飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-24 16:43 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ...............................................................................................................44哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）0第一章 緒論 課題背景及研究的目的和意義通過此畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生深刻理解專業(yè)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)方法，使學(xué)生能夠充分利用所學(xué)過的知識，理論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立開展設(shè)計(jì)工作，從而掌握從事機(jī)械設(shè)計(jì)及自動化相關(guān)工作的實(shí)際能力。 飛剪機(jī)是軋鋼生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備，具有適合剪切大斷面、剪切斷面平直的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于中小型軋鋼車間，承擔(dān)軋件的切頭、切尾分段和事故碎段等任務(wù) [1]。自上世紀(jì)七十年代我國引進(jìn)現(xiàn)代化的板帶軋機(jī)生產(chǎn)線以來，板帶材的飛剪機(jī)一直是屬于引進(jìn)的重要設(shè)備之一。為實(shí)現(xiàn)定尺長度的調(diào)節(jié)，傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)飛剪機(jī)必須具有空切機(jī)構(gòu)和勻速機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，改用大功率伺服電機(jī)作為飛剪機(jī)的主傳動，可以提高飛剪機(jī)智能化水平、可靠性和使用水平，而且簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)效率。本課題研究的是剪切帶鋼的飛剪機(jī)，通過三維建模和運(yùn)動仿真可以研究它的具體運(yùn)動況。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以詳細(xì)地了解曲柄連桿式飛剪機(jī)的工作原理和工作過程，能夠綜合應(yīng)用所學(xué)知識，培養(yǎng)自己分析和解決實(shí)際工程問題的能力，達(dá)到鍛煉創(chuàng)造能力的目的，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中會用到制圖、運(yùn)動仿真、運(yùn)動分析的軟件，可以更加熟練地掌握這些軟件的應(yīng)用，為今后工作打好基礎(chǔ)。 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析 國外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析人們用飛剪來橫向剪切運(yùn)動著的軋件開始于十九世紀(jì)末期，是一臺蒸汽帶動的愛德瓦爾茲飛剪。這種飛剪機(jī)構(gòu)龐大，重量很重，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)復(fù)雜，慣性力也很大。后來在美國出現(xiàn)了電動式帶曲柄和偏心軸的飛剪，以電動驅(qū)動代替了蒸汽驅(qū)動。但其較大的慣性力還是限制飛剪運(yùn)行的主要因素 [2]。后哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1來，美國又設(shè)計(jì)了摩爾根式電動飛剪，簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)部分。隨后，其它國家，如德國，日本，意大利等，都對飛剪結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新和改進(jìn)，先后研制開發(fā)出了各種有特色的飛剪。使飛剪的性能和結(jié)構(gòu)日益完善。 國內(nèi)在該方向的研究現(xiàn)狀及其分析50 年代，我國從原蘇聯(lián)引進(jìn)了鞍鋼 1700 熱連軋機(jī)和 1700 可逆式冷軋機(jī)及相應(yīng)的生產(chǎn)技術(shù)，該裝備技術(shù)水平屬當(dāng)時(shí)世界先進(jìn)水平。60 年代我國自主設(shè)計(jì)制造了 2800、4200 大型板軋機(jī)和 1700 熱連軋機(jī)，其機(jī)械、電氣傳動等裝備均國產(chǎn)，這些自主制造設(shè)備比當(dāng)時(shí)國際水平是落后一些，主要表現(xiàn)在無厚度自動控制系統(tǒng)（AGC）。70 年代武鋼 1700 熱、冷連軋機(jī)引進(jìn)，使我國軋鋼技術(shù)達(dá)到了當(dāng)時(shí)世界上的先進(jìn)水平，國內(nèi)也開展了 AGC 的工業(yè)實(shí)驗(yàn)和推廣應(yīng)用。80 年代從德國引進(jìn)了 2050、2030 熱、冷連軋機(jī)，該軋機(jī)具有世界先進(jìn)水平的板形控制裝備和技術(shù)，還有武鋼引進(jìn)的 1200HC冷軋機(jī)，使我國的軋鋼裝備達(dá)到世界一流水平。經(jīng)過多年的引進(jìn)和消化吸收，我國的機(jī)械和控制裝備雖有很大的發(fā)展，但我們必須認(rèn)識到與國外仍然存在差距。目前，我國自行設(shè)計(jì)制造和從國外直接引進(jìn)的飛剪機(jī)剪切機(jī)構(gòu)大多為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，用來剪切厚度較大的鋼板或鋼坯的飛剪機(jī)多數(shù)采用曲柄搖桿或雙曲柄式兩種機(jī)構(gòu) 。（1）施羅曼飛剪 [3]圖 11a 所示為施羅曼飛剪機(jī)，是雙曲柄搖桿式飛剪機(jī)。這臺飛剪機(jī)所用的是徑向勻速機(jī)構(gòu)。在改變定尺長度后，通過徑向勻速機(jī)構(gòu)改變主軸曲柄的長度，從而使剪切鋼板時(shí)刀刃的水平速度與運(yùn)行帶鋼速度一致。（2）翁格爾飛剪上述勻速系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)，使飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性可見一斑。引進(jìn)后的幾年間，飛剪機(jī)的上下刀座都不斷出現(xiàn)過開焊，出現(xiàn)上刀梁斷裂等事故。所謂的翁格爾飛剪機(jī)，如圖 11b 所示。隨著電機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，特別是交流變頻技術(shù)、大型伺服電機(jī)制造及控制技術(shù)的發(fā)展，對生產(chǎn)工藝要求復(fù)雜哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2的飛剪機(jī)技術(shù)進(jìn)步起到了革命性推動作用。該飛剪機(jī)構(gòu)由上下刀座和兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組成，完全取消了以往飛剪機(jī)的勻速機(jī)構(gòu)及倍尺機(jī)構(gòu)；利用先進(jìn)電氣控制技術(shù)，從而滿足了生產(chǎn)工藝對飛剪機(jī)的要求。翁格爾飛剪電機(jī)及電氣控制技術(shù)的發(fā)展足以用簡單機(jī)構(gòu)滿足復(fù)雜生產(chǎn)工藝對飛剪機(jī)的要求。（3）橋式飛剪從機(jī)構(gòu)簡圖 11c 可以看到，橋式飛剪是一個(gè)五桿機(jī)構(gòu)，箱型的上下刀座(梁)是偏心距相等的曲軸所驅(qū)動；其運(yùn)動確定性、上下刀座同步性則由一個(gè)簡單桁架相聯(lián)結(jié) [4]。因而，橋式飛剪的機(jī)構(gòu)得到進(jìn)一步簡化，傳動鏈更加簡潔。翁格爾飛剪機(jī)在生產(chǎn)實(shí)踐中，曾經(jīng)出現(xiàn)上刀梁的斷裂事故；而橋式飛剪機(jī)的上下刀座(梁) 的箱型結(jié)構(gòu)不僅增強(qiáng)了上下刀梁的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)還降低刀梁對材料的要求，使其動力學(xué)性能更加優(yōu)越。圖 11 飛剪機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖 本課題的研究內(nèi)容及其方法 研究內(nèi)容根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本次設(shè)計(jì)的主要研究內(nèi)容為設(shè)計(jì)一臺滿足使用參數(shù)要求的曲柄連桿式飛剪機(jī)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3 研究方法（1）文獻(xiàn)研究法。根據(jù)研究目的，通過調(diào)查文獻(xiàn)來獲得資料，從而全面地、正確地了解掌握所要研究問題。作用有①能了解有關(guān)問題的歷史和現(xiàn)狀，幫助確定研究課題。②能形成關(guān)于研究對象的一般印象，有助于觀察和訪問。③能得到現(xiàn)實(shí)資料的比較資料。④ 有助于了解事物的全貌。（2）類比法。通過類比相似產(chǎn)品的大小尺寸以及零件選型來對飛剪機(jī)各模塊進(jìn)行部分大小尺寸以及零件選型。哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) 引言 本次曲柄連桿式飛剪機(jī)的設(shè)計(jì)要求區(qū)別于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的飛剪機(jī)，整體結(jié)構(gòu)大大簡化，采用伺服電機(jī)傳動，使得飛剪機(jī)的智能化有所提高，可靠性和生產(chǎn)效率也大大提高。 飛剪機(jī)整體方案設(shè)計(jì) 飛剪機(jī)的功能曲柄連桿式飛剪機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)定尺剪切，沒有空切和勻速機(jī)構(gòu)，采用伺服電機(jī)作為主傳動，使用 PLC 實(shí)時(shí)控制飛剪機(jī)的轉(zhuǎn)速。 飛剪機(jī)的基本要求飛剪機(jī)的特點(diǎn)是能橫向剪切運(yùn)動著的軋件，對它有三個(gè)基本要求：（1）剪刃在剪切軋件時(shí)要隨著運(yùn)動的軋件一起運(yùn)動，即剪刃應(yīng)該同時(shí)完成剪切與移動兩個(gè)動作，且剪刃在軋件運(yùn)動方向的瞬時(shí)分速度 應(yīng)與軋件v運(yùn)行速度 相等或 2%~3%，即 。在剪切軋件時(shí)，剪刃在軋v0 vv0)~(?件運(yùn)動方向的瞬時(shí)速度 如果小于軋件的運(yùn)動速度 ，則剪刃將阻礙軋件的運(yùn)動，會使軋件彎曲，甚至產(chǎn)生軋件纏刀事故 [5]。反之，如在剪切時(shí)剪刃在軋件運(yùn)動方向的瞬時(shí)速度 比軋件運(yùn)動速度 大很多，則在軋件中將產(chǎn)v0哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5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)
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