机械原理课程设计--自动剪切机的设计

邮电与信息工程学院机械原理课程设计课题名称：自动剪切机的设计学生学号： 61021140321 专业班级： 11级机械设计制造及其自动化学生姓名：盛杭________________学生成绩：___________________________________指导教师：卢霞课题工作时间：2013.05.09至2013.05.24目录第一章绪论 (3)§1-1传统剪切机原理（图） (3)§1-2钢材剪切过程及方式 (3)§1-3钢材剪切配送现状发展调研 (4)第二章设计方案的筛选 (6)§ 2-1 杠杆机构 (6)§ 2-2平面连杆机构 (8)§ 2-3 凸轮机构 (9)§ 2-4 齿轮机构及齿轮系结构 (10)第三章机构运动简图 (11)§ 3-1 曲柄摇杆机构 (11)§ 3-2 机构模型的截图 (12)§ 3-3 CAD简图 (15)第四章机构运动计算 (19)第五章设计小结 (20)参考文献 (21)第一章绪论§ 1-1传统剪切机的原理（图）20世纪70年代发展起来的用于剪切钢板的剪机，它靠圆弧形上剪刃在平直的下剪刃上滚动来完成剪切。

由于上剪刃相对钢板切面的滑动量小，上下剪刃重叠量在全剪刃长度上相同，因此钢板切口断面光滑、平直。

圆弧滚切式剪切机与斜刃剪相比，有设备重量轻、剪切频率高、操作事故少的优点。

§ 1-2 钢材剪切过程及方式按照被剪金属的温度剪切分为热剪和冷剪(见切断)。

根据被剪金属的切断方向分为横剪和纵剪。

横剪是为了切去轧件头尾和把轧件切成要求的长度。

纵剪用在钢板生产时切去轧件的不规则侧边，或将宽带卷(或宽板)切成若干个窄带卷(或窄板)。

剪切用的剪切机按刀片的形状和配置以及轧件情况可分为平行刀片剪切机、斜刀片剪切机、圆盘式剪切机、飞剪机和滚切式剪切机。

平行刀片剪切机这种剪切机的两片剪刃平行。

剪切时可以是下刃固定，剪切动作由上刃完成(上切式剪切机)，也可以是上刃压住轧件，剪切动作由下刃完成(下切式剪切机)。

通常用于初轧坯和其他方形、矩形坯以及厚度大于30～60mm 扁坯的热剪。

有时也用开有孔槽的刀片冷剪轧件(如管坯和小圆钢等)。

孔槽形状应与被剪切的轧件断面形状相同。

上切式剪切机结构简单，但需要在剪切机后装设摆动台或摆动辊道，广泛用于剪切小型钢坯或特大型板坯(断面为350mm×2400mm)。

下切式剪切机因在剪切过程中上刃与下刃都运动，所以剪切机本体结构比上切式复杂，但剪切端面整齐，被剪轧件端头不易弯曲，且因剪切时钢材高于辊道面，不需在剪切机后设摆动升降辊道。

斜刀片剪切机斜刀片剪切机剪切机的一个刀片与另一个刀片成一定角度。

一般上刀片倾斜，倾斜角为1.5o～6o，剪厚板时为8o～12o，下刀片水平。

这类剪机由于刀片与轧件接触面积小和剪切力小，常用于冷剪或热剪钢板、带钢、薄板坯及焊管坯等，也用于剪切成束的小型钢材。

斜刀片剪切机也有上切式和下切式之分。

近年来液压传动的下切式斜刃剪得到较广泛的使用。

这种剪切机有结构简单、紧凑、重量轻、剪切平稳、能自动防止过载等优点，但生产率低，要求电机功率大。

圆盘式剪切机两个刀片做成圆盘状，用于钢板及带钢边部的剪切；将钢板或带钢纵向剪切成窄条时采用多对刀片。

圆盘式剪切机一般都布置在钢板精整线上或冷、热带钢的纵切机组作业线上。

被剪切板带钢的厚度通常小于20～40mm。

为了扩大剪切厚度范围，有的国家采用两台串联布置的圆盘剪以剪切厚度38mm 左右的钢板。

第一台圆盘剪切入板厚的5%～10%，紧接着第二台圆盘剪将钢板切断。

飞剪机用于横向剪切运动中的轧件。

这种剪机一般都装在连轧机组或冷、热带钢车间的横切机组、镀锡机组作业线上，用来剪切轧件头尾及将轧件剪切成一定长度。

§ 1-3钢材剪切配送现状发展调研物流配送是一种新兴产业，也是企业产生利润的第三源泉。

对钢铁企业来讲，它最重要的功能就是建立先进的仓储、拉近服务距离、满足用户城需求、追求用户利益、实现双赢。

早在90年代初，国内一些主要钢铁企业就开始并借鉴和系统研究国外先进的物流配送乐销售模式，如宝钢等大型钢铁企业率先在华南、华东区地的重点用户中建立物流配送中心。

国外一些企业瞄准中国的汽车、家电、电器、电子等庞大的市场纷纷来中国导找合作伙伴，合资和独资建立钢材剪切（加工）配送中心，这一现代营销举措，使国内的一些企业逐肯开始转变过去的传统销售和采购管理模式，也使得物流配送很快的在中国崛起。

经过多年钢材剪切（加工）配送的发展，物流配送已成为钢铁企业产品销售向用户延伸、建立稳定供货渠道、形成供应链的重要手段。

国内钢材剪切（加工）配送中心现状目前我国已经建成了钢材剪切（加工）配送中心已超过300家，从投资和建设的角度看有5种类型：1、国外企业在我国投资建设钢材剪切（加工）配送中心。

近年来，国外钢铁企业在中国建厂，有针对性地设立钢材剪切配送中心，开展个性化、专业化服务，帮助用户降低采购成本。

如韩国浦项在华北、华东和华南地区建有板卷加工中心，加工能力达40万t；日本商社从1993年起在中国建立有29家钢材加工中心，这些钢材加工配送中心的主要服务对象是外资、合资和台资企业及一些较大规模的知名企业。

2、国内大型钢铁企业投资建立钢材配送中心。

如宝钢先后投资自建和合资在上海、天津、广州、杭州、青岛、重庆、沈阳、东莞等城市建立了钢材配送中心，年剪切配送能力已达到100万t。

宝钢面对国际钢铁业的激烈竞争，选择与国际同行业的战略合作策略，2002年与国际知名公司日本三井物产签订了在中国共同发展钢材加工配送业的总协定和合资合同。

据了解，未来5年内，宝钢的加工能力将达到250-300万t，加工配送中心将达到25-30家；鞍钢随着冷轧和硅钢项目的改造和新建，全面实施建立剪切配送战略，先后在上海、广东、山东、沈阳建立了钢材配送中心；攀钢也在广东等地建起剪切配送中心；武钢在90年代与日本三井合资在武汉建立了电工钢加工中心，近几年开始系统制定和实施建立剪切配中心的战略，目前拟在江苏太仓实施新建国内最先进、规模最大、品种齐全的物流配送中心；其它钢厂也正在考虑建立钢材剪切配送中心，见表。

由此可看出，宝钢在国内已经建立了钢材剪切配送网络体系，基本实现了国内稳定的市场营销战略。

同时看出，国内大钢所建剪切配送中心以家电、汽车行业配套为主，设备先进，剪切精度高、质量好，与用户形成了供应链。

3、使用厂家自建分条、模切、冲片、套裁、落料生产线。

如造船厂、集装箱厂、大型汽车厂以及冰箱、空调、洗衣机、电机厂等自建有钢材加工车间，作为企业产品的前工序，用于落料加工。

4、钢材代理商投资建设钢材剪切配送中心。

代理商利用在资金和服务手段上的优势，与钢厂建立了稳定的供货关系，成为供需双方的重要中间桥梁。

为了稳定钢厂和使用厂家的关系，代理商主动投资建立仓储和剪切配送中心，这一势头非常之快，设备的档次及加工质量也越来越高，国内一些专业仓库、铁路线已具备了专业仓储和剪切配送功能。

还有一些民间自发投资建设钢材配送中心。

这主要是在较集中的钢材交易市场附近由民间自发投资建设剪切机组用于在钢材交易时按用户需求进行剪切加工。

5、主要城市社会自建钢材剪切（加工）配送中心。

通过调查与分析，近年来，我国自建钢材剪切配送中心发展很快，加工能力已超过1000万t，主要以加工薄规格冷热板、电工钢、镀锌、锡板、彩板为主。

因此，提高剪切效率必要性越来越强，作者就设计这种自动剪切机。

第二章设计方案的筛选§ 2-1 杠杆机构在力的作用下如果能绕着一固定点转动的物体就叫杠杆。

在生活中根据需要，杠杆可以做成直的，也可以做成弯的，但必须是物体。

阿基米德在《论平面图形的平衡》一书中最早提出了杠杆原理。

他首先把杠杆实际应用中的一些经验知识当作"不证自明的公理"，然后从这些公理出发，运用几何学通过严密的逻辑论证，得出了杠杆原理。

这些公理是：⑴在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上相等的重量，它们将平衡；⑵在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上不相等的重量，重的一端将下倾；⑶在无重量的杆的两端离支点不相等距离处挂上相等重量，距离远的一端将下倾；⑷一个重物的作用可以用几个均匀分布的重物的作用来代替，只要重心的位置保持不变。

相反，几个均匀分布的重物可以用一个悬挂在它们的重心处的重物来代替；似图形的重心以相似的方式分布……正是从这些公理出发，在"重心"理论的基础上，阿基米德又发现了杠杆原理，即"二重物平衡时，它们离支点的距离与重量成反比。

"杠杆绕着转动的固定点叫做支点使杠杆转动的力叫做动力，（施力的点叫动力作用点）阻碍杠杆转动的力叫做阻力，（施力的点叫阻力用力点)当动力和阻力对杠杆的转动效果相互抵消时，杠杆将处于平衡状态，这种状态叫做杠杆平衡，但是杠杆平衡并不是力的平衡。

注意：在分析杠杆平衡问题时，不能仅仅以力的大小来判断，一定要从基本知识考虑，做到解决问题有根有据，切忌凭主观感觉来解题。

杠杆静止不动或匀速转动都叫做杠杆平衡。

通过力的作用点沿力的方向的直线叫做力的作用线从支点O到动力F1的作用线的垂直距离L1叫做动力臂从支点O到阻力F2的作用线的垂直距离L2叫做阻力臂杠杆平衡的条件（文字表达式）：动力×动力臂=阻力×阻力臂公式：F1×L1=F2×L2一根硬棒能成为杠杆，不仅要有力的作用，而且必须能绕某固定点转动，缺少任何一个条件，硬棒就不能成为杠杆，例如酒瓶起子在没有使用时，就不能称为杠杆。

动力和阻力是相对的，不论是动力还是阻力，受力物体都是杠杆，作用于杠杆的物体都是施力物体力臂的关键性概念：1：垂直距离，千万不能理解为支点到力的作用点的长度。

力臂不一定在杠杆上。

力臂三要素：大括号（或用|→←|表示）、字母、垂直符号使用杠杆时，如果杠杆静止不动或绕支点匀速转动，那么杠杆就处于平衡状态。

动力臂×动力=阻力臂×阻力，即L1×F1=L2×F2，由此可以演变为F2/F1=L1/L2杠杆的平衡不仅与动力和阻力有关，还与力的作用点及力的作用方向有关。

假如动力臂为阻力臂的n倍，则动力大小为阻力的1/n"大头沉"动力臂越长越省力，阻力臂越长越费力.省力杠杆费距离；费力杠杆省距离。

等臂杠杆既不省力，也不费力。

可以用它来称量。

例如：天平许多情况下，杠杆是倾斜静止的，这是因为杠杆受到几个平衡力的作用。

一类：支点在动力点和阻力点的中间。

称为第一类杠杆。

既可能省力的，也可能费力的，主要由支点的位置决定，或者说由臂的长度决定。