文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985題 目 機械剪板機的設計及分析學 院 名 稱： 專 業(yè) 班 級： 學 生 姓 名： 學 號： 指 導 老 師： 文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985I摘要制造業(yè)是國家經(jīng)濟的支柱之一，同時也是評價一個國家科技實力和國防實力是否領先的重要標準。在機械制造業(yè)中，金屬加工是機械制造過程中一個不可或缺的環(huán)節(jié)，而冷沖壓技術是近代金屬加工領域中的一個重要組成部分，是實現(xiàn)少切屑甚至無切屑的先進工藝。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，剪板機是最重要的板材加工設備之一，而曲柄式剪板機是利用機械傳動產(chǎn)生壓力的實現(xiàn)冷沖壓技術的重要機器之一，在冷沖壓工藝中占有很大的比重。曲柄式剪板機的動力由電動機提供，后通過傳動系統(tǒng)把電動機的運動和能量傳給工作機構，從而將工件發(fā)生確定的變形，達到剪切的目的。本文設計了公稱壓力為 60KN 開式單點曲柄式剪板機。首先進行了剪板機的總體方案設計；然后設計了剪板機的機械傳動系統(tǒng)；重點對曲柄滑塊機構進行了分析設計，并對主要承載構件上刀片進行了工作能力校核及ANSYS 應力分析；選擇了合適的離合器和壓料器。關鍵詞：剪板機；傳動系統(tǒng)；曲柄連桿；動態(tài)仿真文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985IIABSTRACTManufacturing is one of the pillars of the national economy. It is also an important criterion to evaluate whether a country's scientific and technological strength and national defense strength are ahead. In the machinery manufacturing industry, metal processing is an indispensable link in the process of mechanical manufacturing, and cold stamping technology is an important part of the field of modern metal processing, and it is an advanced technology to realize small chip or even no chip. In the modern industrial production, the shearing machine is one of the most important processing equipment, and the crank shears are one of the most important machines to realize the cold stamping technology using mechanical transmission, and it occupies a large proportion in the cold stamping process.The power of the crank shears is provided by the motor, and then the motion and energy of the motor are passed to the working mechanism through the transmission system, thus the deformation of the workpiece is determined and the purpose of shearing is achieved.The open type single point crank shearing machine with a nominal pressure of 60KN is designed. First, the overall scheme of the shearing machine is designed; then the mechanical transmission system of the machine is designed; the emphasis is on the analysis and design of the crank slider mechanism, and the ANSYS stress analysis is carried out on the blade of the main bearing member; the suitable clutch and pressure feeder are selected.key word：Shearing machine; transmission system; crank connecting rod; dynamic simulation.文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985III目錄摘要 IABSTRACT.II1.緒論 .11.1 剪板機概述 11.2 剪板機國內外發(fā)展狀況 31.3 剪板機的發(fā)展趨勢 51.4 研究目的及研究內容 61.5 本章小結 72.剪板機總體方案的確定 .82.1 剪板機的基本參數(shù)要求 82.2 剪板機設計總體方案的確定 .92.3 本章小結 123.剪板機的傳動系統(tǒng)設計 .133.1 電動機的選型 133.2 帶傳動的設計及其計算 .183.3 本章小結 .274.曲柄連桿機構的設計 .274.1 曲柄連桿機構簡介 .274.2 曲軸的設計計算及校核 .284.3 連桿的設計 334.4 本章小結 35文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985IV5.離合器與制動器 .355.1 離合器的選擇 365.2 制動器的選擇 376.上刀架的設計及上刀片的有限元分析 .396.1 上刀架的設計 .396.2 刀片的選擇 406.3 上刀片的有限元分析 416.4 本章小結 457.簡易機械剪板機的技術經(jīng)濟分析 .467.1 方案選擇的合理性分析 .467.2 技術經(jīng)濟分析 .49總結與體會 50參考文獻 51致謝 53附錄一 54附錄二 72文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985V文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985VI文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098511.緒論1.1 剪板機概述剪板機（英文名稱：plate shears ；guillotine shear ）是用一個運動的上刀片相對另一固定的下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 【1】 。剪板機屬于鍛壓機械中的一種，主要作用于金屬加工行業(yè)。剪板機根據(jù)結構類型可以分為閘式剪板機和擺式剪板機兩類；按傳動方式分，可以分為液壓傳動式剪板機和機械傳動剪板機兩類。此外，再根據(jù)剪板機的傳動方式、結構形式及使用性質的不同可以將剪板機分為曲柄剪板機、螺旋剪板機、高速剪板機、高速沖裁剪板機、多工位自動剪板機、沖壓剪板機等；按照工藝用途和結構類型可以分為平刃剪板機、斜刃剪板機、多用途剪板機、專用剪板機和數(shù)控剪板機。剪板機目前主要有以下幾種：平刃剪板機：剪切質量較好，扭曲變形小，但剪切力大，耗能大。機械傳動的較多，該剪板機上下兩刃彼此平行，常用于軋鋼廠熱剪切初扎方坯和板坯。斜刃剪板機：分閘式剪板機和擺式剪板機，剪切質量較前者差，有扭曲變形，但力能消耗較前者小，適用于中大型剪板機。多用途剪板機：板料折彎剪板機，即在同一臺機器上可完成兩種工藝，假期下部進行板料剪切，上部進行折彎，也有的機器前部進行剪切，后部進行板料折彎。專用剪板機：氣動剪板機大多用在剪切線上速度快，剪切次數(shù)高。文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709852數(shù)控剪板機：直接對后擋料器進行位置編程，可進行位置校正，具有多工步編程功能，可實現(xiàn)多步自動運行，完成多工步零件一次性加工，提高生產(chǎn)效率 【2】 。圖 1-1 為引進國外先進技術制造的數(shù)控擺式剪板機。圖 1-1 數(shù)控擺式剪板機剪板機的剪切原理:剪切過程是由壓入變形和剪切滑移兩個階段組成，剪切過程的實質是金屬塑性變形的過程。當上剪刃下移與鋼板接觸后，剪刃便開始壓入鋼板，由于剪切力力在開始階段比較小，在鋼板剪切斷面上產(chǎn)生的剪切力小于鋼板本身的杭前能力，因此鋼板只能發(fā)生局部塑性變形，故這一階段稱為壓入變形階段。隨著上剪刃下移量增加，鋼板壓入變形增大，剪切力也不斷增加。當剪刃壓入到一定深度，即剪切力增加到一定值文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709853時，鋼板的局部壓入變形阻力與剪切斷面的剪切力達到相等，剪切過程處于由壓入變形階斷過渡到剪切滑移階段的臨界狀態(tài)。當剪切力大于鋼板本身的抗剪能力時，鋼板沿著剪切面產(chǎn)生相對滑移，開始了真正的剪切，這一階段被稱為剪切滑移階段。在剪切滑移階段，由于剪切斷面不斷變小，剪切應力也不斷變小，直至鋼板的整個斷面被剪斷為止，完成一個剪切過程 【3】 。1.2 剪板機國內外發(fā)展狀況隨著社會的發(fā)展的技術的進步，很多的工業(yè)部門、企業(yè)都在使用金屬板材，都需要對板材進行剪斷加工，所以剪板機在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中起著不可或缺的重要作用。隨著科技的發(fā)展，剪板機的功能和精度也得到了很大的提高。剪板機屬于直線剪切類機器，能剪切各種尺寸金屬板材的直線邊緣。在軋鋼、汽車行業(yè)、電器、儀表儀器行業(yè)、船舶、橋梁、壓力容器等各個行業(yè)中都有廣泛應用。1842年，英國工程師史密斯制造第一臺蒸汽錘，開始了蒸汽動力鍛壓機械的時代；十九世紀末，出現(xiàn)了以電為動力的機械剪板機及空氣錘，并獲得快速成長。二十世紀初，鍛壓機械改變了向大型及重型方向發(fā)展的趨勢，轉而向高速、高效、自動、精密、多品種出產(chǎn)等方向發(fā)展。自60年代以來，剪板機已經(jīng)有了十分迅速的發(fā)展，其每分鐘行程次數(shù)已經(jīng)從幾百次發(fā)展到現(xiàn)在的3000次左右，其噸位也已從十噸發(fā)展到上百噸?，F(xiàn)在剪板機首要用在電子、儀器儀表、輕工、汽車等職業(yè)中進行特大批量的沖壓出產(chǎn)。近年來，隨著模具技術以及沖壓技術的發(fā)展，剪板機的使用范圍在不斷地擴展，數(shù)量在不斷地增加 【4】 。進入21世紀以來，工業(yè)技術飛速發(fā)展，裝備制造業(yè)在整個工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)了舉足輕重的地位，裝備制造業(yè)的發(fā)展離不開相應的原料加工機械設文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709854備，剪板機也隨著工業(yè)自動化進程的深入得到越來越廣泛的應用。近十多年來，隨著對發(fā)展先進技術的重要性獲得前所未有的共識，沖壓成型技術無論在深度和廣度上都取得了前所未有的進展，其特征是與高新技術結合，在方法和體系上開始發(fā)生很大變化。計算機技術、信息技術、現(xiàn)代測控技術等沖壓領域的滲透與文化交叉融合，推動了先進沖壓成型技術的形成和發(fā)展。在汽車、航空航天、電子和家用電器領域，需要大量的金屬板殼零件，特別是汽車行業(yè)要求生產(chǎn)規(guī)?；④囆蛡€性化和覆蓋性大型一體化。進入21世紀，我國汽車制造業(yè)飛速發(fā)展，面對這一形勢，我國的板材加工工藝及相應的沖壓設備都有了長足的進步。發(fā)展數(shù)控技術，進而發(fā)展數(shù)控鍛壓機械是提高鍛壓生產(chǎn)技術水平的關鍵。近幾年來，數(shù)控技術廣泛應用于鍛壓機械的各個領域，國內的數(shù)控剪圖 1-2 數(shù)控閘式剪板機板機也有了一定的發(fā)展。從 1986 年第一臺數(shù)控折彎機由天水鍛壓機床廠文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709855研制成功以來，國內在數(shù)控折彎、數(shù)控剪切技術發(fā)展較為有代表性的單位有濟南鑄造鍛壓機械研究所、黃石鍛壓機床廠和上海沖剪機床廠。圖 1-2為我國自主制造的數(shù)控閘式剪板機?，F(xiàn)在的很多行業(yè)都離不開金屬板材，并且金屬板材都需要根據(jù)嚴格的尺寸要求進行裁剪，所以剪板機的地位可謂重中之重。我國剪板機的發(fā)展速度很快，而且結構也在不斷改善，品種也不斷齊全，已經(jīng)有了完整的剪板機系列。雖然近幾十年來我國剪板機技術取得了巨大的進步，但是相比較于發(fā)達國家，我國的鍛壓設備還有一定的差距，如品種和規(guī)格不全，尤其是大、高、精、尖的鍛壓設備還依賴于進口；設備的穩(wěn)定性和自動化程度還有待提高，國際市場競爭力差；由于應用的越來越廣泛，剪板機的發(fā)展也是非常的迅速，雖然功能越來越完善，但是還是普遍存在著生產(chǎn)效率差，自動化程度低等問題。1.3 剪板機的發(fā)展趨勢隨著工業(yè)技術的不斷進步，國內的設備生產(chǎn)發(fā)展也是飛速猛進，剪板機的性能也有很大的改善。但是工業(yè)的發(fā)展和對產(chǎn)品要求的不斷提高也對加工設備提出了更高的要求，這就促使剪板機需要不斷地創(chuàng)新，不斷地更新?lián)Q代，以滿足更高的生產(chǎn)要求和更高的經(jīng)濟效益，如果不采用高效自動化設備，產(chǎn)品的成本與質量在國內乃至國際市場上將失去競爭能力。因此制造和使用大噸位、高效率的自動剪板機，已成為工業(yè)先進國家的發(fā)展方向之一。近年來，剪板機械正向著高效率、高噸位、高精度的方向發(fā)展并努力降低噪音，提高安全性，擴大自動化程度，改善勞動條件，特別是開始不斷地采用自動化控制。通過對剪板機發(fā)展進程及現(xiàn)狀問題的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)剪板機有以下幾種發(fā)展趨勢：文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709856⑴用微機控制的剪板機和數(shù)控剪板機會迅速發(fā)展。⑵生產(chǎn)率和自動化程度會越來越高。⑶由于所需產(chǎn)品的多樣性要求提高剪板機的剪切能力。⑷附件會越來越多，功能越加完善，可操作性提高，促使工人的工作環(huán)境及安全性也大幅改善。1.4 研究目的及研究內容本次設計的傳動方案既要滿足設計的剪板機的性能要求，還要能適應工作條件，工作可靠，另外剪板機傳動裝置結構也要盡量簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、經(jīng)濟實用、傳動效率高。而且本次設計除了基本的傳動方案的設計外還通過對剪板機的曲軸部位進行受力分析以及上刀片的ANSYS 分析，可以清楚的看出剪板機的關鍵部位是否滿足設計要求，以對本次設計起指導作用。本次設計的主要研究內容總結為以下幾項：⑴利用圖書館或者互聯(lián)網(wǎng)收集充足的資料，充分認識并了解剪板機傳動系統(tǒng)的主要工作原理、傳動類型及結構組成，了解剪板機發(fā)展歷程、現(xiàn)狀及存在的問題；⑵根據(jù)本次畢業(yè)設計的具體參數(shù)和剪板機工作原理，擬定出一個較為合適的傳動方案；⑶電動機的選型及相關計算；⑷傳動系統(tǒng)選型及設計計算，包括帶傳動的設計計算，并用 CAD 繪制關鍵零件圖紙；⑸曲軸的設計計算及連桿的設計計算，并繪制曲軸的 CAD 圖紙；⑹剪板機上刀片的三維模型的建立與分析將剪板機上刀片的三維模型進行合理的簡化，然后導入到 ANSYS 軟文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709857件中對其進行剛度、強度分析，確定是否滿足設計要求。1.5 本章小結本章首先介紹了現(xiàn)今剪板機的概述，包括其分類以及工作原理；了解了剪板機的國內外發(fā)展概況；并分析了剪板機可能的發(fā)展趨勢，同時對現(xiàn)如今剪板機的發(fā)展現(xiàn)狀進行了一定的總結并說明了一些存在的問題。介紹了本次設計的主要研究目的及內容，陳述了本次設計要做的工作，可以使自己在設計的時候更具有目的性，也促使自己對新的軟件進行學習，同時便于安排時間。文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098582.剪板機總體方案的確定2.1 剪板機的基本參數(shù)要求剪板機的工作能力主要通過技術參數(shù)反映出來，剪切工件的尺寸范圍等指標也通過參數(shù)反映出來，本次設計的技術參數(shù)如下表所示：表 2-1 剪板機基本參數(shù)表2.2 剪板機設計總體方案的確定合理的傳動方案既要滿足設計的剪板機的性能要求，還要能適應工作條件，工作可靠，另外剪板機傳動裝置結構也要盡量簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、經(jīng)濟實用、傳動效率高。要同時滿足上述幾個要求是比較困難的，所以我們要做如下多種方案的分析，進行比較最終選出符合本次設計的最終方案。2.2.1 液壓傳動方案項目 數(shù)據(jù)可剪最大板厚（mm ） 2可剪最大板寬（mm ） 400剪切角 2被剪材料強度（MPa） 200剪板次數(shù)（次/分） 120公稱壓力（KN） 60曲軸半徑（mm） 37文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 119709859液壓式剪板機根據(jù)帕斯卡原理設計，其液壓傳動系統(tǒng)原理圖如圖 2-1所示，手動換向閥 6 左位接入系統(tǒng)，此時活塞在壓力油的作用下向下運動，對板料進行剪切加工，當加工完成后，將閥 6 右位接入系統(tǒng)，活塞向上運動，即刀片上抬，到了一定位置，將閥 6 接入中位，這樣活塞就停留在此位置不動。然后剪切第二次時，重復上述操作。手動換向閥 6 也可改為電氣控制的換向閥，從而實現(xiàn)自動連續(xù)剪切，提高效率。圖 2-1 液壓傳動系統(tǒng)原理圖液壓剪板機采用液壓傳動，可以令機器工作時平穩(wěn)，噪聲小，安全可靠，可以進行單次連續(xù)剪切，剪板厚度也較機械傳動的厚，但是液壓系統(tǒng)是利用液體作為中間介質來傳遞動力的，剪切力大時，油壓也相應的高，對液壓元件的精度、強度要求也高，制造成本也相應的較高，而且液壓系統(tǒng)不可避免的存在，泄露問題，會造成污染，油溫的變化會引起油液粘度變化，影響液壓傳動工作的平穩(wěn)性，所以適應環(huán)境能力小 【5】 。另外，液壓剪板機的維修也不方便，需要掌握一定的專業(yè)知識，因此此次設計不選用此方案。2.2.2 機械傳動方案選擇機械傳動方案時，要充分考慮各種傳動形式的特點，合理分配傳動順序：文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098510⑴帶傳動承載能力小，較其他傳動形式，在傳遞相同扭矩的時候，所需結構尺寸要大得多，但是帶傳動具有結構簡單、價格便宜、傳動平穩(wěn)、傳動效率高等特點，宜布置在高速級。⑵鏈傳動的要求較高，只能實現(xiàn)平行軸間的同向傳動，易磨損，且磨損后傳動不均勻有沖擊，不適合布置在高速級，應布置在低速級。⑶直齒圓柱齒輪傳動適合用在速度高或者傳動平穩(wěn)的場合，對潤滑要求較高，適合布置在低速級。⑷圓錐齒輪傳動的嚙合性較其他齒輪傳動要好，承載能力高，而且壽命長，但是加工困難，所以要限制齒數(shù)、模數(shù)和傳動比，多布置在高速級。⑸凸輪機構的傳動是由主軸的轉動來帶動的，當凸輪在升程時推動刀片進行剪切，回程時，刀片慢慢回到初始位置，準備下一個動作循環(huán)。凸輪機構優(yōu)點是可以根據(jù)推桿的運動規(guī)律來設計凸輪輪廓曲線和機構尺寸，機構簡單。可靠性高；缺點是承載力小，易磨損，穩(wěn)定性不高。如下圖所示：圖 2-1 凸輪機構原理圖⑹曲柄滑塊機構由主軸轉動帶動曲柄轉動，通過連桿將旋轉運動轉變成刀片的直線往復運動，從而實現(xiàn)剪切。該機構結構簡單、加工容易、經(jīng)文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098511濟適用、承載能力較大 【6】 。如下圖所示：圖 2-2 曲柄滑塊機構原理圖根據(jù)性能、工作條件、成本及難易程度各方面的因素，本次剪板機傳動系統(tǒng)的設計選擇帶傳動作為減速機構。執(zhí)行機構選擇曲柄連桿機構較為合適。總體方案為由電動機提供剪板機運行所需要的動力，經(jīng)由一級帶傳動減速，帶動曲柄連桿機構，將曲軸的旋轉運動轉化為刀具的上下往復運動，使刀具完成剪切。傳動系統(tǒng)簡圖如下所示：圖 2-3 傳動系統(tǒng)簡圖由于生產(chǎn)工藝的需要，系統(tǒng)中裝有離合器與制動器，實現(xiàn)間斷運動。文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098512剪板機在整個工作周期內進行有效工藝操作的時間很短，大部分為無負荷的空程時間。為了使電動機的負荷均勻，有效地利用能量，有些結構中裝有飛輪，有時，大皮帶輪即起到飛輪作用。2.3 本章小結在本章中初步給出了剪板機的具體性能參數(shù)，為后面的計算做準備；并具體介紹了剪板機液壓傳動系統(tǒng)和機械傳動系統(tǒng)的優(yōu)缺點，了解了凸輪機構和曲柄滑塊機構工作原理及各種傳動的優(yōu)缺點，最后確定出了本次設計的主要傳動方案為機械傳動方案，具體要求是電動機提供動力，經(jīng)過一級帶傳動后驅使曲柄連桿機構的運動，達到剪切目的。文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985133.剪板機的傳動系統(tǒng)設計3.1 電動機的選型3.1.1 電動機類型和結構形式的選擇本次設計所選用的電動機的類型和機構形式應根據(jù)電源種類、工作條件、載荷大小和性質變化、啟動性能、制動、正反轉的頻率程度等條件來選擇。電動機分交流電動機和直流電動機兩種。由于生產(chǎn)單位一般多采用三相交流電源,因此,無特殊要求時,均應采用三相交流電動機。其中異步電動機是交流電動機的一種,它是把電能轉化為機械能的一種動力機械,一般以三相異步交流電動機應用最廣泛。Y 系列三相異步電動機為封閉式三相異步電動機,能防止灰塵、鐵屑或其它雜物侵入電機內部，效率高，耗能少，性能好，噪音低，振動小，體積小，重量輕，運行可靠，維修方便。不僅使用于水泵、鼓風機、金屬切削機床及運輸機械,更使用于灰塵較多、水土飛濺的地方,如碾米機,磨粉機,脫殼機及其它農(nóng)業(yè)機械,礦山機械等。根據(jù)工廠工作環(huán)境要求,選用 Y 系列三相異步電動機。3.1.2 電動機功率的選擇在選擇電機時，要考慮電機容量的合理性，因為容量對電機的正常工作影響很大，合理的容量可以減小經(jīng)濟投入。如果電機容量過大，電機效率不高，會造成不必要的經(jīng)濟損失；如果電機容量過小，會使電機超負荷工作，會降低電機壽命，造成損失 【7】 。⑴確定剪切力，剪切力公式由諾沙里公式求出，即文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098514（3-1）)σδ106.α1(gδσ 0.6P2bxx2xb ytZth??式中： ——剪切力的大小， ；N——被剪板料強度極限，本設計中取 =200MPa；bσ b ——被剪板料延伸率， =25%；x xσ ——被剪板料厚度；h——上刀刃傾斜角，本設計中取 =2°；??——前刃側向間隙相對值， =0.005； yy——壓料腳距離的相對值，x=10；x——被剪部分彎曲力系數(shù)。Z式 3-1 中的被剪部分彎曲力系數(shù)由下式?jīng)Q定：（3-2）71.0625.tan4tanx????h???當 時， ；15??95.0Z當 時， 。＜ 2式中： ——被剪掉板料的長度。a前刃側向間隙相對值由式（3-3）（3-3）05.??hy式中： ——刀片間隙的相對值；y——刀片間隙,其大小約為板料厚度的 0.05 倍。?壓料腳到下刀刃的距離由式（3-4）（3-4） 10?hCx文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098515式中 ——壓料腳軸線到下刀刃的距離，查資料得當板料厚度為 2-6.3 時，Cmm60?綜上求得 。NP5726⑵確定剪切功，剪切功由公式（3-5）（3-5）10tan10''' mib iBPhA???式中： ——工作行程時剪板機所消耗的能量；bA——剪切深度；'h——板料寬度；iB——材料產(chǎn)生裂紋時，剪切刃進入材料的深度（mm）；m注：剪切刃進入材料的深度 與材料厚度 之比約為 33%，即：mih綜上求得 。NAb??236⑶確定主軸上的扭矩，由式（3-6）（3-6）?????????? ?????????? 012sinimax dKKRPMbaDk ??式中： ——主軸上的最大扭矩；axK——上刀架傳遞的剪切力，即 ；D P——主軸曲柄的半徑，大小為 37mm；R——主軸曲柄半徑和連桿長度之比，根據(jù)通用壓力機 一般K取植范圍在 0.1～0.3 之間.由總體結構設計,初步選取 =0.27；——摩擦系數(shù)，取 ；?045.??文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098516——曲柄旋轉的角度；?——曲柄頸直徑，大小為 55mm；ad——連桿銷直徑，由公式 決定， ；b Pgdb7.2?mdb20?——主軸兩端支撐處軸徑， 。0 3540綜上求得主軸上最大扭矩： mN8.321max??KM⑷確定電動機的功率（3-7）??7.2max1 ?????????egbKnA式中： ——電動機軸的扭矩；1——主軸上的最大扭矩；maxKM——工作行程中所消耗的能量；bA——主軸的工作角度，大小為 160°；g?——剪板機刀架每分鐘行程次數(shù)；n——電動機額定轉速；e——傳遞效率，取 。?92.0??求得 mNM·31.52?電動機的功率按照下式確定：（3-8）????'''109. KanMe???（3-9）?iPAK10' %5.文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098517（3-10）''' %075.KPa??式中： ——工作行程的相對持續(xù)時間；'K——剪板機行程次數(shù)的利用系數(shù)，對于手工送料剪板機取%P30%；——總傳動比，取 ； i 6?i——空行程的相對轉矩。'a最后求得電動機功率 KWN4?綜上所述，并查《機械設計課程設計手冊》三相異步電動機的技術數(shù)據(jù)，本次選取 Y160M1-8 型電動機，其技術參數(shù)如下：功率為 4kw，轉速為 750r/min，滿載轉速 720r/min【8】 。3.2 帶傳動的設計及其計算帶傳動作為撓性傳動的一種，其基本組成零件是帶輪和傳送帶。工作時是通過皮帶與帶輪之間的摩擦來完成動力傳遞，在傳動中由于不同的截面形狀所以傳遞的力也有所不同，因此可分為平帶傳動、V 帶傳動、圓帶傳動等。帶傳動中有中間撓性件，具有沖擊載荷小、傳動平穩(wěn)、噪聲小、安裝方便、安全性高、適應性強等優(yōu)點。由于 V 帶套在帶輪上以后，帶與帶輪輪槽的工作面緊密貼合，在張緊力相同和成本相等的條件下，V 帶傳動的工作能力比其他帶傳動要好。此外還具有傳動比大、傳動平穩(wěn)、成本低等優(yōu)點，在近現(xiàn)代機械中應用廣泛，所以本次設計中采用 V 帶傳動。3.3.1 確定計算功率文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098518由于帶輪在運轉時有較大的載荷變動，還要滿足每日工作時間要求，查,《機械設計》第九版表 8-8，取 =1.1。KA功率計算公式：（3-11）Pca=KA×P式中： P——帶傳動的額定功率；——工作情況系數(shù)。KA代入數(shù)據(jù) =1.1，P=4KW，KA得出 =4.4KWPca3.3.2 選擇 V 帶的類型根據(jù)功率 =4.4KW 和主動帶輪轉速 n=720r/min，查《機械設計》第??????九版圖 8-11 選擇 A 型 V 帶。3.3.3 確定小帶輪直徑并驗算帶速⑴初選小帶輪直徑在一定功率下，選擇帶輪秩序井要合適，太小會增加 V 帶根數(shù)和彎曲應力。一般情況下，為避免應力過大，應保證 ，查《機????（ ????） ??????械設計》第九版表 8-9 選取小帶輪的基準直徑 .md10?⑵驗算帶速帶速的計算公式：（3-12）??= π ????1??60×1000將相應數(shù)據(jù)代入得 v=3.768m/s，在合理范圍內，所以帶速合適。⑶計算大帶輪的基準直徑 ????2根據(jù)《機械設計》第九版式（8-15a），計算大帶輪的基準直徑（3-13）12ddi??文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098519帶入數(shù)據(jù)求得 ，根據(jù)《機械設計》表 8-9 選取合適的大帶輪md602?直徑 =630mm。2d3.3.4 確定中心距并選擇 V 帶的基準長度⑴中心距大，可以增加帶輪的包角，減少單位時間內帶的循環(huán)次數(shù)，有利于提高帶的壽命，但是中心距過大，則會加劇帶的波動，降低傳動平穩(wěn)性；中心距小，則有相反的弊端。所以，一般初選帶傳動的中心距可以根據(jù)《機械設計》中公式：（3-14） ??21021)(7.0dda???式中： ——初選的帶傳動中心距。0a本次初選帶傳動中心距 =730mm)(210da??⑵計算相應的帶長，由式（3-15）（3-15）????02121042aLddd ?????代入數(shù)據(jù)求得 mm510?d帶的基準長度 根據(jù) 查《機械設計》表 8-2 選出 。0d mLd25?⑶中心距 及其變動范圍。a傳動的實際中心距近似為（3-16）200dLa???求得 。ma724?考慮到帶輪的制造誤差、帶長誤差、帶的彈性以及因帶的松弛而產(chǎn)生的補充張緊的需要，常常給出中心距的變動范圍如下：文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098520（3-17）dLa015.min??（3-18）3ax?求得中心距的變化范圍為 79.68?3.3.5 驗算小帶輪上的包角通常小帶輪上的包角 小于大帶輪上的包角 ，小帶輪上的臨界摩擦力1?2?小于大帶輪上的臨界摩擦力。因此，打滑通常發(fā)生在小帶輪上。為了提高工作能力，應使得：（3-19）???????1203.5718012ad3.3.6 計算單根 V 帶的額定功率⑴為了傳動的平穩(wěn)，V 帶的受力要合適，同時要求根數(shù)也不宜過多，一般應少于 10 根。單根 V 帶的額定功率計算公式如下：（3-20）??單 =（ ??0+△ ??0） ????????其中 可以根據(jù) 和 n 的大小查《機械設計》第九版表 8-4 得出，??0 ????1， 可以根據(jù) n、 和 V 型帶查《機械設計》第九版??0=1.16????△ ??0 ??帶表 8-5 得出， ， 為包角修正系數(shù)，參見《機械設計》△ ??0=0.11????????第九版表 8-6，取 ， 為長度修正系數(shù)，參見 《機械設計》第九????=0.9????版表 8-2，取 。????=1.03計算求得1.185KW??單 =⑵計算 V 帶根數(shù)（3-21）單Pca?文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098521代入數(shù)據(jù)，并取整，所以取 4 根 V 帶。3.3.7 計算單根 V 帶壓力最小值及壓軸力⑴單根 V 帶壓力最小值計算公式：（3-22）（ F0） min=500（ 2.5-Ka） PcaKazv +qv2其中 q 為 V 帶單位長度的質量，查表得 A 型 V 帶的單位長度質量q=0.1kg/m，代入數(shù)據(jù)求出 N260?由于新帶容易松弛，所以在安裝新帶后，為保證正常工作，預緊力要設置為上述預緊力的 1.5 倍，對于 V 帶而言一般是 1.3 倍。⑵為了設計帶輪軸的軸承，需要計算帶傳動時軸上要承受的力。（3-23）2sin10?zFP?式中： ——小帶輪包角；1?——帶的根數(shù)；z——單根 V 帶預緊力。F0求得 。NP198?3.3.8 小帶輪的結構設計V 帶輪中的典型帶輪根據(jù)輪輻結構來分可分為實心式帶輪、腹板式帶輪、孔板式帶輪和輪輻式帶輪。V 帶輪的基準直徑不同，考慮傳動效率和成本等條件，應選擇不同的結構。當帶輪基準直徑 （d 為安裝帶d5.2?輪的那根軸的直徑），可采用實心式；當 時，可采用腹板式；md30當 ，同時 時，可采用孔板式；當 時，md30?d3012?? m30?可采用輪輻式 【9】 。文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098522⑴帶輪形狀一般都比較復雜。且造價成本高，因此選用灰鑄鐵，因為灰鑄鐵鑄造方便、成本低；灰鑄鐵碳含量高，相應的潤滑性能好，不容易與其他零件粘接；并且具有良好的摩擦性能，能減少打滑，所以確定材料為 Q235。⑵查閱《機械設計手冊》知 Y160M1-8 型電動機的電動機軸D=42mm，電機軸伸出長度為 E=110mm，且已知小帶輪的基準直徑=100mm， 2.5 =2.5×42mm=105mm1D＜2.5dD所以小帶輪采用實心式結構。帶輪的基準直徑為 100mm，外徑=105.5mm。a⑶輪槽的尺寸如表 3-1 所示：槽輪結構如下圖所示：圖 3-1 槽輪結構圖文件包含 CAD 圖紙和三維建模及說明書,咨詢 Q 197216396 或 1197098523表 3-1 V 帶輪輪槽截面尺寸表⑷確定小帶輪外形尺寸帶輪寬： = =(4-1)×15+2×9mm=63mmBfez2)1(??帶輪外徑： = =100+2×2.75mm=105.5mmadahD輪緣外徑： =(1.8～ 2) =(1.8～2)×42mm=(75.6～84)mm，取1=80mm1d所以 =(1.5～2) =(1.5～2)×42mm=(63 ～84)mm，取 =70mm1LD1L項目 符號 結果槽型 無 A 型基準寬度（節(jié)寬）（mm）pb11.0基準線上槽深（mm）minah2.75基準線下槽深（mm）minf 8.7槽間距（mm） e3.015?第一槽對稱面至端面的距離（mm）f 9最小輪緣厚（mm） min?6槽輪角（° ） ?34° 一種用于薄金屬板剪切機的新型動態(tài)保持系統(tǒng)摘 要金屬剪切機是重型設備，由于采用少量技術設備，通常與低附加值相關。但是，這種情況可以通過設備設計師的創(chuàng)造力來改變。分析一些特定的操作，可以觀察到，一些工具在與設備耦合時應大大提高切割工藝生產(chǎn)率和最終產(chǎn)品質量。關于薄金屬板的剪切過程，可以發(fā)現(xiàn)，在切割最終階段，切割材料的重量由仍需要切割的小材料部分懸掛。這會導致鋼帶尖端變形，從而導致最終產(chǎn)品質量不佳，無法保持完全規(guī)劃。這項工作是圍繞這個問題開發(fā)的，研究了開發(fā)一種能夠避免切割后缺乏平板性的新工具的最佳解決方案。設計了一種新穎的設備，能夠在整個切割操作后沿著刀片運動方便地連接到剪切機。該系統(tǒng)是全自動的，由機器操作員提供的單一切割指令操作。該系統(tǒng)允許制造公司增加每臺機器的附加價值，為客戶提供先進和理想的解決方案，并為公司業(yè)務的可持續(xù)性做出貢獻。關鍵詞：剪板機切割工藝聚合工具 鈑金切割可持續(xù)性設計1.介紹雖然作為一種舊技術，但是落料仍然是當今金屬加工行業(yè)中最常用的切割工藝之一[1]。這項技術是在許多年前研究的，但最近的發(fā)展帶來了新的挑戰(zhàn)，例如將有限元模型適用于這些技術，以預測新材料行為，探索過程容量，重點在于提高生產(chǎn)率并實施新設備，關于新的市場要求和期望的質量改進。因此，一些研究已經(jīng)由不同的作者進行，即在參數(shù)改善的領域，Breitling 等人 [2] 探索該過程的競爭力并研究消隱速度，結果表明消隱速度隨著消隱速度的增加在 1-4ms 范圍內下降\，結果證實了 Goijaerts 等人的結論。[3]在 0.01-1000mm 的范圍內\。Neugebauer 等進行了進一步的研究。[4]和 Subramonian 等人。[5]當使用高速機械壓力機時，沖裁速度增加時動態(tài)效果更高。Mackensen 等人[6]研究了沖頭傾斜角度，得出當沖頭傾斜角度上升時切削力較低。但是，較高的沖頭傾斜角會導致空卷曲。正如其他作者所提到的[7–9]，通過沖頭形狀的優(yōu)化可以實現(xiàn)沖切部分的更好的幾何精度并清除.然而，仍然清楚的是，諸如刀具磨損狀態(tài)，間隙，刀具半徑和幾何形狀，材料幾何形狀，金屬板厚度，摩擦，與切削相關的材料性質（延展性和硬度） ，金屬片涂層，潤滑用途，沖程率而沖裁速度是影響剪切邊緣方面的關鍵因素[10]。熱效應也被深入研究，以便將溫度與沖切力相關聯(lián)[11–13]導致材料溫度升高時消隱力下降。這些研究包括預熱過程，以引導材料溫度達到不同的水平，并測量切割不同材料所需的沖切力。在分析和數(shù)值方法領域進行了許多其他研究，試圖獲得可靠的模型，幫助研究人員預測關于不同材料和切削條件的沖裁操作效果[10,14–16]。然而，盡管有這些強大的優(yōu)點，但由于剪切帶形成的狹窄和缺乏合適的斷裂準則，下料切削過程仍然是一個有吸引力的問題。斷頭臺切割工藝也是金屬加工行業(yè)使用的最下沖工藝之一。為了獲得最終產(chǎn)品，原材料需要經(jīng)過許多過程，通常是切斷其中的一個。這種切割過程可以手動或自動完成，并可以作為初始，中間或結尾步驟進行集成[17]。斷頭臺切割工藝原理，如圖所示 圖 1 包括將板定位在固定刀片和可移動刀片之間，向下移動穿透板，并且當其超過剪切拉伸強度時，板被切割。圖 1.斷頭臺切割工藝方案[18]盡管刀片的操作特性直接影響最終切割質量，但這種切割原理橫向于不同類型的剪切機。雖然斷頭臺切割的表面質量不能與機加工相媲美，但這是獲得直線形狀的最經(jīng)濟的切割方法[19,20]。切割過程有一些典型的相關缺陷，其中大部分與框架變形，刀片間隙或不正確的切割角度調節(jié)有關。無論如何，這些問題中的大多數(shù)已經(jīng)被制造商提供的一些設備作為選擇已經(jīng)被固定或削弱。眾所周知，質量較高的切割表面將避免后續(xù)的拋光操作，以及切割精度對于保留在工作臺中的印版是不同的，并且切割條不通過壓緊千斤頂保持或固定的切割條傾向于在切割過程中彎曲或扭曲，產(chǎn)生如圖所示的缺陷圖 2。圖 2.斷頭臺切割過程的典型缺陷[19]弓是在切割過程中由可移動刀片的漸進作用導致的切割典型缺陷。切割好的條帶在沒有支撐的情況下被分離，在自重下彎曲[20]。條形弓變得更明顯，切割寬度越小，切割角度越大。但是，減小切割角度可以減小但不能完全消除彎曲[19]。扭曲是一種缺陷，被描述為傾向于將切割材料卷曲成螺旋狀。高切割角度通常與扭轉缺陷相關，扭轉缺陷也是板材內部應力的結果。這種效果在窄條中更為明顯，是最后一種更容易獲得永久變形的耐磨帶材[20]。曲面是由條帶分離產(chǎn)生的缺陷，主要由材料內部應力引起[19,21,22]。2.方法和結果本節(jié)分為三個小節(jié)：首先確定問題，然后是最初設計的解決方案以消除問題，最后介紹采用的解決方案來解決問題。如前所述，剪切過程有一些典型的限制，但其中一些已被剪切機制造商解決。這個問題影響了使用斷頭臺切割高長度薄板的客戶。第二小節(jié)將討論想要消除問題的主要初始思想，并提供一些解決方案，但只有一個解決方案呈現(xiàn)最佳成本--關系。因此，在第三小節(jié)中，描述了所采用的解決方案，以及從初始設計到最終設計的一些變化。2.1 問題在薄板切割過程中，檢測到一個非常特殊的問題，這是在切割厚度小于 3 毫米，長度大于 700 毫米的薄片時發(fā)生的。由于切割過程是用編程的刀片斜面進行的，這會導致后一個切割片部分的翹曲（圖 3a） ，由已經(jīng)切割的片材的重量引起，這在尚未切割的小區(qū)域處導致高彎曲應力，如圖 3 這種情況可以防止將截切機直接包含在生產(chǎn)線中，因為在紙張傳遞到另一個加工步驟之前，拉直操作是強制性的。在不斷切割具有上述尺寸特征的印版時，這種缺點是一個主要的尷尬和煩惱，導致生產(chǎn)率降低。 市場上有一些配件可以減少這種缺陷。但是，在切割過程中，動態(tài)保持器的整合只是預期完全消除這種缺陷。圖 3.傳統(tǒng)缺陷（a）和高應力集中（紅色區(qū)域） （b）2.2 途徑圖 4 展示了構思平臺的三維模型，能夠在斷頭臺結構上進行組裝，這使得可以對預期的事物給出真實的看法，并且體現(xiàn)了檢測待改進問題的好方法。 該平臺由一個由四個氣壓缸組成的框架組成，其中一個導向系統(tǒng)可以使結構上下移動以及傾斜，但總是不會執(zhí)行水平運動而導致撞擊斷頭臺的主框架。圖 4.初步支架版本的等軸測圖（a）和分解圖（b）該設備的主要目標是與生產(chǎn)中的新的鍘刀兼容，并且已經(jīng)在市場上銷售大部分鍘刀，從而可以輕松地將該設備適配于它們。2.3 方法2.3.1 動態(tài)持有人動態(tài)支架將在切割過程中支撐切割條，第一種設計是一種簡單的板，頂部有中間加強管和方形管，但這種結構在維護操作和氣瓶檢查時顯示為非常沉重，要求拆除整個保持系統(tǒng)來修理和檢查任務（圖 5 一個） 。模塊化機箱包括兩個可移動的盤子，圍繞中央一個（ 圖 5b） ，可以接近氣瓶并減少結構的重量，從而便于組裝和維護程序?？刹鹦栋寰o固系統(tǒng)由埋頭螺栓和螺母構成。由于保持架靜止位置中保持架與地面之間的空間受到限制，所以螺母被焊接以便于拆卸蓋板。圖 5.動態(tài)保持系統(tǒng)演化：（a）第一和（b）nal 設計2.3.2 引導系統(tǒng)首先，有必要解釋為什么這個系統(tǒng)需要一個指南。在 圖 6 用綠色箭頭指出預期的自由度，而紅色的十字指示由導向系統(tǒng)促進的限制性運動。圖 6.預期的自由度和系統(tǒng)受限制的運動第一個開發(fā)的設計如圖所示 圖 7 其工作原理是基于夾具兩側的兩組兩個定位軸承。軸承 A 限制水平運動，同時軸承 B 將保持系統(tǒng)保持在正確的垂直路徑中。圖 7.引導系統(tǒng)的第一種方法。因此，在這個階段，系統(tǒng)需要改進，因為它很難制造，最終成本會高于預期。 該設計已經(jīng)重新考慮，現(xiàn)在它將包括在支架下方使用中央導軌，使用桿端軸承將夾持系統(tǒng)保持在正確的位置，同時為系統(tǒng)傾斜運動提供必要的自由度。桿端軸承允許在切割過程和旋轉過程中傾斜以提取帶材或將夾持系統(tǒng)保持在靜止位置。 這個新系統(tǒng)的一個薄弱環(huán)節(jié)與負責豎直運動的方軸和軸套有關，這些軸很難制造。因此，方軸和襯套被直線導向器取代。 這種改變使得該系統(tǒng)完全標準化，并且最終結果是易于制造的系統(tǒng)，其中可以容易地更換所有部件 圖 8.圖 8.（a）指導系統(tǒng)的第二種方法和（b）最終概念2.3.3 驅動系統(tǒng)驅動系統(tǒng)是該項目最重要的部分之一，因為它代表了最大的相關成本。因此，要選擇正確的一個，有必要關注所需的位置：2.3.3.1 上位。 在這個位置上，動態(tài)保持系統(tǒng)與鍘刀臺處于同一水平面，使用后備系統(tǒng)確保水平板位置和待切割帶材的正確測量。定位后，壓緊千斤頂固定壓板，后蓋自動后退100mm，防止切割過程中帶材與壓力表接觸產(chǎn)生的應力。2.3.3.2 中間位置。 開始切割時，會給出一個命令，使氣缸從正確位置的平臺邊緣退出，導致支架傾斜。千分之一秒后，相同的順序被賦予對面的氣缸。氣瓶運動協(xié)調對于保持系統(tǒng)在每個時刻接近剝離點至關重要。2.3.3.3 放電位置。 帶材切割后，兩個內筒被驅動以盡可能傾斜，從而導致帶材卸料操作。2.3.3.4 休息位置。這個位置對應于循環(huán)的最后階段，當板厚度超過 5mm 時也被使用，因為氣動部件僅被設計為處理結構并且板厚達 5mm。有人認為有必要實施一種結構，以便優(yōu)化設備，使切割厚度超過 5 毫米成為可能。因此，決定包括兩個縱向加強件，以吸收超過 5 毫米厚度的鋼帶沖擊載荷落在支架上。其他已確定的要求與氣壓缸的連接空間有關，并且組件的價格應盡可能低。經(jīng)過漫長而細致的市場調查后，發(fā)現(xiàn)的最佳選擇如下。2.3.4 選項 1 - 傳統(tǒng)的氣瓶這些氣缸的優(yōu)點是對軸負載的高垂直阻力，可調的氣動阻尼，并且可以很容易地在市場上找到。但是，要使用此解決方案，必須使用“多位置套件” 。該套件將同軸對接兩個氣缸，允許四個可能的位置：后退位置和三個前進位置，如圖所示圖9。 這些氣瓶的巨大優(yōu)勢在于其價格。圖 9.（a）裝配兩個帶多位置套件的氣瓶和（b）可能的裝配位置[23]2.3.5 選項 2 - 伺服氣壓缸這個選項滿足了最初為這個項目繪制的最大數(shù)量的需求。與僅允許后退和前進位置的傳統(tǒng)氣缸相反，這些氣缸具有確保更高的定位精度并且能夠沿其路徑在多個位置停止的特性。這些是帶定位控制的標準氣缸圖 10，這使得位置精度達到±左右0.2 毫米[24]，從而確保支架在期望位置的精確定位。這些氣缸可以提供的位置多功能性可以在切割過程中精確跟隨切割過程，而與切割角度無關，這無疑是一個巨大的優(yōu)勢。但是，這個系統(tǒng)有一個缺點：購置成本高。因此，必須找到能夠滿足需求的解決方案，同時考慮到系統(tǒng)和預算約束。圖 10. FESTO 提供的伺服氣動缸 DNCI / DDPC[24]關于這兩種驅動系統(tǒng)的可能性，可能有至少兩個不同的制造選項。 圖 11 和圖12 介紹了不同駕駛系統(tǒng)的總體情況。由于伺服油缸的最長長度，其裝配需要考慮可用的最大長度。因此，必須方便地研究它們的位置，以便將氣缸支架放入可用空間中 圖 11） 。傳統(tǒng)的缸體具有較低的長度，允許它們的組裝平行于機體的側面（ 圖 12)。圖 11.氣動伺服缸定位圖 12.傳統(tǒng)的氣缸定位2.4 結果根據(jù)初始條件和完成的所有工作，保持系統(tǒng)可按如下方式移動：1.解決方案 1——傳統(tǒng)的氣瓶;2.解決方案 2——伺服氣壓缸;3.解決方案 3——混合版本。2.4.1 選項 1 - 傳統(tǒng)的氣瓶該版本由四組兩個裝有“多位置套件”的氣壓缸組成。 操作原理如下：當系統(tǒng)啟動時，所有氣缸都伸出，使平臺處于上部位置，從而實現(xiàn)正確的平板放置（ 圖 13)。圖 13.傳統(tǒng)的氣缸 - 上部位置開始切割過程后，刀片開始切割的一側的圓柱體開始收縮（ 圖 14)。圖 14.傳統(tǒng)的氣缸 - 中間位置為了準確地監(jiān)測刀片的傾斜度，另一側的圓柱體也會縮回，但要緩慢，以便保持系統(tǒng)的 Z 位置與刀片在每個時刻切割金屬板的位置一致。在切割過程結束時，平臺呈水平位置，每個氣缸組件都縮回（ 圖 15)。圖 15.傳統(tǒng)的圓柱形切割階段如果需要繼續(xù)切割厚度小于 5 毫米的板材，則支撐動態(tài)保持系統(tǒng)前部的圓柱體會縮回，導致平臺傾斜并將切割板排出（ 圖 16)。圖 16.傳統(tǒng)的氣缸 - 排氣位置幾秒鐘后，再次啟動所有氣缸，使保持系統(tǒng)處于上部位置。否則，所有氣缸退回，將保持系統(tǒng)置于靜止位置（ 圖 17)。圖 17.傳統(tǒng)的氣缸 - 靜止位置這個選項的巨大優(yōu)勢在于它使用了常規(guī)的以合理的價格在市場上很容易找到的氣瓶。 作為缺點，它們表現(xiàn)出非常有限的操作，因為它們只同意兩個位置，即延伸或縮回，不允許控制中間位置。在這種情況下，還需要進行仔細的調整以便使氣缸的運動和支架位置與下降刀片和切割點匹配。2.4.2 選項 2 - 伺服氣壓缸操作原理與選項 1 中描述的類似。但是，該選件使用四個伺服氣壓缸。在上部位置，所有氣缸都被延伸（ 圖 18)。圖 18.伺服氣壓缸 - 上部位置開始切割過程后，切割側的汽缸開始收縮，跟隨刀片的角度（ 圖 19)。圖 19.伺服氣壓缸 - 中間位置在金屬片切割過程結束時，氣缸將保持系統(tǒng)置于水平位置，略低于葉片（ 圖 20)。圖 20.伺服氣壓缸 - 最終切割臺如果操作人員希望繼續(xù)裁切小于 5 毫米厚度的薄片，則支撐前方支撐系統(tǒng)的圓筒縮回，導致平臺傾斜，這又導致紙張通過重力排出（ 圖 21)。圖 21.伺服氣壓缸 - 排氣位置如果需要轉動斷頭臺或切割厚度大于 5 毫米的鋼板，所有氣缸都會縮回，將平臺置于靜止位置（ 圖 22)。圖 22.伺服氣壓缸 - 靜止位置該系統(tǒng)提供了許多方法，如停在中間位置或控制臺架之間的夾持器移動速度。這個選項的其他優(yōu)點是正面放電能力，因為可以下令將支架略微抬高到“上”位置（ 圖 23)。圖 23.伺服氣壓缸 - 正面排氣位置后擋板自動將板推到前側，操作員可以在斷頭臺前側接收切割條，避免浪費時間收集板后側。2.4.3 選項 3 - 混合版本選項 3 是以前的組合。這種解決方案被理想化為能夠通過機器前部提取板，其包括使用兩套兩個氣缸以及兩個多位置套件和兩個伺服氣壓缸。因此，操作與選項2 中描述的操作相同，但是，當操作員希望通過機器前側移除印版時，伺服氣動缸置于稍高于“上部位置”的位置，從而導致夾持器定位有些在斜坡上（ 圖 24） 。這種坡道位置對于避免在將板推到前側時避免板與下刀片之間的碰撞非常重要。此外，伺服氣缸可以在系統(tǒng)運行過程中實現(xiàn)更精確的運動。圖 24.選項 3 - 上部位置和正面排放位置2.5 比較不同的解決方案關于這項工作中考慮的不同選擇，現(xiàn)在是時候總結每個設備型號的優(yōu)點和局限性，以便根據(jù)應用和客戶要求選擇最佳特性。從而， 表格 1 打算濃縮關于所有發(fā)展的主要想法。3.結論這項研究提出了一種新型剪切機或已投入使用的機器的新技術裝置，可提高生產(chǎn)率。該設備包括一個新穎的支架，可以在剪切機的背面進行組裝。通過適當編程四個氣缸和一個 PLC（可編程邏輯控制器） ，可以實現(xiàn)該夾具的受控移動，這將隨切割過程中從一側到另一側的剪切刀片的演變密切相關，避免在最后部分的變形當它很薄并且很寬時，切割條帶?？梢缘贸鲆韵陆Y論：? 這種技術設備可以很容易地在任何新的或已經(jīng)投入使用的剪切機中實施，不需要改變總體安排，與剪切機一起或分開。? 該系統(tǒng)的最終價格將具有競爭力，在切割薄金屬板材時可大大節(jié)省切割操作。? 金屬板最后部分的金屬板變形問題切割條被淘汰，賦予剪切更多的可操作性 這臺設備的機器。 此外，剪切機產(chǎn)品 -Cers 有一個新的商業(yè)化設備，客戶有一個新的解決方案能夠解決切割薄金屬板時的系統(tǒng)問題。? 最好的解決方案是基于四個伺服氣動氣缸，允許一個完整和協(xié)調的運動持有系統(tǒng)通過適當?shù)碾娮涌刂葡嗤?一個 低成本的解決方案可以采用，使用傳統(tǒng)的汽缸和 需要一個精確的定位控制。? 通過這項工作提出的所有解決方案都可以使用，并且使用低成本解決方案構建了原型，證明了它的可行性工作得很好，可以通過程序控制實現(xiàn)不同的傾斜速度，? 這是一個創(chuàng)新的系統(tǒng)，可以輕松商業(yè)化控制單元。 位置的調整由控制單元通過反饋位置信號實時進行。? 該系統(tǒng)的維護被認為是為了保持它簡單;? 這種新穎的裝置將有助于確保作為主要切割金屬帶的正面和背面之間的平行布置這項工作的目的。致謝作者要感謝 ISEP - 波爾圖理工學院工程學院，因為他們在這項工作中給予了支持和合作。參考J.Slavi?，?。 Bolka，V.Bratu?，M.Bolte?ar，一種用于實驗識別沖裁參數(shù)的新型實驗室沖裁裝置，J.Mater。 處理。 TECHNOL。 214（2） （2014）507-513。 http://dx.doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2013.10.006。J. 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