11剪切机

1平刃剪切机11.1斜刃剪切11.2第十一章剪切机圆盘剪11.3飞剪机11.42基本要求：重点与难点：了解剪切机作用、类型、结构；理解飞剪的工作原理；掌握剪切机的结构选型及其主要参数选择。飞剪工作原理；剪切机的结构及其选型；剪切机主要参数选择。3图11-1不同类型剪切机剪刃配置图a-平刃剪切机；b-斜刃剪切机；c-圆盘剪切机411.1平刃剪切机11.1.1平刃剪分类平刃剪切机按其剪切方式可分为上切式和下切式两种上切式剪切机的特点是下刀刃固定不动，剪切轧件的动作由上刀刃来完成；下切式剪切机，其上、下两个刀刃都是运动的，但剪切轧件的运动是由下刀刃上升来完成的。5平刃剪切机还可分为闭式剪切机和开式剪切机闭式剪切机的机架位于刀刃的两侧，通常做成门型，刚性好，剪切断面大，但不易观察剪切情况，不便于设备的维修和事故处理；开式剪切机的机架位于刀刃的一侧，通常做成悬臂式的，刚性较差、剪切断面小，但是便于检修维护和事故处理。611.1.2平刃剪的结构11.1.2.1上切式平刃剪切机图11-2带摆动辊道的上切式剪切机7图11-320MN曲柄连杆上切式剪切机1-机架；2-曲轴；3-上刀台平衡油缸（传动侧）；4-上刀台平衡油缸（操作侧）；5-压板装置；6-上刀台行程扩大装置；7-连杆；8-上刀台压紧油缸；9-上刀台连杆垫块；10-上刀台主体；11-下刀台；12-下刀台夹紧油缸；13-下横梁8图11-420MN曲柄活连杆式剪切机结构及剪切过程a-非剪切时；b-上刀台下降准备剪切；c活连杆推入进行剪切1-汽缸；2-链轮；3、4-弹簧；5-平衡重；6-活连扦；7-上刀台；8-机架；9-小汽缸；10-杆；11-下刀台；12-吊杆；13-偏心轴；l4-横梁；15-轧件911.1.2.2下切式平刃剪切机⑴浮动偏心轴式剪切机图11-5浮动偏心轴式剪切机类型a-双偏心上驱动带机械联动压板式；b-双偏心下驱动带机械联动压板式；c-单偏心下驱动带液压压板式10图11-616MN液压压板浮动偏心轴剪切机结构简图1-电动机；2-控制器；3-减速机；4-万向接轴；5-接轴平衡缸；6-偏心轴；7-下刀台；8-连杆；9-机架；10-上刀台；11-心轴；12-压板液压缸；13-上刀片；14-下刀片；15-弹簧；16-下刀台平衡缸；17-上刀台平衡缸；18-压板11图11-7浮动偏心轴式剪切机的剪切过程示意图a-原始位置；b-上刀下降；c-上刀停止，下刀上升，剪切；d-摇杆受力图12剪切过程①当启动剪切机时，由于上下刀台自重以及上刀台平衡力作用，使偏心轴绕A点旋转，上刀台和压板下降，由于臂长AB=CB、ED=DO，所以当压板未与金属接触之前，上刀台和压板将以同一速度下降，把金属压在辊道的辊子上。②当压板压住金属后，机构向下运动阻力增大，迫使转动中心由A移向B，以B为转动中心，一直到下刀台抬起接触金属为止（这个过程是很短的）。③下刀台接触金属后，其转动中心又由B点移向C点，即以C为转动中心，这时下刀台和压板夹持金属以相同速度向上移动，进行剪切。当曲轴转过180°时，上刀台下降到最低位置，下刀台上升到最高位置，剪切过程结束。④复位。金属被剪断后，偏心轴仍继续回转。首先是下刀台，压板和夹在它们之间被剪断的金属下降，到金属接触辊道后，压板不动，下刀台开始脱离金属向下运动，回到原始位置，之后，上刀台和压板同时上升，回到原来位置。到曲轴转过360°时，机构全部回到原始位置，完成一次剪切循环。13图11-8剪切机构运动分析简图14⑵六连杆式剪切机图11-99MN六连杆式剪切机结构简图1-上剪股；2-曲柄连杆；3-曲柄轴；4-下剪股；5-连接上下剪股的连杆；6-上刀台15图11-10六连杆式剪式机工作原理a-原始状态；b-上刀台下降爱导行套限制；c-下刀台上升；d剪切终了1-上刀台；2-导行套；3-上剪股；4-连杆；5--偏心轴；6-下剪股；7-拉杆1611.1.3平刃剪切机的主要参数11.1.3.1剪切力⑴轧件剪切过程分析图11-11平刃剪剪切过程受力分析图11-12剪切力随相对切入深度变化曲线17z5.0x若忽略轧件的重量，在开始滑移时，两个力偶矩相等，即处于平衡状态，轧件转动倾角为，压入轧件的深度为，剪刃与轧件接触面积的宽度为，力P与T均作用在轧件接触面积宽度的中间位置上。并假定压入阶段剪刃与轧件接触的表面上的单位压力均匀分布且相等。结合图11-11中的几何关系：tan/5.0zxazhc5.0cos/zTxP5.0//，，，则有：caTPtan5.0PPTxzzhz5.0costantan5.0PP22tan2costan2hz*由此可知，压入深度愈大，轧件转角就愈大，侧向推力亦愈大。18⑵单位剪切抗力的确定图11-13热剪切低碳钢单位剪切抗力曲线图11-14冷剪切不同金属单位剪切抗力曲线1920⑶剪切力maxP在设计或选择剪切机时，往往只需要根据被剪切材料的最大截面尺寸计算出最大剪切力，可用下式计算：maxAkτPmaxτmaxA式中，-被剪切金属在对应温度下的最大单位剪切抗力；-被剪材料原始截面积；kPP10P-考虑剪刃磨钝、剪刃间隙增大的系致，其值按剪切机能力选：小型剪切1.6MN)，取l.3；中型剪切机（2.5～8MN)，取1.2；大型剪MN)，取l.1。机（切机（若被剪切材料无单位剪切杭力试验数据，可按下式计算最大剪切力：max6.0AKbtmaxσPbtσ-被剪切材料在相应温温度下的强度极限。式中，2111.1.3.2剪刃行程图11-15剪刃行程示意图l-上刀台；2-压料板；3-被剪金属；4-辊道；5-下刀台1HH剪刃行程主要取决于剪切轧件的最大厚度，可按下式确定（见图11-15所示）：2211.1.3.3剪刃尺寸剪刃尺寸包括剪刃长度、高度和宽度。这些尺寸主要根据被剪金属的最大截面尺寸来选定。剪刃长度可按下表11-2确定，其中，为被剪金属的最大宽度。maxB2311.1.3.4剪切次数剪切次数是表示剪切机生产能力的参数。剪切次数有理论剪切次数和实际剪切次数。理论剪切次数是指剪切机在每分钟时间内，连续运转可实现的剪切次数，该值取决于剪切机的结构。实际剪切次数总是小于理论剪切次数，因此，在选择剪切机时，实际剪切次数应保证在轧制节奏时间内，剪完工艺规程规定的全部定尺和切头、切尾。242511.2斜刃剪切图11-16斜刃剪剪切示意图2611.2.1斜刃剪切机结构11.2.1.1上切式斜刃剪图11-17Q11-20×2000型剪切传动系统图1-电动机；2、3-减速齿轮；4-滚动轴承；5-离合器；6-皮带轮；7-曲柄；8-上刀台；9-剪刃；10-长轴；11-连杆2711.2.1.2下切式斜刃剪图-11-18下切式液压剪1-限位挡快；2、3-液压缸；4-横梁；5-拉杆；6-上刀台；7-下刀台；8-下剪刃；9-上剪刃；10-挡快；11-机架；12-滑槽；13-挡快；14-齿条2811.2.2斜刃剪切机参数剪切力剪刃长度剪刃倾角剪刃行程剪切次数主要参数为:2911.2.2.1剪切力图11-19金属作用在刀片上的剪切力图11-20斜刃剪剪切板材时，板材变形示意图30B.B.诺萨里计算公式由图11-20剪切板材时变形分析可知，总剪切力包括三部分：321PPPP1P2P3P式中，-纯剪切力；-剪刃作用于被剪掉部分产生的弯曲力；-板材受剪刃压力（近似地以EF为界）产生的局部变形弯曲力。由图11-19可知，作用在三角形内宽为dx的微分面积上的剪切力为：hdxdxdτqPxxhxqτ式中，-被剪切金属的厚度；-作用在剪刃单位长度上的剪切力；-被剪切金属的剪切抗力。31剪切区内任意一点，相对切入深度为：hxxtan式中，-剪刃倾角。zyb255110116.0tan1PP32hl5/tan图11-21系数与的关系图11-22压板和剪切面的距离3311.2.2.2剪刃行程斜刃剪剪刃行程除考虑平刃剪剪切时的各种因素外，尚须考虑由于剪刃的倾斜所引起的行程增加量：tanmax1BHHHHpppH1HmaxB式中，-相当于平刃剪的行程；-剪刃倾斜引起的行程增加；-被剪切板材最大宽度。3411.2.2.3剪刃长度剪刃长度取决于被剪板材的最大宽度，按下式确定：300100maxBL3511.2.2.4剪刃倾角131012剪刃倾角大小，主要取决于剪切板材的厚度。薄板斜刃剪取～；～。为了保证剪切质量，有的斜刃剪倾角剪切较厚板材取11.2.2.5剪刃侧向间隙剪刃侧向间隙的取值与板材的材质及板材的厚度有关，一般取为被剪板材厚度的5%～7%。合理的设计，应使斜刃剪的侧向间隙可调。做成可调节的。3611.2.2.6剪切倾角图11-23剪切倾角示意图11.2.2.7剪切次数斜刃剪剪切次数可参照平刃剪确定，也可参阅斜刃剪的参数系列。3711.3圆盘剪11.3.1圆盘剪切机结构用途：用于纵向连续剪切板带材分类：圆盘剪按用途可分为两种，即切边用圆盘剪和分条用圆盘剪；按圆盘剪的传动方式又有拉剪和动力剪之分。38图11-24圆盘式剪切机结构示意图1-剪刃；2-万向接轴；3-偏心套筒；4-调整剪刃距离机构；5-剪刃侧向间隙调整机构；6-主传动电机；7-移动机架电机39图11-25圆盘剪刀盘轴线倾斜示意图图11-26带材切边弯曲的方法4011.3.2圆盘剪的主要参数11.3.2.1剪切力、剪切力矩及功率图11-27圆盘剪剪切板边示意图图11-28圆盘剪剪切金属时的力圆盘剪剪切力的计算方法与斜刃剪相似。设作用在一个剪刃上的总剪切力由两个部分组成：21PPP1P2P式中，-纯剪切力；-板材被剪掉部分的弯曲力，见图11-27所示。41总剪切力可按下式计算：511tan1zPP2P1zha/15/ha1z4.11z上式中第二项为分力。系数决定于被剪掉板边宽度与板厚的比值，见图11-29所示。当时，的数位趋于渐近线。ha/1z图11-29与的关系曲线42Psin2RPM1圆盘剪的剪切功率可根据作用在圆盘刃上的力矩来确定。在上下剪刃圆盘垂直作用在剪刃上，则转动一对剪刃所需力矩：直径相同时，合力驱动圆盘剪的总力矩：21MMMnn2MdPM2d式中，-剪刃对数；-一对剪刃轴的摩擦力矩,，为剪刃轴颈的直径，为剪刃轴轴承的摩擦系数。驱动圆盘剪所需功率为：RMvkN1000k4.12.1kv式中，-考虑剪刃与剪板间摩擦损失系数，；-板材运行速度；-传动系统效率。4311.3.2.2圆盘剪刃直径及其厚度Dhs圆盘剪刃直径()根据所剪板材厚度()、剪刃重叠量()及允许咬入角()来确定：1cos1ShDs31s式中，-圆盘剪剪刃重叠量，一般根据剪切板厚选取，mm，当剪切板厚大于5mm时，重叠量可为零或负值；15101510hD12540-咬入角，一般取为，角与剪切速度有关，速度快时时，圆盘剪刃直径。取小值，速度慢时取大值。当可在下列范围内选取，圆盘刀片厚度可按下式计算：Dd1.006.04411.3.2.3剪切速度剪切速度要根据生产率、板材厚度和材质来决定。常用的剪切速度可参考表11-3。11.3.2.4剪刃侧向间隙剪刃侧向间隙大小与剪切的板厚、材质有关。4511.4飞剪机11.4.1对飞剪机的基本要求v0v0vv03.11⑴剪刃在剪切轧件的同时还要随着运动的轧件一起运动，即剪刃应同时完成剪切与移动两个动作，且剪切时，剪刃在轧件运动方向的分速度应与轧件运动速度保持一定的关系，即，⑵必须能满足剪切长度的要求，并能准确调长；⑶应能满足轧机或机组生产率的要求；⑷飞剪运动构件的加速度和质量应尽可能小，以减少运动构件的惯性力和动负荷。4611.4.2飞剪的类型及其结构11.4.2.1切头飞剪的主要类型及其结构⑴滚筒式切头、尾飞剪