机械毕业设计（论文）-双边圆盘式剪切机的设计【全套图纸】 .doc

内蒙古科技大学毕业设计说明书第一章 绪 论11我国窄带钢生产现状及产品结构的调整1.1.1 我国窄带钢行业的发展现状 钢材按外形可分为型材、板材、管材、金属制品四大类。其中，板材是一种宽厚比和表面积都很大的扁平钢材。按厚度不同分薄板（厚度25mm）三种。钢带就包括在钢板类内，是宽度一定而长度极长的带状钢材，大多卷成卷。宽度不小于600毫米的是宽带钢，宽度小于600毫米的为窄带钢。按照成型的方法不同，窄带钢有冷轧窄带钢和热轧窄带钢之分。2005年1月开始钢铁行业在全国范围内推行新的统计指标体系，钢材品种从18个大品种细化为22个大品种，调整了型材分类、细化了板带材分类。其中，板带材中的特厚板、中厚板、薄板、钢带4个品种调整为特厚板、厚板、中板、热轧薄板、冷轧薄板、中厚宽钢带、热轧薄宽钢带、冷轧薄宽钢带、镀层板带、涂层板带、热轧窄钢带、冷轧窄钢带12个品种。而在钢铁工业协会和国研网的统计中，2004年开始，对热轧窄带钢和冷轧窄带钢有了专门的统计，见表1。表1 20042006年窄带钢行业生产变化情况 单位：万吨年份窄带钢热轧窄带钢冷轧窄带钢钢协数据国研数据钢协数据国研数据钢协数据国研数据20042397.972009.092092.931736.41287.04272.6820053407.193108.113013.252690.05393.94418.0620064102.06 -3640.81-461.25根据国研网的统计，2004年我国共生产窄带钢2009.09万吨，其中，热轧窄带钢1736.41万吨，占86.43，冷轧窄带钢272.68万吨，占13.57；2005年窄带钢产量 超 过3000万吨并达到3108.11万吨，其中，热轧窄带钢产量2690.05万吨，占85.66，冷轧窄带钢产量418.06万吨，占13.45；2006年窄带钢产量继续攀升，并突破4000万吨，其中热轧窄带钢产量突破3000万吨并达到3640.81万吨，占88.76，冷轧窄带钢产量461.25万吨，占11.24。可以看到，虽然热轧窄带钢的生产被列入国家限制发展行业范围内，但我国窄带钢产品中的冷热轧比仍在下降，产品结构矛盾进一步突出。很显然，我国窄带钢产量逐年增长的动力完全来自其不断增长的社会需求。以表观消费量表示。2004年我国窄带钢的需求量为2056.54万吨，其中热轧窄带钢消费量1741.98万吨、冷轧窄带钢消费量314.56万吨，分别占窄带钢总需求量的84.7和15.3；2005年窄带钢的需求量同样突破3000万吨，热轧窄带钢和冷轧窄带钢分别消费2658.13和419.22万吨；2006年，窄带钢的功效双双突破4000万吨。表2 单位：万吨年份窄带钢热轧窄带钢冷轧窄带钢表观消费量供需缺口表观消费量供需缺口表观消费量供需缺口20042056.53-47.451741.98-5.57314.56-41.8820053077.3530.762658.1331.92419.22-1.1620064005.8696.203575.5865.23430.2830.97资料来源：国研网、中恒远策收集我国的窄带钢行业一直存在着一定规模的供给缺口，2004年为47.45万吨。随着我国窄带钢产量和出口量的大幅上涨，2005年窄带钢行业开始出现需求缺口30.76万吨，2006年这一缺口继续扩大到96.20万吨。也就是说，随着我国窄带钢产能的扩大，窄带钢行业已经进入供大于求的发展阶段，随之而来的将是更加激烈的市场竞争。那么，如上表2 20042006年窄带钢的需求及其缺口变化情况整理过技术进步和产品结构的调整，实现在巩固原有消费市场基础上新兴市场的开拓将成为各大窄带钢尤其是热轧窄带钢生产企业需要认真思考的问题。 1.1.2产品结构的调整 目前国外现有的热扎窄带钢生产线以扎制优质合金钢为主，面向深加工企业的窄带钢产品供不应求。而我国大量的窄带钢产品为普通碳钢，主要用于焊管及冷弯型钢行业，近年市场供大于求的现象愈趋严重。所以，窄带钢生产企业必须根据市场需求调整优化产品结构，不断开发焊管，冷弯型钢行业以外的用于深加工的新品种，填补窄带产品的市场空白。就目前市场状况，窄带钢产品结构的调整可以两方面进行：一是大力开发优质碳素钢、低合金钢、深冲钢、不锈钢等新品种；二是大力开发薄、宽规格的新品种，在使用产品厚度达到12-15mm的同时，改善带钢的表面质量，从而代替冷扎产品。热扎宽带钢扎机虽装备水平高，生产规模大，但与窄带相比生产成本相对较高。所以，小家电、小五金、刀具量具等“微细型”深加工企业，只要质量能满足要求，采用窄带钢作为原料比宽带钢更合适，窄带钢的成材率及产品质量均不如宽带钢，但目前相当多的窄带钢生产线技术改造后成材率已达95%以上，有的甚至达到97%。可见窄带产品结构的调整能否达到预期目标关键在质量，若能使窄带钢在尺寸精度、表面质量及组织性能等方面均得到明显改善，则其市场必将拓宽，企业效益也将明显提高。深加工企业所需带钢对其组织性能、尺寸精度、表面质量等要求较高，且钢种多为超低碳钢，低合金优质钢、高碳钢、高锰钢和低合金高强度钢，市场需求量每年达300万吨。我国窄带钢生产厂家若能据此调整产品结构，不断开发新品种，则不反可使我国在钢材资源利用上趋于合理化，而且可降低深加工企业的生产成本，同时也能将明显提高窄带钢行业的经常效益。但在窄带钢生产线扎制上述产品时，需采取相关的技术措施，并需要对现有工艺设备进行必要的改造。1.2我国窄带钢生产状况与市场演变趋势分析 业内人士最近指出，在国外窄带钢生产逐渐减少的情况下，我国到目前为止，窄带生产不但没有减少，反而增加，说明其仍有生存空间。其原因是多方面的，主要有如下几方面： 1市场需求层次多样 我国宽带轧机虽已具有一定规模，但总体讲我国轧材生产还是长材多，板带少。国内众多的中小型焊管机组，冷弯机组，窄带冷轧机选择热轧窄带钢为原料，可以满足市场要求。只有对带钢精度要求特别高的才选择热轧纵剪带钢。 2纵剪热带售价高 无论国内外，热轧纵剪带钢的价格要高于宽带卷价格的3%-4%，这主要是为了补偿纵剪环节的消耗(电耗、设备折旧及维修费、人工费等，约100元/吨)，目前国内市场纵剪带钢售价比热轧窄带钢高200-300元/吨，甚至更高。 3窄带钢吨材投资低 与热连轧宽带轧机相比，热轧窄带轧机设备简单，能全部国内制造，投资费用低，吨材投资不到1000元/吨，是热轧宽带及纵剪投资的一半左右，因此易于建设投产。 4窄带生产成本低 热轧窄带生产尽管成材率低(个别的接近热轧穿带轧机)，但窄带轧机使用价格较低的方坯或矩形坯，其国内市场价比板坯约低100元/吨(国外方坯比板坯低10-15美元/吨)，坯料的差价补偿热轧窄带钢成材率低造成的金属损失的费用(约30元/吨)尚有余。 热轧窄带的燃料、劳动力、轧辊等消耗相对高，是窄带成本增加因素。但是我国目前，特别是他方企业工资水平低，窄带轧辊便宜，有些企业甚至使用低价燃料等，因此这些影响成本上升的因素，使成本上升并不明显。 由于窄带钢吨材投资低，其成本中的折旧费低，维修费及财务费等均低，上述因素造成窄带钢生产成本比一般宽带纵剪至少低200-250元/吨。 有的窄带钢生产企业还自身配有冶炼、连铸系统，可使用自产的更为便宜的原料钢坯。因此热轧窄带钢售价比热轧纵剪带钢便宜200-400元/吨以上也有利可图。因此热轧窄带钢在目前颇有竞争力，很有生存空间。 宽带冷轧机轧速高、产量大，适于生产低碳软钢及高强度钢等，而冷轧窄带钢轧机适于生产弹簧、碳工、低合金钢带、捆扎带、自行车用带、也具有一定优势，能满足批量小，品种多等要求。 分析认为，目前窄带钢生产的经济效益是现实的，但并不能说窄带轧机是生产带钢最先进的工艺装备，其不足的地方是劳动生产率较低，产品精度较差，环保状况不好。今后随着我国钢铁企业装备水平不断提高及工艺优化，产品结构优化，工资水平提高，环保要求严格等，这些因素皆不利于窄带钢生产发展。有可能再过一段时间后，我国窄带钢生存空间将会相对变小，将同国外状况类似逐渐减少，那些竞争力差的窄带轧机有可能遭到淘汰。但也应当指出，这种减少将是逐步的，可能不会很快。1.3我国带钢市场未来发展特点分析1 热扎带钢产量增长快速,存在供大于求的可能.到今年我国带钢产量在2500万吨左右,随着新项目的增多,到2006年生产能将达到3900万吨,产量将在2800万吨左右.虽然今后几年我国带钢市场需求仍会有较大增长,但估计到今年市场需求也紧在2500万吨,且由于热扎带钢的下游项目如冷扎带钢的产能不足,将会引起热扎带钢市场形成供大于求的局面。2 中宽带钢生产规模将不断扩大。我国市场对带钢的需求呈多层次，以前我国500mm以下窄带钢和100mm以上的宽带钢均有较大供应量，但在520-900mm宽度间的带钢供应不多。目前我国在建带钢项目中以中宽带为主，今后几年我国将新增中宽带产能近千万吨，所以这个宽度范围的带钢供应很快就会被弥补。而随着中宽带钢扎制技术的提高及宽度的延伸，未来中宽带将占据一部分宽带钢的市场份额。同时由于中宽生产规模的扩大，企业间的竞争也将会越发激烈。3带钢市场将受到薄板市场和建材市场的双重影响。窄带钢作为宽带钢的过度产品，其需求在一定程度上受薄板市场影响。如果薄板市场价格上涨，则部分需求会转向带钢，反之有些企业则会选择宽带钢。同时由于生产带钢的坯料一般可以用于生产建筑钢材，而且许多带钢企业也拥有棒材生产线，所以当国内建筑钢材市场价格出现波动时，这些钢厂可以用钢坯流向来调整带钢和棒材的生产，进而影响带钢产量。另外带钢很大一部分被用来制造焊管和型材，所以带钢价格受线材、型材等建筑钢材市场走势的影响会较大。4热扎带钢的延伸产品未来会有一定市场空间。目前我国冷扎宽带钢和镀层类薄板的市场需求很大，但国内产能严重不足。而带钢作为我国薄板产能不足的补充产品，如果能利用热扎带钢增加冷扎带钢和镀层类带钢的产量，不仅可以提升带钢的附加值，而且也可以很好地弥补我国此类宽带产品产能不足，毕竟市场需求较大。特别是用热扎带钢生产冷扎带钢和镀层带钢成本相对于宽带钢较低，这对生产低端产品的用户是具有较大吸引的。而要想生产热扎带钢的延伸产品，拓展市场空间，就必须注重热扎带钢的开发来为冷扎带钢提供原料。目前，我国热扎带钢以普通碳素钢为主，优质碳素钢（t8、t10a、45#等）和部分合金钢如65mn、40mn等少量较少，这将是热扎带钢企业在品种方面一个努力的方向。5生产带钢的经济效益仍会存在较长时间。在我国目前的国情条件下，板材类的需求仍会保持多层次，同时带钢的生产技术和品种质量水平也会有所提高，到2010年前我国小五金、自行车等行业选用带钢的比例仍会保持相当规模，但今后随着我国钢铁企业薄板的生产规模不断扩大，装备水平和工艺技术水平的不断提高和产品结构的优化，带钢生产的发展空间将会缩小。那些竞争力差的窄带扎机有可能遭到淘汰，2010年后，中宽带生产线也会逐步减小，带钢所占我国薄板带的消费比例将降低。1.3.1提高轧机的装备水平在提高轧机装备水平方面有以下特点：1 将现有的二辊和四辊不可逆式轧机逐步改造成四辊可逆式轧机，实行带张力轧制和卷曲，以简化操作和使轧制过程稳定，从而提高轧制精度和产品质量的控制水平。2 将条件好的厂或车间的单机逐步改造成连轧机，以提高生产率和改善产品的质量。3 加紧改造和建设一批具有大压下和极强板形控制能力的新型轧机，如hc轧机和异步轧机等。4 逐步实现单机自动化和计算机控制，对轧机进行精确的调整和对轧制过程进行实时调节，以大幅度地提高产品质量的控制水平。1.3.2 提高厂（车间）的总体装备水平在这方面，可采用连续（半连续）卧式酸洗机组进行酸洗，采用装备水平比较高的轧机进行轧制和平整，采用连续式（光亮）退火炉进行退火等等，只有提高整个厂（车间）的总体装备水平，并使各个工序的装备水平相互匹配，都有可能生产技术水平。1.3.3 加强和应用现代化的检测手段应积极采用先进的现代检测手段，对设备、生产过程和产品质量等进行精确的检测和监督。只有这样，才能不断地改进和完善工艺制度，提高生产技术这一点，对高、中碳钢和合金钢带生产来说，尤为重要，改善和建设高精度轧机应根据具体情况，对我国的冷轧机窄带钢轧机进行合理的分工，迅速改造和建设一批高精度轧机，专门用来生产小批量、多品种的高精度、高强度带钢，以满足特殊行业的用材的需要。在这方面，冷轧宽带轧钢机是无能为力的，应是冷轧窄带钢轧机技术改造和发展的重要方向之一。1.3.4 精整机组 按其用途，连续精整机组大体可分为准备机组、作业机组和成品机组三大类。 准备机组：用来处理加工作业线作准备的机组。主要是进行重卷、修边等工序。重卷是为了满足作业机组的卷径要求，小卷焊成大卷，松卷卷成紧卷。修边是为了防止带钢在以后轧制中出现裂纹；同时还可对带钢两边的缺陷进行修边。 有时为了满足出厂规格，对成品要进行卷。这样的重卷机组不应属于准备机组。 成品机组：用来完成将作业机组已处理加工的成品带卷进行剪切、脚直、涂油及成品包装等工序。对热轧厂来说，热轧卷就是成品。因此，成品机组还应包括热轧带卷的平整分卷、纵切、横切等工序的作业机组。1 纵切机组（分条机组）：用来把成卷宽带钢，分切成几条窄带钢。2 横切机组：用来把成卷带钢，剪成一定定尺长度的钢板。3 矫直机组：用来矫平带钢，使带钢的表面获得所要求的平整度。目前在连续矫直机组中，常采用辊式矫直机、张力辊组联合矫直机、张力辊组联合矫直设备、连续拉伸矫直设备及连续拉伸弯曲矫直设备等。4 涂油机组：用来对带钢表面涂油，以防止带钢表面生锈。5 磨光机组：用来对带钢表面或两侧边进行磨光，以获得良好的带钢表面，满足用户的要求。6 包装（捆扎）机组：用来包装钢板的包装机组；用来捆扎成成卷带钢的捆扎机组。目前包装（捆扎）工作大部分实现自动化和半自动化。1.4双边剪的类型和作用1.4.1 双边剪的类型双边剪按其用途和构造可分为两大类：两对刀盘的和多对刀盘的。两对刀盘的只用来剪切带材的边部，故称切边圆盘剪或切边剪；多对刀盘的圆盘剪在剪切带材边部的同时并将带材纵切成多条较窄的带材，故称为分条双边剪或分条剪。按双边剪的传动方式又有拉剪和动力剪之分；所谓拉剪，即刀盘没有传动装置，直接由机后的拉力辊及卷曲机等设备将带钢拉过的圆盘剪进行剪切；横剪或纵剪机组里的圆盘剪均在传动系统中将装有离合器，使用时可根据情况由离合器脱开传动装置，使其按拉剪工作。1.4.2 双边剪的作用双边剪通常设置在精整作业线上，用来将运动着的钢板的纵向边缘切齐或切成窄带钢。根据其用途可分成两种形式：剪切板边的圆盘剪和剪切带钢的圆盘剪。剪切板边的圆盘剪每个圆盘刀均悬臂地固定在单独的传动轴上，刀片的数目为两片，这种圆盘剪用于中厚板的精整加工线、板卷的横切机组和连续酸洗等作业线上。剪切带钢的圆盘剪用于板卷的纵切机组、连续退火和镀锌等作业线上。这种圆盘剪的刀片数目是多对的，一般刀片都固定在两根公用的传动轴上，也有少数的圆盘剪刀片固定在单独的传动轴上。双边剪在连续剪切钢板的同时对其切下的板边要进行处理，通常在圆盘剪后面设置碎边机，将板边剪成碎段送到专门的滑槽中去。此外，对于薄板边也有用卷取机来处理的，其缺点是需要一定的手工操作，卸卷时要停止剪切等。为了使已切掉板边的钢板在出圆盘剪时能够保持水平位置，而且边则向下弯曲，往往将上刀片轴相对下刀轴移动一个不大的距离，或者将上刀片直径做得比下刀片小些，此时，被切掉的板边将剧烈的向下弯曲。为了防止钢板进入双边剪时向上翘曲，通常在双边前面靠近刀片的地方装有压辊。1.5双边剪的结构不同机组中的双边剪因操作要求不同，结构上也略有区别。切边剪主要在酸洗、镀锌和横剪等机组上，用以剪切带钢的两个侧边。双边剪上只安装两对悬臂的刀盘。两对刀盘分别装在左右机架的上下刀轴上，传动装置通过一根长轴传动左右机架内的齿轮，带动上刀盘旋转而进行剪切。分条剪主要用于纵剪机组，剪机上装有刀盘多对。传动装置通过万向联轴器转动上下两根刀轴进行剪切。上述两种双边剪形式虽不同，但结构大致相同，它们都由左右机架，上下刀轴，底座，移动机构，传动装置和调整机构等组成。1.6中小型带钢纵剪机组设备组成1.6.1纵剪机组的设备组成纵剪机组主要用于带钢的切边和分条，以满足用户对带钢不同宽度的要求。纵剪机组的设备组成与其工艺水平有关，机械化与自动化程度较高，全液压操作的机组应包括以下主要设备：开卷机、对中机构、圆盘剪、卷取机及电气、液压系统等。对中机构与圆盘剪之间的距离一般应在设备允许的前提下尽量短，以加强对带钢的导向作用，圆盘剪与卷取机之间的距离一般作为活套区，用于储存卷取机前下垂的带钢，主动剪时也用于缓冲带钢。为解决圆盘剪与卷取机的同步问题，其间还没有带钢长短的反馈装置。由此，活套区的确定主要应考虑所需储存带钢的长度，保证带钢不产生弯曲塑性变形。为减少被动剪切精度的影响，还要考虑卷取机在卷取带钢时受压臂分盘的影响，不能使带钢边部产生太大的散射角。故活套区长度应不小于58mm。不同规格的剪切机组，工作方式有所不同。当剪切带钢的厚度s67mm时，宜采用综合剪切方式，以避免卷取机及拖动电机过于庞大；1.5mm=s=67mm时，可以采用被动剪切方式。1.6.2典型设备的作用以及结构参数的确定1开卷机：用于支撑，转动钢卷，并使其开卷，其类型有双锥头开卷机，双柱头开卷机和悬臂式开卷机三种。其中，双锥头开卷机适应性较强。此开卷机结构简单，维修方便。每个锥头的横向移动靠液压或机械传动机构。其中，制动器用于保证工作时不散卷；传动机构作为开卷的动力。主动剪切时开卷速度应与主机匹配，被动剪切时取612m/min即可。2 对中机构：位于圆盘剪之前，将带钢对准圆盘刀，以便在工作时不跑偏，并随带钢的位置随时调整。工作时多为双动力操作，可先夹紧带钢，再让带钢左右移动，使带钢对准圆盘刀。3 圆盘剪：是生产线的主机，用来完成对带钢的切分。切分刀具为圆盘刀，其直径的大小取决于被剪切带钢的厚度，同时还要考虑刀的重磨量，主轴的直径及两主轴的轴承座尺寸等因素，一般在满足切分要求的前提下圆盘刀的尺寸应尽量小，以保证刀的加工精度。上下圆盘刀工作时一般相互重叠，其重叠量与剪切带钢厚度及材质有关。上下配对剪切的两刀片的侧向间隙取代钢厚度的0.030.07倍，但不应小于0.01mm。4 卷取机：其作用是将所剪切的带钢收集成卷，主要由传动机构和卷筒组成。传动机构动力的选择随剪切机组的工作方式不同而异，采用被动剪切或综合剪切方式时，卷取动力主要由剪切阻力和开卷阻力决定。被动剪切时，全部阻力均由卷取机承担；采用综合剪切方式时，卷取机只承担全部阻力的1/23/4，其余由圆盘剪承担。中小型纵剪机组的设计是一个复杂的过程，合理地确定剪切机组的工艺布置、设备结构形式及设备参数又是设计中非常重要的工作。1.7 双边剪的类型与作用1.7.1 双边剪的分类双边剪广泛用在板、带生产车间各辅助机组中，如横剪机组、纵剪机组、重卷检查机组、酸洗机组、镀锡机组及焊接机组等。双边剪按其用途和构造可分为两大类：两对刀盘的和多对刀盘的。两对刀盘的圆盘剪只用来剪切带材的边部，故称切边圆盘剪或切边剪；多对刀盘的圆盘剪在剪切带材边部的同时并将带材纵切成多条较窄的带材，故称分条圆盘剪或分条剪。按双边剪的传动方式又有拉剪和动力剪之分；所谓拉剪，即刀盘没有传动装置，直接由机后的拉力辊及卷取机等设备将带钢拉过圆盘剪进行剪切；如某厂1700冷扎酸洗机组的圆盘剪。横剪或纵剪机组里的圆盘剪均在传动系统中装有离合器，使用时可根据情况由离合器脱开传动装置，使其按拉剪工作。1.7.2 双边剪的结构分析不同机组中的双边剪因操作要求不同，结构上也略有区别。切边剪主要用在酸洗、镀锡和横剪等机组上，用以剪切带钢的两个侧边。圆盘剪上只安装两对悬臂的刀盘，两对刀盘分别装在左右机架的上下刀轴上，传动装置通过一根长轴传动左右机架内的齿轮，带动上刀盘旋转而进行剪切。分条剪主要用于纵剪机组，剪机上装有刀盘多对。传动装置通过万向联轴器转动上下两根刀轴进行剪切。上述两种圆盘剪形式虽不相同，但结构大致相同，它们都由左右机架，上下刀轴，底座，移动机构，传动装置和调整机构等组成。1机架圆盘剪的两个机架都是左右对称布置，刀盘，上下刀轴和调整机构都装在机架上。机架均为框架式或箱形焊接结构，易于制造，成本较低，框架式机架用于分条剪时，采用工字钢和钢板焊接而成，机架较窄，两个刀轴有两个轴承座分别装于左右机架之中。机架上可设有刀盘重合度调整装置和作业线高度调整机构。机架下部装有滑块调整装置。在生产率高的机组中，剪刃摩擦较快，需要经常更换，缩短换刀时间对提高作业率有很大意义，所以切边拉剪机上采用了旋转机架换刀。为了剪切各种不同宽度的带钢，圆盘剪一般均有机架移动装置，用以调整两对刀盘的开口度，机架移动装置由带减速器齿轮的电动机，电磁离合器和带有左右螺纹的螺杆及螺母组成。调整机架开口度时，电动机带动螺杆使左右机架对称于机组中心线离开或移近，滑轨上装有宽度标尺，操作时可按标尺上的读数进行调整。底座上还装有行程开关，控制机架间移动的最大和最小开口度。作业线高度调整如图1.1图 1.1 作业线高度调整机构示意图1.固定底座；2.活动底座；3.机架移动机构；4.调整螺母；5.螺杆；6.下刀轴轴承座2机架移动装置为了能剪切不同宽度的板带材，设有机架移动机构装置，用以调整刀盘的间距用更换定距套和刀盘来实现。机架移动装置可手动和机动（液压马达）操作，如图1.2。图1.2 机架移动装置示意图1.丝杠； 2.丝母；3.支座；4.液压马达；5.连轴器；6.索紧螺母；7.活动底座 手动机构由手轮、丝杠（1）、丝母（2）、联轴器（5）等组成。当手动调整机架刀盘开口度时，手轮旋转扭动丝杠（1）带动丝母（2）、联轴器（5）等，拉动左侧机架，使刀轴脱开左机架轴承，移动过程是离开或移近机组中心线。滑轨上装有刻度标尺，操作时可按标尺上读数进行调整。当机动调整时，开动液压马达(bm1-80)(4)驱动，即可完成上述动作。3上下刀轴上下刀轴为固定刀盘的主要部件。切边剪和分条剪的刀轴结构不同。切边剪的刀轴为悬臂式，上下刀轴各有两个轴承，轴承之间的传动齿轮。广泛采用液压螺母将刀盘固定在刀轴的端部，这种螺母使用方便可靠、结构简单。液压螺母中有油腔，配有密封圈和压环，槽的一边配有一个带单向阀的注油嘴，另一边有一个减压螺钉。锁紧刀盘时，先将刀盘装在刀轴上，将液压螺母安装在刀轴上并拧紧到螺母与被压件之间的空隙不大于s值的位置。为提高作业率，适应剪切不同宽度带材的要求，分条圆盘剪一般使用两套机架（包括左右机架和上下轴），一套在作业线上工作，另一套则在作业线外换装刀盘与调整。为猜装方便，传动装置的万向联轴器与机架的上下刀轴采用快速装拆的离合器联结。分条剪和切边剪刀轴传动装置的结构略有不同，分条剪刀轴的传动装置由电动机，减速分配箱，两根万向联轴器和快速离合器等组成。4双边剪调整机构刀盘重合度一般用调整上刀轴来控制，切边剪刀盘重合度调整机构系由减速器的立式电动机、分配圆柱齿轮、螺母和螺杆等组成，螺杆下端固定在上刀轴轴承座上面的方槽内。调整时，开动电动机使两个螺母同时旋转，螺杆则上下移动，同时也带动上下刀轴的轴承座移动，从而改变上刀轴与下刀轴的中心距。上、下刀轴的轴承座之间的弹簧用以消除螺纹间的自由间隙。切边剪重合度调整机构的传动方式除采用圆柱齿轮外，也可采用蜗轮蜗杆传动，蜗轮旋转螺杆，螺杆则在机架上的螺母中上下移动，并带动上刀轴轴承座上下移动。分条机的重合度调整机构由一台立式带减速器的电动机、圆锥齿轮对、旋转螺母和螺杆等组成。螺杆下端固定在上刀轴轴承座上面方槽内，由于机架能够将两机架上的圆锥齿轮用伸缩轴联接，则电动机使两机架的上刀轴的轴承同步上下移动，将刀轴上各刀盘的重合量调整到同一数值。切边剪刀盘侧向间隙一般由调整下刀轴的轴向位置来控制。分条剪的刀盘侧向间隙，是在更换刀盘时用中间隔套来确定，工作时不在调整。刀盘磨损后进行修磨时外径将减小，重新安装在减切机上，必须调整作业线的高度，才能保证正常剪切。调整量一般不大，也不频繁，通常采用手动斜楔调整机构，下刀轴轴承座的下面与斜楔配合，转动螺杆即能移动斜楔，改变下刀轴的高度。第二章 双边剪的主要参数2.1双边刀片尺寸40双边刀片尺寸包括圆盘刀片直径d及其厚度。双边刀片直径d主要决定于钢板厚度h，其最小允许值与刀片重叠量s和最大咬入角有下列关系d=(h+s)/(1-cos)。通常取咬入角=10o15o，（值也可根据剪切速度v来选取）如图2.1、2.2但实际上d/h变化很大，带材厚度超过6mm或薄带钢和极薄带钢的d/h变化则更大。按上式选刀盘直径是有问题的，因此双边剪刀盘直径常根据实际经验确定。图 2.1 双边剪切示意图2.2 双边剪刀片咬入角1与剪切速度v的关系曲线按表2-1、表2-2、表2-3选取。表2-1 剪切带钢时的刀盘直径，毫米 带 材 厚 度刀 盘 直 径热 扎31.26.354.512.7230320320400600冷 扎理论基础 m=n(m1+m2)+m3, 公斤.毫米式中： m作用在刀轴上的扭矩， 公斤.厘米; m1 一对刀盘剪切所需的扭矩， m1=pdsin, 公斤.厘米; m2刀盘轴支承中的摩擦扭矩， m2=pdf, 公斤.厘米其中 d轴承内径，厘米； f轴承摩擦系数； m3消耗于从活套中曳引带材的扭矩， m3=0.5pld， 公斤.厘米；其中 pl活套给于带材的拉力，公斤； n工作刀盘的对数；由手册查得 f=0.003;mm=2（78.80+0.68）+0=178.96n.m (在无活套的机组中m=0)。关系曲线如图3.2图3.2 圆盘剪刀盘重合量、侧向间隙与冷轧带钢厚度的关系曲线3.2电动机的选择电动机的选择范围应包括：电动机的种类、形式、容量、额定电压、额定转速及其各项经济指标等。而且对这些参数就综合进行考虑。选择电动机的容量是电力传动系统能否经济和可靠进行的重要问题。如果电动机容量大小，长期处于超载运行，造成电动机绝缘过早地损坏；如果容量过大，不仅造成设备上的浪费，而且运行效率低，对电能的利用也很不经济。因此，选择电动机时，首先就是在各种工作方式下选择电动机的容量。电动机功率的计算：滚动轴承效率联轴器带传动减速器；摩擦传动。 ； n=查机械设计师手册取 n=5.5 kw。考虑到实际工作环境经济性情况，选择一般异步电动机y（ip44）封闭式三相异步电动机。y系列电动机具有高效，节能，启动转矩大，性能好，噪音、振动小，可靠性高、功率等级和安装尺寸符合iec校准以及便用维护方便等优点。工作防方式：额定电压为380v；额定频率为50hz；使用海拔高度不超过1000mm；3kw及以下y接法，4kw以上为接法。y132s-4 封闭式三相异步电动机技术参数：额定功率为5.5kw；满载时转速为1440r/min；电流为11.6a；效率为85.5%；功率因数堵转电流为7.0a；堵转转矩为2.2；最大转矩为2.2；转动惯量为0.0214；质量为68kg。3.3带传动的设计计算已知参数： p = 11，kw； n.r/min; ,r/min设计计算项目设计计算依据结论工况系数k工作平稳，查表1.1计算功率/kw= kp6.05选v带型号根据v带选型图spa型小轮直径/mm推荐标准值100验算带速（m/s）v= n/60000,一般为525m/s7.54大轮直径/mm= n/n2,一般取标准值200从动轮转速/（r/min）= n/ n，720从动轮转速误差（- n2）/ n2应不超过0.05-0.04初定中心距a0/mm推荐：a0 =（0.750.8）（+）240初算带长lc/mm721.4 选定基准长度ld/mm查 表 800 定中心距 a280/mm=268/mm304 验算包角160单根带基本额定功率p/kw查表2.61传动比i2功率增量查表0.16长度系数k查表0.81包角系数k查表0.95单根带许用功率p/（kw）2.13v带的根数z4v带单位长度质量q/（kg/m）查表0.12单根v带的出拉力f/n286轴上的压力f/n1690第四章 双边剪传动系统的设计4.1传动方案的确定电动机 减速器 齿轮箱 联轴器 圆盘剪刀轴方案说明：1 高生产率的带钢剪切生产，要求设备尽可能地少维修或免维修，提高设备的利用率，为适应这一要求，剪切机的传动齿轮采用硬齿面齿轮。2 上下一对刀片的间距可通过上面的丝杆来调节。3 减速箱与齿轮箱内要有充分的润滑冷却。4.2传动齿轮的设计4.2.1 选择齿轮材料，确定许用应力 根据综合力学性能选用45钢表4.1 齿轮常用材料及力学性能材料牌号热处理方法强度极限屈服极限硬度hrc（齿面）45调质，表面淬火6473734050注：机械设计124页根据图表选取齿根的弯曲疲劳极限应力；根据图表选取齿面的接触疲劳极限应力为。（参考机械设计p125-p126）。4.2.2确定许用弯曲应力理论公式：其中： 试验齿轮的应力修正系数，取=2； 弯曲疲劳强度计算的寿命系数，取=1；弯曲强度的最小安全系数。取=1.6。 = 。4.2.3齿轮名义转矩t1的计算理论公式：n.m4.2.4载荷系数的选择 考虑齿轮的制造精度，取k=1.3。4.2.5 齿轮参数的确定初步选定齿轮参数：齿树；齿宽系数。由机械设计教材图5-38取 外齿轮的复合齿形系数y=4，；按表5-1，又考虑到硬齿面齿根弯曲强度取m=6。中心距: a=mz=640=240 mm;计算几何尺寸：d=mz=640=240; b=d=0.5240=120 mm.4.2.6校核齿面的接触强度转矩t=2764 n.m;齿面接触疲劳极限应力；齿面接触疲劳强度的校核公式为：；一对齿轮均为钢制，所以取弹性系数；则 =112。齿面许用接触应力 其中 s接触强度的最小安全系数，因为是重要传动，所以取s=1.4；接触的疲劳强度计算的寿命系数，一般取=1； 工作硬化系数，两齿轮均为硬齿面，故取=1；则 =，满足，故符合要求。4.2.7几 何 尺 寸 的 计 算名称代号计算公式备注模数m根据强度计算或结构需要而定6压力角分度圆直径dd ,齿顶高ha6齿根高hf7.5全齿高h13.5顶隙cc=0.25m1.5齿顶圆直径da252齿根圆直径df225基圆直径db225.5齿距pp=18.84齿厚ss=9.42齿槽宽e9.42中心距aa240基圆齿距pb=pcos17.74.3减速器的确定减速器传动比的分配原则：1.使各级传动的承载能力大致相等（齿面接触强度大致相等）；2.使减速器能获得最小的外形尺寸和能量；3.使各级传动中大齿轮的侵油深度大致相等，润滑最为简单。减速器传动比的确定：刀轴的最大转速为；总传动比。减速器的选用：根据传动比和减速器承载能力表选择型号为zq-400-40-z的减速器，其中心距为 400 mm,公称传动比i=40，高速轴许用功率p=5.7kw，（机械设计师手册 表3-8-42）。第五章 刀轴的设计5.1选择轴的材料选用调质处理的45钢。表5.1轴的材料，主要力学性能，许用弯曲应力材料牌号热处理力学性能许用弯曲应力抗拉强度极限抗拉屈服极限弯曲疲劳极限剪切疲劳极限优质碳素钢调质5.2 初步估算轴径理论公式：式中 材料常数由机械设计书表取；轴所传递的功率，.；。由于安装轴上有键槽所以轴径应增加，则，取。5.3 轴上零件的轴向定位刀盘的一端靠套筒定位，另一端靠螺母定位，刀与刀之间由定位套筒定位，装拆比较方便，两端轴承常用同一尺寸，以便加工、安装和维修，为了便于装拆轴承，轴承处轴肩不宜太高，同时为避免轴上有应力集中，故刀轴两端有轴肩。刀盘与轴的周向定位刀盘与轴的周向定位采用平键连接，滚动轴承的内圈与轴的配合采用基孔制，轴的尺寸公差为。5.4确定各段轴径和长度定位轴肩的高度一般取h=(0.070.1)d,轴环宽度b1.4h,套筒内径与轴一般为动配合，套筒结构、尺寸可视需要灵