剪板機機構的設計3

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1、 機械原理課程設計說明書 設計題目： 學 院 ： 班 級 ： 組 名 ： 組 員 ： 指導老師： 2016年 月 目錄 一、 機構簡介 2 二、 執(zhí)行機構的選擇與比較 3 1、方案設計提示 3 2、設計任務 4 3、機構設計方案的設計 5 三、 方案篩選與總結 13 四、 機構運動分析 14 1. 送料裝置： 14 2. 剪斷機構 15 五、 執(zhí)行機構的選擇與比較 16 六、 對結果的分析與體會（每個人不同） 18 七、 參考文獻 19 1、 機構簡介 剪板機（英文名稱：plate shea

2、rs；guillotine shear）是用一個刀片相對另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備。 工作原理 剪板機剪切后應能保證被剪板料剪切面的直線度和平行度要求，并盡量減少板材扭曲，以獲得高質量的工件。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

3、用于板料定位，位置由電機進行調節(jié)。 壓料缸用于壓緊板料，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、原始數據及設計要求 (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率。 (3) 輸送機構運轉應平穩(wěn)，振動和沖擊應盡量小(即要求輸送機構從動件的加速度曲線連續(xù)無突變)。 2、 執(zhí)行機構的選擇與比較

4、 1、方案設計提示 將鐵板作間歇送進的機構方案設計，可從下述兩個方面考慮機構的選擇： (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) 如何實現間歇送進，并能使鐵板停歇時運送鐵板的構件的速度和加速度曲線仍然連續(xù)，這樣，送進機構的運轉就比較平穩(wěn)。 大致有幾條途徑： (1) 利用機構中運動構件暫時脫離運動鏈，使后續(xù)構件實現停歇； (2) 利用構件上一點在圓弧段或直線段上運動，使與之相連的構件實現停歇； (3) 利用兩種運動的疊加使構件實現間歇運動； (4) 其它。 工業(yè)上常用的簡單間歇機構，如棘輪機構、槽輪機構和不完全齒輪機構等，雖具有結構簡單、制造方便。運動

5、可靠等優(yōu)點，但在動力性能、動停比(運動時間和停歇時間之比)方面很難滿足設計要求。所以常用組合機構來滿足設計要求。 2、設計任務 （1） 進行鐵板輸送機構和剪斷機構的選型； （2） 根據工藝動作順序和協(xié)調要求擬定運動循環(huán)圖； （3） 根據選定的原動機和執(zhí)行機構的運動參數擬定機械傳動方案； （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)行機構進行運動尺寸計算； （6） 進行上機編程分析，檢驗設計方案； （7） 畫出機械運動方案簡圖、運動循環(huán)圖和傳動方案圖； （8） 完成設計計算說明書一份  3、機構設計方案的設計 （1）方案 ①間歇運動

6、原理：采用了不完全齒輪，不完全齒輪外嚙合機構，是由齒輪機構演變而得的一種間歇運動機構。就是在主動輪上只做一部分牙齒，并根據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)回轉運動時，從動輪做間歇運動。在送料機構和剪切機構的共同作用下，就可以實現工件的剪切。 ②優(yōu)點：采用這種機構，首先可以節(jié)約構件的數目，節(jié)約成本；其次，構件類型簡單，齒輪機構和連桿機構都較為簡單，易于設計和操作；最后是，不完全齒輪能夠很好地實現停頓送料的目的，能夠滿足我們對設計的完全要求。 ③缺點：機構很難滿足設計的速度要求、傳動比要求，加工精度較低，并且，加工速度慢，只適合小批量的加工，不能

7、滿足工廠需求。采用皮帶傳動，會出現打滑的現象，不利于工件的加工。不完全齒輪機構在傳動過程中，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輸送機構分析 間歇原理：設主動針輪連續(xù)轉動，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，星輪開始轉動。 優(yōu)缺點分析：不完全齒輪機構結構簡單、制造容易、工作可靠，從動輪運動時間和靜止時間可在較大范圍內變化。但是從動輪在開始進入嚙合與脫離嚙合時有較大沖擊，故一般用于低速，輕載場合。 星輪機構示意圖 ②剪

8、切機構的分析 連桿機構示意圖 優(yōu)缺點分析：機構可以傳遞較大負荷，且?guī)缀涡螤詈唵危阌诩庸ぶ圃?，擁有急回運動，能提供足夠的剪切力，綜合性能好。 ③剪切板機構整體圖 （3） 方案 工作原理： 機構1：送料機構。 機構2：剪切機構。給活動鉸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，以實現材料的剪切。 機構3：間歇傳動機構。連機架共5個構件，有機架、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，實現材料剪切。 整體效果圖 本機構優(yōu)點： 1、能夠實現多種運動形式的轉換，如它可以將原

9、動件的轉動轉變?yōu)閺膭蛹霓D動、往復擺動。 2、平面連桿機構的連桿作平面運動，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送料的進行。 3、平面連桿機構中，各運動副均為面接觸，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。 本機構缺點: 1、難以實現有規(guī)律的間隙運動。 2、慣性力難平衡(構件作往復運動和平面運動),易產生動載荷。 3、本機構設計復雜，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 采用曲柄滑塊

10、機構，相對于凸輪機構來說設計簡單易操作。 間歇傳動機構 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量，是與之相連的槽輪構件實現停歇。 2、槽輪機構優(yōu)點 (1)結構簡單，工作可靠，效率較高; (2)在進入和脫離嚙合時運動較平穩(wěn)，能準確控制轉動的角度; (3)轉位迅速，從動件能在較短的時間內轉過較大的角度; (4)槽輪轉位時間與靜止時間之比為定值。 3、槽輪機構缺點 (1)槽輪的轉角大小不能調節(jié); (2)槽輪轉動的始、末位置加速度變化較大，從而產生沖擊: (3)在工作盤定位精度要求較高時，利用鎖緊弧面往往滿足不了要求，而需另加定位裝置。 (4

11、)槽輪的制造與裝配精度要求較高。由于這些原因，槽輪機構一般應用在轉速不高的裝置中 槽輪機構示意圖 1　 整體裝配效果 機構運動原理：電機通過皮帶帶動槽輪機構運動實現間歇傳動的同時刀具切割板料。 （5） 方案 本機構缺點：需要兩個主動件，在實現同步性時會出現誤差且都為連桿機構，工作效率低 也可能造成機器體型過大  3、 方案篩選與總結 小組成員分析，總結如下： 各個方案優(yōu)缺點小組成員自己總結，當然每個人都有自己的想法，又有一些錯誤，經過我們的討論與修改選出最佳方案如下圖： 齒輪連接 我們將曲柄滑塊機構做了一點調整，在板料運輸

12、機構中采用齒輪傳動，使得傳送更加精確。 下面我們進行運動機構的整體分析！  4、 機構運動分析 1. 送料裝置： 從動槽輪 通過兩個輪子的轉動從而帶動板料運動。行程選用2000mm，按照圖示機構有：行程H=nd，n為滾子轉動圈數，d為滾子直徑。為方便設計傳動比選用滾子周長為：500mm。又直徑 d=周長/ 所以可算得直徑為：159.236mm。此時滾子轉動四圈即達到要求行程。 從動槽輪轉動1/4圈，滾子轉動四圈，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；令兩個大的主動齒輪1、3的齒數分別為100 ，60；從動小齒輪2、4的齒數

13、分別為25 ，15；這樣傳動比剛好達到1：16。 齒輪模數確定（參照機械原理第七版180頁） 表10-1 圓柱齒輪標準模數系列表（GB/T 1357—1987） 優(yōu)先選用的模數有：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*z，所以，初步選擇模數為2，可得，各齒輪分度圓直徑為 齒輪1 ：d1=200mm 齒輪2 ：d2=50mm

14、齒輪3 ：d3=120mm 齒輪4 ：d4=30mm 模數的確定也可根據實際工作的需要另行選定 2. 剪斷機構 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動，帶動曲柄滑塊機構完成剪切運動，主動撥盤剛離開從動槽輪時，刀具處于最高點即(的位置，設一個周期為T，在接下來的3/4T內，刀具依次經過((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，可根據板料具體厚度選擇放大的比例，以及桿長等。  5、 執(zhí)行機構的選擇與比較 電動機數據及額定值選擇： 型號：我們選定下表所

15、示的一些型號。 功率：5.5Kw 電壓：交流220V?！? 頻率：50HZ1 ?！　? 轉速：3000r/min 型號 可剪板厚 （mm） 可剪板寬 （mm） 剪切角 材料強度 （N/mm） 后擋料調節(jié)范圍（mm） 行程次數 （次/分） 主電機功率（Kw） 重量 （Kg） 外形尺寸 LWH（mm） QC12Y-4/2500液壓擺式剪板機 4 2500 130′ ≤450 20-500 16 5.5 5000 304016101620 QC12Y-4/3200液壓擺式剪板機 4 3200 130′ ≤450 20-50

16、0 13 5.5 6000 384016101620 QC12Y-4/4000液壓擺式剪板機 4 4000 130′ ≤450 20-600 10 5.5 7000 460017001700 6、 對結果的分析與體會（每個人不同） 7、 參考文獻 1 馮文杰 機械工程基礎實驗教程 重慶大學出版社 2 孫垣 陳作模 葛文杰 機械原理 第七版 高等教育出版社 3 劉鴻文 理論力學 第六版 北京 高等教育出版社 4 諾頓R L 機械設計----機器和機構的綜合和分析 5 5 [1] 俞新陸，何德譽．鍛壓手冊，第3卷，鍛壓車間設備．北京：機械工業(yè)出版社，2002． 6 [2] 左健民．液壓與氣壓傳動．第三版．北京：機械工業(yè)出版社,1996． 7 梁應彪．板材剪切力的測試.北京：鍛壓技術，1992，第六期 8 徐灝.機械設計手冊（1--5冊）．第二版．北京：機械工業(yè)出版社，2000.6