12mm鋼筋矯直切斷機設計
12mm鋼筋矯直切斷機設計,12,mm,鋼筋,矯直,切斷,設計
畢業(yè)設計(論文)開題報告
題目： 12mm鋼筋矯直切斷機設計
一、畢業(yè)設計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關研究情況）
1.題目背景及研究意義
鋼筋矯直切斷機是鋼筋加工必不可少的設備之一，它主要用于房屋建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工程中對鋼筋的調(diào)直及定長切斷。鋼筋矯直切斷機與其他切斷設備相比，具有重量輕、能耗少、工作可靠、效率高等特點，因此近年來逐步被機械加工和小型軋鋼廠等廣泛應用，在國民經(jīng)濟建設的各個領域發(fā)揮了重要的作用。實現(xiàn)鋼筋矯直切斷機的自動化控制對確保工程質(zhì)量、提高施工效率、加快工程進度、降低工人勞動強度等具有重要意義[1]。
2.國內(nèi)外相關研究情況
鋼筋矯直切斷機廣泛應用于工業(yè)與民用建筑等行業(yè)。國內(nèi)外對鋼筋矯直切斷機的研究也比較多，國內(nèi)對于鋼筋矯直切斷機的需求空間很廣，但國內(nèi)的矯直切斷機只能滿足一般的需求，對于一些矯直精度較高，切斷質(zhì)量要求也較高的鋼筋就無法滿足了，需要從國外進口有關設備，總體來說國內(nèi)的技術還落后于國外。
由于冷軋帶肋鋼筋需要經(jīng)矯直切斷后才可使用，但目前對于冷軋帶肋鋼筋矯直的理論研究還不是很完善，冷軋帶肋鋼筋矯直的無劃傷問題一直沒有得到很好的解決，冷軋帶肋鋼筋矯直機的系統(tǒng)參數(shù)設計也主要是依據(jù)普通圓鋼筋矯直機的有關參數(shù)。國內(nèi)還沒有能滿足矯直性能要求的數(shù)控冷軋帶肋鋼筋矯直切斷機，而從國外進口一臺數(shù)控冷軋帶肋鋼筋矯直切斷機需要8萬美元，一般用戶難以承擔。市場上急需一種矯直質(zhì)量較好、自動化程度及生產(chǎn)效率較高的矯直切斷機。
國內(nèi)的機器最缺少的技術就是矯直技術了，而這一方面國際上有些國家發(fā)展的較好，如前蘇聯(lián)，德國和日本在這方面起步較早。國內(nèi)有關技術人員也在矯直理論和技術的研究方面作出了很大的努力，其中有部分成果的水平居領先地位，如列入1998河北省企業(yè)技術開發(fā)第二批計劃的GTK6/12數(shù)控冷軋帶肋鋼筋矯直切斷機已經(jīng)解決了有關技術上的難題其水平已達到國內(nèi)領先地位，它在提高矯直質(zhì)量、保證矯直后鋼筋表面無劃傷的基礎上，采用了數(shù)控技術，提高了自動化程度，實現(xiàn)了自動定長切斷、記數(shù)（鋼筋長度、單根重量、總重、鋼筋總數(shù)）及自動停車等功能。
新的矯直設備的出現(xiàn)及矯直技術的新發(fā)展，必然在很多方面引起對矯直理論和技術的深入研究。目前，國內(nèi)外有關這方面的研究工作主要集中在以下幾個方面的研制、開發(fā)和改進：
2.1.矯直基本理論和技術的研究
在矯直基本理論和技術的研究方面，國外發(fā)展的較早。二十世紀六十年代，前蘇聯(lián)的一些研究人員就發(fā)表了全面系統(tǒng)的論述和分析管材的較早理論、矯直工藝以及介紹管材矯直機的基本形式和結(jié)構(gòu)的文獻。近年來，國內(nèi)外的科技人員對矯直參數(shù)問題作了很多研究。Ruppin深入探討了多輥彎曲矯直過程中軸向拉伸載荷和下壓量的關系，并對下壓量和矯直效果的關系做了詳細的研究，得到了一些有意義的結(jié)論；Rrdolf Bruhl應用旋轉(zhuǎn)矯直機矯直，深入研究了矯直工藝對線材性能的影響，給出了詳細的實驗數(shù)據(jù)，指出鋼筋矯直后一般表現(xiàn)為延伸率增大，強度降低，矯直后抗拉強度值平均下降5%。德國的W.Uerche分析了輥式矯直提高棒、帶性能的先決條件和可能性；Fryderyk Knap認為彎曲后的殘余應力是彎曲時的應力和卸載應力的幾何疊加，最大殘余應力發(fā)生在介于線材中心和表面的區(qū)域，彎曲半徑越小，殘余應力越大，其研究結(jié)果表明，輥式矯直也可以看成彎曲變形，多輥單方向矯直就可以顯著降低殘余應力，矯直過程中大的彎曲半徑對殘余應力的消除是有利的。
同時許多研究人員對矯直機結(jié)構(gòu)參數(shù)也進行了較為深入的研究。結(jié)構(gòu)參數(shù)包括矯直輥的傾斜角度、反彎曲率、接觸長度、輥身長度及輥型曲線等，而對矯直輥型的設計和研究一直是矯直機結(jié)構(gòu)研究的中心。資料針對在管棒材矯直機的輥型研究中均假定矯直過程中管棒材是理想圓柱體，而與實際情況中管棒材均呈彎曲狀態(tài)的情況不相符合的問題，作者由等距曲面的觀點出發(fā)，研究了管棒材呈彎曲狀態(tài)時與之接觸的輥型曲面，而且討論了矯直輥的角度調(diào)整問題，使得在實際中得到更好的接觸狀態(tài)。
2.2.對矯直設備和矯直質(zhì)量的研究
對于理論的研究就是為了更好的指導實踐，所以改進現(xiàn)有的矯直設備，研制和開發(fā)新的設備以及不斷的提高矯直質(zhì)量，一直是研究工作者的目標。提高管材矯直精度的途徑、多種矯直效果的疊加和鞏固、提高矯直質(zhì)量的先決條件和可能性，及各參數(shù)的確定，均是在通過不同的方法提高矯直精度。
二、本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
1.本課題研究的主要內(nèi)容
（1）綜述過內(nèi)外鋼筋矯直切斷機設計和制造的發(fā)展方向。（2）分析機構(gòu)特點并確定最佳方案。（3）總體方案設計（繪制裝配圖）。（4）非標零件設計（繪制全部非標零件圖）。（5）主要零件工藝規(guī)程編制。（6）撰寫設計說明書。（7）查看外文資料。
2.擬采用的研究方案
2.1.機構(gòu)方案預選
方案一：雙槽直輥式矯直+錘擊式切斷
使用時，首先按下啟動按鈕，使整個鋼筋矯直切斷機處于工作狀態(tài)。再通過牽引輥將鋼筋首先送入雙槽直輥式矯直裝置進行矯直（各個上調(diào)直輥的壓下量越來越小，被調(diào)直的鋼筋的殘留曲率也會越來越小直到接近零值，進而符合所需要的調(diào)直質(zhì)量[1]）。當來自轉(zhuǎn)轂、經(jīng)矯直的鋼筋從刀臺中穿過并頂住定尺擋板，使定尺擋板在牽引機構(gòu)對鋼筋的推動力作用下，通過拉桿帶動滑動刀臺滑動到錘砧位于錘頭下方時，錘頭擊打在錘砧上，使上切到與下切刀配合將鋼筋切斷。切斷完成后，滑動刀臺在回位彈簧作用下在導軌上滑動至初始位置[2]。結(jié)構(gòu)示意圖如下：
圖2.1 雙槽直輥式鋼筋矯直切斷機
方案二：斜輥轉(zhuǎn)轂式矯直+ 液壓剪切
使用時，首先按下啟動按鈕，使整個鋼筋矯直切斷機處于工作狀態(tài)。鋼筋首先進入斜輥轉(zhuǎn)轂式矯直機構(gòu)，由斜輥與鋼筋之間的滾動摩擦力的軸向分力作為鋼筋的牽引力，使鋼筋完成矯直[3]。：矯直的鋼筋從刀臺中穿過并碰撞行程開關，經(jīng)由控制電路發(fā)出信號，控制液壓缸推動上切刀與固定在機架上的下切刀配合將鋼筋切斷。結(jié)構(gòu)示意圖如下：
圖2.2 斜輥轉(zhuǎn)轂式鋼筋矯直切斷機
方案三：轉(zhuǎn)轂鋼球式矯直+凸輪擺桿式切斷
使用時，首先按下啟動按鈕，使整個鋼筋矯直切斷機處于工作狀態(tài)。再通過牽引輥將鋼筋首先送入轉(zhuǎn)轂鋼球式矯直裝置進行矯直（傳動輪與轉(zhuǎn)轂固聯(lián)在一起,鋼球模子隨著轉(zhuǎn)轂高速旋轉(zhuǎn),鋼筋從鋼球模塊中通過并被矯直[4]）。經(jīng)過矯直的鋼筋被送入凸輪擺桿剪切機構(gòu)中，上切刀落下與下切刀配合將鋼筋切斷（下切刀固定在機架上，上切刀安裝在擺桿一側(cè)，擺桿另一側(cè)與共軛凸輪嚙合，可繞轉(zhuǎn)軸往復擺動[5,6]）。結(jié)構(gòu)示意圖如下
圖2.3 轉(zhuǎn)轂鋼球式鋼筋矯直切斷機
2.2.確定最優(yōu)方案
方案一中所采用的雙槽直輥式矯直機構(gòu)耗能大切鋼筋表面易劃傷，錘擊式切斷工作噪聲連續(xù)、較大，且易出現(xiàn)連切現(xiàn)象：方案二中采用的斜輥轉(zhuǎn)轂式矯直比方案一有所改善,但不能矯直20 mm以下的鋼筋,由于斜輥各截面直徑不同,所以在矯直過程中必然有滑動摩擦，凸輪擺桿式剪切機構(gòu)精度較高，但結(jié)構(gòu)復雜、噪聲較大；方案三采用轉(zhuǎn)轂鋼球式矯直與液壓剪切相結(jié)合，在矯直過程中鋼筋與鋼球是純滾動摩擦,耗能低,鋼筋表面無劃傷，可以矯直2 mm以上的鋼筋,又可以矯直帶肋鋼筋,且耗能低，液壓剪切工作噪聲小，且省去了各種離合裝置，不會由于離合裝置的不可靠性而發(fā)生連切，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。因此，在對三種方案進行對比之后，方案二優(yōu)于方案一，方案三優(yōu)于方案二，方案三為最優(yōu)方案。
2.3.最優(yōu)方案的詳細設計
該設備主要由矯直系統(tǒng)、切斷系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成。結(jié)構(gòu)如下圖所示：
1.拉料輥，2.轉(zhuǎn)轂，3.鋼球模，4.轉(zhuǎn)轂大帶輪，5.送料輥，6.動刀，7.共軛凸輪，8.剪切帶輪，9.定刀，10.V型帶，11.轉(zhuǎn)轂小帶輪，12.電機
圖2.4 詳細方案圖
矯直系統(tǒng)
本系統(tǒng)由拉料輥和送料輥及轉(zhuǎn)轂組成。動力由傳動輪傳至轉(zhuǎn)轂,傳動輪與轉(zhuǎn)轂固聯(lián)在一起使轉(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)動。鋼球模按等間距配置在轉(zhuǎn)轂內(nèi),一般轉(zhuǎn)轂矯直機所用的孔模數(shù)為5-7個,其交錯的偏心量可調(diào)。兩端孔模起定位作用,中間5個模塊起矯直作用。鋼筋由導料輥導入鋼球模子裝置中,鋼球模子隨著轉(zhuǎn)轂高速旋轉(zhuǎn),鋼筋從鋼球模塊中通過并被矯直,矯直后的鋼筋由牽引輥拉出[6]。
切斷系統(tǒng)
鋼筋碰撞行程開關，信號傳到控制系統(tǒng)并經(jīng)由控制電路發(fā)出執(zhí)行信號，凸輪擺桿推動上切刀與固定在機架上的下切刀配合將鋼筋切斷。
驅(qū)動系統(tǒng)
由電機通過帶傳動減速，驅(qū)動轉(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)動，以帶傳動的減速比來確保該設備矯直功能的順利執(zhí)行。
控制系統(tǒng)
該系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)，可設定矯直鋼筋根數(shù)和切斷長度，顯示器可顯示矯直鋼筋直徑，預定切斷鋼筋根數(shù)、當前切斷鋼筋根數(shù)、預定切斷長度，可通過行程開關控制液壓缸進行切斷，同時作為記數(shù)信號從而也可得合計總重，每剪切一次,接近開關發(fā)出一個信號,當發(fā)出的信號累計總數(shù)與PLC指定的根數(shù)信號個數(shù)相符時,PLC給出信號,經(jīng)強電控制電器使機械自動停止運轉(zhuǎn)。
3.研究方法和措施
（1）收集相關資料，并對現(xiàn)有的資料進行研究分析，進而分析自己完成本課題還存在哪方面的困難，除了現(xiàn)有的知識外還應該具備哪些新的知識。
（2）選定自己熟悉的制圖軟件，對選定的工具進行深入的學習及具體實踐。
（3）對鋼筋矯直切斷機結(jié)構(gòu)及工作要求分析，確定最佳方案。
（4）在三維軟件中模擬鋼筋矯直切斷機工作狀態(tài)。
（5）模擬調(diào)試后對整機進行完善。
（6）運用三維軟件進行模型及工程圖的輔助建立。
三、本課題研究的重點及難點，前期已開展工作
1.重點：
（1）原理方案的確定
（2）主要參數(shù)的確定
（3）機身的結(jié)構(gòu)設計與校核
（4）主要零件的工藝規(guī)程編制
2.難點
整機的性能校核及結(jié)構(gòu)設計
3.前期已開展工作
查閱鋼筋矯直切斷機相關文獻，了解其結(jié)構(gòu)與工作原理，為后期的詳細設計做準備。
四、完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫）
1-2周 調(diào)研、收集資料
3-4周 外文翻譯、開題報告
5 周 方案確定
6-7周 設計計算
8-9周 結(jié)構(gòu)設計
10-11周 總裝圖
12-14周 零部件圖
15周 撰寫設計說明書
16周 設計總結(jié)、整理設計資料、準備答辯
17周 答辯
指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導教師： 年 月 日
所在系審查意見：
系主管領導： 年 月 日
參考文獻
[1] 陳士忠，王永華，吳玉厚.鋼筋調(diào)直機調(diào)直輥設計與分析[J].建筑機械化，2015,76-79.
[2] 宜亞麗.鋼筋矯直切斷機剪切機構(gòu)研究分析[J].機械，2004,31(10):14-16.
[3] 曲恩.斜輥轉(zhuǎn)轂式鋼筋調(diào)直機的設計[J].機械工程師，2002,47-48.
[4] 宜亞麗，金賀榮，盧秀春.凸輪擺桿剪切機構(gòu)設計與參數(shù)計算[J].機械設計與制造，2013,(11):17-22.
[5] 金賀榮，劉康，韓雪艷等.PC鋼棒凸輪擺桿剪切機定尺精度設計分析[J].機械設計與制造，2014，（3）：44-46.
[6] 肖洪博.調(diào)直切斷機定長自動控制系統(tǒng)的設計與應用[J].機械研究與應用，2006,19(2):48-49.
[7] 盧秀春，金賀榮，宜亞麗.熱軋帶肋鋼筋矯直切斷機的研究設計[J].鋼鐵，2002,37(3):59-62.
[8] 曲恩，周玉林.轉(zhuǎn)轂鋼球式鋼筋矯直切斷機的設計研究[J].鋼鐵，2006,41(5),61-64.
[9] 王文凡，申杰.鋼筋調(diào)直切斷機自動控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].華北水利水電大學學報（自然科學版），2015,36(2):74-79.
[10] 吳碧金，胡國清.小型鋼筋矯直機連續(xù)拉直機構(gòu)的設計問題[J].機械，2003,30(3),26-28.
[11] 陳士忠，王永華，陳博等.鋼筋調(diào)直機雙槽輥輸入軸的靜力分析[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2015,28(2):62-64.
[12] 金賀榮，盧秀春.鋼筋矯直切斷控制系統(tǒng)中PLC的應用[J].機械與電子，2004,(8):57-58.
[13] 吳光夏.我國鋼筋商品化加工推廣的前景分析.中國高新技術企業(yè)，2008,265-266.
[14] 郭洪淼.快換型鋼筋矯直切斷機的設計[J].建筑機械化，2009,60-61.
[15] 王平，張強.鋼筋調(diào)直切斷機剪切機構(gòu)的分析與研究[J].建筑機械，1999，（12）：56-59.
[16] WT Arnold.Apparatus for straightening and cutting reinforcing bar[P].US:3916662 ,1975.
[17] JF Gail.Bar cutting and straightening apparatus.US,1922.
[18] Ashvin S.Patel,DR.J.M.PRAJAPATI.A review on innovation of wire straightening cutting machine[J].International Journal of Engineering Science and Technology,2011,3(5):4204-4209.
收藏