滚切式剪切机机械设计分析
日期： 2017年3月20日 【摘要】这篇论文介绍了关于一种滚切式剪切机的结构的设计，而且对关键的部件进行了详细的计算和分析。首先介绍了滚切式剪切机的研究情况，通过已有的文献资料以及有关的学位论文、发明专利等等资料对滚切式剪切机有一个初步的认识；然后分析了滚切式剪切机设计存在的问题、需要解决的问题以及需要注意的问题等等。然后对市面上已有的滚切式剪切机进行了方案的调查，通过对已有滚切式剪切机的结构组成、工作原理以及应用范围等情况做了详细的了解，根据自己的情况，设计出合理的滚切式剪切机结构；然后对前摆动结构的传动部分进行了计算。
目录
引言 1
一、滚切式剪切机设计的关键技术 2
（一）滚切式剪切机 2
（二）设计解决的问题 2
二、滚切式剪切机的总体设计 2
（一）方案论证 2
（二）总体方案设计 5
（三）上刀架三维模型 8
（四）下刀台三维模型 9
（五）下刀架三维模型 9
（六）连杆三维模型 10
（七）刀体三维模型 10
（八）连接上盖三维模型 11
三、摆动辊道选型设计 12
总结 15
参考文献 16
谢辞 17
引言
在冷轧酸洗生产线，由于来料带钢厚度规格变化大，为了使带钢能够顺利剪切，带钢剪切机的剪刃间隙就经常需要跟随调整，在以往剪刃间隙调整时需要将上料通道停止运行，剪切机开出到机组工作侧进行调整，调整时间长，影响了生产线连续运行。
经检索，中国专利 CN200910261559.9“立式剪板机剪刃间隙调整装置”中提出了一种固定剪刃座调整装置，通过在一个长形拉杆上安装多个活动斜块，当拉杆移动时，活动斜块使刀座移动，当间隙调整结束后，刀座采用锁紧装置锁紧后才能进行剪切工作。
在剪切金属，特别是较厚的金属条和金属板时，一种非常常见类型的剪切机是滚切类型的剪切机，其中由曲柄或液压缸操作的一个直刀片和弯曲第二刀片执行滚动式切割。在这种类型的剪切机中
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
和在例如圆盘式切边剪切机或剖分剪切机的许多其它类型的剪切机中，刀片间隙需要根据被剪切的材料的厚度和强度来调整，并且刀片间隙需要被准确设定以便得到最好的切割质量和使刀片磨损最小化。
在调整切分剪切机中的刀片间隙的一种非常常见的方法在 GB999188 中被公开。刀片间隙利用楔块被调整，楔块由丝杠操作以便使上刀组件朝向或远离固定的下刀运动并且因此调节刀片间隙。上刀组件抵靠楔块滑动，并且在刀组件与楔块相对的一侧上是滑块，滑块由弹簧或由其它楔块保持倚靠着楔块，滑块将上刀组件推向楔块。
已知许多其它类型的刀片间隙调整系统，但是尽管存在用于刀片间隙调整的机构，获得作为做出调整的基础的刀片间隙的测量仍然是困难的。
本课题是完成一种滚切式剪切机的结构设计，通过本课题可以将我们学过的机械原理、机械设计、理论力学、材料力学等的内容重新复习起来，提高自身的综合能力，从而适应社会，为社会贡献出自己的一份力量。
一、滚切式剪切机设计的关键技术
（一）滚切式剪切机
现阶段的滚切剪剪切机构大都采用偏心轴传动的方式，如图11中（a)所示，为单轴双偏心滚切剪；如图11（b)所示，为双轴双偏心滚切剪，这种结构的话，设计方面而言，相对简单些，避免了单轴双偏心滚切剪结构的种种弊端，应用较为广泛。
图11偏心轴传动式剪切机
（二）设计解决的问题
此次任务是设计出一种滚切式剪切机，具体的就是要完成以下几个方面的任务：
结合课题的研究背景以及研究现状情况，结合我们已有的一些机械原理、机械设计的知识，包括绘图能力，solidworks以及CAD的使用，设计出一种合理的滚切式剪切机的结构；
（2）调查市面上已经有的剪切机结构，从结构组成、工作原理以及应用范围等等方面加以论述，为我们自身的设计寻找突破口；
（3）特别是针对前摆动结构，对其中涉及的传动部分进行运动学分析、电机的选型设计以及计算受力部件；
二、滚切式剪切机的总体设计
（一）方案论证
（1）调查的第1种方案
1箱体；齿轮组件21、22、23；上刀片5；下刀片6、驱动装置，导条4、导条复位部件 121、122 ；电机减速机 3、齿轮组件 21、22、23、双偏心轮 24、25，双偏心轮 24、25 压于导条 4 ，上刀片 5 ；导条 4 ，下刀片 6 ；齿轮组件 21、22、23 及双偏心轮 24、25，电机及减速机 3；箱体 1 ；机架组件 11；减速机 3； 驱动齿轮组件 21、22、23；双偏心轮24、25；驱动导条4；上刀片5；下刀片6
图21（a） 剪切机三维图
图21（b） 剪切机主视图
如图21（a）、（b）是一种剪切机，包括机架组件、上刀片、下刀片、驱动装置、箱体，所述的驱动装置包括导条、导条复位部件和依次固定连接的电机、减速机、齿轮组件、双偏心轮，双偏心轮压于导条之上，上刀片嵌于导条内，与下刀片对应，齿轮组件及双偏心轮置于箱体内，电机及减速机与箱体固定连接，箱体固定连接于机架组件上。本设计方案消除了因连杆传动间隙所带来的噪音，使剪切部分整体受力更强，安全性也得到增加。
（2）调查的第2种方案
1立柱；2圆盘；3剪切平台；4手柄；5角度调节器；6转动杆；7偏心套；8剪切刃；13底座
图22 一种板材剪切机
目前，随着生活水平的不断提高，人们对室内装修的要求越来越高，比如越来越多的人们选择地板作为装修材料，而在安装地板等板材时，需要根据实际空间对板材进行切割或剪切，以得到合适大小的板材。现有的板材剪切设备多为电锯，利用电锯切割时会产生大量的锯末粉末，粉末会造成环境污染，同时电锯产生的噪声也会对环境产生影响。为此人们也提出了一些板材切割机，其利用手柄控制切削刃下降，从而将板材切割。但是该种切割机存在的缺陷是，使用一段时间后切削刃产生磨损，由于工作台始终设定为固定高度，切削刃磨损后会导致板材不能完全剪切下来，此时需要修理或重新更换切削刃，大大降低了板材的切割效率。
上图22是一种板材剪切机，包括两个立柱、剪切平台、转动杆、剪切刃和底座，剪切刃位于两立柱之间，剪切平台与立柱垂直，剪切平台放置在底座上，立柱穿过底座，且其底部设有圆盘，圆盘位于底座的下方，转动杆的两端与立柱之间通过转动件连接，其中，所述的立柱呈空心管状，立柱内设有实心导向柱，导向柱的顶部设有转动件，其底部连接有弹簧，弹簧的另一端与立柱底部的圆盘连接，立柱的内侧即朝向剪切刃的一侧设有开口，对应的实心导向柱处设有凹槽，剪切刃的左、右两端面设置分别设置在两立柱的开口和实心导向柱的凹槽内，并且在开口和凹槽内上下滑动。其结构简单，操作方便，并且工作台高度可调。
目录
引言 1
一、滚切式剪切机设计的关键技术 2
（一）滚切式剪切机 2
（二）设计解决的问题 2
二、滚切式剪切机的总体设计 2
（一）方案论证 2
（二）总体方案设计 5
（三）上刀架三维模型 8
（四）下刀台三维模型 9
（五）下刀架三维模型 9
（六）连杆三维模型 10
（七）刀体三维模型 10
（八）连接上盖三维模型 11
三、摆动辊道选型设计 12
总结 15
参考文献 16
谢辞 17
引言
在冷轧酸洗生产线，由于来料带钢厚度规格变化大，为了使带钢能够顺利剪切，带钢剪切机的剪刃间隙就经常需要跟随调整，在以往剪刃间隙调整时需要将上料通道停止运行，剪切机开出到机组工作侧进行调整，调整时间长，影响了生产线连续运行。
经检索，中国专利 CN200910261559.9“立式剪板机剪刃间隙调整装置”中提出了一种固定剪刃座调整装置，通过在一个长形拉杆上安装多个活动斜块，当拉杆移动时，活动斜块使刀座移动，当间隙调整结束后，刀座采用锁紧装置锁紧后才能进行剪切工作。
在剪切金属，特别是较厚的金属条和金属板时，一种非常常见类型的剪切机是滚切类型的剪切机，其中由曲柄或液压缸操作的一个直刀片和弯曲第二刀片执行滚动式切割。在这种类型的剪切机中
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
和在例如圆盘式切边剪切机或剖分剪切机的许多其它类型的剪切机中，刀片间隙需要根据被剪切的材料的厚度和强度来调整，并且刀片间隙需要被准确设定以便得到最好的切割质量和使刀片磨损最小化。
在调整切分剪切机中的刀片间隙的一种非常常见的方法在 GB999188 中被公开。刀片间隙利用楔块被调整，楔块由丝杠操作以便使上刀组件朝向或远离固定的下刀运动并且因此调节刀片间隙。上刀组件抵靠楔块滑动，并且在刀组件与楔块相对的一侧上是滑块，滑块由弹簧或由其它楔块保持倚靠着楔块，滑块将上刀组件推向楔块。
已知许多其它类型的刀片间隙调整系统，但是尽管存在用于刀片间隙调整的机构，获得作为做出调整的基础的刀片间隙的测量仍然是困难的。
本课题是完成一种滚切式剪切机的结构设计，通过本课题可以将我们学过的机械原理、机械设计、理论力学、材料力学等的内容重新复习起来，提高自身的综合能力，从而适应社会，为社会贡献出自己的一份力量。
一、滚切式剪切机设计的关键技术
（一）滚切式剪切机
现阶段的滚切剪剪切机构大都采用偏心轴传动的方式，如图11中（a)所示，为单轴双偏心滚切剪；如图11（b)所示，为双轴双偏心滚切剪，这种结构的话，设计方面而言，相对简单些，避免了单轴双偏心滚切剪结构的种种弊端，应用较为广泛。
图11偏心轴传动式剪切机
（二）设计解决的问题
此次任务是设计出一种滚切式剪切机，具体的就是要完成以下几个方面的任务：
结合课题的研究背景以及研究现状情况，结合我们已有的一些机械原理、机械设计的知识，包括绘图能力，solidworks以及CAD的使用，设计出一种合理的滚切式剪切机的结构；
（2）调查市面上已经有的剪切机结构，从结构组成、工作原理以及应用范围等等方面加以论述，为我们自身的设计寻找突破口；
（3）特别是针对前摆动结构，对其中涉及的传动部分进行运动学分析、电机的选型设计以及计算受力部件；
二、滚切式剪切机的总体设计
（一）方案论证
（1）调查的第1种方案
1箱体；齿轮组件21、22、23；上刀片5；下刀片6、驱动装置，导条4、导条复位部件 121、122 ；电机减速机 3、齿轮组件 21、22、23、双偏心轮 24、25，双偏心轮 24、25 压于导条 4 ，上刀片 5 ；导条 4 ，下刀片 6 ；齿轮组件 21、22、23 及双偏心轮 24、25，电机及减速机 3；箱体 1 ；机架组件 11；减速机 3； 驱动齿轮组件 21、22、23；双偏心轮24、25；驱动导条4；上刀片5；下刀片6
图21（a） 剪切机三维图
图21（b） 剪切机主视图
如图21（a）、（b）是一种剪切机，包括机架组件、上刀片、下刀片、驱动装置、箱体，所述的驱动装置包括导条、导条复位部件和依次固定连接的电机、减速机、齿轮组件、双偏心轮，双偏心轮压于导条之上，上刀片嵌于导条内，与下刀片对应，齿轮组件及双偏心轮置于箱体内，电机及减速机与箱体固定连接，箱体固定连接于机架组件上。本设计方案消除了因连杆传动间隙所带来的噪音，使剪切部分整体受力更强，安全性也得到增加。
（2）调查的第2种方案
1立柱；2圆盘；3剪切平台；4手柄；5角度调节器；6转动杆；7偏心套；8剪切刃；13底座
图22 一种板材剪切机
目前，随着生活水平的不断提高，人们对室内装修的要求越来越高，比如越来越多的人们选择地板作为装修材料，而在安装地板等板材时，需要根据实际空间对板材进行切割或剪切，以得到合适大小的板材。现有的板材剪切设备多为电锯，利用电锯切割时会产生大量的锯末粉末，粉末会造成环境污染，同时电锯产生的噪声也会对环境产生影响。为此人们也提出了一些板材切割机，其利用手柄控制切削刃下降，从而将板材切割。但是该种切割机存在的缺陷是，使用一段时间后切削刃产生磨损，由于工作台始终设定为固定高度，切削刃磨损后会导致板材不能完全剪切下来，此时需要修理或重新更换切削刃，大大降低了板材的切割效率。
上图22是一种板材剪切机，包括两个立柱、剪切平台、转动杆、剪切刃和底座，剪切刃位于两立柱之间，剪切平台与立柱垂直，剪切平台放置在底座上，立柱穿过底座，且其底部设有圆盘，圆盘位于底座的下方，转动杆的两端与立柱之间通过转动件连接，其中，所述的立柱呈空心管状，立柱内设有实心导向柱，导向柱的顶部设有转动件，其底部连接有弹簧，弹簧的另一端与立柱底部的圆盘连接，立柱的内侧即朝向剪切刃的一侧设有开口，对应的实心导向柱处设有凹槽，剪切刃的左、右两端面设置分别设置在两立柱的开口和实心导向柱的凹槽内，并且在开口和凹槽内上下滑动。其结构简单，操作方便，并且工作台高度可调。
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