机械毕业设计515兆牛摆动剪切机构设计说明书.docx
《机械毕业设计515兆牛摆动剪切机构设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械毕业设计515兆牛摆动剪切机构设计说明书.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
机械毕业设计515兆牛摆动剪切机构设计说明书
1.5兆牛摆动剪切机的设计
1绪论
1.1课题选择的背景和目的
摆动剪切机是安装在500型钢热连机前后，用于切头切尾和卡钢事故的处理剪。
随着国民经济的发展，需要更多数量的,更多品种,更高质量的型钢。
为满足这一需求而型钢的发展不外乎两个，一是挖潜改造旧轧机，二是上新设备，采用新技术新工艺使型钢设备现代化。
对我过来讲两条腿走路更为重要。
用新技术更新改造的旧轧机可以少花钱多半事见效快。
500/700热连轧机组是原鞍钢第二初轧厂的设备现以安装在第一炼刚厂小钢连车间，采用第一炼钢厂的连铸坯，断面300*300mm长20米。
生产90*90平方毫米和60*60平方毫米的坯料。
型钢热连轧机组的生产率高，成品率好采用直列式布置采用普通热轧法。
700型钢热连轧采用箱-主箱孔型系统，而500型钢热连轧组采用菱-方孔型系统轧机生产正常。
但是摆动剪切机随着生产速度的提高,经常出现滑道断裂。
本设计对摆动剪进行分析改进方案，解决生产中存在问题。
通过单体机械设计，掌握单体设备在700/500连轧机组的位置为总体方案的选择创造条件。
通过分析局部观看总体方案的全局达到提高综合设计能力和独立分析能力，通过单体机械摆动剪破坏原因分析把理论知识和生产实际结合起来，这就是选择这个题目的目的。
1.2热轧型钢轧机的国内外发展趋势
大，中型型钢生产，大型轧机轧辊名义直径在500-750毫米,中型轧机名义直径在350-650毫米.轨梁轧机在750-900mm。
实际，各类轧机，轧辊直径很难细分。
700/500型钢热连轧机最大轧辊直径是850mm，最小轧辊直径是500mm。
大、中型钢轧机型钢生产的特点是产品断面比较复杂，除小量的方、园扁以外大多数是异型断面产品，由于断面复杂，轧后冷却收缩不均造成轧件内部残余应力和成品形状尺寸的变化。
产品品种多，除少量专业化型钢轧机外，大多数轧机都进行多品种生产，轧辊储备量大，换辊较频繁不便于连轧生产、轧制特别多，除少量用专业化轧机采用连续式外大部分小批量生产。
世界各国型钢的生产占钢材比重各自不同，工业发达的国家型钢占钢材比重小，发展中国家型钢占钢材比重大，型钢生产的总趋势是比重越来越小，但其产量和品种则逐年增加。
随着国民经济的需要和轧钢技术提高。
很多原有的型钢品种不断改进，新的型钢品种不断增加，以前，很多必须用锻压，冲压或机械制造加工方法生产的产品，现在能以轧制方法取而代之，因此，轧制产品的种类和生产技术，也同样在一定程度上反映一个国家冶金工业的发展水平。
型钢轧机的发展趋势是：
1.2.1轧机布置向半连续化或全连续化发展
半连续式可分为机组粗轧为连续而精轧为横切式，或者粗轧为横列式而精轧为连续式。
复二重式也属于半连续式轧制需正反围盘，轧制速度提高受到限制。
连续式每机架只轧一道轧件，可在数架轧机内同时轧制，轧制速度快温降小，可采用微张力轧制，生产率与品种单一比较合适，但投资大。
1.2.2轧制工艺改革出现了切分轧制、热轧冷拔
切分轧制也叫热轧一纵剖轧法，比较难轧的非对称断面产品先设计成对称断石，或将小断面产品设计成并联型式大断面产品，以提高轧机生产能力，然后在轧机上或冷却后用圆盘剪进行纵剖。
可得到二个不同尺寸的型材。
热轧冷拔，这种方法可生产高精度型材，其产品机械性能和表石质量高于一般热轧型钢，可直接应用于各种机械零件，此法可提高工效，减少金属消耗，进行小批量生产，其方法：
先热轧成型，并留有冷加工余量，然后经酸洗，碱洗，水洗，涂润滑剂冷拔成材。
1.2.3轧机结构改造提高轧制速度
1四辊万能轧机生产H,T断面型钢
2中小型普遍采用预应力及短应力线轧机，结构紧凑，减少调整，减少工艺过程，提高轧制精度
1.2.4加热炉控制
加热炉采用电视遥控及计算机自动调节炉温及炉压满足节约燃料，加热均匀控制方便。
1.2.5冷却工艺改造
冷却工艺改造采取斯太尔摩法，施罗曼法等应用小型和线材在轧件检测上增添测厚仪，激光测径仪，光学测径仪，元素测量法等，型钢轧机逐渐向专业化，长件化，多品种以及向半连轧和全连续化方向发展。
1.3剪切机的种类和用途
型钢剪切机主要有三种类型
1.3.1摆动式剪切机
装在连轧机的前面，用于剪切头尾和事故剪。
1.3.2滚动式飞剪
剪切小型钢，作为切头飞剪，其剪切厚度可达45mm，速度可达15m/s的轧件。
1.3.3曲柄偏心式飞剪
这类飞剪装设在连续型钢轧机后面剪定R长度的钢坯。
1.4摆动剪研究的内容和方法
1.4.1摆动剪在型钢连续机组布置和作用
1机组平面布置图如图1.1所示
图1.1300/500机组平面布置示意图
2摆动剪的作用
将700连轧机轧出的坯料，切头，以便500连轧机咬入，防止卡钢，切尾防止运行中划伤辊道和轧制困难，当轧机出现事故时，将700连轧机轧出的轧坯剪断以便用吊车运走防止轧件在轧机中停留，即事故处理剪。
1.4.2型钢热连轧机的生产工艺
原料从第一炼钢厂连铸车间运来进F1轧机水平轧制经过90度翻钢机翻转90度进入F2水平轧机在经过水平连续轧制。
从轧制过程中可以看出700连轧机采用的箱-主箱孔型系统，而F1采用水平轧机是因为若采用立辊选用上传动方案，使得厂房费用变太高，投资费用更多。
采用下传动方案，维修不方便。
采用水平轧机用90度翻钢机也达到了箱-箱孔型要求。
700连轧机出来后通过摆动剪切头由45度翻钢机变成菱形，在进入水平轧机轧制后用飞剪机剪切成一定的定R长度。
500连轧机采用菱-方孔型系统。
剪切后的轧件用收集辊道收集后打印用吊车运往冷床冷却后入库。
1.4.3摆动剪的结构特点和研究的内容与方法
1摆动剪采用双曲柄机构，通过轧件运动带动它摆动到一定摆角后剪断后复位，剪切过程中，在复位弹簧的弹力作用下使摆角复位。
2首先到现场对摆式剪进行调研，了解剪切机生产中存在问题，收集有关技术参数，了解结构特点。
3制定设计改进方案并进行方案的评述。
4进行设计计算。
5对传动控制系统提出要求以保证摆式剪的启动和自动控制方法。
6对传动付提出润滑方法和润滑油品种。
7制定出安装规程和检修要求。
8进行设备的经济分析与评价。
2摆动剪设计方案的选择和评述
2.1摆动式飞剪机设计方案的选择
2.1.1摆动式飞剪传动简图
如图2.1所示：
1驱动齿轮；2偏心曲轴；3连杆；4上刀台；5拉杆；6滑槽；7下刀台；8滑块；9弹簧；10联轴器；
11驱动电机.
图2.1摆动式飞剪传动简图
2.1.2摆动剪的剪切过程
在轧制过程中轧件到摆动剪前启动剪切机轧件运行剪切机内进行剪切。
因此轧件运行带动剪切机构摆动，此时滑快沿滑槽滑动，剪断后达到允许摆角。
剪切机构逐渐达到最大开口度，同时在复位弹簧作用下摆动杆摆回剪切机复位，完成一次剪切。
剪切机采用剪切工作制，剪切机构采用双曲柄机构。
2.2摆动剪方案评述
由摆动式飞剪传动简图可知，采用单电机驱动，采用飞轮力矩少的电机，以便起制动，采用联轴节制动器以便电机快速停止。
传动采用二级齿轮带动曲柄转动。
采用曲柄连杆剪切机构，结构简单。
为保证摆杆复位采用复位弹簧，防止复位冲击。
曲柄采用滚动轴承。
为解决滑道破坏其办法：
第一是减小摆角，因轧件剪切时间一定即轧件移动距离一定，摆角减小只能增加摆杆长度。
第二增加许用摆角采用加长复位弹簧的改变。
2.2.1减小摆角
（1）方案1
利用原机架将地基上面安上地脚板，为使轧线不变加长曲柄连杆机构和拉杆的长度，这个方案基本上保持原设计的模式总体无大的改变。
通过计算机架应抬高300mm。
并选择转速较大的电机减小摆角，使摆角在许用值之内。
选择低转速惯量，高转速电机降低启动时间，在额定转速时进行剪切，可减少剪切时间，减少摆动剪的摆角。
（2）方案2
利用原机架，把曲柄在机架上的轴承座垫高，即制造一对与原轴承座相同的瓦座，放时机架内其他部分同方案1。
（3）方案3
利用原机架，将电机启动工作改成连续工作制，大齿轮空套在曲柄上，采用离合装置进行剪切。
这样剪切时间减少摆角也减少。
不改变复位机构达到剪切的目的。
电机可完全在额定转速下剪切，剪切时间自然减少轧辊走的长度变小，摆角自然较小。
2.2.2增加许用摆角
增加复位弹簧的长度，适当增加拉杆长度，再加一个螺钉套筒，从而使许用压缩量增长了许用摆角达到改进的目的。
由上面的评述在结合工厂的实际情况，可采用增加许用摆角方案，同选择惯性低的电机其优点：
1改造的环节少；
2制造费用低；
3装拆容易；
4经过现场改造，使用效果良好；
决定采用该方案，机构简图如图2.2所示
图2.2机构简图
3剪切力的计算
3.1剪切速度和剪切力
3.1.1摆动剪设计参数
轧件运行速度1.5
轧件尺寸136136
材质
剪切温度
3.1.2剪切机构主要参数的确定
1剪切行程H=+j+q+s，=h+（50-70）=181+29=210mm
700连轧出来的断面取29j=0，q=0，s=10
H=210+10=220mm
2剪切机构
剪切机构采用双曲柄机构
保证运动剪切增加一个摆杆
曲柄尺寸＝60mm ＝50mm
为＝110mm
＝600mm
＝550mm
＝108mm
其它尺寸图3.1所示
图3.1机构尺寸简图
3剪切机构活动度
由图3.1可知，机构活动度
Ｗ＝3n－2－
＝36－28－0
＝2
曲柄的转动和轧件运动推动机构摆动，因此机构有确定的运动。
3.1.3剪切速度的确定
1不摆动剪切时的剪切速度
u＝＝＝
＝
＝
开始剪切时：
，t＝，＝－490，＝
2轧件运动时的剪切速度
u＝＝＝]
＝
tg
＝
式中Ｖ——轧件运行速度mm／s
——剪切时间 ＝t－
＝－490
剪刃接触轧件开始剪切，轧件高度＝180mm
开始剪切剪切行程＝220－181＝39mm
切入深度Z＝－39
剪刃行程大于39毫米以后，开始剪切轧件，相对切入深度
计算结果列表3.1中
表3.1计算数据统计表
曲柄转角（）
剪刃行程坐标长度（mm）
剪刃行程X（mm）
剪切速度V
（mm/s）
切入深度Z
（mm）
相对切入深度（%0
20
495
5
58.7
0
0
40
511
21
114.4
0
0
54
529
39
148.2
0
0
65
545
55
173.2
16
8.8
75
565
72
190.6
33
18
85
580
90
203.2
51
28
95
599
109
209.9
70
39
105
619
129
209.9
90
50
115
656
166
187.9
127
70
135
672
182
165.8
143
80
150
693
203
120.1
164
91
160
702
212
83.0
173
96
3计算曲柄转速，剪切时间
n＝
V＝209.9mm／s R＝＋＝110mm
n＝ 取＝18r／min
开始剪切时间＝
剪切完成时间=
剪切时间==1.7-0.5=1.2s
3.1.4剪切力的计算
1.最大剪切力的计算
——剪切原始面积=136136
——剪切深度最大单位剪切抗力，由文献[6，259]查表45，=48Mpa
——剪切温度强变限，由文献[6，265]查表8.3，t=950，=80Mpa
K——剪刃磨钝系数由文献[6，262],中型剪K=1.2
=1.248136136
2.不同剪切位置的剪切力
=
——剪切位置单位剪切抗力
——宽变变化系数确定取=1
==28Mpa
=128136136=518KN
其他计算见表3.2
升级会员 