剪板機機構(gòu)的設(shè)計

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1、機械原理課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目: 學院： 班級： 組名: 組員： 指導老師: 2016年 月 目錄 一、 機構(gòu)簡介 2 二、 執(zhí)行機構(gòu)的選擇與比較 3 1、 方案設(shè)計提示 3 2、 設(shè)計任務 4 3、 機構(gòu)設(shè)計方案的設(shè)計 5 三、 方案篩選與總結(jié) 13 四、 機構(gòu)運動分析 14 1. 送料裝置： 14 2. 剪斷機構(gòu) 15 五、 執(zhí)行機構(gòu)的選擇與比較 17 六、 對結(jié)果的分析與體會（每個人不同） 18 七、 參考文獻 18 、機構(gòu)簡介 剪板機(英文名 稱: plate shears ； guillotine shear)是用 一個刀片相對另

2、一刀 片作往復直線運動剪 切板材的機器。是借 于運動的上刀片和固定的下刀片，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。剪板機屬 于鍛壓機械中的一種，主要作用就是金屬加工行業(yè)。產(chǎn)品廣泛適用于 航空、輕工、冶金、化工、建筑、船舶、汽車、電力、電器、裝潢等 行業(yè)提供所需的專用機械和成套設(shè)備。 工作原理剪板機剪切后應能保證被剪板料剪切而的直線度和 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, 位置由電機進行調(diào)節(jié)。壓料缸

3、用于壓緊板料，以防止板料在剪切時 移動。護欄是安全裝置，以防止發(fā)生工傷事故。回程一般靠氮氣， 速度快，沖擊小。 3、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 (1) 原材料為成卷的板料。每次輸送鐵板長度為L=1900或2000 或2200 mm(設(shè)計時任選一種)。 (2) 每次輸送鐵板到達規(guī)定長度后，鐵板稍停，以待剪板機構(gòu)將 其剪斷。剪斷工藝所需時間約為鐵板輸送周期的十五分之一。建議鐵 板停歇時間不超過剪斷工藝時間的1.5倍，以保證有較高的生產(chǎn)率。 (3) 輸送機構(gòu)運轉(zhuǎn)應平穩(wěn)，振動和沖擊應盡量小(即要求輸送機構(gòu) 從動件的加速度曲線連續(xù)無突變)。 二、執(zhí)行機構(gòu)的選擇與比較 1、方案設(shè)計提示 將鐵板作間歇

4、送進的機構(gòu)方案設(shè)計，可從下述兩個方而考慮機構(gòu) 的選擇： (1) 如何夾持和輸送鐵板，并使停歇時保持鐵板的待剪位置； (2) 如何實現(xiàn)間歇送進，并能使鐵板停歇時運送鐵板的構(gòu)件的速 度和加速度曲線仍然連續(xù)，這樣，送進機構(gòu)的運轉(zhuǎn)就比較平穩(wěn)。 大致有幾條途徑： (1) 利用機構(gòu)中運動構(gòu)件暫時脫離運動鏈，使后續(xù)構(gòu)件實現(xiàn)停 歇； (2) 利用構(gòu)件上一點在圓弧段或直線段上運動，使與之相連的構(gòu) 件實現(xiàn)停歇； (3) 利用兩種運動的疊加使構(gòu)件實現(xiàn)間歇運動; ⑷其它。 工業(yè)上常用的簡單間歇機構(gòu)，如棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)和不完全齒 輪機構(gòu)等，雖具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便。運動可靠等優(yōu)點，但在動力 性能、動停

5、比（運動時間和停歇時間之比）方而很難滿足設(shè)計要求。所 以常用組合機構(gòu)來滿足設(shè)計要求。 2、設(shè)計任務 （1） 進行鐵板輸送機構(gòu)和剪斷機構(gòu)的選型； （2） 根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖； （3） 根據(jù)選定的原動機和執(zhí)行機構(gòu)的運動參數(shù)擬定機械傳動方 案； （4） 機械運動方案的評定和選擇； （5） 對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸計算； （6） 進行上機編程分析，檢驗設(shè)計方案； （7） 畫出機械運動方案簡圖、運動循環(huán)圖和傳動方案圖； （8）完成設(shè)計計算說明書一份 3、機構(gòu)設(shè)計方案的設(shè)計 （1）方案

6、 ① 間歇運動原理：采用了不完全齒輪，不完全齒輪外嚙合機構(gòu)，是 由齒輪機構(gòu)演變而得的一種間歇運動機構(gòu)。就是在主動輪上只做 一部分牙齒，并根據(jù)運動時間與停歇時間的要求，在從動輪上做 出與主動輪輪齒相嚙合的輪齒。當主動輪做連續(xù)回轉(zhuǎn)運動時，從 動輪做間歇運動。在送料機構(gòu)和剪切機構(gòu)的共同作用下，就可以 實現(xiàn)工件的剪切。 ② 優(yōu)點：采用這種機構(gòu)，首先可以節(jié)約構(gòu)件的數(shù)目，節(jié)約成木；其 次，構(gòu)件類型簡單，齒輪機構(gòu)和連桿機構(gòu)都較為簡單，易于設(shè)計 和操作；最后是，不完全齒輪能夠很好地實現(xiàn)停頓送料的目的， 能夠滿足我們對設(shè)計的完全要求。 ③ 缺點：機構(gòu)很難滿足設(shè)計的速度要求、傳動比要求，加工精

7、度較 低，并且，加工速度慢，只適合小批量的加工，不能滿足工廠需 求。采用皮帶傳動，會出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象，不利于工件的加工。不 完全齒輪機構(gòu)在傳動過程中，從動輪開始運動和終止運動的瞬時 都存在剛性沖擊。 （2）方案 ①輸送機構(gòu)分析 間歇原理：設(shè)主動針輪連續(xù)轉(zhuǎn)動，當 其上的針齒 未進入星輪的齒槽時，其 上的外凸鎖止弧與星輪的內(nèi)凹鎖止弧相 互鎖死，星輪靜止不動：當主動針輪的針 齒進入星輪的齒槽時，兩鎖止弧恰好松 開，星輪開始轉(zhuǎn)動。 優(yōu)缺點分析：不完全齒輪機構(gòu)結(jié)構(gòu) 簡單、制造容易、工作可靠，從動輪運動 s- 時間和靜止時間可在較大范圍內(nèi)變化。但 是從動輪在開始進入嚙合與脫離嚙合時 星輪機構(gòu)示

8、意圖 ②剪切機構(gòu)的分析 連桿機構(gòu)示意圖 優(yōu)缺點分析：機構(gòu)可以傳遞較大負荷，且?guī)缀涡螤詈唵?，便于?工制造，擁有急回運動，能提供足夠的剪切力，綜合性能好。 ③剪切板機構(gòu)整體圖 （3）方案 工作原理： 機構(gòu)1：送料機構(gòu)。 機構(gòu)2：剪切機構(gòu)。給活動狡鏈桿一順時針原動力，使曲柄運動 起來帶動滑塊上下運動。而滑塊上面固定刀具，以實現(xiàn)材料的剪切。 機構(gòu)3：間歇傳動機構(gòu)。連機架共5個構(gòu)件，有機架、

9、連架桿、 連桿、滑塊、搖桿。給連架桿一逆時針原動力，連桿與搖桿配合運動, 使滑塊來回向右間歇運動，實現(xiàn)材料剪切。 機構(gòu)3 :間歇傳動機構(gòu) 整體效果圖 本機構(gòu)優(yōu)點： 1、能夠?qū)崿F(xiàn)多種運動形式的轉(zhuǎn)換，如它可以將原動件的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn) 變?yōu)閺膭蛹霓D(zhuǎn)動、往復擺動。 2、 平面連桿機構(gòu)的連桿作平面運動，其上各點的運動軌跡曲線 有多種多樣，利用這些軌跡曲線可實現(xiàn)送料的進行。 3、 平面連桿機構(gòu)中，各運動副均為而接觸，傳動時受到單位面 積上的壓力較小，且有利于潤滑，所以磨損較輕，壽命較長。 4、 由于接觸面多為圓柱面或平面，制造比較簡單，易獲得較高 的精度。 本機構(gòu)缺點： 1、 難以實

10、現(xiàn)有規(guī)律的間隙運動。 2、 慣性力難平衡（構(gòu)件作往復運動和平面運動），易產(chǎn)生動載荷。 3、 木機構(gòu)設(shè)計復雜，占空間，積累誤差（低副間存在間隙），效率 低。 4、 需要3個電動機，耗能大。 （4）方案 剪切機構(gòu) 米用曲柄滑塊機構(gòu)，相對于凸輪機構(gòu)來說 設(shè)計簡單易操作。 間歇傳動機構(gòu) 槽輪機構(gòu)示意圖 1、 間歇原理：利用主動輪撥盤 在圓弧段或直線段上運動，或者控制 槽和銷的數(shù)量，是與之相連的槽輪構(gòu) 件實現(xiàn)停歇。 2、 槽輪機構(gòu)優(yōu)點 (1)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，效率 較高； ⑵在進入和脫離嚙合時運動較 ①整體裝配效果 (5)方案 機構(gòu)運動原理：電機 通過皮帶帶動槽輪機構(gòu)

11、運 動實現(xiàn)間歇傳動的同時刀 具切割板料。 躺1送料躺 木機構(gòu)缺點：需要兩個主動件，在實現(xiàn)同步性時會出現(xiàn)誤差且都 為連桿機構(gòu)，工作效率低也可能造成機器體型過大 三、方案篩選與總結(jié) 小組成員分析，總結(jié)如下： 各個方案優(yōu)缺點小組成員自己總結(jié)，當然每個人都有自己的想 法，又有一些錯誤，經(jīng)過我們的討論與修改選出最佳方案如下圖： 我們將曲柄滑塊機構(gòu)做了一點調(diào)整，在板料運輸機構(gòu)中采用齒輪 傳動，使得傳送更加精確。 下而我們進行運動機構(gòu)的整體分析! 1.送料裝置: V7T7X I///Z1 7777\ 通過兩個輪子的

12、轉(zhuǎn)動從而帶動板料運動。行程選用2000mm,按 照圖示機構(gòu)有：行程H=n^d, n為滾子轉(zhuǎn)動圈數(shù)，d為滾子直徑。為 方便設(shè)計傳動比選用滾子周長為：500mmo又直徑 d=周長％ 所 以可算得直徑為:159.236mmo此時滾子轉(zhuǎn)動四圈即達到要求行程。 從動槽輪轉(zhuǎn)動1/4圈，滾子轉(zhuǎn)動四圈，由此可得，齒輪總傳動比 為1： 16為均勻分布載荷，可初步確定個齒輪齒數(shù)；令兩個大的主動 齒輪1、3的齒數(shù)分別為100 , 60；從動小齒輪2、4的齒數(shù)分別為 25 , 15；這樣傳動比剛好達到1： 16o 齒輪模數(shù)確定（參照機械原理第七版180頁） 表10-1圓柱齒輪標準模數(shù)系列表（GB/T 135

13、7—1987） 優(yōu)先選用的模數(shù)有：0.12 0.15 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 （單位：mm） 分度圓直徑d=m吃，所以，初步選擇模數(shù)為2,可得，各齒輪 分度圓直徑為 齒輪 1 : dl=200mm 齒輪 2 : d2=50mm 齒輪 3 : d3= 120mm 齒輪 4 : d4=30mm 模數(shù)的確定也可根據(jù)實際工作的需要另行選定 2.剪斷機構(gòu) 我們將剪切運動過程分為四個步驟如下圖： 當剪板機工作時主動撥盤順時針轉(zhuǎn)動，帶動曲柄滑塊機構(gòu)完成剪

14、切運動，主動撥盤剛離開從動槽輪時，刀具處于最高點即（的位置， 設(shè)一個周期為T,在接下來的3/4T,刀具依次經(jīng)過（（④完成剪切運動, 最后1/4T為板料運輸階段，并且刀具回到最高點。完成一個工作循 環(huán)。 實際情況中，可根據(jù)板料具體厚度選擇放大的比例，以及桿長等。 Nzl/Izlzld C ■二二 —E 、、、7 < * 二二 ① （D ③ ? 五、執(zhí)行機構(gòu)的選擇與比較 電動機數(shù)據(jù)及額定值選擇： 型號：我們選定下表所示的一些型號。 功率：5.5Kw 電壓：交流220Vo 頻率:50HZ+1 o 轉(zhuǎn)速：3000r/min 型 號 剪板 厚 (mm) 板 寬 (m

15、 m) 切 角 強 度 (N /m m) 擋料調(diào) 節(jié)圍(m m) 程次 數(shù) (次 /分) 電機 功率 (K W) ( K g) 形尺寸 LXW XH (m m) QC 12Y-1/ 2500 液 壓擺式 剪板機 4 2 500 O 3 0 f J 450 20 -500 1 6 5 ?5 ■ 00 0 30 40X16 10X16 20 QC 12Y-4/ 3200 液 壓擺式 剪板機 4 3 200 0 3 0 f 450 20 -500 1 3 5 ?5 1 00 0 38

16、 40X16 10X16 20 QC 12Y-4/ 4000 液 壓擺式 4 4 000 o 3 0 450 20 -600 1 0 5 ?5 ■ 00 0 46 00X17 00X17 00 料 外 行 主 剪扳機 六、對結(jié)果的分析與體會（每個人不同） 七、參考文獻 1文杰 機械工程基礎(chǔ)實驗教程 大學 2垣作模文杰機械原理第七版 高等教育 3鴻文 理論力學第六版 高等教育 4 R L機械設(shè)計-——機器和機構(gòu)的綜合和分析 5 5 [1]俞新陸，何德譽.鍛壓手冊，第3卷，鍛壓車間設(shè)備.： 機械工業(yè)，2002. 6 [2]1996. 7梁應彪.板材剪切力的測試.:鍛壓技術(shù)，1992,第六期 8徐濂.機械設(shè)計手冊（1-5冊）.第二版.：機械工業(yè)，2000. 6