【文章內(nèi)容簡介】 板機(jī)：氣動剪板機(jī)大多用在剪 切線上速度快，剪切次數(shù)高。 數(shù)控剪板機(jī)：直接對后擋料器進(jìn)行位置編程，可進(jìn)行位置校正，具有多工步編程功能，可實現(xiàn)多步自動運(yùn)行，完成多工步零件一次性加工，提高生產(chǎn)效率。 剪板機(jī)是 通過曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換 滑塊的直線往復(fù)運(yùn)動，對板料進(jìn)行剪切加工的剪切機(jī)械， 機(jī)械剪板機(jī)是金屬板料剪切的專業(yè)設(shè)備，廣泛用于汽車、黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 造船、建材、五金機(jī)械、金屬結(jié)構(gòu)的薄板剪切下料使用，被剪切板料以抗拉強(qiáng)度 48公斤 /毫米以內(nèi)為基準(zhǔn)，如需剪切其他高強(qiáng)度板料時，應(yīng)相應(yīng)減少剪切板料厚度。為了提高本機(jī)的整體抗拉強(qiáng)度，采取鋼板焊接結(jié)構(gòu)，并具有 結(jié)構(gòu)緊湊等特點 所以剪板機(jī)就成為各工業(yè)部門使用最為廣泛的板料剪斷設(shè)備 。 剪板機(jī)工作原理 。 剪板機(jī)是借于運(yùn)動的刀片和固定的刀片，采用合理的刀片間隙，對各種厚度的金屬板材施加剪切力，使板材按所需要的尺寸斷裂分離 的設(shè)備 。剪板機(jī)常用來剪裁直線邊緣的板料毛坯。剪切能保證被剪板料剪切表面的直線性和平行度要求，并減少板材扭曲，以獲得高質(zhì)量的工件。板金行業(yè)的下料剪切工具，廣泛適用于機(jī)械工業(yè)，治金工業(yè)，汽車、造船、電器電氣工程設(shè)備、板金加工、鋼管焊接、電子工業(yè)、航天航空工業(yè)、農(nóng)業(yè)機(jī)械制造、餐飲家具各種機(jī)械行業(yè)，主要作用就 是用于金屬剪切 在使用金屬板材較多的工業(yè)部門，都需要根據(jù)尺寸要求對板材進(jìn)行切斷加工，所以剪板機(jī)就成為各工業(yè)部門使用最為廣泛的板料剪斷設(shè)備。 上刀片固定在刀架上，下刀片固定在下床面上，床面上安裝有托球，以便于板料的送進(jìn)移動，后擋料板用于板料定位，位置由調(diào)位銷進(jìn)行調(diào)節(jié)。液壓壓料筒用于壓緊板料，以防止板料在剪切時翻轉(zhuǎn)。棚板是安全裝置，以防止發(fā)生工傷事故 剪板機(jī)剪切后應(yīng)能保證被剪板料剪切面的直線度和平行度要求，并盡量減少板材扭曲，以獲得高質(zhì)量的工件。剪板機(jī)的上刀片固定在刀架上，下刀片固定在工作臺上。 工作臺上安裝有托料 球，以便于板料的在上面滑動時不被劃傷。 后擋料用于板料定位，位置由 電機(jī) 進(jìn)行調(diào)節(jié)。 壓料缸用于壓緊板料，以防止板料在剪切時移動。 護(hù)欄是安全裝置，以防止發(fā)生工傷事故?；爻桃话憧康獨?，速度快，沖擊小 。 剪板機(jī)屬于鍛壓機(jī)械中的一種，主要應(yīng)用在金屬加工行業(yè)。產(chǎn)品廣泛適用于：輕工、航空、船舶、冶金、儀表、電器、不銹鋼制品、鋼結(jié)構(gòu)建筑及裝潢行業(yè)。 剪板機(jī)是帶有自動送料裝置，可完成板料高 效率、精密加工的機(jī)械剪板機(jī)，具有自動、高速、精密三個基本要素隨著中國加入 WTO 以來，我們回過頭來瞻望中國的制造業(yè)，就拿剪板機(jī)的成長來看吧剪板機(jī)床的成長越來越成為機(jī)械制造行業(yè)的中流砥柱，通用型高性能剪板機(jī)，廣泛適用于航空、汽車、農(nóng)機(jī)、電機(jī)、電器、儀器儀表、醫(yī)療器械、家電、五金。 對稱傳動剪板機(jī)是一種典型的對稱傳動的機(jī)械，主要用于剪裁各種尺寸金屬板材的直線邊緣。該設(shè)備應(yīng)用廣泛，具有結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，經(jīng)濟(jì)實用的優(yōu)點。 本機(jī)器的工作原理：動力源電動機(jī)通過二級傳動（一級帶輪傳動，一級齒輪傳動）減速驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu) — 曲柄 滑塊機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)將電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為往復(fù)的直線運(yùn)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 動，在此過程中，由切刀（固定在滑塊上）來進(jìn)行對板料的切削。 在這次設(shè)計中，針對該剪板機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu) — 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，通過數(shù)學(xué)建模，運(yùn)用Turbor C 強(qiáng)大的編程運(yùn)算能力，研究了曲柄以勻角速度旋轉(zhuǎn)時，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中滑塊的位移、速度、加速度的變化規(guī)律。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 第 2 章 選擇方案對比及剪板機(jī)構(gòu)描述 剪板機(jī)主要是通過滑塊上刀片的往復(fù)直線運(yùn)動來實現(xiàn)切斷功能，能實現(xiàn)這個目的主要由液壓傳動和機(jī)械 傳動 兩種。 液壓傳動方案 剪板機(jī)液壓傳動系統(tǒng)原理圖如圖 所示，其原理：手動 換向閥 6 推向左位（即左位接入系統(tǒng)），此時活塞在壓力油的作用下向下運(yùn)動，對板料進(jìn)行剪切加工，當(dāng)加工完成后，將閥 6 手柄推向右位（即右位接入系統(tǒng)），活塞向上運(yùn)動，即刀片上抬，到了一定位置，將閥 6 手柄推入中位，這樣活塞就停留在此位置不動。然后剪切第二次時，重復(fù)上述操作。手動換向閥 6 也可改為電氣控制的換向閥，從而實現(xiàn) 自動 連續(xù)剪切，提高效率。 圖 液壓傳動系統(tǒng)原理圖 液壓剪板機(jī)采用液壓傳動，使機(jī)器工作時平穩(wěn)，噪聲小，安全可靠，可以進(jìn)行單次連續(xù)剪切，剪板厚度也較機(jī)械傳動的厚，但是液壓系統(tǒng)是利用液體作為中間介質(zhì)來傳遞動力的，剪切力大時，油壓也相應(yīng)的高，對液壓元件的精度、強(qiáng)度要求也高，制造成本也相應(yīng)的較高，而且液壓系統(tǒng)不可避免的存在，泄露問題，會造成污染，油溫的變化會引起油液粘度變化，影響液壓傳動工作的平穩(wěn)性，所以適應(yīng)環(huán)境能力小。另外，液壓剪板機(jī)的維修也不方便，需要掌握一定的專業(yè)知識，因此此次設(shè)計不選用此方案。 機(jī)械傳動方案 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 凸輪機(jī)構(gòu)方案 圖 凸輪機(jī)構(gòu)原理圖 凸輪機(jī)構(gòu)的工作原理如圖 所示：主軸的轉(zhuǎn)動帶動凸輪傳動，凸輪升程時推動滑塊（即刀片）作剪切動作。回程時，滑塊在彈簧的作用下上升到開始 位置，準(zhǔn)備下一個動作循環(huán)。 凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點是可以根據(jù)從動件的運(yùn)動規(guī)律來選擇機(jī)構(gòu)的尺寸和確定凸輪輪廓線。缺點是凸輪機(jī)構(gòu)一般用于控制機(jī)構(gòu)而不是用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因為其工作壓力不能太大，否則會嚴(yán)重磨損凸輪的輪廓及推桿，導(dǎo)致該機(jī)構(gòu)不能實現(xiàn)預(yù)期的動作要求，不能保證機(jī)器的穩(wěn)定性，因此該方案不予采用。 曲柄連桿機(jī)構(gòu)方案 曲柄 連桿 機(jī)構(gòu)的工作原理如圖 所示：通過主軸轉(zhuǎn)動帶動曲柄轉(zhuǎn)動，曲柄通過連桿使滑塊作上下往復(fù)運(yùn)動，實現(xiàn)剪切動作。 該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、維修方便、經(jīng)濟(jì)實用的優(yōu)點，故采用此方案即曲柄滑 塊機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較合適。 剪板機(jī)構(gòu)設(shè)計描述 剪切過程如圖所示，板料在剪板機(jī)的上 .下剪切刀作用下受剪切產(chǎn)生分離變形。剪切時下剪刀固定不動，上剪刀向下運(yùn)動。開始剪切時，上剪刀刀刃壓入板料，產(chǎn)生一對剪力 F及相應(yīng)的力矩 Fd，迫使被剪板料轉(zhuǎn)動。但在轉(zhuǎn)動過程中受到剪刀側(cè)面的阻擋，在剪刀的另一側(cè)面也產(chǎn)生一對側(cè)推力 Ft 及相應(yīng)的力矩 Ftc，其方向阻止板料的轉(zhuǎn)動。 開始剪切時，板料轉(zhuǎn)角隨壓入深度的增大而增大，而力矩 Ftc 也隨之增大，故剪刀壓入一定深度后有 Fd=Ftc，這時被剪板料就不再轉(zhuǎn)動，直至在剪力作用下被剪斷為黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 止 。這種剪切板料的設(shè)備稱為剪切機(jī)。 圖 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)原理圖 剪板機(jī)屬于直線剪切機(jī)類型，主要用于剪切各種尺的金屬板材的直線邊緣。由于剪板機(jī)上設(shè)有后擋料裝置或前擋料裝置，顧可以對板料進(jìn)行定尺寸剪切。 剪板機(jī)可以按其工藝用途和結(jié)構(gòu)類型分類如表 所示。 剪切過程示意圖 剪板機(jī)的技術(shù)參數(shù) 剪板機(jī)可剪板料厚度手剪板機(jī)構(gòu)件強(qiáng)度限制，最終取決于剪切力。影響剪切力的因素很多，如刃口間隙，刃口鋒利程度。剪切面的寬度等，而最主要的還是被剪材料的強(qiáng)度。略去一些次要因素則剪切力與其主要因素的關(guān)系 為 ?? tan/2tKF b? 式中σ被剪材料抗拉強(qiáng)度值； t被剪材料厚度； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 ? 剪切角； k系數(shù)； 通常剪切強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)計算值為 500MPa，在剪切力及其他因素確定的條件下，可以得到剪板機(jī)剪板料的最大厚度。目前國內(nèi)外剪板機(jī)的最大剪切厚度為 32毫米以下，厚度過大對 設(shè)備利用率和經(jīng)濟(jì)性來說是不可取的。 剪切方式 按剪切要求此類剪板機(jī)通常采用斜刃刀片，斜刃剪切是采用漸入剪切的方式如圖 所示，故瞬間剪切尺寸小于板料寬度。剪板機(jī)上、下刃口不平行，上、下刃口間的夾角稱為剪切角一般為 度到 4度。 剪切角與剪切力及板料變形有關(guān)，剪切角不同，剪切行程隨之改變，有些液壓剪切機(jī)的剪切角度是可調(diào)的，以適應(yīng)不同情況。剪切角減小后，剪切行程也相應(yīng)減小，行程次數(shù)即可提高從而提高生產(chǎn)率。斜刃剪切質(zhì)量不如平刃剪切，有扭曲變形現(xiàn)象，但是剪切力和能力消化比平刃要小得多，故斜刃剪切在中、大型剪板機(jī) 中采用。 圖 可剪板寬 可剪板寬是指剪板機(jī)剪刃方向，一次剪切完板料的最大尺寸，它參照鋼板寬度和使用廠家的要求制定（可剪切寬度小于剪刃長度），這種剪切方式稱為橫切方式?？v切方式為多次接觸剪切，只要條料寬度小于剪板機(jī)只要條料寬度小于剪板機(jī)的凹口 ——喉口，剪切尺寸不受限制。隨著工業(yè)的發(fā)展，要求剪板寬度不斷增大，目前剪板機(jī)寬度為 0000 毫米的剪板機(jī)已經(jīng)比較普遍，國外最大板寬已達(dá) 10000 毫米。 用剪板機(jī)剪切沖壓加工用的條料，長度為 2021 以下時，剪板機(jī)剪切條料寬度最小公差如表格 所示 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 表 剪切調(diào)料寬度最小公差 厚度 t/mm 剪裁條料寬度 /mm ? 25 2550 50100 100200 寬度最小公差 一下 ? ? ? ? ? ? ? ? 12 ? ? ? ? 23 ? ? ? ? 34 — ? ? ? 45 — — ? ? 56 — — ? ? 采用縱切方式對剪板機(jī)的喉口深度會有要求，如圖 所示。 目前剪板機(jī)趨勢是減少喉口深度，以提高機(jī)架的剛度。 行程次數(shù) 行程次數(shù)直接關(guān)系到生產(chǎn)效率，隨著生產(chǎn)發(fā)展及各種上、下料裝置的出現(xiàn)，要求剪板機(jī)應(yīng)該具有較高的行程次數(shù)對于機(jī)械傳動的小型剪板機(jī)，一般要達(dá)到 50 次每分鐘以上。 圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 本章小結(jié) 本章主要介紹剪板機(jī)的液壓傳動方案和機(jī)械傳動方案，從中了解凸輪機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和減半機(jī)構(gòu)。對剪板機(jī)的的技術(shù)參數(shù)、剪切方式、可剪板寬、剪切角度進(jìn)行了確定。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 第 3 章 剪板機(jī)總體傳動方案 綜合考慮，本次剪板機(jī)設(shè)計的總體方案為電動機(jī)經(jīng)過一級帶輪減速及一級齒輪減速驅(qū)動主軸上的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，使滑塊作往復(fù)運(yùn)動，進(jìn)行剪切動作，剪板機(jī)的剪切力是 10 噸，行程為 22mm，每分鐘剪板 30 次。設(shè)計傳動系統(tǒng)圖如圖 所示。 圖 系統(tǒng)傳動簡圖 電動機(jī)的選擇 電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇 本次設(shè)計所選用的電動機(jī)的類型和機(jī)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)電源種類、工作條件、載荷大小和性質(zhì) 變化、啟動性能、制動、正反轉(zhuǎn)的頻率程度等條件來選擇。 電動機(jī)分交流電動機(jī)和直流電動機(jī)兩種。由于生產(chǎn)單位一般多采用三相交流電源 ,因此 ,無特殊要求時 ,均應(yīng)采用三相交流電動機(jī)。其中異步電動機(jī)是交流電動機(jī)的一種 ,它是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種動力機(jī)械 ,一般以三相異步交流電動機(jī)應(yīng)用最廣泛。 Y 系列三相異步電動機(jī)為封閉式三相異步電動機(jī) ,能防止灰塵、鐵屑或其它雜物侵入電機(jī)內(nèi)部，效率高，耗能少，性能好，噪音低，振動小，體積小，重量輕，運(yùn)行可靠，維修方便。不僅使用于水泵、鼓風(fēng)機(jī)、金屬切削機(jī)床及運(yùn)輸機(jī)械 ,更使用于灰塵較多、水土飛 濺的地方 ,如碾米機(jī) ,磨粉機(jī) ,脫殼機(jī)及其它農(nóng)業(yè)機(jī)械 ,礦山機(jī)械等。 根據(jù)工作環(huán)境和要求 ,選用 Y 系列三相異步電動機(jī)。 電動機(jī)功率的選擇 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 電動機(jī)的容量選擇的是否合適 ,對電動機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。容量選的過小 ,不能保證工作機(jī)的正常的工作或使電動機(jī)因過載而過早的損壞 。而容量選的過大 ,則電動機(jī)的價格較高 ,能力又不能充分利用 ,而且由于電動機(jī)經(jīng)常不滿載運(yùn)行 ,其效率和功率因數(shù)都較低 ,增加電能消耗而造成能源的浪費。 該剪板機(jī)的剪切力為 10 噸，根據(jù)諾沙里公式： P = )σδ101 α1(g αδσ 0 . 62b xx2xbxytgZth??? （ ） 式中 P—— 剪切力 P =10103=98000N bσ —— 被剪板料強(qiáng)度極限，實際中的板料 bσ =500N/mm xσ —— 被剪板料延伸率， xσ =25% h —— 被剪板料厚度 ? —— 上刀刃傾斜 ? =2176。 Z —— 被剪部分彎曲力系數(shù)， Z = y —— 前刃側(cè)向間隙相對值， y = x —— 壓具影響系數(shù) x= 把已知數(shù)據(jù)代入式（ ） )1(g20 . 2 5500 0 . 6 9 8 0 0 022??????????????tgth 解得： h = 根據(jù) 文獻(xiàn)資料得 ， Q11 型剪板機(jī)技術(shù)參數(shù)，類比實習(xí)時工廠的樣機(jī)，選取電動機(jī)的功率為 。 轉(zhuǎn)速的確定： 由于傳動由皮帶和齒輪組成的。按推薦的傳動副傳動比較合理的范圍，取三角帶傳動比 1i =2～ 4。二級圓柱齒輪減速器傳動比 2i =8～ 40，則總傳動比合理范圍為 3