【文章內(nèi)容簡介】 變形。（可忽略）。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 7 純剪切力 P1為： ??? 2hP b? 在考慮 P2和 P3后，總的剪切力可根據(jù) 諾沙里 建議 公式計算： P=???????????????XYZhb2210011t a n1t a n????? =???????????????XYZPb21 10011ta n1???? 式中： P— 總剪切力 P1— 純剪切力 Z— 系數(shù)，實驗研究表明，此系數(shù)與被剪切部分的鋼板厚度 d，軋件材料延伸率 δ 以及傾斜角 α等因素有關， ? ??? ? fhdfZ ???????? ta n其變化規(guī)律如圖 23 所示，系數(shù) Z 的最大值為 ； 圖 23 系數(shù) Z與 hd ? ?? tan? 的變化關系 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 8 Y— 刀片相對側(cè)間隙，即為刀片側(cè)間隙△與鋼板厚度 h 的比值： hY ?? 在 mmh 15? 時，取 ?? ；當 mmh 50~15? 時，取 5?? ； X— 壓板相對距離，即為壓板中心離下刀片側(cè)邊緣距離 c（如圖 24）與鋼板厚度 h 的比值： hcX? 圖 24 壓板與刀片側(cè)間隙示意圖 該 試 樣剪所剪切的鋼坯材料分別為低碳鋼、高碳鋼、耐侯鋼、 16Mn 特例舉各種代表材料的 b? ， ? 即被剪切鋼板的強度極限（ MPa）和延伸率，見 表 21 表 21 剪切鋼板的強度極限（ MPa）和延伸率 名稱 牌號 ? ?MPab? ??%? 普通碳素鋼 A3 373~461 25~27 A5 490~608 19~21 優(yōu)質(zhì)碳素鋼 40 569 19 45 598 16 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 9 普通低合金鋼 16M 490~640 21 合金結(jié)構鋼 20Cr 834 10 40Cr 981 9 綜合比較以上數(shù)據(jù) b? =640MPa， δ=21%來計算剪切機的最大剪切力 諾沙里公式中： b? ， δ— 分別為被剪切鋼板的強度極限和延伸率 Y— 刀片相對側(cè)間隙，即刀片側(cè)間隙 ?與鋼板厚度 h 的比值 Y=h? =5mm/50mm= X— 壓板相對距離，即壓板中心離下刀片側(cè)邊緣距離 c 與鋼板厚度 h 的比值 X=hc =350mm/40mm= 所以剪切力為： P= ? ????????????????????????? ?13t a 3t a n200236 = 因冷剪是剪切力要比熱剪時大，又考慮到刀刃變鈍時剪切力會增大，而由于導軌的摩擦負載和液壓鋼的負載和密封系統(tǒng)的阻力的存在，所以估算液壓缸執(zhí)行元件的外負載為F=11000KN。 側(cè)向力的計算 由圖 25 可知： Pa=Td 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 10 圖 25 剪切時金屬上的作用力 假定，在沿 x 面上的單位壓力均勻分布。則有： zTxP ? 所以 ? PxPzT ?? 因有壓板，則令 00 10~5?? 近似取 KNKNPT 1980~1100)~( ?? 機架的設計計算 機架的設計 的 一般要求 在滿足機架設計準則的前提下，必須根據(jù)機架的不同用途和所處環(huán)境，考慮下列各項要求，并有所偏重。 1．機架的重量輕，材料選擇合適，成本低。 2．結(jié)構合理，便于制造。 3．結(jié)構應使機架上的零部件安裝、調(diào)整、修理和更換都方便。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 11 4．結(jié)構設計合理，工藝性好，還使機架本身的內(nèi)應力小，有溫度引起的變形應力小。 5． 抗震性能好。 6．耐腐蝕，使機架在服務期限內(nèi)盡量少修理。 7．有導軌的機架要求導軌面受力合理，耐磨性良好。 初步確定機架的形狀尺寸 機架的結(jié)構形狀及尺寸，取決于安裝在它內(nèi)部和外部的零件與部件的形狀與尺寸，裝配情況，安裝與拆卸等要求。同時也取決于工藝，所承受的載荷，運動等情況。 機架的一些結(jié)構尺寸，如壁厚、凸緣尺寸以及肋板厚度等，對機架的工作能力，材料消耗，質(zhì)量和成本均有重大影響。因此在機架設計時，首先是根據(jù)機架的工況進行受力分析，再根據(jù)受力和其他要求，初步擬定機架的形狀和尺寸 如圖 26。 圖 26 機架的結(jié)構圖 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 12 焊接機架與鑄造機架特點比較 鑄，焊機架的特點比較見表 22 表 22 鑄鐵機架與焊接機架特點比較 項目 鑄造機架 焊接機架 機架重量 較重 鋼板焊接毛坯比鑄件毛坯輕30%，比鑄件毛坯輕 20%。 強度和剛度及抗震性 鑄造機架的剛度與強度較低，但內(nèi)摩擦力大，阻尼作用大，故抗振性能好。 強度高，剛度大，對于同一結(jié)構強度為鑄鐵的 倍，鋼的疲勞強度為鑄造的 3 倍。但抗振性能較差。 材料價格 鑄造材料來源方便，價廉。 價格高 設計條件 由 于技術上的限制，鑄造壁厚不能相差過大，而為了取出芯沙，設計時只能用“開口”式結(jié)構，影響剛度。 結(jié)構設計靈活，壁厚可以相差很大，并且可根據(jù)工況需要，不同部位選用不同性能的材料。 根據(jù)以上分析試樣剪的機架選用焊接機架。 焊接件設計中一般應注意的問題 材料可焊性：焊接件鋼材的選擇要考慮可焊性，可焊性差的材料會造成焊接困難，使焊縫可靠性降低。一般含碳量 25%的碳鋼（ A 20 及 25 號鋼）和含碳量 %低合金鋼（ 15Mn、 16 Mn 、 19 Mn、 15MnTi 及 15MnSi 等）可焊性良好。 1 合理布置焊 縫： （ 1） 焊縫應位于低應力區(qū)，以獲得承載能力大，變形小的構件。 （ 2） 為減小焊縫應力集中和變形，焊縫布置盡可能的對稱，最好至中性軸的距離相等。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 13 （ 3） 盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸，且焊線要短。 （ 4） 焊縫不要布置在加工面和需要表面處理的部位上。 （ 5） 若條件允許應將工程焊縫變成聯(lián)系焊縫。 （ 6） 避免焊縫匯交和密集，讓次要焊縫中斷，主要焊縫連續(xù)。 2 提高抗震能力 由于普通鋼材的吸振能力低于鑄鐵，故對于抗振能力要求高的焊接件應采取抗振措施，例如： ； 2 利用填充物來吸振。 3 提 高焊接接頭抗疲勞和抗脆斷能力。 （ 1） 減少應力集中，如盡量采用對接接頭；當厚度不等的鋼板對接時要以 1： 4 至 1：10 的斜度預加工厚板；采用刻槽影響的接頭；焊縫避開高應力區(qū)。 （ 2） 減少或消除焊接殘余應力，如采用合理的焊接方法和工藝參數(shù)；焊厚熱處理等。 （ 3） 減少結(jié)構剛度，以降低應力集中和附和應力的影響。 （ 4） 調(diào)節(jié)殘余應力場。 （ 1） 盡可能選用標準型鋼、板材、棒材、減少加工量。 （ 2）拐角處用壓彎（內(nèi)側(cè)半徑為 — 倍的壁厚）可節(jié)省材料和焊接費用。 （ 3）合理確定焊縫尺寸，角焊縫的 焊角尺寸的增加將使角焊縫的面積和焊接量成平方關系增加。 （ 1）避免仰焊縫，減少立焊縫，盡量采用自動焊接，減少手工焊接和工地焊接。 （ 2） 要考慮可焊到性。當手工電弧焊時，可焊到性所要的空間為：當 t1t0時， α45176。；當 t1=t0時， α=45176。；當 t1t0， α45176。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 14 加強 筋的布置 筋分為筋板和筋條兩種，筋條只有有限的高度，它不連接整個的截面。 （一）筋的作用 ，剛度和減輕機架的重量。 ，在大面積的薄壁上布肋可縮小局 部變形和防止薄壁振動。 ，使鑄件壁厚均勻，防止金屬堆積而產(chǎn)生縮孔 、 裂紋等缺陷；作為補縮通道；擴大冒口的補縮范圍；改善鑄型的充滿性，防止大平面鑄件上夾砂等缺陷。 ，如電機外殼上的散熱筋。 （二） 筋的合理布置 筋的合理布置的一般原則： 1. 為有效的提高機架彎曲剛度筋應布置在彎曲平面內(nèi)。 2. 應有利于將局部載荷傳送給其他壁板使之均衡的承擔載荷。 3. 帶孔筋板應避免布置在高粱主傳力筋板的位置上。 在下刀架體上，由于需要安裝附屬元件并且要符合機架的設計準則和要求，所以下刀架體需要安裝加強筋來增強機架的強度 和剛度 ，其厚度為 50mm分布在機架兩側(cè)。 液壓系統(tǒng)概念 液壓系統(tǒng)的組成 為實現(xiàn)某種規(guī)定的功能，由液壓元件構成的組合叫做液壓回路。液壓回路按給定的用途和要求組成的整體叫做液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)按液流循環(huán)方式有開式和閉式兩種。液壓系統(tǒng)通常由四部分組成：如表 23 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 15 表 23 液壓系統(tǒng)基本組成 動力部分 控制部分 執(zhí)行部分 輔助部分 把機械能轉(zhuǎn)換成油液 液壓能的裝置，為整個執(zhí)行機構提供動力，最常見的形式就是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)提供壓力油 對系統(tǒng)中油液壓力、流量或流動方向進行控制或調(diào)節(jié)的裝置。例如：溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開停閥等 把油液的液壓能轉(zhuǎn)化成機械能的裝置。它可以是作直線運動的液壓缸，也可以是作回轉(zhuǎn)運動的液壓馬達。 管道、蓄能器、過濾器、油箱、冷卻器、加熱器、壓力表、流量計等。 液壓傳動的優(yōu)缺點 （一）優(yōu)點 在液壓傳動裝置中，由于油液的壓縮量非常小，在通常壓力可以認為不可壓縮，依靠油液的連續(xù)流動進行傳動。油液有吸震能力，在油路中還可以設置液壓緩沖裝置，故不像機械機構因加工和裝配誤差會引起振動和撞擊，使傳動十分平穩(wěn)，便于實現(xiàn)頻繁的換向。 液壓傳動與機械、電力等傳動方式相比 在輸出同樣功率的條件下，體積和質(zhì)量可以減少很多，因此，慣性小、動作靈敏。 液壓傳動易于獲得很大的力和轉(zhuǎn)矩，因此廣泛用于壓制機等。 在液壓傳動中，調(diào)節(jié)液體的流量就可以實現(xiàn)無級調(diào)速，并且調(diào)速范圍很大。 液壓系統(tǒng)中采取了很多安全保護措施，能夠自動防止過載，避免發(fā)生事故。 由于采用液壓油作為工作介質(zhì)，使液壓傳動裝置能自動內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 16 潤滑，因此元件的使用壽命較長。 采用液壓傳動能獲得各種復雜的機械動作 ，如可以加工出不規(guī)則形狀的零件。 采用液壓傳動可簡化機構結(jié)構，從而減少了機械零部件數(shù)目。 液壓系統(tǒng)中，液體壓力大、流量和方向是非常容易控制的，再加上電氣裝置的配合，很容易實現(xiàn)復雜的自動工作循環(huán)。 “三化” 液壓元件易于實現(xiàn)系列化、標準化和通用化，也易于設計和組織專業(yè)性大批量生產(chǎn)，從而可以提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本。 （二）缺點 由于元件的設計要求高，加工和裝配比較困難，使用維護比較嚴格。 液壓傳動是以液壓油為工作介質(zhì)的，在相對運動表面間不可避免的要有泄露，同時油液又不是絕對不可壓縮的，因此不宜應用在傳動比要求嚴格的場合，例如螺紋和齒輪加工機床的傳動系統(tǒng)。 由于油的粘度隨溫度的改變而改變，故不宜在高溫或低溫的環(huán)境下工作。 由于采用油管傳輸壓力油，壓力損失較大，故不宜遠距離輸送動力。 油液混入空氣后，容易引起爬行、振動和噪聲，使系統(tǒng)的工作性能受到影響。 油液污染后，會影響系統(tǒng) 工作的可靠性。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 17 液壓系統(tǒng)的參數(shù)確定 液壓系統(tǒng)是液壓設備的一個組成部分，他與主機的關系密切，兩者的設計通常需要同時進行。其設計要求，一般必須從實際出發(fā)，重視調(diào)查研究，注意吸取國內(nèi)外先進技術，力求做到設計出的系統(tǒng)重量輕、體積小、效率高、工作可靠、結(jié)構簡單、操作和維護保養(yǎng)方便、經(jīng)濟性好。 確定液壓執(zhí)行元件 在本次設計中我所選擇的液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件采用液壓缸，活塞固定不動，缸體作為上刀架。 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 （一）壓力的初步確定 液壓系統(tǒng)中最主要的兩個參數(shù)是壓力和流 量。根據(jù)這兩個參數(shù)來計算和選擇液壓元件、輔助元件和原動機的規(guī)格型號。系統(tǒng)壓力選定以后，液壓缸的主要尺寸的排量即可確定，排量一經(jīng)確定，即可根據(jù)液壓缸的速度確定其流量。 液壓系統(tǒng)按照工作壓力的高低分成幾個不同等級，如下表 24 所示 表 24 液壓系統(tǒng)工作壓力的幾個不同等級 低壓 中低壓 中高壓 高壓 超高壓 0~ ~8 8~16 16~32 32 以上 （二）選擇系統(tǒng)的工作壓力應考慮以下幾個因素： ，它與壓力和流量是密切相關的，功率大的可以取高壓，功率小的可以取 低壓。 ，可以減少液壓裝置的體積和重量。但對液壓元件的加工精度、密封裝置將提出更高的要求。元件的容積效率降低，系統(tǒng)的發(fā)熱增加，系