F釘自動(dòng)壓扁機(jī)設(shè)計(jì)【單根鋼絲壓扁機(jī)】
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
學(xué) 院： 機(jī)械電子工程學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名: 徐博 學(xué) 號(hào): 060501501
設(shè)計(jì)(論文)題目： F釘自動(dòng)壓扁機(jī)設(shè)計(jì)
起 迄 日 期: 2010年3月 1 日～6月 18日
設(shè)計(jì)(論文) 地點(diǎn): 河北科技大學(xué)
指 導(dǎo) 教 師: 商國(guó)娟（副教授）
任務(wù)書下達(dá)日期: 2010年3月1日
任務(wù)書填寫要求
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)專業(yè)負(fù)責(zé)人審查簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生；
2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼；
3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致；
4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“學(xué)院”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫全號(hào)（如：031201106）；
5．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2004年3月21日”或“2004-03-21”。
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）任 務(wù) 書
1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：
F釘自動(dòng)壓扁機(jī)包含了機(jī)械、、電子等的相關(guān)技術(shù)，學(xué)生通過(guò)查閱資料、方案的確定、機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、相關(guān)的運(yùn)算等相關(guān)環(huán)節(jié)的親身實(shí)踐，能夠鍛煉學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，提高他們分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。通過(guò)查閱資料，了解目前機(jī)電行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)就業(yè)環(huán)境有初步的認(rèn)識(shí)和了解。
2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求
一、課題任務(wù)內(nèi)容：
F釘自動(dòng)壓扁機(jī)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)盤狀圓料開(kāi)卷，校直、壓扁、自動(dòng)下料等動(dòng)作。
產(chǎn)品規(guī)格為：圓料直徑：1.0-1.6mm；
壓完厚度：0.4-0.9mm；
線速度：10-250m/min。也可參照實(shí)物。
二、課題任務(wù)的要求
1）通過(guò)查閱資料，了解設(shè)備的用途、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)等，完成前期資料（開(kāi)題報(bào)告、外文翻譯）的撰寫；
2）安裝并學(xué)習(xí)三維、二維繪圖軟件，為下一步設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備；
3）通過(guò)對(duì)設(shè)備動(dòng)作的分析，及相關(guān)的計(jì)算，對(duì)比不同的可采納的方案的優(yōu)缺點(diǎn)，確定自己要采用的方案，進(jìn)行總裝配圖設(shè)計(jì)和控制方案的設(shè)計(jì)；
4）優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行零件圖的設(shè)計(jì)及相關(guān)的校核。
5）完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書的撰寫。
6）提供完整設(shè)計(jì)資料光盤一張
3．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
2010年
3月 01日 ~ 3月31日
4月 01日 ~ 5月21日
5月 22日 ~ 6月04日
6月 05日 ~ 6月13日
6月 14日 ~ 6月18日
6月 19日 ~ 6月20日
查閱大量相關(guān)資料，了解機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程，零件及加工工藝，設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀，趨勢(shì)，可行的技術(shù)路線，安裝并學(xué)習(xí)繪圖軟件，確定方案，撰寫完成前期資料。
開(kāi)題
設(shè)計(jì)系統(tǒng)總裝圖，使結(jié)構(gòu)合理，加工裝配方便，進(jìn)行必要的校核。設(shè)計(jì)控制原理圖。進(jìn)行零件的設(shè)計(jì)。
撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書，要簡(jiǎn)明扼要，敘述完整流暢。
準(zhǔn)備相關(guān)資料，完成圖紙、說(shuō)明書等的打印，準(zhǔn)備答辯資料。
論文答辯。
按要求把所有設(shè)計(jì)資料準(zhǔn)備齊全，修改正確，交到老師處。
所在專業(yè)審查意見(jiàn)：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）任 務(wù) 書
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
學(xué)生姓名： 徐博 學(xué) 號(hào)： 060501516
學(xué) 院： 機(jī)械電子工程學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
題 目： F釘自動(dòng)壓扁機(jī)設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師： 商國(guó)娟(副教授)
評(píng)閱教師：
2010 年 6月
河北科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表
姓 名
徐博
學(xué) 號(hào)
060501516
成 績(jī)
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
題 目
F釘自動(dòng)壓扁機(jī)設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)
指導(dǎo)教師：
年 月 日
評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)
評(píng)閱教師：
年 月 日
答辯小組評(píng)語(yǔ)及成績(jī)
答辯小組組長(zhǎng)：
年 月 日
答辯委員會(huì)意見(jiàn)
學(xué)院答辯委員會(huì)主任：
年 月 日
注：該表一式兩份，一份歸檔，一份裝入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）中。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 中 文 摘 要
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)F釘自動(dòng)壓扁機(jī)，該設(shè)備所要解決的問(wèn)題是能夠自動(dòng)連續(xù)將圓鋼絲壓扁成要求厚度的扁鋼絲以實(shí)現(xiàn)鋼絲粘合成排，用于高效高速低成本的向排釘生產(chǎn)提供原料。
自動(dòng)鋼絲壓扁機(jī)是鋼材軋制技術(shù)和機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)物，該系統(tǒng)可在無(wú)人看管的情況下自行將鋼絲連續(xù)壓扁到規(guī)定厚度，并在斷絲時(shí)自動(dòng)停機(jī)，布線機(jī)構(gòu)可將扁線均勻纏卷，鋼絲接入設(shè)備就可自動(dòng)開(kāi)卷，自動(dòng)校直，自動(dòng)壓扁，自動(dòng)纏線。
在鋼絲通過(guò)校直機(jī)構(gòu)后進(jìn)入軋輥壓軋機(jī)構(gòu)，設(shè)備采用兩個(gè)軋輥將鋼絲冷軋成扁絲，通過(guò)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的布線機(jī)構(gòu)將鋼絲均勻纏到輥?zhàn)由希罱K實(shí)現(xiàn)鋼絲的自動(dòng)開(kāi)卷、校直、壓扁和自動(dòng)下料。
關(guān)鍵詞 F釘 校直 壓扁 冷軋 自動(dòng)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 外 文 摘 要
Title The design of the squashing machine for F nail
Abstract
The graduation project is to design auto-squashing machine for F nail, the problem to be solved is to complete that a round wire will be automatically flatten into a flat wire which is satisfied with the thickness requirements in order to achieve the flat wire and wire rows for efficient high-speed nail to the row of low-cost raw materials reduction.
The auto-squashing machine applies rolled steel wire technology and machinery automation technology, the system can be left unattended when it squash the wire to the required thickness of straight and broken wires in automatic shutdown, and the wiring body can arrange the steel wire regularly when winding line. When we put the wire access to the device, it can automatically open the wire, automatically rectifying, automatically squashing, automatically winding line.
After the wire through the rectifying mechanism, it will be drawn into the pressure roll bodies which equipment use two rolls of cold-rolled steel wire to squash the round wire into a flat wire, and then the flat wire will be arranged regularly evenly wrapped around the wire roller through the wiring mechanism which do the back and forth movement in order to realize the ultimate realization of automatically opening automatically retifying, straightening, flattening and winding.
Key Words F Nails ，Rectify ，Squash ，Cold-rolling system ， Automatic
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
題 目： F釘自動(dòng)壓扁機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名： 徐博 學(xué) 號(hào)： 060501516
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師： 商國(guó)娟 （副教授）
2010 年 3 月 28 日
開(kāi)題報(bào)告填寫要求
1．開(kāi)題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專業(yè)審查后生效；
2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)；
3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_(kāi)題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于10篇（不包括辭典、手冊(cè)）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2004年2月26日”或“2004-02-26”。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
1．文獻(xiàn)綜述
1.1 機(jī)械制造自動(dòng)化的概念和發(fā)展歷程
制造自動(dòng)化是人類在長(zhǎng)期的社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐中不斷追求的主要目標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，自動(dòng)化制造的水平也越來(lái)越高。采用自動(dòng)化技術(shù)，不僅可以大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善制造系統(tǒng)適應(yīng)市場(chǎng)變化的能力，從而提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
機(jī)械制造自動(dòng)化是制造自動(dòng)化的主要組成部分，它主要控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)及可能變化的制造工藝，使整個(gè)生產(chǎn)處于優(yōu)化狀態(tài)。以機(jī)械加工和裝配為主要代表的機(jī)械制造業(yè)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，比之其他制造業(yè)來(lái)要困難得多，主要是表現(xiàn)在自動(dòng)化機(jī)構(gòu)上。這是因?yàn)闄C(jī)械制造中所使用的材料、加工手段等較為復(fù)雜，對(duì)制造對(duì)象要求高精密、高準(zhǔn)確的定向、定位，可靠的識(shí)別裝置，握持裝置等。機(jī)械制造自動(dòng)化就是在機(jī)械制造過(guò)程的所有環(huán)節(jié)采用自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造全過(guò)程的自動(dòng)化。
一般的機(jī)械制造主要由毛坯制備、物料運(yùn)輸、機(jī)械加工、裝配、輔助過(guò)程、質(zhì)量控制、熱處理和系統(tǒng)控制等過(guò)程組成。機(jī)械制造過(guò)程中的自動(dòng)化技術(shù)主要由：
1.機(jī)械加工自動(dòng)化技術(shù)，包括上下料自動(dòng)化技術(shù)、裝夾自動(dòng)化技術(shù)、換刀自動(dòng)化技術(shù)、加工自動(dòng)化技術(shù)和零件檢驗(yàn)自動(dòng)化技術(shù)等。
2.物料運(yùn)輸過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)，包含工件儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化技術(shù)、刀具儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化技術(shù)和其他物料儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化技術(shù)等。
3.裝配自動(dòng)化技術(shù)，包含零件部件供應(yīng)自動(dòng)化技術(shù)和裝配過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)等。
4.質(zhì)量控制自動(dòng)化技術(shù)，包含零件檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)，產(chǎn)品檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)和刀具檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)等。
機(jī)械制造中采用自動(dòng)化技術(shù)可以顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，有效縮短生產(chǎn)周期，大幅度提高產(chǎn)品的質(zhì)量，有效改善勞動(dòng)條件，并能顯著降低制造成本。因此，機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)得到了快速發(fā)展，并在生產(chǎn)實(shí)踐中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[1]。
1.2 排釘?shù)膽?yīng)用及其特點(diǎn)
排釘機(jī)起源于國(guó)外，日本、臺(tái)灣、西歐的技術(shù)比較先進(jìn)，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)流水線全自動(dòng)化控制，一個(gè)工人可以負(fù)責(zé)幾條甚至十幾條流水線，制釘機(jī)的生產(chǎn)速度也可以達(dá)到100－200片/分鐘，但是設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格昂貴，一臺(tái)制釘機(jī)至少需要八十萬(wàn)人民幣，而整條流水線的價(jià)格更高。排釘在建筑、裝修、家具、包裝、裝潢、沙發(fā)、皮鞋、皮具等行業(yè)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，排釘?shù)氖褂脤⒅鸩饺〈美祁^打進(jìn)釘子的陳舊緊固方式。90年代，隨著我國(guó)對(duì)外開(kāi)放的發(fā)展及建筑、裝修、家具等行業(yè)的繁榮，這種新型釘，開(kāi)始在我國(guó)應(yīng)用，且用量逐年增加。與此同時(shí)，生產(chǎn)排釘?shù)墓に?、技術(shù)、設(shè)備也隨之由國(guó)外引進(jìn)。在沿海一帶及內(nèi)地部分省市已新建數(shù)家生產(chǎn)排釘?shù)钠髽I(yè)，形成金屬制品行業(yè)的一個(gè)新領(lǐng)域。
目前，市場(chǎng)上排釘?shù)念愋椭饕校杭埮裴?、塑排釘、鋼排釘?shù)?，單個(gè)釘?shù)男螤钣蠪、T、U型等。根據(jù)生產(chǎn)工藝可以把它們分成兩類：一類是紙排釘、塑排釘、直排釘；另一類是鋼排釘。
紙排釘、塑排釘如圖1-1所示，由于此類排釘?shù)氖褂脠?chǎng)合對(duì)強(qiáng)度、硬度要求不是太高，故在生產(chǎn)過(guò)程中省去了很多工序，目前能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，且技術(shù)比較成熟。經(jīng)調(diào)查，此類排釘所用材料主要為碳鋼。一般生產(chǎn)過(guò)程如下：圓線材經(jīng)壓扁機(jī)校直、壓扁，并集于一定數(shù)量的線軸上，經(jīng)上膠機(jī)上膠、烘干制成線帶，將線帶送入成型主機(jī)中進(jìn)行切斷、成型、打頭，從而完成整個(gè)制作程序。目前，生產(chǎn)此類排釘所用設(shè)備主要有：壓扁機(jī)、上膠機(jī)、成型機(jī)。
圖1-1 F釘
1.3 排釘生產(chǎn)工藝
生產(chǎn)排釘與生產(chǎn)普通釘大不一樣,普通釘是用單根鋼絲輸入制釘機(jī),經(jīng)過(guò)鐓帽、鐓尖、搓絲等工序一顆一顆地生產(chǎn)。排釘一改傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式,采用板塊化制釘,即把50-100根鋼絲經(jīng)過(guò)放線、軋扁、粘結(jié)制成線板,輸入專用制釘機(jī),經(jīng)鐓帽、鐓尖、刻痕等工序一次完成,形成板塊化、連續(xù)化、高速化的生產(chǎn)方式。這種生產(chǎn)方式可稱為制釘行業(yè)的一次革命,也為鋼絲的深加工開(kāi)辟了一個(gè)新的研究領(lǐng)域。查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)目前通用的生產(chǎn)排釘?shù)木唧w工藝過(guò)程如下：
冷拔--校直--除應(yīng)力--壓扁--排線--并線--制釘--出料--包裝
冷拔：將直徑較大的金屬絲拉拔成較小直徑的；
校直：校正除去彎曲的部分；
除應(yīng)力：消除拉拔后金屬絲的內(nèi)應(yīng)力，提高綜合性能；
壓扁：將一定直徑的圓截面的金屬絲，用壓扁機(jī)加工為扁圓截面；
排線：將若干根已壓扁的金屬絲排列整齊；
并線：將排線粘合并經(jīng)烘干后制成板料；
制釘：使用制釘機(jī)將并線工藝生產(chǎn)的板料制成各種規(guī)格的排釘；
出料：將產(chǎn)出的排釘送出工作臺(tái)；
裝盤：將生產(chǎn)出的排釘插入到帶凹槽的托盤內(nèi)；
包裝：將托盤包裝成盒。
F釘自動(dòng)壓扁機(jī)包含了機(jī)械、、電子等的相關(guān)技術(shù)，隨著電子科技的迅猛發(fā)展， 裝潢、家俱、等行業(yè)的興起，汽動(dòng)排釘因其使用方便，省力，施工速度快，已逐步替代40-60公分以下圓釘。隨著建筑和裝飾市場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其市場(chǎng)規(guī)模更是成倍增長(zhǎng)。本機(jī)型是在新世紀(jì)初引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，既可連續(xù)生產(chǎn)，也可間接生產(chǎn)。結(jié)構(gòu)部分采用了皮帶傳動(dòng)，利用皮帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)，保證了收線輪的線速度的一致性，高效率，低噪音，尤其是能夠制造出高品質(zhì)射槍排釘?shù)闹贫ň€材[2]。
2．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段及途徑：
2.1 課題要注重解決的問(wèn)題
對(duì)整盤圓料的開(kāi)卷、校直、壓扁是生產(chǎn)排釘?shù)闹匾ば?，為了?shí)現(xiàn)對(duì)盤狀原料的自動(dòng)開(kāi)卷、自動(dòng)校直、自動(dòng)壓扁過(guò)程，本課題要設(shè)計(jì)F釘自動(dòng)壓扁機(jī)要解決以下問(wèn)題：
1.保證壓輥轉(zhuǎn)速和收線輪的轉(zhuǎn)速相一致，以免導(dǎo)致因收線輪轉(zhuǎn)速較慢，引起線材的纏繞不均勻。
2.保證安全應(yīng)急措施到位
當(dāng)收線輪的轉(zhuǎn)速高于軋輥的轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)將線材拉斷，那么檢測(cè)裝置就會(huì)由于自身重力向下旋轉(zhuǎn)，觸及行程開(kāi)關(guān)，將整個(gè)生產(chǎn)線停止。
3.保證硬件和控制部分的信息傳遞
雖然彼此有各自的分工，但之間的連接性能很重要。硬件動(dòng)作取決于控制部分發(fā)出的命令信號(hào)，而當(dāng)硬件到達(dá)適當(dāng)?shù)奈恢脮r(shí)，觸碰到相應(yīng)的電器元件，使其發(fā)出信號(hào)傳遞到控制部分，然后控制部分發(fā)出下一個(gè)命令，執(zhí)行下一步動(dòng)作。因此要求它們之間的連接要緊密，而且要有足夠的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
4.保證硬件部分和控制部分的柔性和靈活性
因?yàn)槊恳慌a(chǎn)的F釘線材不一樣，直徑和長(zhǎng)度就不一樣，而且在同一批的產(chǎn)品中也存在不同程度的尺寸公差，所以就要求在硬件和控制部分上都能進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。例如，布線器的軸向移動(dòng)距離，以均勻的纏繞被壓扁的的線材，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)下料[3-4]。
2.2. 機(jī)械部分方案論證和確定
F釘自動(dòng)壓扁機(jī)的機(jī)械部分由三部分組成：
2.2.1 第一部分：開(kāi)卷裝置
開(kāi)卷裝置的形式多樣，機(jī)構(gòu)性能不一。由于生產(chǎn)線對(duì)開(kāi)卷裝置性能沒(méi)有較高要求，選取結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的一種裝置并且結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便適合各種盤狀卷材的開(kāi)卷。該裝置如下圖所示:
圖2-1 開(kāi)卷機(jī)構(gòu)
1.鋼絲卷 2.支架體 3.穿絲環(huán)4.轉(zhuǎn)臂
2.2.2 第二部分：自動(dòng)整直、壓扁裝置
鋼絲整直機(jī)又稱鋼絲調(diào)直機(jī)、鋼絲校直機(jī)，它的主要作用是將鋼絲從卷裝彎曲的物料拉直，成為直線形的鋼絲物料。一般情況下，鋼絲僅呈彎曲狀是比較容易被拉直的，如果鋼絲呈扭曲狀則比較不容易被拉直;另外，如果鋼絲的線徑較粗，鋼絲比較容易被拉直，如果鋼絲線徑較小則比較不容易被拉直。目前，日常生活及普通的生產(chǎn)實(shí)踐中使用的鋼絲線徑都較大，所使用的鋼絲整直機(jī)能夠比較方便、快速地將這些鋼絲拉直，但是，對(duì)于線徑較小的鋼絲，現(xiàn)有的鋼絲整直機(jī)則很難滿足生產(chǎn)需要，不能將線徑較小的鋼絲拉直。因此，非常有必要設(shè)計(jì)出一種整直機(jī)能夠快速、方便地實(shí)現(xiàn)線徑較小的鋼絲拉直，以滿足生產(chǎn)需求[5-6]。
本實(shí)用新型涉及鋼絲輔助加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及鋼絲自動(dòng)整直機(jī)，它包括機(jī)架，機(jī)架上安裝有拉絲輪，機(jī)架上安裝有第一鋼絲整直框3、第二鋼絲整直框4，第一鋼絲整直框、第二鋼絲整直框的放置方向交錯(cuò)90度（如圖2-2），鋼絲從第一鋼絲整直框、第二鋼絲整直框中穿過(guò);本裝置通過(guò)兩個(gè)整直框后，能夠使鋼絲從彎曲、扭曲狀態(tài)整理成直線形狀態(tài)，尤其適合線徑較小的鋼絲整直操作。
圖2-2 自動(dòng)壓扁機(jī)示意圖
鋼絲自動(dòng)整直機(jī)，它包括導(dǎo)向輪1、2，且兩導(dǎo)向輪的安裝方向相互交錯(cuò)90度，機(jī)架10，機(jī)架10上安裝有軋輥5，其特征在于:機(jī)架10上安裝有第一鋼絲整直框3、第二鋼絲整直框4，第一鋼絲整直框3、第二鋼絲整直框4的防止方向交錯(cuò)90度，鋼絲從第一鋼絲整直框3、第二鋼絲整直框4中穿過(guò)。
所述的鋼絲整直框（如圖3-2所示）上具有圓柱，且各導(dǎo)向輪交錯(cuò)排列，鋼絲依次繞過(guò)各導(dǎo)向輪，在整直框內(nèi)呈“S”形分布，校準(zhǔn)時(shí)，可以先將鋼絲從整直框3內(nèi)穿過(guò)，然后調(diào)節(jié)調(diào)整螺絲，使各導(dǎo)向輪壓鋼絲，增加對(duì)鋼絲的壓力;另外，還可以增加套管，使圓柱頂壓套管而不直接接觸鋼絲，以減少磨損。所述的機(jī)架10下方具有底座11，底座11上安裝有電機(jī)12，為節(jié)約成本，電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)軋輥5和收線輪8。布線器7用電機(jī)6來(lái)驅(qū)動(dòng)，用以保證當(dāng)線材排滿一層時(shí)通過(guò)行程開(kāi)關(guān)控制電動(dòng)機(jī)6 的正反轉(zhuǎn)，從而保證線材的均勻打卷，自動(dòng)下料[7-9]。
圖2-3 整直框
1．導(dǎo)向輪2．可調(diào)校直輪3．固定校直輪 a、b為可調(diào)校直輪的調(diào)整螺絲
本整直機(jī)能夠?qū)€徑較大、較小的鋼絲進(jìn)行整直，也能夠完成切絲的工序，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，能夠滿足生產(chǎn)需要。
2.2.3第三部分 自動(dòng)收線裝置
制作F釘?shù)木€材經(jīng)過(guò)壓扁后要規(guī)整的纏起，以備后續(xù)工作的排線、并線、制釘。收線輪直接由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，布線器7，該裝置采用絲杠螺母副傳動(dòng)，以保證收線輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈布線器軸向移動(dòng)一個(gè)壓扁后的線的直徑的距離。
2.3. 電氣控制部分
設(shè)備中所要用到的電器元件主要有：行程開(kāi)關(guān)、安全繼電器、總線系統(tǒng)。根據(jù)流水線的實(shí)際生產(chǎn)情況和機(jī)構(gòu)本身的動(dòng)作順序，應(yīng)合理安排各元件的位置，規(guī)劃出正確的控制線路的原理圖與接線圖.
首先，設(shè)置一個(gè)檢測(cè)裝置，用來(lái)識(shí)別線材是否壓扁完畢，當(dāng)整盤線材都被加工完畢時(shí)，該裝置由于重力作用向下旋轉(zhuǎn)，觸及行程開(kāi)關(guān)，整個(gè)生產(chǎn)線停止生產(chǎn)。
布線器要保證當(dāng)軸向移動(dòng)到收線輪的一端時(shí)然后觸及另一個(gè)行程開(kāi)關(guān)，保證該絲杠螺母的螺母反方向繼續(xù)軸向運(yùn)行，以保證收線輪轉(zhuǎn)一周，該裝置軸向移動(dòng)一個(gè)經(jīng)過(guò)壓扁的線材直徑的距離。這一系列的動(dòng)作需要行程開(kāi)關(guān)和繼電器控制，在時(shí)間上要盡可能滿足最快的生產(chǎn)效率，而且要有較好的柔性和靈活性。這樣才能保證收線輪規(guī)則的將線材收起。當(dāng)遇到緊急情況時(shí)，要有報(bào)警系統(tǒng)提示，那樣可以通過(guò)工作人員進(jìn)行調(diào)整，以保證安全生產(chǎn)[10-12]。
還有一些細(xì)節(jié)上要注重的問(wèn)題，這將在后面的設(shè)計(jì)說(shuō)明中給以說(shuō)明和解決方法。
參考文獻(xiàn)
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
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本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 Ⅰ 頁(yè) 共 Ⅰ 頁(yè)
目 錄
1 緒論…………………………………………………………………………………… 1
1.1 鋼絲壓扁機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………………………… 1
1.2 冷軋薄鋼板生產(chǎn)的發(fā)展歷史……………………………………………………… 2
1.3 冷軋薄板技術(shù)在鋼絲壓扁機(jī)中的應(yīng)用…………………………………………… 3
2 方案確定與原理分析………………………………………………………………… 4
2.1 本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題內(nèi)容及要求……………………………………………………… 4
2.2 總體方案的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 4
3 主要機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………12
3.1 校直輪的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………………12
3.2 軋輥參數(shù)的確定……………………………………………………………………15
3.3 軋制過(guò)程變形區(qū)及其參數(shù)的計(jì)算…………………………………………………17
3.4 傳動(dòng)力矩的計(jì)算……………………………………………………………………20
3.5 電機(jī)的選擇…………………………………………………………………………23
3.6 減速軸設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………23
3.7 帶輪設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………………24
3.8 布線機(jī)構(gòu)計(jì)算………………………………………………………………………24
3.9 工作輥軸承的校核…………………………………………………………………25
3.10 鍵的強(qiáng)度校核………………………………………………………………………28
結(jié)束語(yǔ) ……………………………………………………………………………………30
致謝 ………………………………………………………………………………………31
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………… 32
圖1…………………………………………………………………………………………33
圖2…………………………………………………………………………………………34
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 34 頁(yè) 共 34 頁(yè)
1 緒論
隨著社會(huì)進(jìn)步，自動(dòng)化的概念越來(lái)越醒目，傳統(tǒng)的手工操作制定已被慢慢淘汰，F(xiàn)釘以其適用方便快捷，應(yīng)用場(chǎng)合廣泛，操作簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜等特點(diǎn)受到了人們的青睞，自動(dòng)化程度的提高使人們享受到了舒適快捷的工作環(huán)境，最為F釘制造中心環(huán)節(jié)壓扁系統(tǒng)已經(jīng)受到了越來(lái)越多研發(fā)人士的關(guān)注。
1.1 鋼絲壓扁機(jī)發(fā)展的現(xiàn)狀
隨著建筑、裝修、家具及包裝等行業(yè)的日益火爆，市場(chǎng)對(duì)排釘?shù)男枨罅坎粩嘣黾?。在排釘生產(chǎn)中，鋼絲壓扁機(jī)是用來(lái)將經(jīng)過(guò)多道次拉拔的鋼絲進(jìn)行壓扁，并將其纏繞在專用的線軸上，以備后續(xù)粘膠等工序用的機(jī)器。而排釘是把規(guī)則排列的單個(gè)釘子用樹(shù)脂或塑料粘接起來(lái)的一種新型木工用釘。將排釘裝人特制的射釘槍中，以電或壓縮空氣為動(dòng)力，射人木板、塑料或其它復(fù)臺(tái)材料中。它在建筑、裝修家俱、包裝等行業(yè)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，排釘?shù)氖褂脤⒅鸩饺〈美祁^“打進(jìn)釘子”的陳舊緊固方式。使用排釘?shù)淖畲髢?yōu)點(diǎn)是工作效率高，省工省時(shí)，其工效是用榔頭操作的2O倍。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是工藝性能好，所以在裝修和家俱生產(chǎn)中大量采用排釘工藝，以取得造型效果。8O年代初，排釘在發(fā)達(dá)國(guó)家得到廣泛應(yīng)用，其用量已占全世界木工用釘消費(fèi)總量的15％～20％。9O年代隨著我國(guó)對(duì)外開(kāi)放的發(fā)展及建筑、裝修、家俱等行業(yè)的繁榮，這種新型釘開(kāi)始在我國(guó)應(yīng)用，且用量逐年增加。與此同時(shí)，排釘生產(chǎn)的工藝、技術(shù)、設(shè)備也隨之由國(guó)外引進(jìn)，在枯海一帶及內(nèi)地部分省市已新建數(shù)家生產(chǎn)排釘?shù)钠髽I(yè)，形成金屬制品行業(yè)的一個(gè)新領(lǐng)域。
1.2 冷軋薄鋼板生產(chǎn)的發(fā)展歷史
鋼的冷軋是在19世紀(jì)中葉始于德國(guó)，當(dāng)時(shí)只能生產(chǎn)寬度20mm～25mm的冷軋鋼帶。美國(guó)1859年建立了25mm冷軋機(jī)，1887年生產(chǎn)出寬度為150mm的低碳鋼帶。1880年以后冷軋鋼帶生產(chǎn)在美國(guó)、德國(guó)發(fā)展很快，產(chǎn)品寬度不斷擴(kuò)大，并逐步建立了附屬設(shè)備，如剪切、矯直，平整和熱處理設(shè)備等，產(chǎn)品質(zhì)量也有了提高。
寬的冷軋薄板(韌帶)是在熱軋成卷帶鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。首先是美國(guó)早在1920年第一次成功地軋制出寬帶鋼，并很快由單機(jī)不可逆軋制而跨入單機(jī)可逆式軋制。1926年阿姆柯公司巴持勒工廠建成四機(jī)架冷連軋機(jī)。
日本1938年在東洋鋼板松下工廠安裝了第一臺(tái)可逆式冷軋機(jī)，開(kāi)始冷軋薄板的生產(chǎn)。1940年在新日鐵廣壩廠建立了第一套四機(jī)架1420mm冷連軋機(jī)。
我國(guó)冷軋寬帶鋼的生產(chǎn)開(kāi)始于1960年，首先建立了1700mm單機(jī)可逆式冷軋機(jī)，以后陸續(xù)投產(chǎn)了1200mm單機(jī)可道式冷軋機(jī)，l400mm偏八輥軋機(jī)、l150mm二十輥冷軋機(jī)和1250mmHC單機(jī)可逆式冷軋機(jī)等，70年代投產(chǎn)了我國(guó)第一套1700m血連續(xù)式五機(jī)架冷軋機(jī)，1988年建成了2030m血五機(jī)架全連續(xù)冷軋機(jī)?，F(xiàn)在我國(guó)投入生產(chǎn)的寬帶鋼軋機(jī)有18套，窄帶鋼軋機(jī)有418套。在這30多年中，我國(guó)冷軋薄板生產(chǎn)能力增加了20多倍，生產(chǎn)裝備技術(shù)水平已由只能生產(chǎn)低碳薄板而發(fā)展到能生產(chǎn)高碳鋼、臺(tái)金鋼、高合金鋼、不銹耐熱冷軋薄板、鍍鋅板、徐層鋼板、塑料復(fù)合薄板和硅鋼片等。但隨著四化建設(shè)的發(fā)展，無(wú)論在數(shù)量和品種質(zhì)量上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了四化建設(shè)發(fā)展的需要，為此我們必須增建新輪機(jī)，改造現(xiàn)有冷軋機(jī)，大力發(fā)展冷軋生產(chǎn)。
從世界上看：日本1960年冷軋板產(chǎn)量100萬(wàn)t，而30年后的今天生產(chǎn)能力已達(dá)2000多萬(wàn)t，增加了20倍。原西德1950年年產(chǎn)冷軋板16.3萬(wàn)t，而1974年達(dá)821.3萬(wàn)t，增加了50多倍。
1.3 冷軋薄板技術(shù)在鋼絲壓扁機(jī)中的應(yīng)用
鋼材在熱軋過(guò)程中的溫降和溫度分布不均給生產(chǎn)帶來(lái)了難題，特別是在軋制厚度小而長(zhǎng)度大的薄板帶產(chǎn)品時(shí)，冷卻上的差異引起的軋件首尾溫差往往使產(chǎn)品尺寸超出公差范圍，性能出現(xiàn)顯著差異。當(dāng)厚度小于一定限度時(shí)，軋件在軋制過(guò)程中溫降劇烈，以致根本不可能在軋制周期之內(nèi)保持熱軋所需的溫度。因此，從規(guī)格方面考慮，事實(shí)上存在著一個(gè)熱軋厚度下限。70年代初期，日、法、意、原西德等國(guó)曾致力于用熱連軋精軋機(jī)組增加8、9機(jī)架來(lái)生產(chǎn)1mm式0.8mm的薄帶。但實(shí)踐證明，從產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備重量來(lái)說(shuō)這是不可行的。現(xiàn)代熱連軋機(jī)，目前設(shè)計(jì)可能軋出最小厚度為1.2mm，但實(shí)際生產(chǎn)中很少生產(chǎn)1.8mm或1.5mm以下的熱軋板卷。而冷軋則不存在熱軋溫降與溫度不均勻的弊病，可以得到厚度更薄、精度更高的冷軋帶鋼和冷軋躥板。現(xiàn)代冷連軋寬帶軋機(jī)和雙機(jī)架二次冷軋可生產(chǎn)厚度為0.10～0.17mm的冷軋薄板，作為鍍錫原板，即使不經(jīng)二次冷軋也可生產(chǎn)0.2～3.5mm厚的冷軋薄板?，F(xiàn)代可逆式冷軋機(jī)可生產(chǎn)0.15～0.35mm的冷軋板。多輥冷軋機(jī)或窄帶鋼冷軋機(jī)則可生產(chǎn)最薄達(dá)0.001mm的產(chǎn)品，因此軋制厚度為0.8mm的線板時(shí)可以采用冷軋鋼板技術(shù)而不用考慮鋼板的熱軋溫降與溫度不均勻的弊病等問(wèn)題。
目前熱軋工藝技術(shù)水平尚不能使鋼板表面在熱軋過(guò)程中不被氧化，也不能完全避免由氧化鐵皮造成的表面質(zhì)量不良。因此熱軋不適于生產(chǎn)表面光潔程度要求較高的板帶鋼產(chǎn)品。熱軋板表面祖糙度熱軋狀態(tài)為20，酸洗后為25。而冷軋板表面清潔光亮，并可根據(jù)不同用途制造不同表面粗糙度的鋼板。冷軋板按表面組糙度分為2種：一種是無(wú)光澤的鋼板，其表面租糙度為3～10，一般適用于作沖壓部件，并且當(dāng)需涂
噴刷漆時(shí)這種鋼板附著性較強(qiáng)；第二種是光亮板，其表面祖糙度大于0.2，這種鋼板主要作為裝飾鍍鉻用厚板等。這樣的表面質(zhì)量熱軋是無(wú)法滿足的。
2. 方案確定與原理分析
2.1 本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題內(nèi)容及要求
本畢設(shè)課題要求設(shè)計(jì)一臺(tái)單根鋼絲壓扁機(jī)，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)盤狀圓料開(kāi)卷，校直、壓扁、自動(dòng)下料等動(dòng)作，通過(guò)對(duì)其相關(guān)資料的收集，調(diào)研和需求分析，確定其主機(jī)的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)方案進(jìn)行論證，繪制總體裝配圖及部分部件和零件圖。
產(chǎn)品規(guī)格為：圓料直徑：1.0-1.6mm；
壓完厚度：0.4-0.9mm；
線速度：10-250m/min。
2.2 總體方案的設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)生產(chǎn)的成品主要用于制作鋼絲線板，原料為成卷的鋼絲，每卷鋼絲線板長(zhǎng)約1O00m ，壓扁后厚度約為0.8mm ，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的持續(xù)生產(chǎn)，易選用二輥軋機(jī)。具有水平扎輥的二輥軋機(jī)的適用范圍為薄板軋機(jī)、冷軋鋼板及帶鋼軋機(jī)、高生產(chǎn)率生產(chǎn)鋼坯和線材的連續(xù)式軋機(jī)，所以初選二輥軋機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)其鋼絲線板的軋制。
本課題設(shè)計(jì)的是能實(shí)現(xiàn)單根鋼絲自動(dòng)壓扁的冷軋機(jī)械，其主要工序?yàn)椋洪_(kāi)卷、校直、軋制和自動(dòng)下料。
2.2.1 開(kāi)卷裝置
開(kāi)卷裝置的形式多樣，機(jī)構(gòu)性能不一。由于生產(chǎn)線對(duì)開(kāi)卷裝置性能沒(méi)有較高要求，選取結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的一種裝置并且結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便適合各種盤狀卷材的開(kāi)卷。該裝置如下圖所示:
圖2-1 開(kāi)卷機(jī)構(gòu)
1.鋼絲卷 2.支架體 3.穿絲環(huán)4.轉(zhuǎn)臂
2.2.2 校直機(jī)構(gòu)方案分析
校直機(jī)構(gòu)采用滾輪設(shè)計(jì)，上下兩排滾輪，鋼絲從中間通過(guò)，只要滾輪之間的間距適當(dāng)，就可以把鋼絲校直。滾輪的材料依然要求耐磨耐高溫來(lái)保證滾輪的壽命。鋼絲細(xì)而長(zhǎng)，很難順利地到達(dá)相應(yīng)的位置，因此需要一個(gè)導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)，可以利用一個(gè)帶孔的裝置將鋼絲引到相應(yīng)位置。該孔的直徑要稍大于鋼絲直徑，并且途中不要拐彎，以保證鋼絲可以順利通過(guò)。該機(jī)構(gòu)如圖2-2所示。具體校直裝置參見(jiàn)部裝圖。
圖2-2 牽引輪圖示
2.2.3 冷軋過(guò)程中對(duì)軋輥的要求
在冷軋過(guò)程中，軋輥是使被軋帶材產(chǎn)生變形的直接工具。出于輥軋機(jī)冷軋的特點(diǎn)，決定了對(duì)軋輥的如下要求：
輥軋機(jī)冷軋的特點(diǎn)，決定了對(duì)軋輥的如下要求：
a)由于重磨次數(shù)多，要求工作輥有足夠的淬硬層(小直徑的工作輥基本可全部淬透)。
b)制造軋輥的材料必須是高質(zhì)量的，不允許有白點(diǎn)、發(fā)裂和粗大的非金屬夾雜物等缺陷存在，以防止軋輥的疲勞破壞，以及獲得高精度、高光潔度的表面。
c)為了獲得高質(zhì)量表面的帶材，及軋制極薄帶時(shí)所必備條件之一，要求軋輥表面有最高的光潔度。一般工作輥為10—12級(jí)，支持輥為8—10級(jí)。
d)為了獲得橫向尺寸均一反良好板形的線材，要求有輥型調(diào)整(縱向和橫向)機(jī)構(gòu)或第一層中間輥具有一定的凸度。
2.2.4 軋制過(guò)程中對(duì)機(jī)架的選取
軋鋼機(jī)機(jī)架是工作機(jī)座的重要部件，軋輥軸承座及軋輥調(diào)整裝置等都安裝在機(jī)架上。機(jī)架要承受軋制力，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。根據(jù)軋鋼機(jī)型式的工作要求，軋鋼機(jī)機(jī)架分為閉式和開(kāi)式兩種。
a)閉式機(jī)架
閉式機(jī)架是一個(gè)整體的框架，具有較高強(qiáng)度和剛度。閉式機(jī)架主要用于軋制力較大的初軋機(jī)，板坯軋機(jī)和板帶軋機(jī)等。對(duì)于板帶軋機(jī)來(lái)說(shuō)，為提高軋制精度，需要有較高的機(jī)架剛度。采用閉式機(jī)架的工作機(jī)座，在換輥時(shí)，軋輥是沿其軸線方向從機(jī)架窗口中抽出或裝入，這種軋機(jī)一般都設(shè)有專用的換輥裝置。
b)開(kāi)式機(jī)架
開(kāi)式機(jī)架由機(jī)架本體和上蓋兩部分組成，它主要用在橫列式型鋼軋機(jī)上，其主要優(yōu)點(diǎn)是換輥方便。因?yàn)椋跈M列式型鋼軋機(jī)上如果采用閉式機(jī)架，由于受到相鄰機(jī)座和連接軸的妨礙，沿軋輥軸線方向換輥是很困難的。采用開(kāi)式機(jī)架，只要拆下上蓋，就可以方便的將軋輥從上面吊出或裝入。開(kāi)式機(jī)架主要缺點(diǎn)是剛度較差。
本設(shè)計(jì)是對(duì)線材的壓軋，壓軋力不大，所以就這點(diǎn)來(lái)說(shuō)機(jī)架是開(kāi)式還閉式影響不大，由于本設(shè)備是單根壓扁，保證產(chǎn)品質(zhì)量的情況下結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越好，故選用開(kāi)式機(jī)架。
2.2.5 咬入條件
α為咬入角β為摩擦角，即當(dāng)摩擦角大于咬入角時(shí)才能實(shí)現(xiàn)自然咬入。如圖2-3所示，當(dāng)α<β時(shí)，軋輥對(duì)軋件的作用力T與N的合力F的水平分力與軋制方向相同，則軋件可以被自然咬入。在這種條件下，即α<β實(shí)現(xiàn)的咬入，稱為自然咬入。顯然愈大，即β愈大于α，軋件愈被咬入軋輥間的輥縫中。
圖2-3 當(dāng)α<β時(shí)，軋輥對(duì)軋件作用力合力的方向
2.2.5 電機(jī)的選擇
一、概述
YCT系列電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱調(diào)速電動(dòng)機(jī)）是一種控制簡(jiǎn)單的交流無(wú)級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)，由交流三相異步電動(dòng)機(jī)，渦流離合器（亦稱電磁轉(zhuǎn)差離合器）和測(cè)速發(fā)電機(jī)組成。通常與ZTK系列、ZLK系列（JZT3系列）、JDI系列控制器配合后組成一套交流調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置，裝有測(cè)速負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)速系統(tǒng)。能在比較寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，進(jìn)行平滑的無(wú)級(jí)調(diào)速。
電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，適用維護(hù)方便（無(wú)整流子、無(wú)滑環(huán)），起動(dòng)性能好，控制功率小，易于自控和遙控，調(diào)速比寬（1：10），調(diào)速精度較高，可廣泛應(yīng)用于鋼鐵、電站、電線電纜、石油、化工、造紙、紡織、印染、機(jī)械制造等行業(yè)作恒轉(zhuǎn)矩交流無(wú)級(jí)調(diào)速之用。
二、基本原理
YCT系列電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速是由電磁鐵轉(zhuǎn)差離合器來(lái)完成的，它有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)部分，圓筒形電樞和爪形磁極，兩者沒(méi)有機(jī)械聯(lián)接，電樞由拖動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)并與同步旋轉(zhuǎn)，當(dāng)激磁線圈通入直流電后，工作氣隙中產(chǎn)生磁場(chǎng)，電樞切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)并形成渦流，由渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與磁極磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁力，使爪形磁極和電樞作同一方向旋轉(zhuǎn)（但始終保持一定的轉(zhuǎn)速差），從而輸出轉(zhuǎn)矩，輸出軸轉(zhuǎn)向與拖動(dòng)電機(jī)方向一致，改變激磁電流的大小，可以方便地調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)速。
三、特性
1、自然機(jī)械特性：渦流離合器具有軟自然機(jī)械特性，如圖中在一定的激磁電流（1）下，轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩增加而下降，該機(jī)械特性類同卷繞特性，因此，在開(kāi)環(huán)控制時(shí)，只要選擇合理，可用于對(duì)張力要求不十分嚴(yán)的收卷機(jī)械。（見(jiàn)圖一）
2、人工機(jī)械特性：YCT調(diào)速電動(dòng)機(jī)配上ZTK、ZLK、JDI系列控制器后的機(jī)械特性如下圖，當(dāng)負(fù)載在額定轉(zhuǎn)矩Mn的10%-100%范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，控制器能根據(jù)測(cè)速發(fā)電機(jī)的信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整激磁電流，使輸出轉(zhuǎn)速基本不變。本系列調(diào)速電動(dòng)機(jī)的速度變化率小于3%。（見(jiàn)圖二）
3、由于輸入軸與輸出軸之間沒(méi)有機(jī)械上的直接聯(lián)系，因而基本上沒(méi)有失控區(qū)，在許多場(chǎng)合顯示了它的優(yōu)越性。
4、效率：YCT系列電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)的傳遞效率與輸出軸的轉(zhuǎn)速成正比，所以用戶在設(shè)計(jì)選用本產(chǎn)品時(shí)最好較長(zhǎng)時(shí)間使用在高速或中速段，低速段在短時(shí)間內(nèi)使用，這樣比較經(jīng)濟(jì)。
四、控制器
JDI型系列的電磁鐵調(diào)速電動(dòng)機(jī)控制器是機(jī)械工業(yè)部全國(guó)聯(lián)合（統(tǒng)一）設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，用于電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)的速度控制，實(shí)現(xiàn)桓矩?zé)o級(jí)調(diào)速。
其基本工作原理：
????從圖1方框圖可知，控制器由可控硅主回路、給定電路、觸發(fā)電路、測(cè)速負(fù)反饋電路等環(huán)節(jié)組成。
主回路：采用可控硅半波直流電路。由于勵(lì)磁線圈是一個(gè)電感性負(fù)載，為了讓電流連續(xù)，因此在勵(lì)磁線圈前并聯(lián)一個(gè)續(xù)6R二級(jí)管(C2)。
????主回路的保護(hù)裝置：用熔斷器(RD)進(jìn)行短路保護(hù)，用壓敏電阻1(Rv)進(jìn)行交流側(cè)浪涌電壓保。
????給定電路：4w交流電壓由變壓器副邊經(jīng)BZ01橋式整流，Rl、cl、C2兀型濾波后，以WD2WD1,穩(wěn)壓管加到給定電位器w1，兩端。
????測(cè)速負(fù)反饋電路：測(cè)速發(fā)電機(jī)三相(或單相)電壓經(jīng)D6×6橋式整流后由C3濾波加到反饋電位器W2二端，此直流電壓隨調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化成線性變化，作為速度反饋信號(hào)與給定信號(hào)相比較，由于它的極性是與給定信號(hào)電壓相反的，它的增加將減少綜合信號(hào)(等于給定信號(hào)反饋信號(hào))，即起書負(fù)反鎖的作用。使骨差沾實(shí)現(xiàn)嵌恒轉(zhuǎn)矩?zé)o級(jí)調(diào)速。
???? 從圖2可知，JDIA型的速度指令信號(hào)電壓是裝在控制面板上的轉(zhuǎn)速操作電位器產(chǎn)生的，從而實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制的目的。圖3為JDIA型各點(diǎn)電壓被型圖。
2.2.6 減速方式的選擇
本設(shè)備為單根鋼絲壓扁，功率較小，且電機(jī)不光驅(qū)動(dòng)軋輥，電機(jī)還要驅(qū)動(dòng)上卷軸和布線機(jī)構(gòu)，鑒于各機(jī)構(gòu)分布情況選用帶輪傳動(dòng)的方式來(lái)減速。
帶輪傳動(dòng)常用有摩擦帶傳動(dòng)和嚙合帶傳動(dòng)。鑒于設(shè)備功率小同步要求低選用摩擦帶傳動(dòng)。摩擦帶傳動(dòng)又分為平帶傳動(dòng)和V帶傳動(dòng)，平帶的截面形狀為矩形,工作面為內(nèi)表面, 主要用于兩軸平行, 轉(zhuǎn)向相同的較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)。V帶的截面形狀為梯形,工作面為兩側(cè)面, 帶輪的輪槽截面也為梯形。 在相同張緊力和相同摩擦系數(shù)的條件下, V帶產(chǎn)生的摩擦力要比平帶的摩擦力大,所以, V帶傳動(dòng)能力強(qiáng), 結(jié)構(gòu)更緊湊, 在機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛，本設(shè)備就選用V帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳動(dòng)和減速，電機(jī)輸出后經(jīng)過(guò)中間一個(gè)減速軸的減速將動(dòng)力傳到壓扁機(jī)構(gòu)和上卷機(jī)構(gòu)，使其線速度相同達(dá)到壓完上卷的目的。
2.2.7 布線機(jī)構(gòu)的選擇
目前布線機(jī)構(gòu)也有好多種，但大體分兩種：純機(jī)械式和機(jī)電一體式。純機(jī)械式就是整個(gè)機(jī)構(gòu)全部為機(jī)械機(jī)構(gòu)，沒(méi)有電氣控制，換向全靠機(jī)械控制，絲杠上是一個(gè)帶螺紋可換向軸，當(dāng)導(dǎo)向滾走到極限位置絲杠拖動(dòng)軸承繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的話就會(huì)使軸的螺紋換向，使軸向相反方向運(yùn)動(dòng)。另一種是機(jī)電一體式，通過(guò)電氣控制使絲杠正反轉(zhuǎn)，從而達(dá)到鋼絲導(dǎo)向裝置直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的目的。
由于純機(jī)械式布線器易于控制，且市場(chǎng)上有成品，且價(jià)錢便宜，故本設(shè)計(jì)采用光杠排線器，如下圖所示:
圖2-4 光缸排線器結(jié)構(gòu)圖
該光桿排線器排線均勻．排線推力大，排線速度及排線距離可調(diào)，被廣泛應(yīng)用于電纜．繩帶等行業(yè)。
2.2.8自動(dòng)檢測(cè)裝置
在系統(tǒng)中沒(méi)有原理時(shí)要有自動(dòng)提醒，以免生產(chǎn)者不知造成機(jī)器空運(yùn)行浪費(fèi)能源，自動(dòng)檢測(cè)裝置采用杠桿原理如圖2-5所示：
將A端放到鋼絲上，當(dāng)有鋼絲的時(shí)候A端不會(huì)落下，C端就會(huì)一直將按鈕D按下，按鈕D是個(gè)常開(kāi)開(kāi)關(guān)，當(dāng)D接通時(shí)控制電機(jī)啟停的繼電器電源接通將電機(jī)啟動(dòng)，鋼絲斷時(shí)D斷開(kāi)，總電源關(guān)閉。
圖2-5 自動(dòng)檢測(cè)裝置示意圖
3 主要機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)的設(shè)備整個(gè)機(jī)架都是由角鋼和槽鋼焊接而成，原因主要有兩方面：一方面是能大大減少機(jī)身的重量從而實(shí)現(xiàn)好運(yùn)輸好制造;另一方面是整個(gè)機(jī)座角鋼焊接成可大大減低成本并且材料容易購(gòu)得，不需經(jīng)過(guò)其他加工處理，避免不必要的工時(shí)，從而縮短了它的制造周期。整臺(tái)設(shè)備的動(dòng)力由一臺(tái)電機(jī)提供，由帶輪傳動(dòng)傳給壓扁機(jī)構(gòu)、布線機(jī)構(gòu)和上卷機(jī)構(gòu)，以下是各個(gè)部分的詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算：
3.1 校直輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
鋼絲在拉拔過(guò)程中，由于加工變形、受熱或冷卻的不均勻，不可避會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的存在，對(duì)成品鋼絲的質(zhì)量是非常有害的，比較觀的是影響鋼絲的平直度。嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生“雞窩線”、“元寶線”等，使鋼絲無(wú)法正常使用。
鋼絲生產(chǎn)過(guò)程中常用矯直的方法來(lái)消除鋼絲的殘余應(yīng)力 矯直分為回轉(zhuǎn)式矯直和輥式矯直兩種。實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)對(duì)產(chǎn)品的不同要求而采用不同的矯直方式，如矯直回火預(yù)應(yīng)力鋼絲采用回轉(zhuǎn)式矯直；而彈簧鋼絲、制繩鋼絲等采用輥式矯直。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用的是回轉(zhuǎn)式校直器，該回轉(zhuǎn)式校直器的基本原理是同一平面內(nèi)的一組輥輪通過(guò)合理地壓下，鋼絲以一定的速度向前運(yùn)動(dòng)，呈波形或彎曲形通過(guò)校直器，經(jīng)受反復(fù)彎曲變形，使鋼絲的每一個(gè)圓截面上的任一方向都得到相同程度的彎曲變形，曲率由大變小，使得鋼絲內(nèi)部的殘余應(yīng)力逐漸消除，最終達(dá)到平直而實(shí)現(xiàn)鋼絲校直的目的，如圖3-1所示。鋼絲通過(guò)矯直輥輪時(shí)，處于彈塑性變形狀態(tài)．鋼絲橫截面上的應(yīng)力分布如圖3-2所示。鋼絲被矯直的條件是反彎后彈回到平直，即彈性變形的反彎曲率應(yīng)等于彈回曲率。
3-1輥式矯直基本原理示意圖 3-2 彈塑性變形圖
校直器的主要參數(shù)包括輥徑、輥距、校直輥數(shù)量和壓下量（壓下量規(guī)定為處于校直輥間的鋼絲變形后的波峰與波谷之間的垂直距離）。鋼絲在校直過(guò)程中處于彈塑性形變狀態(tài)，因而必須保證合理的反復(fù)彎曲才能保證校直所需的彈性變形及塑性狀態(tài)。根據(jù)鋼絲校直的條件，并考慮鋼絲存在受拉伸而產(chǎn)生附加應(yīng)力情況，所以輥徑要取合理的大小。矯直輥個(gè)數(shù)n, 輥輪數(shù)目見(jiàn)表3-l，可根據(jù)具體情況而定,一般來(lái)講,矯直輥數(shù)多,則消除鋼絲殘余曲率的范圍寬,調(diào)節(jié)余地大,有利于提高矯直效果,但實(shí)踐證明,也增加了調(diào)整的難度,考慮到旋轉(zhuǎn)校直的特點(diǎn)，即在鋼絲校直過(guò)程中其各個(gè)截面的任一方向都得到了相同程度的彎曲，并為了操作便利，一般取n=5～7基本就能解決矯直的問(wèn)題。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中取校直輥的數(shù)量為7個(gè)。壓下量大小與校直效果有很大的關(guān)系，壓下量過(guò)大會(huì)造成過(guò)彎曲，過(guò)小則達(dá)不到校直效果。因此壓下量也要取合適的大小。
表3-1 鋼絲材料與輥輪個(gè)數(shù)關(guān)系
輥輪問(wèn)的間距：輪距是與輪徑相適應(yīng)的參數(shù)，其確定原則一是保證壓輪有充分的壓下量，二是保證此壓下量時(shí)鋼絲在滾輪上的包角，見(jiàn)圖3-3所示。
圖3-3 輥輪幾何關(guān)系
據(jù)圖3-3示，幾何求解可得:
下面討論壓下最的問(wèn)題:壓下且定義為處于矯直輪間鋼絲波形的波峰與波谷之間的垂直距離。壓下最過(guò)大會(huì)造成彎曲線，達(dá)小則達(dá)不到矯直效果。如將鑰絲所呈波形近似看作圓弧曲線，如圖1所示，數(shù)學(xué)上可導(dǎo)出這種圓弧的曲率半徑最大值方程為:
當(dāng)鋼絲的包角大于，可以認(rèn)為，代入上式，整理得出關(guān)于A的二次方程式:
求解即得到壓下量的計(jì)算式:
從式中還可看出，由得故輪距的取值范圍為:
一般情況下，矯直器都有較大的壓下且調(diào)節(jié)范圍，在調(diào)試時(shí)，可實(shí)驗(yàn)確定最佳值。值得注意的是實(shí)際矯直過(guò)程中，鑰絲經(jīng)各滾輪所殘留的彎曲曲率逐漸減少。因此，壓下最自第一壓輪起應(yīng)依此遞減，呈楔形分布，最大壓下最按上式求得。
據(jù)資料介紹，校直器的參數(shù)可分別由以下各式計(jì)算后確定：
式中：——校直輪直徑，mm；
——鋼絲直徑，mm；
——系數(shù)（與鋼絲直徑有關(guān)）；
——屈服極限，MPa；
——彈性模量，GPa；
——壓下量，mm；
——相鄰兩個(gè)校直輥之間的距離，mm；
本次設(shè)計(jì)采用冷拉普通鋼絲，其為一般用途低碳鋼絲（GB343-94）其力學(xué)性能如表3-2所示.
公稱直徑mm
σb,Mpa
180°彎曲試驗(yàn)次數(shù)
< 1.4～1.8
≤1060
≥6
表3-2 鋼絲參數(shù)表
表3-3 不同直徑的鋼絲對(duì)應(yīng)的K值
通過(guò)查資料,,,d=1.03mm,=0.2，將上述的各個(gè)數(shù)值代入公式得：
=44.7，輥輪直徑是由鋼絲的直徑?jīng)Q定的，由于鋼絲直徑的局限性，常取輥輪直徑D=20～150mm，根據(jù)國(guó)內(nèi)校直器輥輪產(chǎn)品樣本，選用=60mm的輥輪。輪距，即120≧t≧84，輪距取100mm。從而得到最大壓下量A=26.8mm.
校直機(jī)構(gòu)的上排校直輪可以調(diào)節(jié)位置，壓下量可以同過(guò)調(diào)節(jié)校直精度調(diào)整螺栓調(diào)節(jié)，這樣此機(jī)構(gòu)的應(yīng)用范圍就更廣泛了。
3.2軋輥參數(shù)的確定
工作輥的材料是由比所軋金屬硬度高的金屬材料制成，如鑄鐵、鍛鋼、經(jīng)熱軋?zhí)幚淼匿摶蛴操|(zhì)合金鋼都可以作為工作輥的材料。由于鋼絲壓扁機(jī)屬于帶鋼冷軋機(jī)所以它的工作輥的硬度及強(qiáng)度均有很高的要求，所以一般采用高硬度的合金鑄鋼(如9Cr2W、Cr2Mo)來(lái)作為它的材料。輥身一般呈圓柱體，兩端有輥頸，以便安裝軋輥和與主接軸相連。輥端有多種形式，常見(jiàn)的如梅花頭，平形輥端，鍵槽等。通過(guò)調(diào)研選用鍵槽形式的輥端用于聯(lián)接軋輥和主接軸。
輥身中間部位直徑稍大時(shí)稱為軋輥中間有凸度，通常只有千分之一時(shí)，這凸度稱正凸度。輥身中間部分直徑稍小時(shí)稱為負(fù)凸度。工作輥表面光潔度對(duì)所扎帶鋼的光潔度，以及為達(dá)到給定壓下量所需的軋制力都有重要的影響。對(duì)于光潔度要求很高的帶鋼，如不銹帶鋼，軋輥必須研磨和拋光，使光潔度達(dá)到0.025—0.05微米。用于軋制酸洗帶鋼的冷連軋機(jī)的第一架軋機(jī)的工作輥的光潔度則為1.25微米以上。工作輥光潔度越低工作輥與帶鋼之間的有效摩擦系數(shù)就越大，為達(dá)到給定壓下量所需的軋制力就越大。因?yàn)榇苏n題所軋制的帶鋼介于兩者之間所以所用的工作輥的輥面光潔度取0.08微米。
軋 制 情 況
最大咬入角
α
最大比值
軋輥與軋件的摩擦系數(shù)
熱軋
在有刻痕或焊痕的軋輥中軋制初軋柸或鋼柸
軋 制 型 鋼
軋 制 帶 鋼
自動(dòng)軋管機(jī)熱軋鋼管
24～32
20～25
15～20
12～14
1/6～1/3
1/8～1/7
1/14～1/8
1/60～1/40
0.45～0.62
0.36～0.47
0.27～0.36
-
在潤(rùn)滑條件下冷軋帶鋼
在較光潔的軋輥上軋制
在表面經(jīng)好磨光的軋輥中軋制
同上，用棕油，棉籽油或蓖麻油潤(rùn)滑
5～10
3～5
2～4
1/130～1/23
1/350～1/130
1/600～1/200
0.09～0.18
0.05～0.08
0.03～0.06
表3-4 各種軋機(jī)的最大咬入角和
由表3-4可知：在有潤(rùn)滑而且軋輥表面經(jīng)過(guò)很好的磨光的冷軋環(huán)境下，最大的咬入角α取值范圍為3～5;最大比值取值范圍為1/350～1/130;軋輥與軋件的摩擦系數(shù)μ摩擦系數(shù)為。
開(kāi)始軋制時(shí)，當(dāng)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)自然咬入
解得 mm
則軋輥直徑mm，可實(shí)現(xiàn)開(kāi)始階段的自然咬入，但由于軋輥兩端軸承的影響D應(yīng)盡可能取的大一些，經(jīng)過(guò)調(diào)研最終取D為210mm。
軋 機(jī) 名 稱
L/D
初軋機(jī)
型鋼軋機(jī)
開(kāi)柸和粗扎機(jī)座
精軋機(jī)座
中厚板軋機(jī)
裝甲板軋機(jī)
二輥薄板軋機(jī)
二輥鐵皮軋機(jī)
2.2～2.7
1.5～2.5
2.2～3.0
1.5～2.0
2.2～2.8
3.0～3.5
1.5～2.2
1.3～1.5
表3-5 各類軋機(jī)的L/D
由軋輥直徑和表3-5中參數(shù)定取軋輥長(zhǎng)度L=260mm。其余各個(gè)參數(shù)參見(jiàn)軋輥零件圖。
3.3 軋制過(guò)程變形區(qū)及其參數(shù)的計(jì)算
3.3.1 計(jì)算軋制時(shí)接觸弧上的平均軋制單位壓力
由于單位壓力在接觸弧上的分布是不均勻的，為了方便計(jì)算，一般均以單位壓力的平均值 —平均單位壓力來(lái)計(jì)算軋制總壓力。
平均單位壓力是在確定了單位壓力大小及其分布規(guī)律之后，取軋件與軋輥的接觸弧面積上的單位壓力和單位摩擦力在垂直方向上的投影的總和，得到軋制總壓力，再除以接觸面積得到平均單位壓力。
采用采里柯夫公式
：應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)
：變形抗力
應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)
無(wú)張力軋制時(shí)張力影響系數(shù) =1
外端影響系數(shù)，軋制薄板時(shí) =1
外摩擦影響系數(shù) =1.25
=1.15
查表可知
變形抗力
=1038MPa
由以上式子可以算出=10381.151.25=1492.125Mpa。
3.3.2 計(jì)算軋制壓力P
軋件對(duì)軋輥的總壓力P為軋制平均單位壓力Pm對(duì)扎件和軋輥接觸面積F之乘積，即：
：平均單位壓力
：軋件與軋輥的接觸面積
=1.03mm =0.8mm =0.23mm
=1.1736
F0:扎前的橫斷面積 F1:扎后的橫斷面積
L0:扎前軋件的長(zhǎng)度 L1:扎后軋件的長(zhǎng)度
如果能持續(xù)咬入，則
γ：中性角 μ：軋輥與軋件的摩擦系數(shù)
又因?yàn)樵谲堉票′摪鍟r(shí)張力不可忽視。
即
所以 取 γ=0.0010
在不考慮軋輥彈性壓扁時(shí)且兩輥直徑相同的情況下
：接觸弧長(zhǎng)度水平投影
=RSinmm
又因?yàn)樵跓彳埍“寮袄滠埍“鍟r(shí)單位壓力較高，因此軋輥產(chǎn)生局部彈性壓縮變形。它將使接觸弧長(zhǎng)度有較顯著的增加。
q:壓扁系數(shù)
在冷軋薄板時(shí)可簡(jiǎn)化為
在有壓扁的情況下
又因?yàn)橐呀?jīng)算得=9.15mm
因?yàn)榍懊嬉阉愕?1492MPa
所以。
mm 。
又有上述關(guān)系已算出接觸面積為mm2。
最后由以上各式得出軋制壓力:
P=F=14929.88=14743.9N.
3.4 傳動(dòng)力矩的計(jì)算
傳動(dòng)力矩M
:軋制力矩
：附加摩擦力矩
：空轉(zhuǎn)力矩
：動(dòng)力矩——?jiǎng)蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)此項(xiàng)可忽略不計(jì)
i ：軋輥與主電機(jī)之間的傳動(dòng)比
軋制力矩 =Pa
P：金屬對(duì)軋輥的垂直壓力（即軋制力）
按金屬對(duì)軋輥的作用力計(jì)算的軋制力矩
該方法是用金屬對(duì)軋輥的垂直壓力P乘以力臂a，
圖3-4 按軋制力計(jì)算軋制力矩
因?yàn)槟Σ亮υ诖怪狈较蛏系姆至ο鄬?duì)很小，可以忽略不計(jì)。
所以：
從上式可看出，力臂a實(shí)際上等于單位壓力圖形的重心到軋輥中心線的距離。為了消除幾何因素對(duì)力臂a的影響，通常不直接確定出力臂a，而是通過(guò)確定力臂系數(shù)的方法來(lái)確定，即
或
：軋制力臂系數(shù)
：接觸弧長(zhǎng)度
上式中的軋制力臂系數(shù)根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，其范圍為：
熱軋鑄錠時(shí) =0.55~0.60
熱軋板帶時(shí) =0.42~0.50
冷軋板帶時(shí) =0.33~0.42
附加摩擦力矩
：軋輥軸承中的附加摩擦力矩
：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的摩擦力矩
i：軋輥與主電機(jī)間的傳動(dòng)比
其中
P：軋制力
：軋輥輥頸直徑
：軋輥軸承摩擦系數(shù)（滾動(dòng)軸承=0.003）
：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率
空轉(zhuǎn)力矩
此公式為經(jīng)驗(yàn)公式
：電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩
14743.90.429.163=56.7377Nm
14743.90.1050.003=4.644Nm
=0.957
0.0212Nm
=
=O.408 Nm
=
=6.857Nm
3.5 電機(jī)的選擇
工作機(jī)一般為穩(wěn)定載荷連續(xù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，傳動(dòng)功率較小，故只需要使電動(dòng)機(jī)的額定功率Pcd等于或稍大于電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率Pd，即Pcd≧Pd就可以了，不需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行熱平衡計(jì)算和校核起動(dòng)力。
電動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出功率Pd
Pd=
n:電機(jī)的轉(zhuǎn)速（r/min)
:由電動(dòng)機(jī)到軋機(jī)的傳動(dòng)效率
：傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩
=812.52W
所以選用系列YCT132-4B型電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)
額定功率/kW: P= 1.5KW ; 輸出轉(zhuǎn)矩：9.7N?m 。
額定轉(zhuǎn)矩下的調(diào)速范圍：1230～125r/min.
其對(duì)應(yīng)的線才的限速度范圍是135-13m/min
3.6 減速軸設(shè)計(jì)
求減速軸上的功率P2，轉(zhuǎn)速n2：
去V帶傳動(dòng)的效率為0.96，滾動(dòng)軸承的效率為0.99（一對(duì)），則
P2=P?=1.50.960.97=1.3968 KW.
電磁調(diào)速電機(jī)可調(diào)到的最小速度n2=41.67r/min
按下式初步估算減速軸的最小徑，取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，
傳動(dòng)軸的最小直徑顯然是安裝盤線軸減速帶輪處，考慮到軸的截面上開(kāi)有鍵槽和安裝軸用彈性擋圈對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱，以及使所選的軸的直徑與標(biāo)準(zhǔn)軸承內(nèi)圈配合精度要求，線材加工的速度可以根據(jù)實(shí)際加工狀態(tài)調(diào)節(jié)等因素，故選取軸的最小直徑為45mm，其他尺寸見(jiàn)零件圖。
3.7 帶輪設(shè)計(jì)計(jì)算
帶輪傳動(dòng)選用V帶傳動(dòng)，帶型選A型，電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1080r/min,軋輥的轉(zhuǎn)速n=90r/min
要傳遞的功率Pca=Ka?P=1.41.5=2.1KW.
電機(jī)帶輪即小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=80mm .
中間傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速選n=360r/min,則中間軸與電機(jī)組合的從動(dòng)輪d2=803=240mm，
查普通V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列表選取該電動(dòng)機(jī)減速帶輪的直徑為=250mm.
中心距范圍為 初定軸間距a0:400mm.
所算得基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld0:1336mm 查V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度表 ：
選取Ld0=1430mm .從而算得實(shí)際軸間距a=447mm. 小帶輪包角α=158°.
同理可得軋輥帶輪直徑為315mm;盤線輪減速帶輪和軋輥減速帶輪基準(zhǔn)直徑以及布線器驅(qū)動(dòng)帶輪均取112mm，盤線軸帶輪D=250mm，布線器帶輪基準(zhǔn)直徑取為450mm .
中間傳動(dòng)軸和盤線軸中心距定為540mm. 盤線軸和布線器的中心距定為530，中間傳動(dòng)軸和下軋輥的中心距定為620mm .
3.8 布線機(jī)構(gòu)計(jì)算
盤線輪轉(zhuǎn)速n=113r/min,為保證盤線軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，布線器滑塊能夠軸向滑動(dòng)至少1.13mm的距離以保證被壓扁成型的線材能夠均勻的層層盤起。根據(jù)排線器技術(shù)參數(shù)表選取型號(hào)為GP60的光缸排線器，該排線器為純機(jī)械式控制行程，以實(shí)現(xiàn)布線器滑塊的軸向兩個(gè)方向的移動(dòng)。其具體技術(shù)參數(shù)如下表3-6所示:
型號(hào)尺寸
行走節(jié)距mm/r
推力kg
重量kg
GP15
0.02～11
11
1.2
GP20
0.05～16
16
2.5
GP30
0.10～25
26
6.1
GP40
0.5～32
42
11.2
GP50
1～4
70
33
GP60
2～48
100
42
4GP60
2～48
100
45
表3-6 排線器技術(shù)參數(shù)表
圖3-5 C型系列光桿排線器安裝尺寸圖
型號(hào)
d1
d2
L1
L2
L3
L4
L5
L6
H1
H2
Md
鍵槽(寬×深)
GP15
Φ15
Φ15
430
13
72
68
15
M8
5×2.5
GP20
Φ20
Φ14
450
14
102
40
36
20
90
15
2-M8
5×2.5
GP30
Φ30
Φ18
500
18
109
78
42
20
106
20
2-M10
6×3
GP40
Φ40
Φ30
880
25
154
112
75
50
140
25
2-M14
8×4
GP50
Φ50
Φ35
880
40
304
264
60
50
168
10×5
GP60
Φ60
Φ45
1130
40
304
264
60
50
170
10×5
GP15、20型排線器總成帶導(dǎo)線輪。表中L1尺寸為本廠標(biāo)準(zhǔn)尺寸，特殊要求可定作。
計(jì)算公式：L1最大行程=線盤寬+排線器長(zhǎng)度+60
表3-7 排線器的安裝參數(shù)表
3.9 工作輥軸承的校核：
為了減少各部件之間的摩擦，需要在一些部位安裝軸承，根據(jù)軸承中摩擦性質(zhì)的不同，可把軸承分為滑動(dòng)摩擦軸承和滾動(dòng)摩擦軸承兩大類。滾動(dòng)軸承由于摩擦系數(shù)小，起動(dòng)阻力小，而且它已標(biāo)準(zhǔn)化，選用、潤(rùn)滑、維修都很方便，因此在一般機(jī)械中應(yīng)用較廣。
由于扎輥主要承受徑向載荷，所選用的軸承是GB/T285-1994雙列圓柱滾子軸承NN3021。它的基本額定載荷=74.2kN、=88.8kN。滾動(dòng)軸承壽命的計(jì)算：
滾動(dòng)軸承壽命的計(jì)算公式為
式中的單位為。為指數(shù)。對(duì)于球軸承， ；對(duì)于滾子軸承，。
如果改用小時(shí)數(shù)表示壽命，代表軸承的轉(zhuǎn)速（單位為r/min），則以小時(shí)數(shù)表示的軸承壽命（單位為h）為
如果載荷P和轉(zhuǎn)速n為已知，預(yù)期計(jì)算壽命又已取定，則所需軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷C（單位為N）可根據(jù)上式計(jì)算得出：
機(jī) 械 類 型
預(yù)期計(jì)算壽命
不經(jīng)常使用的儀器或設(shè)備，如閘門開(kāi)閉裝置等
300~3000
短期或間斷使用的機(jī)械，中斷使用不致引起嚴(yán)重后果，如手動(dòng)機(jī)械等
3000~8000
間斷使用的機(jī)械，中斷使用后果嚴(yán)重，如發(fā)動(dòng)機(jī)輔助設(shè)備、流水作業(yè)線自動(dòng)傳送裝置、升降機(jī)、車間吊車、不常使用的機(jī)床等
8000~12000
每日8 h工作的機(jī)械（利用率不高），如一般的齒輪傳動(dòng)、某些固定電機(jī)等
12000~20000
每日8 h工作的機(jī)械（利用率較高），如金屬切削機(jī)床、連續(xù)使用的起重機(jī)、木材加工機(jī)械、印刷機(jī)械等
20000~30000
24 h 連續(xù)工作的機(jī)械，如礦山升降機(jī)、紡織機(jī)械、泵、電機(jī)等
40000~60000
24 h 連續(xù)工作的機(jī)械，終端使用后果嚴(yán)重，如纖維生產(chǎn)或造紙?jiān)O(shè)備、發(fā)電站主電機(jī)、礦井水泵、船舶螺旋槳軸等
100000~200000
表3-8 推薦的軸承預(yù)期計(jì)算壽命
滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷是在一定的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下確定的，如載荷條件為：向心軸承僅承受純徑向載荷，推力軸承僅承受純軸向載荷。實(shí)際上，軸承在許多應(yīng)用場(chǎng)合，常常同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。因此，在進(jìn)行軸承壽命計(jì)算時(shí)，必須把實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為與確定基本額定動(dòng)載荷的載荷條件相一致的當(dāng)量動(dòng)載荷，用字母P表示。這個(gè)當(dāng)量動(dòng)載荷，對(duì)于以承受徑向載荷為主的軸承，稱為徑向當(dāng)量動(dòng)載荷，常用表示；對(duì)于以承受軸向載荷為主的軸承，稱為軸向當(dāng)量動(dòng)載荷，常用表示。當(dāng)量動(dòng)載荷P（或）的一般計(jì)算公式為
式中，X、Y分別為徑向動(dòng)載荷系數(shù)和軸向動(dòng)載荷系數(shù)。
實(shí)際上，在許多支承中還會(huì)出現(xiàn)一些附加載荷，如沖擊力、不平衡作用力、慣性力以及軸撓曲或軸承座變形產(chǎn)生的附加力等等，這些因素很難從理論上精確計(jì)算。為了記及這些影響，可對(duì)當(dāng)量動(dòng)載荷乘上一個(gè)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定的載荷系數(shù)，故實(shí)際計(jì)算時(shí)，軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷應(yīng)為：
查表查的徑向動(dòng)載荷系數(shù)X=1，軸向動(dòng)載荷系數(shù)Y=0；
已確定軸承徑向載荷，軸向載荷,取
軸承轉(zhuǎn)速為，為滾子軸承，
當(dāng)量動(dòng)載荷
=N
軸承壽命為
4.72年
符合要求。
3.10 鍵的強(qiáng)度校核
根據(jù)工作狀況，使用要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的鍵選擇普通平鍵，選擇鍵的尺寸長(zhǎng)度根據(jù)輪轂長(zhǎng)度選定，鍵長(zhǎng)略短于輪轂長(zhǎng)度，并取標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度系列。
平鍵的失效形式主要有，鍵、軸、輪轂三者中較弱的工作面被壓潰，鍵的剪斷。因?qū)嶋H中鍵的剪斷極為罕見(jiàn)，對(duì)于平鍵聯(lián)接通常只進(jìn)行擠壓強(qiáng)度或耐磨性的計(jì)算，所以在重要的場(chǎng)合中才進(jìn)行抗剪強(qiáng)度的校核驗(yàn)算。
假定壓力沿鍵長(zhǎng)和鍵高均勻分布，按平均擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度或耐磨性的條件校核。
T:傳遞的轉(zhuǎn)矩
d:軸的直徑
k：鍵與輪轂的接觸高度
l：鍵的接觸長(zhǎng)度
鍵的材料
因壓潰和磨損為鍵聯(lián)接的主要失效形式，所以鍵的材料要有足夠的硬度。一般采用抗拉強(qiáng)度不低于600MPa的鋼制成。除非有嚴(yán)重過(guò)載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷，因此，通常只按照工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度叫和計(jì)算。
本設(shè)計(jì)中鍵聯(lián)接較多，選取軋輥處的鍵對(duì)其校核：
鍵的尺寸：
b=25mm h=14mm L=70mm 由于鍵的材料是鋼，故取其許用擠壓應(yīng)力為
=110 M Pa .
驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度
鍵的工作長(zhǎng)度l=L-b=70-25=45mm
擠壓面高度k=h/2=14/2=7mm
轉(zhuǎn)矩 T=56.7377Nm
由此可得出鍵的工作擠壓應(yīng)力為：
=4.002MPa<110Mpa
滿足工作條件 ，所選鍵安全 。
結(jié) 束 語(yǔ)
六月的來(lái)臨代表了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的尾聲，我的大學(xué)生活也即將結(jié)束，這次設(shè)計(jì)是我的大學(xué)階段設(shè)計(jì)的難度最大的設(shè)計(jì)，它是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的概括，是將理論知識(shí)付諸于實(shí)踐的一次具體應(yīng)用，也是在走上工作崗位之前的一次模擬練習(xí)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我收獲很多。
我的設(shè)計(jì)是F釘壓扁機(jī)，實(shí)質(zhì)也就是鋼絲壓扁技術(shù)，其中涉及到很多學(xué)科的很多知識(shí)，像壓扁機(jī)架形式的選擇，既要考慮實(shí)用性，單根鋼絲的壓扁要求不高也要考慮經(jīng)濟(jì)性太復(fù)雜的設(shè)備會(huì)使造價(jià)提高成本增加，所以最后選擇了開(kāi)式機(jī)架，方便簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，這些選擇讓我進(jìn)一步理解的設(shè)計(jì)的意義，也讓我明白了設(shè)計(jì)的博大精深和因地制宜。
剛接到任務(wù)時(shí)有興奮也有擔(dān)心。讓我興奮的是我要可以有機(jī)會(huì)和條件設(shè)計(jì)第一部功能完整的設(shè)備，而讓我擔(dān)心的就是我能否到最后圓滿完成它，隨著畢設(shè)的進(jìn)程我不斷的復(fù)習(xí)和學(xué)習(xí)跟畢設(shè)有關(guān)的知識(shí)，我的自信心越來(lái)越強(qiáng)，我越來(lái)越覺(jué)得自己可以完成這項(xiàng)任務(wù)。
書到用時(shí)方恨少，整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程讓我對(duì)這句話理解頗深。整個(gè)設(shè)計(jì)用到太多學(xué)科的知識(shí)，但是很多都已經(jīng)模糊了，所以，一邊設(shè)計(jì)一邊猛翻書，其實(shí)我知道，這些知識(shí)不能老靠翻書的來(lái)，每次老師來(lái)指導(dǎo)過(guò)我就會(huì)有很大收獲，經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)靠自己不斷實(shí)踐的過(guò)程積累起來(lái)的。、
這次畢設(shè)大大鍛煉我的動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力，自身素質(zhì)得到了一個(gè)飛躍，同時(shí)，我深刻地體會(huì)到設(shè)計(jì)一件產(chǎn)品的不容易，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)機(jī)械行業(yè)中所涉及到的知識(shí)之多。我相信在未來(lái)我也會(huì)自信的面對(duì)每次任務(wù)，在以后的工作實(shí)踐中鍛煉自己，提升自己的素質(zhì)，在不斷的追求和努力中實(shí)現(xiàn)自己的人生價(jià)值。
致 謝
此次設(shè)計(jì)歷時(shí)四個(gè)多月，在這四個(gè)多月中我碰到許多難題，很多都是讓我束手無(wú)策的難題，通過(guò)商國(guó)娟老師的教導(dǎo)、同學(xué)的幫助和自己辛勤的努力，使得我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成，我向他們致以深深的謝意。
四年的讀書生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號(hào)，在這四個(gè)多月來(lái)的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我要感謝我的導(dǎo)師：商國(guó)娟老師。您治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，為我營(yíng)造了一種良好的精神氛圍。您的和藹給了我一種非常親切的感覺(jué)，在您面前我可以暢所欲言，是您讓我放心的問(wèn)了您我所有的問(wèn)題而沒(méi)有擔(dān)心有些問(wèn)題太簡(jiǎn)單讓您斥責(zé)。授人以魚不如授人以漁，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，而且樹(shù)立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會(huì)了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的指導(dǎo),經(jīng)由您悉心的點(diǎn)撥,再經(jīng)思考后的領(lǐng)悟,常常讓我有“山重水復(fù)疑無(wú)路,柳暗花明又一村”的感覺(jué)，謝謝您，老師！
我也要感謝我的同學(xué)。大家在一起畢設(shè)的這段時(shí)間給了我很多關(guān)照，很多難以解決的問(wèn)題都是大家?guī)臀医鉀Q，我會(huì)一直記住我們一起學(xué)習(xí)的地方，我們一起的努力，謝謝你們。我還要感謝我所有的帶過(guò)我的老師，是你們培養(yǎng)了我，讓我打?qū)嵙嘶A(chǔ)，讓我學(xué)到了相關(guān)只是，讓我具備了畢設(shè)的畢設(shè)的基本條件，我的設(shè)計(jì)里都有你們辛勤的汗水，謝謝老師。
最后我感謝母校對(duì)我的培育，很快我就要離開(kāi)了，但我不會(huì)忘記自己曾經(jīng)學(xué)習(xí)，生活的地方！
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12 鄧星鐘.機(jī)電傳動(dòng)控制.第三版.華中科技大學(xué)出版社，1998
13 采力柯夫，斯米爾諾夫．軋鋼設(shè)備．機(jī)械工業(yè)出版社，1961
14 金清肅.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).華中科技大學(xué)出版社,2007,10
15 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社,2008,4
16 施東成主編．軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì)方法．冶金工業(yè)出版社,1991
17王海文主編．軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì)．機(jī)械工業(yè)出版社，1983
18 王邦文主編．新型軋機(jī)．冶金工業(yè)出版社，1994
圖1
軋制裝置
圖2
校直裝置
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