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1、1 前言1.1 选题的背景和目的剪板机各种类型，平刃剪、斜刃剪、圆盘剪和飞剪。平刃剪用于剪板方坯，斜刃剪用于剪板板材，而圆盘剪广泛用于纵向剪切厚度小于2030毫米的钢板及薄带钢。而飞剪用于剪切运动着的轧件，其剪刃有平刃、斜刃和圆盘式飞剪。圆盘式剪板机由于刀片是旋转的圆盘，因而可连续纵向剪切运动钢板和带钢。圆盘式剪板机通常设置在精整作业线上用于将运动着的钢板纵向边缘切齐和剪切或者切成窄带钢，根据其用途可分为剪切板边的圆盘剪和剪切带钢的圆盘剪。上刀片固定在刀架上，下刀片固定在下床面上，工作台上安装有托料球，以便于板料的送进移动和板料在上面滑动时不被划伤，后挡料板用于板料定位，位置由调位电机销进行调
2、节。液压压料筒用于压紧板料，以防止板料在剪切时翻转和防止板料在剪切时移动。棚板是安全装置，以防止发生工伤事故。回程一般 靠氮气，速度快，冲击小。 调整前挡板把后挡板靠紧下刀口，再把样板靠紧后挡板，将前挡板靠紧样板并固定。松开后挡板，去掉样板，装上板料，进行剪切。调整后挡板将样板托平对齐下刀口，再把后挡板靠紧样板并固定，去掉样板，再装上板料进行剪切。调整角挡板先将样板放在台面上对齐下刀口，调整角挡板并固定，再根据样板调整后挡板，剪切过程中同时利用角挡板和后挡板以定位.查 机械原理1 1.2 圆盘式剪板机国内外的发展现状 圆盘剪板机有下列几个机构组成：刀盘旋转传动系统，刀盘径向调整和刀片的侧向调整
3、，剪切宽度的调整等。剪切宽度的调整实际上就是对机架的距离调整。早期圆盘式剪板机速度较低，圆盘式剪板机刀片旋转是用电机通过齿轮传动，以及和万向连接轴来实现的。刀盘径向间隙调整用电机通过蜗杆蜗轮传动是偏心套转动来实现的。而刀片侧向间隙是用手动通过蜗轮传动使刀片轴轴向移动来完成的。随着生产的发展，圆盘式剪板机剪切速度在逐渐提高，由于受到碎边机的限制，现在大型圆盘剪板机的剪切速度通常为0.4米/秒。目前圆盘式剪板机装在横切机组上，剪切厚度为0.62.5毫米，宽度为7001500毫米。带钢剪切速度达到13m/s。刀片传动通过减速机和4个相同尺寸的齿轮同时传动两对刀片。为保证刀片同步，4个齿轮组成相当于连
4、杆机构，使齿轮传动的中心距不变，提高了齿轮传动精度，为调整上刀片径向间隙，上刀片轴承座可沿机架滑道上下移动。滑座移动用针齿摆线减速机，它体积小、速比大、调整精度高。刀片轴向距离调整也采用针齿摆线减速机驱动丝杆和螺母来实现，为了提高传动精度，传动系统增加了测速装置，进行主传动速度调整。圆盘剪后设置碎边剪，将剪切下来的板边剪成碎段送到下面的滑槽中，也可对剪下来的薄板边用卷取机卷起来，然后停车卸卷。为了使切下来的板边的钢板平直，在出圆盘剪时切边应向下弯曲，现在采用上刀片轴相对下刀片轴移动一个不大的距离或者上刀片直径比下刀片直径小一些来实现见图1。图1 使钢板保持水平位置的方法Fig 1 To mai
5、ntain the horizontal position of the method of steel plate目前，各国都在研究扩大圆盘剪的剪切范围，有的国家已经采用两台连续圆盘剪，剪切厚度为10毫米的钢板，第一台圆盘剪切入板厚的5%10%，紧接着由第二台圆盘剪将钢板全部切断，见图2。图2 双重圆盘剪示意图Fig 2 Double disc shear diagram在冷轧横切机组上采用不带驱动装置的圆盘剪，其圆盘剪刀片的传动是由带有一定张力的被剪切的带钢来带动实现拉剪方式。分条圆盘剪为了提高工作效率，从而采用了两套机架，轮流使用，整体更换使设备的维修性提高，但投资费用大。1.3 圆盘剪
6、板机研究的内容和方法1.3.1圆盘剪板机在机组的布置和作用1、热轧钢板精整机组热轧钢板精整机组示意图如图3所示1. 运输辊道 2. 前斜刃剪 3. 后斜刃剪 4. 圆盘剪 5.碎边机图3 热轧钢板精整机组示意图Fig 3 Hot rolled steel plate finishing unit diagram热轧钢板冷却后由运输辊道运输到后斜刃剪进行切头，然后送到圆盘剪切边，在达到一定宽度要求后送到冷床。切下的边由碎边机剪切成小段后运走。为满足钢板的长度要求，再由辊道运回前斜刃剪，加工成一定的尺寸长度。圆盘剪的作用是剪切钢板宽度尺寸，即去掉两边并切齐满足宽度要求。2、1700横切机组1700
7、横切机组的布置见图4所示。1. 拆卷机 2. 伸直机 3. 下切剪 4. 17辊矫直机 5. 圆盘剪 6. 17辊矫直机 7. 飞剪机 8. 涂油机 9. 给料机 10. 垛板台图4 1700横切机组示意图Fig 4 1700 transverse cutting unit diagram 纵剪就是将钢板破成窄条。钢卷由吊车将钢卷吊来放到链式传送机上进入拆卷机拆卷，由伸直机将板头伸直，由下切剪切头后经17辊矫直机初矫后到圆盘剪进行切边，再送入1700矫直机进行胶直，最后由飞剪组合控制剪切带钢的长度，带钢连续运行切断，由涂油机经给料辊进入磁力辊道（或磁性皮带）送到垛板台上落下垛起，当达到一定高度
8、后由吊车运走。圆盘剪的作用就是将矫直后的带钢连续切边，并使其达到一定宽度要求，再送到飞剪机连续剪切到要求的长度尺寸。3、1700冷纵剪板机组1700冷纵剪板机组布置见图5所示。 1. 拆卷机 2. 伸直机 3. 下切剪 4. 给料机 5圆盘剪板机 6. 卷边机 7. 风动分离盘 8. 分卷卷取机图5 1700冷纵剪板机组示意图Fig5 1700shearing unit diagram由吊车吊到拆卷机处拆卷，将头伸直经下剪切头由给料机送到圆盘剪切纵切后切成窄条，给风动分离盘，由分卷取机卷成窄带卷，卸卷后由吊车吊走送入成品库。切下的带钢边，由板卷机卷成卷，卸下后送走。圆盘剪板机的作用是将冷轧成卷
9、带钢切成窄条，并卷成窄带钢卷。其窄带钢卷的宽度由刀盘轴定位环调整，使刀盘之间位置变化。1.3.2 圆盘剪板机的类型和特点圆盘剪切按用途分为剪切板边圆盘剪和剪切带钢纵切圆盘剪。1、剪切板边的圆盘剪 热轧钢板圆盘剪，剪切厚度小于20毫米，径向调整采用偏心套，同步齿轮与刀片轴用万向连接轴传动。热轧钢板圆盘剪的另一种类型，剪切厚度在4050毫米，采用二架圆盘剪同时剪切，第一架切入一定的深度后第二架圆盘剪再将其完全切断。冷轧带钢圆盘剪，剪切厚度0.52.5毫米之间，径向调整移动上刀盘同步齿轮采用四连杆机构。有的冷轧带钢圆盘剪采用测速装置，使剪切精度更准确。冷轧带钢圆盘剪的另一中类型，刀盘不带驱动，而是利
10、用带钢拉着剪切。2、 剪切带钢纵切圆盘剪纵切圆盘剪将带钢连续破条剪切，采用多对刀盘，刀盘轴传动有两种：一种是集中驱动，另一种刀盘轴分别驱动。1.3.3 圆盘剪板机设计内容和方法1、通过靠工厂调研，了解同类圆盘剪生产中存在的问题，查阅相关资料掌握圆盘剪的发展现状。2、制定圆盘剪设计方案，在认真研究，有创新和改进，方案合理，并进行方案评述。3、进行设计计算，保证机件强度和刚度，计算公式采用要有依据。4、画出总图，部分部件图和零件图，利用计算机绘图。5、对设计中控制系统提出要求，选择润滑方法。6、试车方法和维修技术，保证维修方便。7、对设备进行经济分析和评价，降低设计成本。- 5 -2 设计方案的选
11、择和方案评述本次设计所选的设计题目是1700横切机组的圆盘式剪板机，它有两中类型，一种是一般的切边圆盘剪，有的设有测速电机，另一种靠带钢拉动圆盘剪刀进行剪切称为拉剪。设计方案选择设有测速机构的圆盘剪，其结构示意图如图6所示。1.带电机摆线针轮减速器 2.径向调整减速机 3.调整丝杆 4.刀盘 5.离合器 6.增速机构 7.减速机 8.电机 9.10.11.12 同步齿轮 13.刀盘侧向间隙调整装置 14.机座移动机构 图6 圆盘剪结构示意图Fig6 Disc shear structure diagram该圆盘剪装在横切机组上，用来剪切厚度为0.62.5毫米，宽度为7001500毫米的带钢。剪
12、刃线速度为13米/秒。主传动由电机8通过减速机7同时传动两对刀盘，上刀盘与齿轮9相连，下刀盘与齿轮10相连，齿轮9、11，12之间用连杆相连，以保证各齿轮中心距不变。因此在调整刀盘径向间隙（调整上刀盘位置）时各齿轮能很好的啮合，刀盘侧向间隙调整时，转动手轮使螺纹套筒旋出，从而使下刀盘做轴向移动，调整间隙很小，调整好再锁紧。刀盘径向调整通过带电机的减速机1，调整减速机2，及调整螺丝带动上刀盘轴的轴承座沿着架体内滑道上下移动。在剪板机下部设置机架横移机构，由电机通过行星减速机传动左右两端螺纹方向相反的丝杆，由固定机架的螺母带动机架沿着导轨作相同或者相反移动从而达到调整带钢宽度的目的。该设计方案做以
13、列改进：其一,径向间隙调整比偏心套调整可靠，利用连杆机构比万向接轴精度高。其二，侧向间隙调整增加自锁装置，安全可靠。其三，宽度调整采用行星齿轮减速机比蜗杆减速机效率高且占地空间小。最后增加了测速机构，为电机提供信号，为电机达到精确的转速提供保障，从而使整机更完善。由上所述，所选方案是比较好的，并且可行。- 8 -47-3课题背景3.1 选题的背景机械制造业在近代中国的发展过程中起到非常重要的作用，在国民经济中占有很大的比例，因此在国民经济中具有很重要的作用和地位。随着各种新型制造业的迅猛发展，卷板机作为一种将金属板材弯卷成筒体、锥体、曲面体或其他形体的通用成型设备，根据三点成圆的原理，利用工作
14、辊相对位置变化和旋转运动使板材产生连续的塑性变形，以获得预定形状的工件，被广泛应用于各行各业。近年来随着原子能、石油化工、海洋开发、宇航、军工等部门的迅速发展，卷板机作业的范围正在不断的扩大，要求也在不断提高。为了满足各种零件和设备的精度要求，对卷板机在生产制造时的精度要求也愈加提高。目前，由于国家提倡清洁能源，因此电力行业改革已经进入新阶段，煤电已经日渐衰落，风电、水电、核电进入生活，尤其是核电的塔柱与管道在建造时需要配备成套大型卷板机；深海石油的开采，往往要求压力容器大型化、加氢反应器重型化；天然气在开采运输时，通常会用到上万立方米的储气罐，那么加厚、高强度的板材制造便成为首需。与之相应，
15、卷板机结构的改进直接影响诸如此类压力容器的生产效率。卷板机采用机械传动已有几十年的历史，由于结构简单、性能可靠，造价低廉，至今在中小型卷板机中仍被广泛应用。但在低速大扭矩的卷板机上，如采用机械传动，会使传动系统体积变庞大，导致电动机功率增大，启动时电网波动也较大，所以目前导致机械传动越来越少，而液压传动越来越多的在卷板设备中得到采用。近年来，有工作辊的移动采用液压驱动，但主驱动仍为机械传动的机液混合传动卷板机,也有全部动作均采用液压驱动的全液压式卷板机。采用液压驱动能降低机器的能耗，便于工作压力、卷板速度的调节以适应不同的工况，便于实现自动控制。因此，鉴于上述问题，本文通过对开展四辊卷板机的优化设计，确定了其卷板过程中的主要受力分析、电动机的选择、主减速器的设计、侧辊传动系统的设计、下辊液压传动系统的设计以及对下辊液压同步控制系统进行了优化设计。从而保证了下辊在上升的过程中始终能够保持两端同步。为将来卷板机等大型设备组成结构的更合理设计提供了一种方法，使该四辊卷板机充分利用其四个辊筒的空间布置，最大范围地减少了剩余直边的出现、降低了生产成本、提高了生产效率及卷板精度、避免材料浪费等方面都有着重要的指导意义。3.2
