自动剪板机毕业设计Word文档下载推荐.docx
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4.3.3刀片的材料…………………………………………………………………10
4.4力能参数计算……………………………………………………………………11
4.4.1剪切力………………………………………………………………………11
4.4.2剪切金属上的作用力………………………………………………………11
4.4.3剪切功………………………………………………………………………11
第5章液压机构的设计………………………………………………………………12
5.1液压传动的优缺点………………………………………………………………12
5.2液压传动的基本原理……………………………………………………………12
5.3液压传动系统的组成……………………………………………………………12
5.4双作用活塞油缸…………………………………………………………………13
5.5主要性能参数……………………………………………………………………13
5.5.1安全系数……………………………………………………………………13
5.5.2压力…………………………………………………………………………13
5.5.3缸筒内径的计算……………………………………………………………13
5.5.4主要尺寸……………………………………………………………………14
5.5.5薄壁筒和厚壁筒的区别……………………………………………………15
5.5.6钢筒的壁厚计算……………………………………………………………15
第6章压紧装置的设计…………………………………………………………………15
6.1压紧机构及装置…………………………………………………………………16
6.2夹紧机构的种类…………………………………………………………………16
6.3相关计算…………………………………………………………………………16
第7章关于环保和可行性经济的分析……………！
…………………………………18
结论………………………………………………………………………………………20
致谢………………………………………………………………………………………21
参考文献…………………………………………………………………………………22
附录………………………………………………………………………………………
前言
剪板机是借于运动的刀片和固定的刀片，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的设备。
剪板机常用来剪裁直线边缘的板料毛坯。
剪切能保证被剪板料剪切表面的直线性和平行度要求，并减少板材扭曲，以获得高质量的工件。
板金行业的下料剪切工具，广泛适用于机械工业，冶金工业，汽车，造船，电器电气工程设备，板金加工，钢管焊接，电子工业，航天航空工业，农业机械制造，餐饮家具各种机械行业，主要作用就是用于金属剪切在使用金属板材较多的工业部门，都需要根据尺寸要求对板材进行切断加工，所以剪板机就成为各工业部门使用最为广泛的板料剪断设备。
我的毕业设计选择的题目是“自动剪板机设计”，自动剪板机设计，主要要求剪板机实现自动剪切的过程，可实现用于剪切厚为0.2～3mm，最大宽度为2000毫米的板带，裁剪的钢板规格为1m×
3mm.
由于时间仓促和作者的知识水平有限，论文中的错误和不足在所难免，请各位老师给予批评指正。
第1章剪板机的现状及展望
我国的第一条板材加工FMS也于1991年12月通过了技术鉴定，其性能达到了国外同类产品80年代末期水平。
该FMS由压力机、折弯机和剪板机组成冲孔、剪切、折弯柔性制造系统，主要特点是冲孔单元可与仓库单元相联成为独立的系统，用硬件和软件来解决小规格数控直角剪板机大尺寸板件的加工，自动编程计算机可满足板材加工FMS全线自动运行要求和加工单元独立自动运行要求，主要数控剪板机和数控折弯机等三台设备组成对上线前或下线后板材进行剪切、折弯加工。
该FMS适用于多品种小批量生产方式，年处理板材2000t。
发展数控技术，进而发展数控锻压机械是提高锻压生产技术水平的关键。
近几年来，数控技术广泛应用于锻压机械各个领域，国内的数控剪板机也已有一定的发展。
从1986年10月第一台W67Y-160K/3200数控折弯机由天小锻压机床厂研制成功以来，国内在数控折弯、数控剪切技术发展较为有代表性的单位济南铸造锻压机械研究所、黄石锻压机床厂和上海冲剪机床厂。
上海冲剪机床厂更是异军突起，从1986年以来先后开发成功具有现代水平的QC12K与WC67K两大系列数控剪板机，并正在研制直角剪板机。
其中W67K系列数控折弯机采用瑞士CYBELECCNC7200P折弯机专用数控系统，该系统可通过X轴（后挡料位置）、Y轴（机械挡料位置）来控制折弯角度，并由光栅尺检测出滑块位置，由CNC来控制滑块上下死点、快慢速度换点和板料压紧点等。
国外锻压技术发展更是迅猛异常，并越来越趋向于CNC、DNC和柔性自动化。
随着锻压技术的发展和满足单件小批量生产，只要用户需要，即能提供多功能的各种数控锻压机械及附属。
CNC在国外相当普遍，如瑞典Pullmax公司的Ursviken分部每年大约生产200台折弯机，其中90%以上的产品装有CNC。
采用CNC前挡料装置的CNC剪板机，不但可提高生产率，而且可提高零件的精度和重复精度。
英国EDWARDSPEARSON公司开发的CNC剪板机，备有二根3m长的CNC前挡料臂，其上带夹持器，该机有一套全自动液压传动系统，整个过程可自动控制。
瑞士HAMMERLER公司的CNC控制二轴AS6型6×
3100液压剪板机，带有前夹钳送料装置和后挡料装置，工件、余料由堆垛系统分别堆放，预选的剪切件数和钢板尺寸由数码管显显示，摆动刀架的刀片间隙可以手工调节或由联到CNC控制机构上的液压定位装置按板厚自动调节。
意大利SALVGINI公司的C2型直角剪板机FMC，通过自动编程，优化排料，将大型板坯剪成矩形板坯，或与冲模回转头压力机配套，将冲完的大张板材分割成小型工件。
该公司的S4+P4型大型板材冲孔、成形、剪切及四边折弯FMS，更是集多工位冲孔、剪切机、四边折弯机加上自动送料装置组成板材冲孔、剪切、焊接柔性制造系统。
第2章斜刀片剪板机的总体介绍
2.1数控剪板机的工作原理
控直角剪板机有夹持板料在XY方向分别或同时送进的数控工作台，两套成直角安装的剪切刀片分别平行于X轴、Y轴，剪切刀片有刀片间隙自动调整装置。
数控系统按程序控制工作台沿XY方向送料刀片间隙自动调整装置按程序中设定的板厚剪切前自动调整间隙。
小于700x900mm的板件可从大板上一刀剪裁下来，并由输送装置送出；
长度方向大于900mm的工件机器自动采用半剪功能在长度方向接刀剪切；
宽度方向大于700mm的工件排料时排于夹钳侧不需要剪切。
剪切、压料均由液压装置提供动力。
大板毛坯板料经人工或自动排料后一次装夹即可分切所有排料的工件。
剪切效率是传统剪板机的3~6倍，材料利用率高
2.2剪板机总论
在板带车间轧制线及其辅助作业线上，装有各种形式的剪切机，其中大多数是斜刀片剪切机。
斜刀片剪切机主要用来剪切带材的头部`尾部`和分切。
传动方式分机械传动、液压传动和压缩空气传动三种。
在实际生产中多采用前两种方式。
近年来，随着液压传动的广泛应用，在现代化轧板车间里，越来越多的采用液压传动的剪切机。
液压传动的剪切机具有结构简单`重量轻等一系列优点。
如某厂1700冷连轧厂二十一台斜刀片剪切机中，有十六台液压传动之多，约占总数的百分之七十六。
液压传动的剪切机虽然有很多优点，但在应用上受条件的限制。
剪切机附近没有可利用的液压站。
需设置专用液压站时，采用机械传动则更为合理。
采用液压传动时，液压工作系统的工作压力一般在60～140公斤/厘米2范围之内，个别情况也采用210公斤/厘米2。
一般固定在刀架的刀片是水平的，活动刀片的刀架则是倾斜的。
上切式剪切机常单独使用或用于独立的机组之中。
但对于较大型剪切机`剪切板厚大于6mm的剪切机以及需要设置专用小车收集切头的场合是，亦可考虑采用上切式剪切机。
下切式剪切机则长设在连续作业线的前面`后面和中间，进行切头`切尾和分切。
剪切次数影响剪切质量。
剪切次数多，则剪切面整个长度较为光滑，而且断面与板带表面成直角。
如次数过少，由于剪切过程结束前，板带材有足够时间在自重作用下向下弯曲，致使剪切的最后部分的断面与板带表面不成直角。
机械传动的剪切机可以采用较小的刀刃倾斜角和较多的剪切次数。
液压传动则需采用较大的刀刃剪切角，因此只能采用少的剪切次数。
2.3上切式液压斜刀片剪切机
上切式液压斜刀片剪切机，主要由焊接机架`下刀架`活动上刀架`同步装置和油缸等组成。
剪切机本身可以不设机座`固定在其他设备的机体上。
上刀架由两个油缸共同驱动，两个缸通过装在上刀架上的两个小齿轮和固定在立柱上的齿条达到同步，上刀架在立柱上的导槽中上下滑动。
下刀架两端用螺栓与两根立柱连结，同时起下横梁的作用。
此剪切机用于剪切厚为0.2～3mm，最大宽度为2000mm的板带。
第3章总体布局设计
按如下步骤进行：
（1）拟定工艺方案，并绘制工序图及加工示意图。
（2）拟定全线的自动化方案。
（3）确定自动线的总体布局，绘出自动线的总联系尺寸图。
（4）绘制自动线周期表。
（5）对于没有充分把握的某些工序、先进工艺及结构，进行必要的试验工作等。
现以加工自动线，可在以下几方面实现自动化：
（1）机床工作循环自动化。
（2）工件在机床上的装卸自动化。
（3）工件的定位与夹紧的自动化。
（4）工件在工序间的输送自动化。
（5）自动线的链锁保护自动化。
（6）自动线的上料与下料自动化。
（7）加工质量的自动检验及自动控制。
自动线的布局是指组成自动线的机床、辅助装置以及连接这些设备的工件传送系统中各种装置的平面和空间的布局形式。
它是由工件加工工艺、车间的自然条件、工件转送方式和生产纲领所决定的。
自动化剪板机系统中工件在工作台上方通过输送料道传送。
工件可通过链条传送装置使工件横向传送，或者通过油缸推料使工件纵向输送，根据需要可设置空中料仓。
由上下料机械手进行自动上下料。
本装配线的组成：
主线呈矩形布置，由两条主线、两个升降台、一台剪板机以及各类机械手等装置组成。
剪板机最大可剪板厚3mm,最大可剪板宽2000mm，具有以下特点：
（1）机身整体焊接，整体加工，具有足够的强度、刚度及较高整体精度。
（2）具有单次、连续行程、点动和半行程剪切功能，适用于多种工况的剪切。
（3）设有快速调整刀片间隙机构，定位可靠。
（4）设有轻压、日光灯源对线装置，便于对线剪切和调整维修。
（5）设有电子计数器，便于剪切计数。
（6）设有防护栅与电气联锁，确保安全。
滚子传送机是由一根根平行的转轴及转轴上套的滚轮、链轮（或齿轮）及驱动装置组成的。
喷气真空吸盘抓取装置由真空吸盘、吸盘杆、真空喷咀、固定支架、缓冲弹簧等组成。
其特点是真空喷咀是以压缩空气为动力源的真空发生器。
为了能抓取带孔的工件，每个吸盘都能单独工作。
在每个真空吸盘上设置有缓冲弹簧，当吸盘接触被吸附的钢板表面时，给吸盘一定的预压力，使其密封良好；
而且也能补偿吸附表面的位置高低误差。
真空式吸盘是利用真空泵抽去吸盘内腔的空气，使吸盘内腔形成真空而吸住工件的。
图3-2所示为具有真空泵吸盘的气路系统控制原理，当电磁阀1通电后，阀芯左移，真空泵与吸盘接通进行抽气，吸盘内腔形成真空而吸附工件；
当电磁阀1断电阀芯复位时，电磁阀2通电，阀芯左移，吸盘内腔接通大气而释放工件，工件在自重或外力辅助作用下脱开吸盘。
图3-2真空泵系统原理
对于图3-2所示的真空式吸盘,其特点是系统工作过程中如果发生断电现象,两电磁阀的所有气路通道将会自动关闭,此时只要吸盘与工件接触的密封性较好,则工件仍能保持被吸附状态,不会因断电立即脱落而造成事故.因此,真空式吸盘工作可靠,吸附力也较大;
但因需要真空泵设备,故成本较高。
真空式吸盘的吸附力主要取决于吸盘的吸附面积和吸盘内腔的真空度。
吸盘内腔的真空度由真空泵的类型而定，可用真空表测量而得到。
吸盘内腔的压强越小，真空度越高；
反之，内腔压强越高，则真空度越低。
升降台采用液压方式进行升降，通过安放在油缸的导向管上升或下降。
工作台采用齿轮链条形式，由电动机直接驱动圆柱滚轮进行转动。
升降台之种类很多,通常有两种分类方法。
第一类分类方法是按运动形式来分类，即摆动式及平举式。
（1）摆动式升降台——一端绕着固定转动而只有一端升降，使升降台在运动时呈一定的倾斜度，类似上下摆动的形式，因此被称为摆动式。
这种升降台多用于升举长度较大的轧件，它要此平举式升降台更省力，因之应用较广。
通常在三辊式轧机上用者最多。
（2）平举式升降台——台之两端平行上下移动，
本例中涉及到的升降台采用液压平举式升降台，从理论上论证了这种升降台的结构优越性，得出以下结论：
（1）该机械具有较为优越的行程放大比和较小的起升角，缩小了结构尺寸，具有小型轻便的特点；
（2）该机构的能较准确的定位，具有良好的自锁性能；
（3）便于就用计算机进行现场控制，特别是用于升降台的同步运行控制，具有良好的开发前景。
第4章剪切机设计
4.1刀刃侧向间隙调整机构
刀刃侧向间隙的调整是靠移动上刀架达到的，如下图所示，上刀架4的左右移动是由每个M16的调节螺栓1进行调节。
为了防止在松开固定螺栓3时上刀架下滑，在上刀架与机架2连接处各设有一个横向的导向键5，该键也承受剪切时对上刀架作用的切向力。
图4-1刀刃侧向间隙调整机构
1——调节螺栓；
2——机架；
3——固定螺栓；
4——上刀架；
5—导向键
4.2机架
剪切机由机架、上下刀架、导向滑轨和传动装置等组成。
目前机架大都采用框架式焊接结构。
其优点是制造周期短，特别适合于单件或小批量生产；
在结构上根据受力情况合理布置和选用不同厚度的钢板，可以减轻设备重量，一般约比铸件轻20%左右。
其缺点是钢板焊接前的加工量较大，还需相应的焊接设备和焊接技术，焊后一般尚需进行消除内应力的退火处理。
4.3刀片
4.3.1刀刃倾斜角
增加斜刀片剪切机刀刃的倾斜角虽然可以提高剪切能力，但加大了刀片行程，会导致机架高度加高等一系列问题。
同时，许用最大倾斜也受钢板与刀片间磨擦条件的限制，当倾斜角大于最大许用值时，钢板就会从刀口中滑出无法实现剪切。
因此，倾斜角的实际选用值有一定的范围。
刀刃倾斜角α与板带厚度的关系可参阅图4-2。
钢板厚度,毫米
图4-2刀刃倾斜角与钢板厚度的关系
刀刃倾斜角不仅影响剪切力,也直接影响剪切质量和精度。
由于刀刃倾斜角的存在,剪切时必然使被切带材产生向下的挠曲和扭曲，而且挠曲和扭曲，随刀刃倾斜角的大小而增减.实践证明,薄带材使用较小的刀刃倾斜角对控制挠曲和扭曲较为有效。
但剪切厚板带时则不宜选用
4.3.2上下刀刃侧向间隙
上下刀刃侧向间隙也直接影响剪切质量。
侧向间隙选用正确，可使剪切面
与带材表面成90º
直角。
侧向间隙的大小与被剪切的材质和带厚有关。
刀刃侧向间隙为板带材厚度的7~10%时，剪切面接近垂直，因此，一般取刀刃侧向间隙为被切板带材厚度的5~10%。
设计斜刀片剪切机，特别是剪切厚度变化较大的剪切机，可参考上面推荐的侧向间隙值，设计调节装置。
调节装置的方式较多，一般都装在固定刀架上。
4.3.3刀片的材料
剪切时刀片受到挤压、弯曲和摩擦的作用，因此，要求刀片材料要有一定的强度和韧性，并要有较高的硬度。
刀片材料一般可参照被切材料按图表4-3选用。
4.4力能参数计算
4.4.1剪切力
许多文献对剪切过程的分析都是将剪切力看作纯剪切力，实际上，斜刀片剪切机剪切板带时，会使被剪切金属弯曲而产生弯曲抗力及局部的碗形弯曲力等。
此外，还有一些因素如剪切断面、切入深度及分离面的摩擦力等，对剪切力也有影响。
采利柯夫-诺沙利公式
，公斤
式中
—考虑刀刃变钝的系数;
—表示
和
的关系
—最大剪切应力;
—被剪切金属的强度极限
—考虑刀片倾斜角影响的系数;
之比值
—被切金属的平均剪切应力;
—相对切入深度;
—被剪切金属试样断裂时的相对延伸率;
—刀片金属的厚度;
—被切金属的厚度,毫米。
由表查得如下:
代入上式,可得
公斤
代入数据可得，
KN
4.4.2剪切金属上的作用力
剪切时除了产生剪切力P之外，对刀刃还将产生侧向推力T，且T=
。
无压板剪切时，
，则T
P=
KN，有压板剪切时，
P=39.68~77.36KN
剪切时为了解避免板带尾部翘起，一般都设有压板装置。
压紧装置与剪刃的动作联锁，比剪刃约提前
（对斜刀片剪切而言）压住被剪切金属。
压板开始压住被剪切金属而又未剪切时的初压力
可取为
4.4.3剪切功
斜刀片剪切时的剪切功等于剪切力与刀片假设剪切行程的乘积
w=ph=pbtanα,公斤.毫米
h---刀片假设剪切行程，毫米。
b---被剪切金属的宽度，毫米。
考虑剪切公式时，可得到
公斤.毫米
第5章液压机构的设计
5.1液压传动的优缺点
液压传动是利用液体作为工作介质来传递力和进行控制的一种新兴应用学科，其发展的速度很快。
由于液压传动有着许多明显的优点，目前已在锻压机械.金属切削机床.工程机械.汽车工业.自动化控制.冶金工业.船舶交通.铁路车辆.国防工业等许多部门得到了广泛的应用。
可以说，凡是机械设备的工程领域，都可采用液压传动。
液压传动具有下列优点：
（一）液压传动能传递很大的力或力矩，它的这一点突出优点广泛应用在需要产生巨大力或力矩的场合。
（二）单位功率重量轻，结构尺寸小，在同等功率条件下，液压传动的重量和尺寸仅为直流电机的10％～20％左右。
（三）反应速度快，动作灵敏。
（四）由于一般使用油液作为工作介质，油液本身具有不可压缩性及吸震能力，所以传动平稳，准确。
（五）可在很大范围内实现无级变速。
（六）由于油液作为工作介质时，可实现自动润滑，使使用寿命增长。
（七）由于液压传动的压力.流量及方向是可控制的，再加上电子技术的配合，便于实现自动化，容易实现各种自动化机械。
（八）液压传动的元件可实现标准化.系列化，对制造和设计使用都很方便。
液压传动存在的缺点：
（一）液压元件制造精度高，使加工制造比较困难，尤其是用于控制的液压阀，为防止油液的泄露，对零件的加工精度要求严格。
（二）为防止泄露对工作效率及工作平稳性的影响，对密封要求极为严格，即便如此，泄露也难以避免。
（三）油液的黏度岁温度的变化而变化，会直接影响
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