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1、-毕业设计（论文）开题报告-单层下切式机械剪的设计-第 4 页武汉科技大学毕业设计开题报告 1 选题背景及意义 1.1 课题名称：单层下切式机械剪设计 1.2 本课题国内外研究的历史和现状 钢铁工业作为国民经济支出产业，对国民经济建设发展做出了突出的贡献。钢铁工业对于国家的重要性不言而喻。在过去的几年里，我国钢铁工业的快速发展满足了国民经济的发展需要，不仅为基础设施和房地产建设提供了大量长材，还为机械、造船、汽车等制造业提供了大量板材，且板材所占比例逐年提高。由于市场供需不平衡和政府的宏观导向，长材一度受到冷落，而板材则受到追捧。然而，由于缺乏协调，在产品结构的调整过程当中，随着热轧板、冷轧板
2、等所谓高附加值产品生产能力的快速膨胀，其生产能力已超出市场需求。在全球经济危机尚未见底的今天，这种供大于求的矛盾尤为突出，给我国钢铁行业带来了前所未有的巨大考验。在追求利益最大化的市场经济下，如何有效的提高生产技术、降低生产成本、增加获利空间成为各大钢铁企业迫切需要解决的问题。在中厚板热轧厂，热定剪机作为轧线上的主要设备之一，通常布置在热矫机和冷床入口之间，主要对经过矫直处理后的热钢板进行切头和倍尺剪切，以便于适合冷床的宽度，便于冷床上料冷却。 目前世界上的中板生产，正逐步趋于向宽度方向发展，热轧成品板宽度越宽，则产品的适用面就越广，相应的轧线生产率以及板材的综合收得率也就越高。但由此对轧线上
3、的主要设备，尤其对轧机、剪切机等需要产生力能变形，或切断的主机设备，在设备的大型化、控制的高精化、反应的灵敏化方面提出了更高的要求。这也对单机设备的设计和制造带来了许多需要解决的难题。该领域的前辈已经在前几年主持了国内某 3500 mm中厚板热轧厂轧线机械设备的中方设计，并作为主设计师对线上的热定剪机进行了设计，现该厂已投产运行好几年时间，从生产厂现场实际反馈的情况来看，轧线生产运行良好，尤其是热定剪机经受了各种不利情况的考验。在试生产初期，在外方提供全套资料，国内供货的冷定尺剪机一直处于不正常的情况下，该热定剪机承担了全部成品板材的剪切任务，从常规的切头、倍尺剪切，到定尺切断、切尾，剪机不仅
4、工作频繁加剧，而且长时间处于热板的直接烘烤下，设备的各个零部件经受住了恶劣工况的检验，在合同工厂里，该设备得到了上下一致的首肯合理的工艺过程，直接影响产品的质量和产量；然而，新设备是实现新工艺的可靠保证，新工艺的研究要考虑新设备实现的可能性。因此，脱离工艺谈设备，或者脱离设备制定不切实际的工艺，都无济于事。同时还要做些体现人性化设计的工作、重视辅助工序和自动化以减轻工人的劳动强度。这些辅助工序机械化、自动化、智能化，对生产具有重大意义，同时又能取得巨大经济效益。 1.3 课题研究的目的、意义 1.3.1本课题的研究有什么实际作用 由于板带生产线基本实现了高度机械化、自动化，产品规格也实现了多样
5、化，生产效率逐步提高，这也要求输送辊道及其他辅助设备能适应这种高频率、高效率的工作。因此研究一种高效的机械剪能有效地提高生产率，增加企业效益。 1.3.2 课题的理论和学术价值 大学期间，我们先后学习了机械制图、机械原理、机械设计、机械制造工艺学、轧钢机械、液压传动、理论力学、材料力学等课程，这些专业课程的学习为我们展开此次设计奠定了一定的专业理论基础。此次设计，就是要实现将这些理论知识与生产实践相结合，理论服务与实践，以达到学以致用的目的。诚然，要对现有生产设备进行改造，就要掌握相关设备技术知识和工艺流程。同时，我们要尽可能多的了解相关专业知识，这样才可以设计出更好的设备。在对现有设备有充分
6、了解的基础上，结合我们所学的专业知识，在满足现场工艺条件下提出自己的改进方案，使设备能够更好地完成任务，要提高产品质量和生产效率。 2 总体设计要求 2.1 技术要求 2.1.1 性能参数 最大剪切力： 0.15MN； 允许被切板规格(宽厚)：1200*2mm； 允许被切板温度： 1000； 2.1.2 特点 1)采用超长型上下刀片，铡刀式全液压下切式剪切。3450 mm长的刀片无论是材质的选用，还是加工或热处理，在保证精度、公差要求以及硬度方面，其技术难度都是很高的。上下刀片上的四个棱边均为刀刃，可交替互换使用，有效延长了刀片的使用寿命。上刀架采用两只缸径为500 mm的大液压油缸驱动向下剪
7、切，刀架用杠杆平衡。 2)上下刀片间隙可自动无级调整。根据不同的钢板厚度，采用不同的刀片间隙，可以保证良好的剪切断面，同时防止被切钢板因刀片间隙调整不好而产生的变形。此外，这一特点还可以补偿刀片使用磨损后的间隙，改善剪切条件。 3)剪机集定尺测量、前置夹送辊、活动式上压板为一体，结构紧凑，布置合理。采用整体的焊接钢结构机架，在保证同样的强度和刚度前提下，使得剪机的自重大为减轻。 4)采用刀片自动移出机构，可缩短刀片更换辅助时间，提高生产率。 5)废料移出及收集装置采用移动摆式辊道、缓冲溜槽、链式传送机与辊间翻板等，安全可靠，大大降低了工人的劳动强度。2.2 设计内容 查阅有关资料30篇，其中外
8、文文献不少于8篇，翻译一篇相关外文资料。设计方案论证，设计计算。绘制装配图，零件图等设计图纸折合 A1不低于5-7张，编制设计说明书50页左右，撰写设计计算说明书，具体要求依照武汉科技大学本科毕业设计（论文）规范化要求执行。 3 主要设计思路 3.1 整体框架的搭建单层下切式机械剪设计包括剪机机构的设计，机架的设计，刀片与刀片架的设计和上下刀片间隙的调整。3.2机架的设计 机架作为整个剪机剪切力的承载体，是剪机很重要的一个部件。目前国际上一般都采用紧凑式焊接钢结构作为剪机机架，为便于上刀台和刀片的安装，通常机架做成两侧牌坊成U形上开的开式机架，机架底部用钢结构箱型梁整体连接。机架顶部横梁为可移
9、出的钢结构箱形梁，横梁要求具有足够的强度和刚度，以便能承受向上的剪切反力。3.3 刀片与刀片架的设计 刀片是很关键的零件，其设计和制造质量的好坏，直接影响着剪机的使用。过去由于受到加工和热处理条件的限制，大于 2500 mm的热剪，一般都采用滚切式剪机来完成，但滚切式剪机效率较低，且结构复杂，维护检修不方便。近年来，随着加工技术的提高和热处理条件的改善，人们又考虑用下切式整体刀片来处理宽板的剪断问题。3.4 上下刀片的间隙调整 对于不同厚度的被剪板材，剪机上下刀片的间隙是不一样的，通常薄厚度的板材，需用的剪力较小，上下刀的间隙相应也小；随着厚度的增加，剪力也随之加大，上下刀片的间隙也加大。但不
10、管板材厚度在允许的范围内怎么增加变化，刀片间隙量的变化是很小量的。以 4500 kN剪机为例，刀片间隙量仅在 0.32 2.8 mm范围内变化。4 论文设计中可能遇到的困难和问题 4.1 剪机机构设计方案的选择4.2 为了适应人机工程学要求，如何对个联接机构进行合理优化设计 4.3 如何保证整个机构的联动性，并且保证各个部位协同动作、同步动作，并且还要满足生产要求。 5 进度安排 时间进度 12周到工厂实习，进一步熟悉单层下切式机械剪相关设备工作原理，查阅相关资料并初步拟定设计方案； 25周学习相关知识，了解机械设计的行业标准，比较各设计方案的优劣，尝试机构的改进设计； 67周确定单层下切式机
11、械剪设计的最终方案，并完成初步的计算和结构设计； 812周设计进行计算检验和校核，进行相应调整并画出草图； 1315周整理设计资料，撰写、打印论文及设备使用说明书； 16周 准备毕业答辩。 6 参考文献 1 濮良贵.机械设计M. 北京：高等教育出版社，2005 2 唐曾宝等.机械设计课程设计M. 武汉：华中科技大学出版社, 2006 3 杨家军等.机械设计基础M. 武汉：华中科技大学出版社，2002 4 黄华清.轧钢机械M. 北京：冶金工业出版社，1980 5 王海文.轧钢机械设计M. 北京：冶金工业出版社，1985 6 周国盈.带钢卷取设备M. 北京：冶金工业出版社，1982 7 成大先.机
12、械设计手册M. 北京：化学工业出版社，2002 8 刘宝衍.轧钢机械设备M. 冶金工业出版社，1983 9 北京钢铁学院.轧钢车间辅助设备M. 北京：北京钢铁学院，1961 10 东北工学院机械设计教研室.机械零件设计手册M. 北京：冶金工业出版社，199811 马鞍山钢铁设计院.中小型轧钢机械设计与计算M. 冶金工业出版社，1979 12 文庆明.轧钢机械M. 化学工业出版社，2003 13 武汉钢铁设计院.轧钢设计参考资料（通用部分一）M. 武汉钢铁设计院，1978 14 陈奎生.液压与气压传动M. 武汉理工大学出版社，2001 15 冶金工业设计院.板带车间机械设备设计M. 北京：冶金工
13、业出版社，1981 16 机械设计手册编委会.机械设计手册M. 机械工业出版社，2006 17 D. Woldt*, G. Schubert, H.-G. J7ckel.Size reduction by means of low-speed rotary shearsJ.SCIENCE DIRECT.2004,74:40541518 C. M. Suh,*, G. H. Song and H. D. Park. Journal of Mechanical Science and Technology 22 (2008)19 D. Woldt*, G. Schubert, H.-G. Jackel. Int. J. Miner. Process. 74S (2004) S405S415