導(dǎo)架旋轉(zhuǎn)時，雙臂曲柄軸以相同的角速度隨之一起旋轉(zhuǎn)。刀片 15 固定在刀架 8 上，刀架的另一端與擺桿 7 鉸接，擺桿則鉸接在機(jī)架上。通過雙臂曲柄軸、刀架和擺桿可使 刀片在剪切區(qū)作近似于平移的運動，以獲得平整的剪切斷面。 通過改變偏心軸與雙臂曲軸（也可以說是導(dǎo)架）的角速度比值，可改變刀片軌跡半徑調(diào)整軋件的定尺長度。這類飛剪機(jī)裝設(shè)在連續(xù)鋼坯軋機(jī)后面，用來剪切方鋼坯。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 27 4）擺式飛剪機(jī)圖 96 是 IHI（日本石川島播磨重工業(yè)公司）擺式飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖，用來剪切厚度小于 。刀片在剪切區(qū)作近似于平移的運動，剪切質(zhì)量較好。上刀架 1 在“點 2”與主曲柄軸 8 相鉸接。下刀架 2 通過套式連桿 外偏心套 內(nèi)偏心套 5 與主曲柄軸 8 相連。下刀架 2 可在上刀架 1 的滑槽中 滑動。上下刀架與主曲柄軸連接處的偏心距為 e1 ，偏心位置相差 180? 。當(dāng)徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 28 主曲柄軸 8 轉(zhuǎn)動時，上下刀架作相對運動，完成剪切動作。 在主曲柄軸 8 上，還有一個偏心 e2 。此偏心通過連桿 12 與搖桿 10 的軸頭11 相連，而搖桿 9 則通過連桿 3 在“點 1”與上刀架相連。因此，當(dāng)主曲柄軸 8轉(zhuǎn)動時，通過連桿 1搖桿 9 和連桿 3 使上下刀架作往復(fù)擺動。由于上刀架能上下運動外還可以進(jìn)行擺動，故能剪切運動中的軋件。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 29 5）曲柄搖桿式飛剪機(jī) 這種飛剪機(jī)也成為施羅曼飛剪機(jī)，用來剪切冷軋板帶。由于飛剪機(jī)工作時總能量波動較小，故可在大于 5m/s 的速度下工作。圖 97為曲柄搖桿式飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖。上刀架 1（連桿）通過偏心軸 6 與下刀架 2（搖桿）相鉸接。下刀架 2 在曲柄 3 與上刀架 1 的帶動下，以偏心軸 4（機(jī)械偏心）偏心套 5（液壓偏心）為中心作往復(fù)擺動。當(dāng)改變偏心軸 4 與偏心套 5 的偏心位置時，可得到不同的空切次數(shù)。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 30 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 31 方案的確定 本設(shè)計采用： 由于剪切棒材直徑較大，速度較快，采用連續(xù)工作制，選取曲柄連桿飛剪機(jī)。 具 體機(jī)構(gòu)如下： 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 32 第 3 章 剪切力和電動機(jī)功率計算 剪切力的計算 根據(jù)飛剪刀片形狀不同，其剪切力可按平行刀片剪斷機(jī)或斜刀片剪斷機(jī)的計算公式來計算。但是當(dāng)飛剪直接裝在軋機(jī)后工作而又沒有勻速機(jī)構(gòu)時，在剪切時，刀片水平速度 xV 可能超過板柸送進(jìn)速度 0V ，則在板柸中將產(chǎn)生拉應(yīng)力，此拉應(yīng)力亦作用在飛剪的刀片上。這個拉應(yīng)力不允許超過軋件在剪切溫度下的彈性極限e? 。根據(jù)胡克定律，軋件中的拉應(yīng)力應(yīng)為 σ = ll? E≤ e? 剪切時的刀片咬入角： cosα = R hR )1( ??? 式中 R——刀片回轉(zhuǎn)半徑， R=235mm h——棒材的直徑， h=98mm ∴ cosα = α = ? 刀片的圓周速度： 式中 E—— 彈性模量，軋件在終軋溫度為950℃ 時， E≈ 4500∽ 5500 公斤 / 。 圖： 飛剪的剪切過程 綜上計算，由于 ll? ? 100%1%，故可不考慮拉