1.6MN上切式剪切机机构设计

课程设计任务书设计题目：1.6MN上切式剪切机机构设计设计内容及要求设计1.6MN上切式剪切机机构，包括机构方案制定、剪切45钢的剪切功率计算、传动件参数计算及结构设计。

本大组同学共同制定传动方案3种，每两个个同学选择其中一种进行具体设计，分工进行参数计算及结构设计，各自完成总装图的绘制（2#图幅），可以手绘，也可以计算机绘制，提交设计说明书一份（字数不少于5000字）。

设计参数已知：剪切钢种：45钢理论剪切次数：18次/分剪切温度：800℃进度要求第1—2天熟悉题目，提出设计基本方案第3—8天进行参数计算及基本结构设计第9—13天修正参数及绘图第14—15天提交设计成果及回答提问参考资料轧钢机械、机械设计手册、机械设计、材料力学等方面的教材或参考文献其它计算机及绘图软件说明１.本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，院系审批后交院系办备案，一份由负责教师留用。

２.若填写内容较多可另纸附后。

3.一题多名学生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。

摘要：剪切机是轧钢车间生产的产品，一般都要经过切头、切尾并切成定尺长度，根据轧件的断面形状和对切断面质量的要求不同，所采取的切断方法也不同，剪切机通常用来切断方坯、扁坯、钢板和一些小型钢材。

在此，根据给定参数对平行刀片剪切机的上切式剪切机进行设计计算，从而对1.6MN上切式剪切机有一定了解，对剪切机的设计有一定的认识，加深对剪切机的工作原理以及剪切机的设计参数、零件尺寸等的理解，以便以后能对剪切机能更好的运用。

关联词：上切式剪切机设计曲轴键滑动轴承目录1.绪论------------------------------------------3 1.1剪切机的基本类型及工作原理-------------------4 1.2曲柄连杆上切式剪切机结构---------------------41.3设计方案选择---------------------------------52.理论参数计算----------------------------------6 2.1设计剪切机的公称能力-------------------------6 2.2剪切行程的确定-------------------------------8 2.3计算力能参数---------------------------------9 2.4计算曲轴转角α和β角-------------------------10 2.5计算静力矩和预选电机功率---------------------12 2.6电机校核-------------------------------------14 2.7设计曲柄连杆---------------------------------16 2.8滑动轴承的设计-------------------------------21 3参考资料---------------------------------------221.绪论1.1 剪切机的用途及分类剪切机是用于剪切金属材料的一种机械设备。

在轧制生产过程中，大断面钢锭和钢坯经过轧制后，其断面变小，长度增加。

为了满足后续工序和产品尺寸规格的要求，各种钢材生产工艺过程中必须有剪切工序，剪切机的用途就是用来剪切定尺切头、切尾、切边、切试样及切除轧件的局部缺陷等。

根据钢坯的断面形状和对切断面质量的要求不同，所采取的切断方法也不尽相同，剪切机通常用来切断方坯、扁坯、钢板和一些小型钢材。

根据剪切机刀片形状、配置以及剪切方式等特点，剪切机可分为以下四种基本类型：平行刀片剪切机、斜刀片剪切机、圆盘式剪切机和飞剪机。

平行刀片剪切机通常用来剪切方形和矩形的断面钢坯，故又称为钢坯剪切机。

这种剪切机的刀片是彼此平行的。

根据剪切轧件时刀片的运动特点，平行刀片剪切机可分为上切式和下切式两大类。

1.2剪切机工作原理1.2.1上切式平行刀片剪切机工作原理这种剪切机的特点是下刀片固定不动，上刀片是上下运动的。

剪切轧件的动作由上刀来完成，上切式平行刀片剪切机的剪切机构是由最简单的曲柄滑块机构组成的，除了剪切机本身外，尚有定尺机、切头收集与输送装置等。

由于下刀固定不动，为使剪切工作顺利进行，剪切的轧件厚度大于30—60mm时，需在剪切机后装设摆动台或摆动辊道，其本身无驱动装置。

剪切时，上刀压着轧件下降，迫使摆动台也下降。

当剪切完毕，上刀上升时，摆动台在其平和装置作用下也回升至原始位置。

上切式平行刀片剪切机由于结构简单，广泛用来剪切中小型钢坯，其剪切力一般小于2.5MN。

1.2.2下切式平行刀片剪切机这种剪切机的特点是上、下刀片都运动，但是剪切轧件的动作是由下刀片来完成的。

由于剪切时下刀台将轧件抬离滚道，故在剪切机后就不设置摆动台。

而且，这种剪切机的机架不承受剪切力。

由于上述两个特点，下切式平行刀片剪切机一般用来剪切中型和大型板坯和钢坯，以减轻整个剪切机组的设备重量。

这种剪切机剪切机构较为复杂，往往由多杆机构组成。

下切式平行刀片剪切机机构类型比较多，在我国应用最广泛的是六连杆剪切机和浮动偏心轴剪切机。

1.3.曲柄连杆上切式剪切机结构这是一种结构最简单，使用也最广的小型钢坯剪切机，其一般结构是由传动系统、剪切机构、离合机构、平衡装置及机架等几部分组成。

在高速轴上装有飞轮，中速轴上装有超载装置，并且在曲轴尾部装有离合机构。

这种剪切机的一个主要特点是能够进行快速换刀。

更换刀片时，与快速更换轧钢机轧辊相类似，能将上下刀台从剪切机机架中抽出，而将另一组上下刀台送入剪切机机架，大大缩短更换刀片的时间。

为了适应快速换刀的要求，下刀台安放在机架下部，与机架接触处设有滑板，而下刀台通过夹紧油缸固定在机架上。

上刀台有两部分组成：上刀台本体及上刀台连杆垫块。

在换刀片时，只将上刀台本体和下刀台一起抽出。

上刀台由压紧油缸固定在机架上。

由于上下刀台都由压紧缸固定，这就便于装卸。

此剪切机的另一个主要特点是设置了上刀台行程扩大装置，以便能够让不需要剪切的大断面轧件通过剪切机，上刀台最大升高位置，可上升到轧制线以上640mm的位置。

上刀台行程扩大装置是由一套连杆机构，以及油缸等组成。

如需要扩大上刀台行程时，拔掉安全销，将上刀台压紧油缸松开，上刀台在其平衡油缸作用下，下降落在下刀台上。

此时，上刀台行程扩大装置的油缸动作，连杆机构的端部插入能转动曲柄的凹槽中，使曲柄转动一个角度。

这样，曲柄连杆摆动起到一定位置。

然后，上刀台平衡油缸再次动作，使上刀台上升到离轧制线上640mm的位置。

为了保证连杆机构在转动曲柄连杆时，其端部不脱出转动曲柄的凹槽，设置了一个平衡机构。

1.4设计方案论证此设计的是1.6MN上切式剪切机构，由于剪切力相对较小，从实际工作需要和经济情况等多方面考虑，单曲轴剪切机即能满足需求。

方案二使用双臂曲轴增加了加工难度，方案三使用闭式齿轮减速器虽然有利于对齿轮的保护和润滑，但是造成减速箱体积太大，占地太大，所以不适合。

因此，从设计角度考虑，选择方案一：单曲柄连杆上切式剪切机构。

2.理论参数计算设计依据：理论剪切次数：18次/分剪切温度：800˙被剪轧件材料：45钢2.1最大剪切力m ax P 计算1）由于给定的1.6MN 剪切机只是个参照，所以需要据此计算并选择钢坯断面面积尺寸。

max 21max F k k P bt σ= 式（2-3）式中，m ax F ---被剪轧件最大的原始断面面积 mm 2bt σ---被剪轧件材料在相应剪切温度下的强度极限，MPa 。

45钢在800 °时取150MPa1k ---考虑刀刃磨钝和刀片侧向间隙增大，而使剪切力增大的系数可按剪切机能力选取。

对小型剪切机（P<1.6MN ）来说，1k =1.22k ---系数，被剪材料的最大单位剪切力与强度极限之比值b στ/max 。

高温下可取2k =0.6max 21max F k k P bt σ=/max max P F =bt k k σ21 =1.6/(1.3x0.6x150)=0.014672m所以取值：m ax F =115x115mm根据所剪轧件最大断面尺寸来确定剪切机公称能力，它是根据计算的最大剪切力并参照有关标准和资料来确定的，最大剪切力为 max 21max F k k P bt σ== 1.3x0.6x150x115x115= 1.55MN2）所剪切的钢坯为45钢，剪切温度80°MPa MPab5.769085.085.0901506.06.0maxmax =⨯=⨯==⨯=⨯=ττστ其瞬时剪切力为：MNFP 01.1115.0115.05.76=⨯⨯==τ3）剪切功的计算剪切功与剪切力和刀片行程有关，当不考虑刀片磨钝等因素时，可按下式计算 A=Fh⎰ετd =Fha 式（2-4）a=⎰ετd ,a 称为单位剪切功。

它等于单位剪切阻力曲线τ=f(ε)所包围的面积，也就是剪切高度为1mm,断面为1mm 2试件所需的剪切功。

如果所剪的轧件材料没有单位剪切功的试验数据，可近似用下式确定a 值δσb a )96.0~72.0(≈ 式（2-5）式中，δ为材料延伸率，取0.16KWa b 3.1206.1015084.0)96.0~72.0(=⨯⨯=≈δσ所以，剪切功为：mKN F A ∙=⨯⨯⨯==6.6303.120115115115ha2.2 剪切行程的确定1).刀片行程H=h +y+e+c+ s 式（2-1）式中， h---被剪轧件的断面最大高度，mmy---裕量，钢坯上表面与压板之间的距离，一般取y=50~75mm ，此值是考虑到钢坯有一些翘头时，仍能进入剪切机e---为了避免上刀片受钢坯冲撞，而使板低于上刀的距离，取e=5~50mmc---为了使轧件顺利通过剪切机，下刀刃不被轧件磨损，使下刀低于辊道表面的距离，一般取c=5~20mmδ---上下刀的重迭量 S=5~25mm11560251010220H h y e c smm=++++=++++=2) 刀片尺寸：包括刀刃长度L 、刀片横断面高度h ’以及宽度b ’考虑到是小型轧机，他可能同时剪切并排的几个钢坯l=(3~4)Bmax 式（2-2）=4x115=460mmH’=(0.65~1.5)h=1x115=115mmB’= h ’/(2.5~3)=115/3=38.3mm3)剪切次数 18次/分理论剪切次数是刀片不停的运动时每分钟上下往复运动的次数，理论剪切次数总是大于实际 剪切次数的2.3轧件的剪切过程分析1）剪切过程分析轧件的整个剪切过程分为两个阶段：（1） 刀片压入金属阶段。

当刀片与轧件接触后，在刀片压力的作用下，是金属产生塑性变形，此时轧件的一部分被压缩，金属杯刀片压入一定深度。