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魯南新力機床有限公司
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剪板機曲柄滑塊機構(gòu)方案
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剪板機曲柄滑塊(slide block)機構(gòu)方案
曲柄滑塊機構(gòu)的工作原理(yuán lǐ)如圖2-3所示：通過主軸轉(zhuǎn)動帶動曲柄轉(zhuǎn)動，曲柄通過連桿使滑塊作上下往復(fù)運動，實現(xiàn)剪切動作。
圖2-3 曲柄滑塊(slide block)機構(gòu)原理圖
該機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、加工(Processing)容易、維護修理方便、經(jīng)濟(jīng jì)實用的優(yōu)點，故采用此方案即曲柄滑塊機構(gòu)作為執(zhí)行機構(gòu)比較合適[3]。
2.2 設(shè)計裝修方案經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)（target aim)的對比分析
機械傳動方案，機械傳動是一種利用電動機(Motor)為主要動力裝置(Apparatus)，在用機械傳動的方法來達到傳動的目的。
首先，從機械(machinery)設(shè)計的本身設(shè)計來進行評價，機械設(shè)計方案比較復(fù)雜，由于有很多的傳動系，在傳動過程中會有很大的誤差存在，同時加工的費用(expense)也很高。機械剪板機的機架采用Q235進行焊接而成，著是最為經(jīng)濟的一種方法。從經(jīng)驗上來計算Q235鋼材的價格是5000元一噸，在算上它的加工費用，在計算加工費用時的經(jīng)驗是，如果焊接比較多那么加工費就是材料費用的1~2倍，若是螺栓連接多就是材料費的2~3倍，如果是要用特種加工方法來加工那就是3~4倍。
由以上的經(jīng)驗（experience)公式就可以算出機械式剪板機機架的費用為10000元，機械剪板機的上刀架、下刀架、擋板裝置(Apparatus)、和驅(qū)動系統(tǒng)的費用按經(jīng)驗來計算時機架加工費用的5倍左右，所以機械設(shè)計方案的加工成本費用為6萬左右。
機械式剪板機的安裝比較復(fù)雜，有一個很大功率(High-power)的電動(electric)機必須要很大強度的機架來安裝，這樣的話會導(dǎo)致安裝的不穩(wěn)定（解釋:穩(wěn)固安定；沒有變動)，在機器(machine)運行中不會很平穩(wěn)、可靠，在維修的時候也不太方便，在連接的地方要留出安裝空間，機械剪板機會占用一個比較大的空間。液壓壓力機的英文名稱是hydraulic and oil press液壓壓力機又稱液壓成形壓力機，使用各種金屬與非金屬材料成型加工的設(shè)備。
機械式剪板機在運動過程中的摩擦?xí)纫簤菏降拇�，這就會導(dǎo)致它的使用壽命變短，經(jīng)濟性降低，綜合分析就是機械式剪板機的使用壽命低、加工費用高昂、安裝空間大、同時噪音也會很大。液壓折彎機左右立柱處在工作臺面為測量水平的基準(zhǔn)處，縱橫方向均應(yīng)小于或等于1000：0.2，按地基圖預(yù)先做好基礎(chǔ)，將液壓板料折彎機安裝在基礎(chǔ)上，同時裝好地腳螺栓，最后灌漿，待水泥全部凝固后，緊定螺栓，校對水平。設(shè)計方案不是很適合。
液壓（hydraulic)傳動方案(fāng àn)，液壓系統(tǒng)(system)是一種可以在市場(shì chǎng)上直接買到得產(chǎn)品，不需要我們自己設(shè)計，這就個我們帶來了很大的方便。在設(shè)計任務(wù)相同的情況液壓式剪板機要比機械式剪板機簡單很多。
從傳動方面來看，液壓傳動(Hydraulic transmission)就只需要一個液壓缸和液壓馬達就能完成傳動需求(demand)，傳動的跨度不會很大，而且它的傳動系很簡單就是一個皮帶(輪傳動就能滿足要求，這是液壓設(shè)計方案的一大優(yōu)點。
液壓設(shè)計方案的加工成本計算，外圍機架加工費用同機械式相差不大，但是液壓設(shè)計方案的其他部件要比機械式剪板機便宜得多，按經(jīng)驗公式計算，閘式剪板機的部件大多是由焊接完成，所以加工費用是材料(Material)費用的2~3倍，經(jīng)計算后有閘式剪板機的總費用為4萬元左右，相比之下較機械式剪板機得加工成本低2萬元。
2.4 本課題擬采用的設(shè)計(design)裝修方案
綜合考慮，本次剪板機設(shè)計的總體方案為電動機經(jīng)過一級帶輪傳動完成擋板裝置的往復(fù)運動，上刀架由液壓缸來帶動完成上下往復(fù)運動同時完成剪板功能(gōng néng)要求，剪板機的剪切力是18噸，行程為50mm，每分鐘剪板10次。通過以上的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)分析后，確定了畢業(yè)設(shè)計的方案就為閘式液壓剪板機的設(shè)計，液壓設(shè)計系統(tǒng)圖如圖2-3所示。
圖2-3系統(tǒng)傳動簡圖
第三章參數(shù)(parameter)計
3.1 本課題主要設(shè)計參數(shù)(parameter)
由第二章中選擇了液壓傳動方案，對于液壓閘式剪板機中主要的參數(shù)就是機架外形尺寸(size)、上刀架、下刀架、刀片間隙調(diào)整裝置尺寸、油缸缸徑尺寸等。從設(shè)計任務(wù)書中得到基本要求尺寸有：1、可剪板厚：6mm 2、可剪板寬：2000mm
3、剪切角度：1° 4、行程(stroke)次數(shù)：10次/min
3.2 主要尺寸參數(shù)的確定
由審計任務(wù)書中所給4項數(shù)據(jù)要求，對剪板機的外形尺寸進行設(shè)計和確定，首先計算出剪板機所需的剪切力。液壓折彎機包括支架、工作臺和夾緊板，工作臺置于支架上，工作臺由底座和壓板構(gòu)成，底座通過鉸鏈與夾緊板相連，底座由座殼、線圈和蓋板組成，線圈置于座殼的凹陷內(nèi)，凹陷頂部覆有蓋板。如下：
一、剪切力的計算：
假設(shè)剪切面上剪切應(yīng)力分布是均勻分布的。則剪切力的公式為：
在使用(use)計算中由于剪切應(yīng)力分布是均勻的所以有剪切應(yīng)力公式為：
A表示剪切面的面積。Fs為剪切面上的剪切力，τ與剪切面相切，故為切應(yīng)力。
由設(shè)計(design)任務(wù)書上有剪切板得厚度為6mm,寬度為2000mm，剪切面積為：
A=h×L=6×2000=12000mm
由經(jīng)驗可以取[τ]=15MP
由公式（1）有：F=τ×A=15MP×12000=1.8×10N
失效、安全因數(shù)和強度計算。
由脆性材料(Material)制成的構(gòu)件，在拉力作用下，當(dāng)變形很小的時候就會突然斷裂（fracture)。折彎機塑性材料制成的構(gòu)件，在拉斷之前先已出現(xiàn)塑性變形，由于不能保持原有的形狀和尺寸，它已不能正常工作，可以把斷裂和塑性變形統(tǒng)稱為失效。
受壓短桿的被壓潰、壓扁同樣也是失效。上述這些失效現(xiàn)象都是強度不足造成的，可是構(gòu)件失效并不都是強度問題。例如，若機床主軸變形過大，即使未出現(xiàn)塑性變形，但是還是不能保證加工精度，這也是失效，是剛度不足造成的。受壓細長桿的被壓彎，則是穩(wěn)定性不足引起的失效。此外，不同的加載方式，如沖擊、交變應(yīng)力等，以及不同的環(huán)境條件(tiáo jiàn)，如高溫、腐蝕介質(zhì)等，都可以導(dǎo)致失效。著主要討論強度問題。
脆性材料(Material)斷裂（fracture)時的應(yīng)力是強度極限σ,塑性材料到達屈服時的應(yīng)力是屈服極限σ，這兩者都是構(gòu)件失效時的極限應(yīng)力。為了保證構(gòu)件有足夠的強度，在載荷作用下構(gòu)件的實際應(yīng)力σ（稱為工作應(yīng)力），顯然要低于極限應(yīng)力。強度計算中，以大于1的因數(shù)除極限應(yīng)力，并將所得結(jié)果稱為許用應(yīng)力，用[σ]來表示。
對塑性材料。數(shù)控折彎機其本質(zhì)是對薄板進行折彎的數(shù)控折彎機模具，該模具由支架、工作臺和夾緊板組成，通過對線圈通電產(chǎn)生對壓板的引力，從而完成對壓板與底座之間薄板的夾持。因為采用了電磁力夾持的方法，使得壓板按照特定的工件要求進行制作，操作簡單，而且可對帶側(cè)壁的工件進行加工。
[σ]=
對脆性材料。
[σ]=
式中，大于1的因數(shù)或稱為安全(security)因數(shù)。把許用應(yīng)力[σ]作為構(gòu)件工作(gōng zuò)應(yīng)力的最高限度，即要求工作應(yīng)力σ不超過許用應(yīng)力[σ]。于是得構(gòu)件軸向拉伸或壓縮時強度條件為
σ = [σ]
根據(jù)以上強度條件(tiáo jiàn)，便可以進行強度校核、截面設(shè)計和確定許可載荷等強度計算
三、扭轉(zhuǎn)力矩的計算
在研究扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力和變形之前，先討論作用于軸上的外力偶矩及很截面上的內(nèi)力。
作用于軸上的外力偶矩往往是不會直接給出，經(jīng)常是給出軸的傳送功率和軸的轉(zhuǎn)速。
2π××=P×1000
= 9549
在作用于軸上的所有外力偶矩都求出后，即可用截面法研究橫截面上的內(nèi)力。現(xiàn)以下圖所示圓軸為例，假想地將圓軸沿n—n截面分為兩部分，并取部分I作為研究對象。由于整個軸是平衡的，所以I部分也處于平衡狀態(tài)，這就要求截面n—n上的內(nèi)力系必須歸結(jié)為一個內(nèi)力偶矩T，且由部分I的平衡方程∑=0，求出
T –= 0
T =
T稱為n—n截面上的扭矩，它是I,II兩部分在截面上相互作用力的分布內(nèi)力系的合力偶矩。
如果取部分II作為研究對象，仍然可以求得T=Me的結(jié)果，其方向則與用部分I求得的扭矩相反。為了使無論用部分I或是部分II求得的同一截面上的扭矩非但數(shù)值相等，而且符號也相同，把扭矩T的符號規(guī)定如下：若按右手螺旋法則把T表示為矢量，當(dāng)矢量方向與截面的外法線的方向一致是，T為正；反正為負。根據(jù)這一法則，在圖中的扭矩不論是I部分還是II部分都是正的。
若作用于軸的外力偶多于兩個，也與拉伸（壓縮）問題中畫軸力圖一樣，可以用圖線來表示各截面上的扭矩沿軸線變化的情況，圖中以橫軸表橫截面的位置�？v軸表示相應(yīng)的截面上的扭矩。這種圖就稱為扭矩圖。
通過以上的，計算和校核之后，可以基本確定出剪板機的外形尺寸，機架長為2000mm,板厚為50mm,機架高為1700mm，液壓缸直徑暫時設(shè)計為100mm。
3.3主要運動參數(shù)的確定
本機器用于剪切厚度為1～6mm,寬度為2500mm的鋼板。
被剪切板料強度以450N/mm2為準(zhǔn),如需剪切其它強度的板料時,應(yīng)相應(yīng)減薄被剪板料的厚度。
液壓閘式剪板機的主要運動裝置是液壓油缸，這項內(nèi)容就是液壓缸的選擇(xuanze)。液壓壓力機的英文名稱是hydraulic and oil press液壓壓力機又稱液壓成形壓力機，使用各種金屬與非金屬材料成型加工的設(shè)備。
液壓缸的工作原理
缸筒固定：一腔連續(xù)（Continuity)地輸入壓力油。當(dāng)油的壓力足以克服活塞桿上的所有負載時，活塞以速度連續(xù)向另一腔運動(movement)，活塞桿對外界做功。反之亦然，活塞桿固定：一腔連續(xù)地輸入壓力油時，則缸筒向另一方向運動。反之亦然，液壓缸的組成液壓缸組成：活塞、缸體、活塞桿、端蓋、密封。
液壓缸的分類
按結(jié)構(gòu)形式分：
活塞(piston)缸：又分單桿活塞缸，雙桿活塞缸
柱塞缸：又分徑向柱塞泵和軸向柱塞泵
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