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1、本科毕业设计开题报告 题 目 20棒料剪切设备设计 学生姓名 学号 所在学院 专业班级 指导教师 年 月 日题 目20棒料剪切设备设计一、选题的目的及研究意义选题目的：随着社会经济的飞速发展，以前的棒料剪切装置已经不能够满足人们对生产和需求之间的关系，所以我们必须要提高我们的工作效率使得生产可以满足人们对材料的的需求，本次毕业设计主要研究的就是高速剪切装置来解决送料速度以及表面质量的问题。在开始此课题之前,本课题已有其他研究人员在高速棒料剪切设备的研究方面作了大量研究，本课题研究目的在于:对高速棒料剪切机的动力部分进行研究 和设计一一通过对现有剪切机结果的分析,了解现有剪切机的结构存在的不足,
2、从而对高速棒料剪切机各个阶段的运动以及相关剪切部件的结构进行设计,在设计的基础上,分析剪切机的动力性能,确保剪切过程的顺利实现,完善高速棒料剪切机的设计方案。本次的毕业设计也可以把我们在大学期间所学的一些制图软件做一个系统化的应用，让我们可以把以前的画图应用于实际中来，从而使得我们本次的毕业设计更加的有技术含量。本次设计将完成一个结构合理机构完整符合精度要求的棒料剪切机。通过这个设计过程使我们对工程设计有了一定的动手能力，让我们把理论和实践结合了起来，为将来的设计打下了一定的基础。研究意义：本课题的意义在于:与其它研究人员已从事的剪切设备的剪切部分的研究一起,并且加上完整的定位夹紧机构构成此设
3、备完整技术通过本课题的成功完成,讨论本高速棒料剪切机方案的可行性和合理性。棒料剪切机就是通过相对运动以及采用合适的刀间间隙使得棒料按照我们所需要的尺寸长度的一种设备。棒料剪切机一般有两部份构成：第一部分是加紧机构通过合适的夹紧机构我们可以使得我们剪切的棒料精度更高，表面粗糙度更好，所以夹紧机构是我们棒料剪切机构保证精度以及质量的一个很重要的研究机构。第二部份是剪切机构，通过我们查阅各种资料以及对刀具和材料的性能分析来确定我们刀具的材料和尺寸。然后通过实验以及网上资料来确定它们的参数。棒料剪切设备广泛应用于机械行业，冶金，造船，焊接等各种领域。根据各种不同的需要对棒料的剪切要求也不相同我这次主要
4、是对20棒料剪切设备设计。同时在概念设计的基础上,利用三维软件进行整体设计,把设计的理念和想法用完整图样表示出来。在设计过程中需要反复的对所设计的产品进行评价和讨论,由于是在三维环境中设计的产品,其运动的过程曲线都很直观,对设计者和审核者评价和分析产品提供了很好环境,同时为对设计的产品进行修改和改型换代提供了强有力的支撑。二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等.研究现状：国外研究现状：棒料剪切方法是各个国家竞相发展的一种方法，日本，美国，英国，法国，意大利均研制了各种剪切装置。这些改变了一些传统的剪切缺陷。现在的发展都向着精密化的程度发展。目前研究的精密化剪切方法有
5、： （1）径向夹紧剪切，即先将棒料夹紧，然后完成棒料剪切。径向夹紧主要的优点是消除了普通剪切方法棒料的倾斜。消除了棒料剪切的弯曲力矩从而解决了棒料线弯曲后剪切的问题。但又有了新的问题是改变了剪切区材料的应力状况形成了多向应力。（2）加压剪切，即在配料端面施加轴向力，使剪切使剪切过程中棒料剪切区的轴向压力增加，实现材料塑性剪切分离。这种方法主要适用于钢铝碳等材料。由于在剪切过程中存在很大的压应力，剪刃和设备的工作环境恶化，而且实现机构复杂，昂贵。 （3）氢脆温度热剪切，这种方法经常适用于低碳钢的剪切。剪切前将棒料预热至温热状态。虽然其剪切面主要是剪切带，但凹凸较少，剪切面质量好，压塌量椭圆度都明
6、显减少，该剪切适用于大直径棒料的剪切。 （4）高速剪切，即通过高速加载来提高剪切质量，在高速载荷下，被剪材料的韧性下降，脆性增大，剪切变形区域变窄，塑性变形小，从而提高剪切变形质量，但高速剪切冲击力大能耗高，设备受力状况恶略。 上述剪切机的共同特点是增加了压紧力尤其是被剪下棒料的压紧力比原来剪切力大大的增加了，从而在一定程度上提高了断面质量。 国内发展现状： 沈阳市求实精密剪切公司生产的Q45A高速精密棒料剪切机，剪切下坯料的工作精度，要较普通棒料剪切机提高2到3倍，生产效率较高。Q45A系列精密棒料剪切机剪切精度，自动化程度，节能降耗，及可靠性等各项指标，均已达到或接近国际水平。沈阳锻压机床
7、厂新设计和试制成功了一台250t棒料剪切机，其主要特点是在剪切滑块上增设钳行夹紧装置，使被剪棒料在剪切过程中处于夹紧状态，这样在剪切过程中，被剪棒料与平行棒料平行下移，使剪切断面变形很小，剪切表面光滑，几乎像锯切的一样，没有裂纹和心部凹下，基本上可适用于切削机床加工。发展趋势：一个产品的发展趋势受到很多的因素影响，比如它的市场运行环境，还有他材料的来源情况，下一个环节的发展情况以及国家对这方面的政策情况等很多因素有关。但根据我们国家近几年的发展情况来看我们国家也许会在装备制造业方面加大投资，再加上我们这个棒料剪切机是原材料的一个初步加工，应用于机械行业，冶金，造船，焊接，等等很多领域，所以我认
8、为我们研究的这个棒料剪切机发展前景比较好，有继续搞下去继续研究的必要。通过对国内剪切机的查看我发现我们研究棒料剪切机挺符合我们国家现在的发展现状。研究方法： 我们可以通过对棒料剪切机的机构形式等若干问题讨论和分析之后来发现棒料下料的新方法和新工艺。多年来，国内外学者对精密剪切下料工艺做了大量的研究在提高剪切面质量，减少断面变形，控制质量公差和提高生产效率等方面取得了一定的成果。目前，用于棒料精密剪切的工艺主要有：高速精密剪切；径向夹紧剪切；轴向加压剪切；自动称重剪切；渐进精密剪切。其中，径向夹紧剪切工艺最为简单，容易实现，所以也是应用最多的一种工艺。在此工艺的基础上，我们设计了一台棒料精密剪切
9、设备。高速、径向夹紧剪切机为棒料剪切的一般过程。当剪刃与棒料接触时，接触面上的压力迅速增加，开始产生塑性变形。剪刃切入棒料一定深度后，在上、下刃口处的材料开始出现裂纹，随着动剪刃逐渐下降，上下裂纹不断向材料内部扩展，并在棒料中心附近相交，使毛坯和棒料分离，完成整个剪切过程。实践证明，在低速剪切时，由于上下裂纹的扩展方向偏离剪切面却又在棒料中心相交的原因造成了毛坯剪切断面质量的下降段面的形成是分别由动静剪刃形成的压印面，、段面是由于棒料剪切弯曲时弯曲变形产生的倾斜面，段面是剪刃切入材料出现的光亮带，静剪刃口处产生的裂纹不断向棒料内部扩展形成的断面。由此可见，低速剪切得到的毛坯断面是不平整的，其椭
10、圆度、断面不平度、断面倾角以及长度或重量公差都不能满足精密加工的要求。当提高剪切速度，即采用高速剪切，可以明显地改善毛坯的剪切精度，甚至可获得与锯切、车切相似的断面质量。有关的实验数据表明，当高速剪切的速度达到程度时，毛坯的剪切断面质量为最佳。应用领域：棒料剪切机适用于很多领域，比如机械加工的时候就会用到棒料剪切机，还有建筑领域也会用到，航空领域等很多地方，棒料剪切装置已经覆盖了我国的好多领域。所以我们必须通过我们不断的学习来使得我们的棒料剪切机更加专业化，市场化，国际化。三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或设计（实验）方案进行说明（论文要写出相
11、应的写作提纲）将要解决的问题的思路与方法：在高速剪切设备的设计中是设计一个能够提供大于5m/s，且棒料的直径在20及以下。我们主要遇到的问题分别是： 1.普通剪切方法生产的毛坯有以下问题:在剪切过程中总是伴随有宏观塑性变形,造成剪切件的几何畸变,即出现塌角(塌头)由于裂纹的扩展方向难以控制,导致断面倾斜这些问题在圆棒剪切中尤其突出,产生诸如:倾斜度!压塌!椭圆度和不平度这样的缺陷当然,还有重量误差。 2.影响剪切质量的四大因素(1)轴向压力过小塑性会很差(2)轴向间隙不知道取多少。(3)径向间隙过大有弯曲应力(4)剪切速率的大小。遇到问题的解决方法：（1）解决普通剪切毛胚的方法：可以通过径向夹
12、紧剪切，轴向加压剪切，高速剪切等发法来代替这些普通剪切方法。（2）解决四大因素的方法：1.增大轴向压力有利于增强金属材料的塑性。2.通过查找资料进行解决。3.径向间隙稍小点。4.剪切速率大一点剪切面质量较好。方案选择：1.机械传动式高速棒料剪切机（1）飞轮式高速棒料剪切机：由于剪切速率(等于飞轮的圆周速率)大于5m/s,在飞轮转n=120转/min时，要求飞轮半径为0.4m/s.该方案结构简单飞轮结构很大，冲击很大。这类棒料剪切机适合小尺寸。（2）凸轮式高速棒料剪切机：凸轮式高速棒料剪切机由于采用双飞轮结构使得两个剪刃做相对运动因而飞轮转速可以减少一半。凸轮机构的缺点是凸轮轮廓与推杆之间为点或
13、线接触,故易于磨损,特别是在高速重载的场合高速剪切过程的特征是高速，大负载和冲击,因而导致凸轮式高速棒料剪切机的结构庞大,产生很大惯性力,并且振动，冲击的问题较难解决。2.流体传动式高速棒料剪切机（1）内燃式高速棒料剪切机：可剪切最大棒料直径为22mm,生产效率55件/mni采用这种方法的设备复杂，昂贵，噪音大,剪切刀具寿命低对于有色金属,剪切效果差。（2）压缩空气式高速棒料剪切机：PSA6O型可剪切直径为20mm的钢棒料和25mm的铜铝棒料,最大剪切速率可达10m/s。（3）气液式高速棒料剪切机：这种方案的思想来自于高速锤,高速锤主要应用在高速锻造中高速锤用高压气体作介质,借助其突然膨胀,推
14、动锤头系统快速运动,进行锻击。3.其他类型的压力设备：（1）高速精密压力机：高速精密压力机是一种自动精密高效地生产各种冲压零件的设备高效自动高精度和高刚度是高速压力机的基本特征。（2）快速液压机：液压机在机械制造行业中占有重要地位液压机具有其它压力设备无法比拟的优点:易于获得很大的工作力;可以长时间保压;容易得到长行程;滑块能在全行程的任意位置上发挥出全部力,以及传动稳定,安全可靠等但是,液压机曾由于速度慢和生产效率低,影响了它的发展和应用。四、检索与本课题有关参考文献资料的简要说明五、毕业设计进程安排13695698493六、指导教师意见1对开题报告的评语2对开题报告的意见及建议 指导教师（签名）： 年 月 日 所在学院审查意见：负责人签字(盖公章) 年 月 日
