摘  要

    在机械生产中，钢板卷材展平自动化加工，不仅大大提高了生产率，把人们从繁重的劳动中解脱出来;而且对提高产品质量，降低成本、促进产业结构的合理化起到了积极的作用。我所做的课题是自动控制液压板料剪切生产线设计——展平机、送料机构设计。设计方案新颖，结构简单、紧凑，能大大提高生产的效率。文中详细的介绍了该装置的设计思路及步骤。并将其分为4大部分：动力部分、传动部分、展平部分和送料部分。文章主要针对这四个部分进行方案分析、方案选择、零件参数的确定及数据计算、方案验证等。辊式展平机具有较高的生产效率，在板材校平中，应用最为广泛。这里着重介绍了辊式展平机的结构形式、使用特点、设计计算等。

关键词:展平机、送料机构、结构设计

Abstract

In machinery production, steel coil flattening automated processing, not only greatly increased the productivity of labor people from heavy freed; but also to improve product quality, reduce costs, rationalize the industrial structure has played a positive role. What I did is the subject of automatic control hydraulic plate shear production line design flattening machine, the feed mechanism design. Design of novel, simple, compact, can greatly improve production efficiency. Described in detail the design concept of the device and steps. Were divided into four parts: the feed section, transmission parts and power parts. The article focused on the four parts of the program analysis, program selection, part parameters and data calculation, the program verification. Roll flattening machine with high production efficiency, the school board level, the most widely used. This highlights the roll flattening machine structure, the use of features, design calculation.

Keywords: flattening machine, feeding mechanism, structure design

目录

引言

第1章、钢板卷材整平剪切

§1.1  钢板卷材展平剪切生产线简介

§1.1.1  钢板卷材整平剪切机简介

§1.1.2  钢板卷材整平剪切机的工艺流程

§1.2  钢板卷材整平剪切机的结构及工作原理

第2章、展平机构的总体结构设计

§2.1  整平机构的设计

§2.2  传动系统的设计要点

第3章、平行辊展平机

§3.1  平行辊展平机的工作原理

§3.2  平行辊展平机的参数计算

§3.2.1  结构参数计算

§3.3  参数计算

§3.3.1  辊数的确定

§3.3.2  主要参数的验算

§3.3.3  板材所需的扭矩

§3.3.4  校平机辊子上的压力

§3.3.5  传动功率的确定

§3.3.6  校正辊强度的验算

第4章 电动机及减速器的选择:

§4.1  电动机的选择

§4.1.1  电动机选择的一般原则：

§4.1.2  电动机选择与计算

§4.2  圆弧蜗杆减速器的选择

第5章、变速箱设计参数

§5.1  变速箱铸造箱体的主要结构尺寸

§5.2  变速箱的功能

第6章、联轴器型号的选择

§6.1  普通联轴器型号的选择

§6.2  万向联轴器型号的选择

第7章、毕业设计总结

第8章、参考文献

第9章、致谢

引言

    随着国民经济健康快速发展，各种金属板带材在各个行业获得了广泛的应用。这些材料在轧制、锻造、挤压、拉拔、运输、冷却及各种加工过程中，常常因为外力作用，温度变化，或内力消长而发生弯曲或扭曲变形。为了消除这些缺陷，必须用展平机加以展平。

    开卷展平落料堆垛自动生产线的出现，在我国始于80年代末期。整个工艺过程是通过自动送料车上卷，穿带开卷，折头喂料至粗校机，经过桥式送进喂料机构，夹送并进行定长测量，按已设定的板料规格横式或纵式切换、落料堆垛，打包机自动码齐、包装，完成一个规定程序过程。既可单次喂落料，又可连续自动工作，是汽车行业板材冲压加工所必备的高精度、高效率、节材的先进工艺装备，其应用涉及到轻型板材使用的各个行业和领域。生产线可分单元拆开，完成一个或几个工艺，在组合配之以逻辑控制方法或加上NC装置时就可以实现数控，具有修改程序、查找故障、测定储存数值等功能。

    钢板卷材整平剪切机可以对冷轧板、热轧板、不锈钢板、镀锌板、彩涂板等卷料进行整平横切成标准规格的板材,在一些机动车配件厂、金属餐具厂、轧钢厂、型材厂及电器行业等具有广阔的应用价值。由于钢板卷材整平剪切机属于单件定做的设备,目前国内对该机的设计制造水平相对较低,了解和掌握一些钢板卷材整平剪切机的工作原理和相关技术,对提高该设备的设计制造水平具有一定的作用。

第1章 钢板卷材整平剪切
§1.1 钢板卷材展平剪切生产线简介
§1.1.1 钢板卷材整平剪切机简介

    平行辊展平机是目前应用范围最广的展平机，其门类、品种和规格是最多的。其基本分类方法，按用途分为板材与型材两大类展平机。其细化分类则有多种方法，如板材展平机，有按厚、中、薄三类来划分板材展平机;也有用板厚来标称板材展平机;还有用重型及普通型来区分板材展平机;以及用板宽来编排展平机系列等。在特定条件下各种分类都有其自己的理由。从趋势上看以厚度来区分板材展平机是最基本的方法。不过厚度对展平和对轧钢却存在着不同的含义。因为展平力与厚度平方成正比，而轧制力并无这种关系。因此不一定有厚板轧机就一定有厚板展平机与其对应。文献C所采用的分类法比较切实可行，如:l)中厚板展平机，其能力上限可矫厚板，下限可矫中板;2)中薄板展平机，其能力_七限为中板，下限为薄板;3)薄板展平机为厚度很薄、宽度较大的薄板材展平所使用。板宽与展平机的能力及结构复杂程度有密切关系。首先是板厚决定辊径尺寸;其次是板宽决定辊长尺寸;第三是辊数决定展平质量，第四，是辊子重叠数决定着展平质量及表面粗糙度，第五，是展平温度决定展平机的结构特点。在展平机的标称中不管如何写法和顺序如何，总得反映出上述五个特点，有的厂家按企业的产品系列牌号反映该机的上述特点。

    型材展平机过去多用辊距及辊数，以及用途等项来标称机器种类、规格及型号。近年来在辊系方面取得不少进展，如异辊距展平机及变辊距展平机在生产中不断出现。因此，辊系特征在新展平机的标称中也应有所反映。过去一些简支结构的展平机架尚在使用，但越来越多地采用悬臂式结构，这种机架为辊距及辊位调整提供一r方便。型材展平机的牌坊特征，如:机架闭式或开式，能力特征如轨梁、大型、中型及小型等都可以反映到其标称中。除异辊距及变辊距之外，还有平立辊复合辊系的展平机。现代展平机也有用最大展平弯矩及辊数加人标称之中的。

    2D世纪7O年代开始实现展平机的计算机控制，控制生产线卜各种设备包括展平机的从速度同步开始，到控制辊位、设定压弯量及展平全过程的程序。计算机控制的辊式展平机作为一个新的门类将获得越来越大的发展。

    以下将按中厚板、中薄板、薄板、等辊距型材(普通型材)、异辊距型材、变辊距型材及复合辊系型材展平机等分类介绍其典型结构，技术性能、适用范围及工艺特性等内容。

§1.1.2  钢板卷材整平剪切机的工艺流程

    结构简介：本设备由主电机、机座、变速箱、万向联轴节、展平机构、润滑装置、电气控制等部分组成。

    主电机带动变速箱，通过一系列的齿轮传动，通过联轴节传给展平机构。展平机构是本设备的主体，由左右支架，下支架和上盖板组成的框架中装有上支架，在上支架中装有上排展平辊和上支撑辊，上支架通过四根拉杆由弹簧悬吊在上盖板上。它的上下移动是由装在上支架上的两套升降装置通过“压下”的方式来实现的。在左右支架中还装有下支撑辊。润滑装置是对展平机各处的轴承进行集中润滑。电气控制部分除过控制主电机的起停外，并装有两套升降系统的点动按钮，在右机架上装有升降限位开关。

    钢板卷材整平剪切生产线对钢板卷材进行整平横切的工艺流程如图1.1所示。

§1.2  钢板卷材整平剪切机的结构及工作原理

    钢板卷材整平剪切生产线的,主要由放料机构、制动压辊机构、定位架机构、整平机构、牵引装置、过料机构、横切装置、送料机构和收料台等组成,其实物外观如图1.2.1，总结构如图1.2.2所示。

    钢板卷材整平剪切生产线的工作原理:首先按图1.2.1所示走线方向将钢板卷材穿好,然后调整好各机构,启动电动机,钢板卷材在牵引装置5的牵引下,经整平机构4将卷曲的钢板整平,整平后的钢板再在过料机构6的输送下到达横切装置,在伺服电动机及其电气自动控制系统的作用下,当达到钢板所需的截切长度时,便发出电信号驱动横切装置8将整平后的钢板剪切成各种所需的规格板材,经送料机构9输送带的输送,最后板材在重力的作用下掉入收料台10,成品被捆扎后即完成了板材的全部生产加工工序。可以通过调节制动压辊机构2来调节板材的制动阻力,使板材在牵引过程中形成一定的张力;通过调节定位架3或定位架7来防止生产过程中钢板的走偏和漂移;通过调节整平机构4上下辊筒的间隙来调整其整平压力;通过调节牵引装置5两辊的压力来调节板材的牵引力,通过调节伺服电动机的电气控制系统来自动控制板材的剪切长度,使机器运转平稳,从而达到所需的整平横切质量和要求。

图1.2.2  钢板卷材整平剪切总结构示意

    由于钢板卷材质量大,单靠一个主动电动机很难保证钢板能被稳定地间歇牵引,因此可在放料机构1和制动压辊机构2之间安装一台送料机间歇送料。也可以用手不断推动钢板卷材放料,使放料机构1和制动压辊机构2之间的钢板有足够的松弛长度,以满足钢板的间歇牵引(剪切)长度需要,此时放料机构1和制动压辊机构2之间的距离应尽量大一点,或在两者之间挖一地池(地坑) ,使板材有足够的松弛空间。

第2章、展平机构的总体结构设计
§2.1  整平机构的设计

    展平机构是设计钢板卷材展平剪切机的关键技术,展平一般采用上下两排辊的错位对压来实现。下排辊通常固定安装在左右墙板上,左右墙板要拼对加工其轴承孔,且间距要相同;上排辊要安装在一对滑块上,这对滑块也要拼对一起加工出各轴承孔,且轴承孔间距要相同;上排钢辊与滑块的联接应采用调心轴承,以便左右滑块能作单独的上下调节。装配后要保证上下两排辊间的平行度要求,上排辊的滑块采用液压缸驱动,能快速下压和脱开。展平的效果是通过调节上排辊与下排辊之间的间隙量来完成。左右滑块相对下排辊的下压位置可单独微调,以调节上下两排辊对卷曲钢板的错位对压压力,同时保证两边的压力均匀和一致。下排辊一般要求都是主动的,以减小牵引时对钢板的摩擦阻力。

    展平机构也可以采用单独的电动机驱动机构,通过螺母和丝杆配合,点动电动机带动螺母转动从而提升滑块上的丝杆,实现左右两滑块的等速下压和脱离。展平时,展平机构的进出口必须要对钢板产生一定的拉力,才能更有效的展平,所以在入口处设置了制动压辊机构,其下面的钢辊可采用制动器或弹簧摩擦盘来制动。

§2.2 传动系统的设计要点

    确保牵引、展平、过料、横切及送料的协调与同步是钢板卷材展平剪切机传动系统设计的核心技术。由于钢板卷材展平剪切机要求各传动部分传送钢材的线速度必须同步一致,因此牵引辊的运动参数是钢板卷材展平剪切机传动的主运动参数,其余各部分的运动线速度均应以此参数为设计依据,最终使各传动辊表面的设计线速度相同。而牵引辊的线速度一般根据客户对钢板的展平横切生产效率的要求来确定。钢板卷材展平剪切机的生产运行速度一般采用无级变速控制,由大功率伺服调速电动机带动牵引辊和展平机构的所有下排辊、过料辊和送料辊。

第3章、平行辊展平机

    平行辊展平机属于连续性反复弯曲的展平设备，这种展平机克服了压力展平机断续工作的缺点，使展平效率成倍提高，使展平工序得以进人连续生产线。

§3.1 平行辊展平机的工作原理[1]

    从压力展平机到辊式展平机在技术上完成一次较大的跨越，这个跨越的理论基础就是金属材料在较大弹塑性弯曲条件下，不管其原始弯曲程度有多大区别在弹复后所残留的弯曲程度差别会显著减小，甚至会趋于一致。随着压弯程度的减小其弹复后的残留弯曲必然会一致趋近于零值而达到展平目的。因此平行辊展平机必须具备两个基本特征，第一是具有相当数量交错配置的展平辊以实现多次的反复弯曲;第二是压弯量可以调整，能实现展平所需要的压弯方案。符合这些基本要求的首创的5辊式矫真法示于图3.1a,现在看来这是一种辊数最少的展平机，但在当时却被认为是多辊展平机。金属条材通过两排交错配置展平辊的辊缝时经受3次反复弯曲而被展平。其展平过程的理论分析可参看图3.lb。图中曲线代表工件的弯曲弯矩比丽与弯曲曲率比C的关系。它既包含弯矩与弯曲程度的关系，也包含弹复能力气湾曲程度的关系。当工件原始的最大弯曲用曲率比或与表示时，第一次压弯达到。对于的原始弯曲增加一部分同向的弹性压弯;对于的原始弯曲增加很大的反向弯曲，由到、;对于原始无弯曲部分即零曲率部分也压成的弯曲。结果当工件离开第2辊之后三条压弯曲线(一)皆需从与垂直线交点的及处按弹性规律弹回到认 、及处。原始的弯曲程度差为到，一次弯曲后残留弯曲程度差为从到·这不仅表明新的弯曲状态已经由异向变为同向，而且弯曲程度也减少得十分显著。当工件行进到第3辊处用减小的压弯将其原始弯曲（=）及 (=)压成反弯。至于第一次残留的的弯曲将一直处在两个边界值之间而不必讨论。当工件离开第3辊后两条曲线将由2及点弹回到及。二次弯曲后的残留弯曲程度差为到有明显的减小，同时各自的弯曲程度也有显著的减小。一曲线的收敛性(见残留曲率比方程式)也表现在这里。当工件进入第4辊时，从(=)及 (=)开始的两条一曲线与压弯量的等值线交于点3及在工件走出该展平辊缝后，工件由3及弹复到、两点，若、的绝对值都不超过展平质量允许范围，则为合格。从这个展平过程看，压弯量增大时残留量的差值减小;当压弯次数增加时残留量的差值也减小，递减量合适时残留量才能趋近于零值。

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