剪板机机构地设计3.docx

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剪板机机构地设计3

机械原理课程设计说明书

设计题目：

学院：

班级：

组名：

组员：

指导老师：

2016年月

1、机构简介

剪板机（英文名称：

plateshears；guillotineshear）是用一个刀片相对另一刀片作往复直线运动剪切板材的机器。

是借于运动的上刀片和固定的下刀片，采用合理的刀片间隙，对各种厚度的金属板材施加剪切力，使板材按所需要的尺寸断裂分离。

剪板机属于锻压机械中的一种，主要作用就是金属加工行业。

产品广泛适用于航空、轻工、冶金、化工、建筑、船舶、汽车、电力、电器、装潢等行业提供所需的专用机械和成套设备。

工作原理剪板机剪切后应能保证被剪板料剪切面的直线度和平行度要求，并尽量减少板材扭曲，以获得高质量的工件。

剪板机的上刀片固定在刀架上，下刀片固定在工作台上。

工作台上安装有托料球，以便于板料的在上面滑动时不被划伤。

后挡料用于板料定位，位置由电机进行调节。

压料缸用于压紧板料，以防止板料在剪切时移动。

护栏是安全装置，以防止发生工伤事故。

回程一般靠氮气，速度快，冲击小。

3、原始数据及设计要求

（1）原材料为成卷的板料。

每次输送铁板长度为L＝1900或2000或2200mm（设计时任选一种）。

（2）每次输送铁板到达规定长度后，铁板稍停，以待剪板机构将其剪断。

剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的十五分之一。

建议铁板停歇时间不超过剪断工艺时间的1.5倍，以保证有较高的生产率。

（3）输送机构运转应平稳，振动和冲击应尽量小（即要求输送机构从动件的加速度曲线连续无突变）。

2、执行机构的选择与比较

1、方案设计提示

将铁板作间歇送进的机构方案设计，可从下述两个方面考虑机构的选择：

（1）如何夹持和输送铁板，并使停歇时保持铁板的待剪位置；

（2）如何实现间歇送进，并能使铁板停歇时运送铁板的构件的速度和加速度曲线仍然连续，这样，送进机构的运转就比较平稳。

大致有几条途径：

（1）利用机构中运动构件暂时脱离运动链，使后续构件实现停歇；

（2）利用构件上一点在圆弧段或直线段上运动，使与之相连的构件实现停歇；

（3）利用两种运动的叠加使构件实现间歇运动；

（4）其它。

工业上常用的简单间歇机构，如棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构等，虽具有结构简单、制造方便。

运动可靠等优点，但在动力性能、动停比（运动时间和停歇时间之比）方面很难满足设计要求。

所以常用组合机构来满足设计要求。

2、设计任务

（1）进行铁板输送机构和剪断机构的选型；

（2）根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图；

（3）根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案；

（4）机械运动方案的评定和选择；

（5）对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算；

（6）进行上机编程分析，检验设计方案；

（7）画出机械运动方案简图、运动循环图和传动方案图；

（8）完成设计计算说明书一份

3、机构设计方案的设计

（1）方案

①间歇运动原理：

采用了不完全齿轮，不完全齿轮外啮合机构，是由齿轮机构演变而得的一种间歇运动机构。

就是在主动轮上只做一部分牙齿，并根据运动时间与停歇时间的要求，在从动轮上做出与主动轮轮齿相啮合的轮齿。

当主动轮做连续回转运动时，从动轮做间歇运动。

在送料机构和剪切机构的共同作用下，就可以实现工件的剪切。

②优点：

采用这种机构，首先可以节约构件的数目，节约成本；其次，构件类型简单，齿轮机构和连杆机构都较为简单，易于设计和操作；最后是，不完全齿轮能够很好地实现停顿送料的目的，能够满足我们对设计的完全要求。

③缺点：

机构很难满足设计的速度要求、传动比要求，加工精度较低，并且，加工速度慢，只适合小批量的加工，不能满足工厂需求。

采用皮带传动，会出现打滑的现象，不利于工件的加工。

不完全齿轮机构在传动过程中，从动轮开始运动和终止运动的瞬时都存在刚性冲击。

（2）方案

①输送机构分析

②剪切机构的分析

连杆机构示意图

优缺点分析：

机构可以传递较大负荷，且几何形状简单，便于加工制造，拥有急回运动，能提供足够的剪切力，综合性能好。

③剪切板机构整体图

（3）方案

工作原理：

机构1：

送料机构。

机构2：

剪切机构。

给活动铰链杆一顺时针原动力，使曲柄运动起来带动滑块上下运动。

而滑块上面固定刀具，以实现材料的剪切。

机构3：

间歇传动机构。

连机架共5个构件，有机架、连架杆、连杆、滑块、摇杆。

给连架杆一逆时针原动力，连杆与摇杆配合运动，使滑块来回向右间歇运动，实现材料剪切。

整体效果图

本机构优点：

1、能够实现多种运动形式的转换，如它可以将原动件的转动转变为从动件的转动、往复摆动。

2、平面连杆机构的连杆作平面运动，其上各点的运动轨迹曲线有多种多样，利用这些轨迹曲线可实现送料的进行。

3、平面连杆机构中，各运动副均为面接触，传动时受到单位面积上的压力较小，且有利于润滑，所以磨损较轻，寿命较长。

4、由于接触面多为圆柱面或平面，制造比较简单，易获得较高的精度。

本机构缺点:

1、难以实现有规律的间隙运动。

2、惯性力难平衡（构件作往复运动和平面运动）,易产生动载荷。

3、本机构设计复杂，占空间，积累误差（低副间存在间隙）,效率低。

4、需要3个电动机，耗能大。

（4）方案

剪切机构

采用曲柄滑块机构，相对于凸轮机构来说设计简单易操作。

间歇传动机构

1、间歇原理：

利用主动轮拨盘在圆弧段或直线段上运动，或者控制槽和销的数量，是与之相连的槽轮构件实现停歇。

2、槽轮机构优点 

（1）结构简单，工作可靠，效率较高; 

（2）在进入和脱离啮合时运动较平稳，能准确控制转动的角度; 

（3）转位迅速，从动件能在较短的时间内转过较大的角度; 

（4）槽轮转位时间与静止时间之比为定值。

3、槽轮机构缺点 

（1）槽轮的转角大小不能调节; 

（2）槽轮转动的始、末位置加速度变化较大，从而产生冲击:

（3）在工作盘定位精度要求较高时，利用锁紧弧面往往满足不了要求，而需另加定位装置。

（4）槽轮的制造与装配精度要求较高。

由于这些原因，槽轮机构一般应用在转速不高的装置中

槽轮机构示意图

1　整体装配效果

机构运动原理：

电机通过皮带带动槽轮机构运动实现间歇传动的同时刀具切割板料。

（5）方案

本机构缺点：

需要两个主动件，在实现同步性时会出现误差且都为连杆机构，工作效率低也可能造成机器体型过大

3、方案筛选与总结

小组成员分析，总结如下：

各个方案优缺点小组成员自己总结，当然每个人都有自己的想法，又有一些错误，经过我们的讨论与修改选出最佳方案如下图：

齿轮连接

我们将曲柄滑块机构做了一点调整，在板料运输机构中采用齿轮传动，使得传送更加精确。

下面我们进行运动机构的整体分析！

4、机构运动分析

1.送料装置：

从动槽轮

通过两个轮子的转动从而带动板料运动。

行程选用2000mm，按照图示机构有：

行程H=n

d，n为滚子转动圈数，d为滚子直径。

为方便设计传动比选用滚子周长为：

500mm。

又直径d=周长/

所以可算得直径为：

159.236mm。

此时滚子转动四圈即达到要求行程。

从动槽轮转动1/4圈，滚子转动四圈，由此可得，齿轮总传动比为1：

16为均匀分布载荷，可初步确定个齿轮齿数；令两个大的主动齿轮1、3的齿数分别为100，60；从动小齿轮2、4的齿数分别为25，15；这样传动比刚好达到1：

16。

齿轮模数确定（参照机械原理第七版180页）

表10-1圆柱齿轮标准模数系列表（GB/T1357—1987）

优先选用的模数有：

0.120.150.20.250.30.40.50.60.811.251.522.5345681012162025324050

（单位：

mm）

分度圆直径d=m*z，所以，初步选择模数为2，可得，各齿轮分度圆直径为

齿轮1：

d1=200mm齿轮2：

d2=50mm

齿轮3：

d3=120mm齿轮4：

d4=30mm

模数的确定也可根据实际工作的需要另行选定

2.剪断机构

我们将剪切运动过程分为四个步骤如下图：

当剪板机工作时主动拨盘顺时针转动，带动曲柄滑块机构完成剪切运动，主动拨盘刚离开从动槽轮时，刀具处于最高点即（的位置，设一个周期为T，在接下来的3/4T内，刀具依次经过（（

完成剪切运动，最后1/4T为板料运输阶段，并且刀具回到最高点。

完成一个工作循环。

实际情况中，可根据板料具体厚度选择放大的比例，以及杆长等。

5、执行机构的选择与比较

电动机数据及额定值选择：

型号：

我们选定下表所示的一些型号。

功率：

5.5Kw

电压：

交流220V。

频率：

50HZ±1。

转速：

3000r/min

型号

可剪板厚

（mm）

可剪板宽

（mm）

剪切角

材料强度

（N/mm）

后挡料调节范围（mm）

行程次数

（次/分）

主电机功率（Kw）

重量

（Kg）

外形尺寸L×W×H（mm）

QC12Y-4/2500液压摆式剪板机

4

2500

1°30′

≤450

20-500

16

5.5

5000

3040×1610×1620

QC12Y-4/3200液压摆式剪板机

4

3200

1°30′

≤450

20-500

13

5.5

6000

3840×1610×1620

QC12Y-4/4000液压摆式剪板机

4

4000

1°30′

≤450

20-600

10

5.5

7000

4600×1700×1700

6、对结果的分析与体会（每个人不同）

7、参考文献

1冯文杰机械工程基础实验教程重庆大学出版社

2孙垣陈作模葛文杰机械原理第七版高等教育出版社

3刘鸿文理论力学第六版北京高等教育出版社

4诺顿RL机械设计----机器和机构的综合和分析

55[1]俞新陆，何德誉．锻压手册，第3卷，锻压车间设备．北京：

机械工业出版社，2002．

6[2]左健民．液压与气压传动．第三版．北京：

机械工业出版社,1996．

7梁应彪．板材剪切力的测试.北京：

锻压技术，1992，第六期

8徐灏.机械设计手册（1--5册）．第二版．北京：

机械工业出版社，2000.6