免费在线 剪板机基本性能参数 2.1 剪板机规格与技术特征 板材长度 6000--12000mm 板材宽度 1000—2500mm 板材厚度 630mm 板材强度极限 640N /m ㎡ 板材延伸率 17 ℅ 上刀刃倾角 2 °13′ 上下刀刃间的间隙 1mm 刀刃磨钝系数 1.2 曲轴半径 105mm 剪刀开口度 210mm 剪刀长度 2500mm 每分钟剪切次数 3-7 次/min 2.2 剪板机基本性能参数 决定剪板机性能的主要有： 剪板机的剪切力， 压料力， 剪切角和上刀片的行 程量。 2.2.1 剪切力确定 斜刃剪板机的总剪切力比平刃剪板机的小， 它包含三个组成部分： 基本剪切 力；被剪下部分板料的弯曲抗力以及板料在剪切区变形的弯曲抗力。 总剪切力与 剪切角的关系接近反比例，即随着剪切角的增加而减小。 2 h tg 1 P k 0.6 (1 Z ) N zh b 5 tg 0.6 5 1 10 5 2 b y X 式中 k ——刀片的磨钝系数， k=1.2 b b N/m ㎡ ——被剪金属的抗拉强度 =640 5 ——被剪金属的伸长率 5 =17℅ h ——被剪板厚（毫米） h=30mm ——剪切角（度） =2° 13′ △——刀片间隙（毫米）△ = 1mm y ——刀片间隙的相对值， y=△/h C ——压料脚轴线到下刀刃的距离（毫米） ，从表 2-2 中查得 C=90 X ——压料脚距离的相对值， X=C/h=3 Z ——弯曲系数，取 0.95 表 2-2 压料脚轴线到下刀刃的距离 h （毫米） 2.5 ～6.3 10～ 12.5 16～32 C （毫米） 65 70 90 P 因此 zh =3.54 ×10 ⒍N 2.2.2 压料力的确定 在剪切过程中，上刀片对板料作用着一个向前的水平推力 T。为防止板料的 位移，压料力必须使板料顶面和底面上产生的水平方向摩擦力大于 T。 剪切开始， 上刀片的切入深度达到被剪板厚的瞬间， 板料顶面和底面产生的摩擦 力均为 F ( P P ) 1 zh y N; 当剪切接着来进行超过上述瞬间，则板料顶面摩擦力为 F P 2 y N ； 而板料底面的摩擦力仍然不变 F F T 1 2 ; P T=0.3 zh N ； ( P 2 P ) 0.3P 因此 zh y zh ， 当 0.15 时， 1 P P y zh 2 N 应该说，压料力随总剪切力增大而增大。 但是压料力和被剪板宽也有一定关 系，当剪切板宽较大时离开剪切区域较远的压料脚的作用不大。 为此，总压料力 为 1 b P P y zh 2 2500 N 式中 b——被剪板宽（毫米） P 带入函数值，得到 y 值为 1.57 10 ⒍N 2.2.3 剪切角的确定 从剪切力的公式能清楚的看到， 剪切角增大则剪切力下降， 从而减轻机器 的重量。但剪切角增大带来的最不利的后果是窄条料的严重扭曲， 其次是增大刀 架的行程量（也就是增加机器的高度和减少每分钟行程次数） 。 通过对比国内外剪板机的主要参数，决定把剪切角定为 3°。 2.2.4 上刀片的行程量 上刀片的行程量主要与剪切角和被剪板宽及板厚有关。 剪切板料所必需的最 小行程量由下式决定： / S h btg S a b mm 式中 h’——最小开口距，即上刀片在上死点位置时工作台面到上刀刃之间 的距离（毫米） b ——被剪板宽（毫米） 2500 S b ——刀片超越量（毫米） ，查阅表 2-3 表 2-3 刀片超越量 h （毫米） ≤6.3 10 ～16 20 ～32 40 ～60 当 h’不 3 ～8 10 15 20 S b （毫米） 可调时 当 h’可 10～ （-6 ） 10～（-16 ） 15～（-32 ） 20～（ -60 ） 调时 S h’通过查阅资料得到值为 20～25mm，取值为 20mm，因此得到 a 值为 165mm 3 剪板机机械设计 3.1 整体设计 3.1.1 方案选择 1. 物理运动剪板机 (1) 下传动剪板机 被剪板厚≤ 6.3mm的剪板机多采用机械下传动结构，它具有机器高度小，垂 心低和重量轻的特点。 (2) 单边齿轮传动的剪板机 物理运动的剪板机大部分采用这种结构，即最后一级齿轮装在曲轴的一端。 结构最简单，但是曲轴很长，制造和装配都很难。被剪板厚≥ 25mm时可 考虑用双边齿轮传动的形式。 (3) 双边齿轮传动剪板机 对于大规格的剪板机， 长曲轴的锻造和机械加工都十分艰难。 如果采用双边 齿轮传动，其传动部件的重量要比单边齿轮传动的减轻 20～30% (4) 蜗杆传动剪板机 蜗杆传动由于传动比较大，因此传动链缩短，结构紧密相连，机器高度降低。此 外蜗杆传动具有传动平稳、 噪音小的优点。 国产剪板机曾经采用过这种结构， 但 是蜗杆传动效率较低， 制造和装配困难。 特别用在大规格的剪板机上， 损耗功率 就显而易见地增大。 而且维护和修理业困难， 因此没有正真获得广泛的采用。 一般适 用于被剪板厚≤ 13mm的剪板机。 #所以采用单边齿轮传动的剪板机。 剪板机工作原理： 上刀片固定在刀架上， 下刀片固定在下床面上， 床面上安 装有托球， 以便于板料的送进移动， 后挡料板用于板料定位， 位置由调位销进行 调节。 刀具 剪板机的下刀片都具有四个刃。 刀架沿前倾直线运动的剪板机上刀片能具 有两个刃或者四个刃。 刀架沿弧线运动的剪板机上刀片只宜有两个刃， 而且必须 将上刀片用螺钉或者垫片调整为一个空间曲面， 因此上刀片的长度尽可能增大以 减少接缝数。如果接缝处调整不当将导致刀具磨损的加剧和被剪板边偏差的增 大。 刀片顶面应稍低于工作台面，偏差为 -0.20 毫米。 国产剪板机刀片材料常用 6CrW2Si，（热处理后硬度为 RC58-60)。T7A,9CrSi ， Cr12P1，Cr12Mo和 Cr6VP也可作刀片的材料。国外实验用硬质合金 BK15或 BK20 镶在剪刀片上来提高两次刃磨的间隔时间。 刀片的尺寸参阅下表 3-2 表 3-2 刀片尺寸 被剪板厚 h （毫米） 刀片尺寸 T*H （毫米） 螺孔直径 d （毫米） 1～2.5 20*60 13 4～16 25*80 17 20～25 32*120 22 32～40 45*150 33 由于物理运动剪板机在一个工作循环内， 工作负荷是由小骤增， 突然到达最大 后又渐渐减少的冲击过程，其中有超过一半是空行程 ! 所以，根据这一特点，机 械剪板机在其传动轴上一般都设有飞轮 ! 这是由于飞轮在空程内加速后贮存能 量，以备在剪切工况时， 通过降低转速释放部分能量来帮助主电机克服尖峰负荷 完成剪切 ! 飞轮输出的能量： 式中： J-- 飞轮的转动惯量， W1--飞轮的初始角速度，弧度 /s W2--飞轮降速后角速度，弧度 %)/s 在飞轮转动惯量不变的前提下，飞轮的转速是影响能量输出的唯一因素 ! 所以， 从设计的角度来说， 为保证输出的能量不变， 往往通过提高飞轮的转速， 并减小 在剪切过程中转速的降低， 尽量去减小飞轮的转动惯量 （即减小飞轮的尺寸）来 实现 ! 但飞轮降速时，电机的转速也会随之下降，这样，电机的工作电流将成比 例地增加，从而使电机的工况恶化，甚至会出现死机或烧坏电机的现象 ! 那么，如 何确定飞轮的转动惯量和转速， 从而合理地选择主电机功率和转速以及两者的降 速比，成了专业设计人没办法定量确定的一个难题 ! 飞轮转动惯量的确定 由于有了飞轮装置这部分储存和释放能量的作用 ! 所以作用在电机轴上的实际扭 矩，一部分由电机负担，而另一部分由飞轮负担 ! 因此，在设计机械剪板机的过 程中，根据所定型号的剪切功和转速等参数， 应首先确定好飞轮的转动惯量， 再 来选取主电机 功率的大小及转速，达到降低能耗的目的 ! 飞轮的降速率： 式中： 飞轮的降速率， % 飞轮的初始转速， r/min 飞轮降速后转速， r/min 无论剪板机上的飞轮是在电机轴上，还是通过皮带驱动飞轮（即大皮带轮） ，它 的降速率应基本等于主电机的降速率 ! 如前所述，为了尽最大可能避免主电机工作电流的急 骤增加，甚至烧坏电机的情况出现，其降速率必须控制在一定的范围内 ! 根据行 业规定和生产实践经验， 主电机降速率应控制在 15%以内，一般取 14%! 那么，根 据式（ ! ），在能量一定的情况下，首 先要确定飞轮的初始转速（角速度） ，才能确定飞轮转动惯量的大小，飞轮转速 的平方与飞轮转动惯量成反比，飞轮的转速越高，转动惯量就小 ! 在实践中，经 过皮带传动后的飞轮往往比电机的转速低，其转速在 280~460r/min 之间；而直 接安装在电机轴上的飞轮与电机同速 ! 选取 4 级电机时，转速在 1420~1485r/mi n 之间；选取 6 级电机时，转速在 960~985r/min 之间，由式（ ! ）可推导出飞 轮的转动惯量： 3 主电机功率的确定 应用飞轮装置后， 就可选用容量较小的电动机， 主电机的功率就可以按剪切时 的平均功率来计算 . 其具体数值取决于剪板机在一次行程中所消耗的能量和时 间： 式中： 剪板机一次行程完成满负荷所需的能量， kg.m 行程数利用率 空行程次数，次 /min 上式中，空行程次数 与 相乘等于该机床在满负荷条件下的剪切次数，也是 机床给定的另一个主参数根据行业规定及实践经验，行程利用率基本符合表 1的 规定 ! 由此可见，只要能确定剪板机在一次行程完成满负荷所需的能量， 就能确定 剪板机的功率了 ! 一次行程完成满负荷剪切所作的功 式中： 曲柄- 连杆机构等摩擦力臂， m 压料力， kgf 压料行程， m

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