第1章绪论
1.1剪板机的概述
剪板机是一种加工钣金成形机床的一种剪切设备，通过运动的上刀片（安装在刀架上）和下刀片（固定在机床上）相互协作完成的一种往复运动。其传动系统可以分为三类：液压传动、气体传动和机械传动，大多数情况下应用最多的一般为液压传动。剪板机经过压入变形和剪切滑移两个不同阶段，使板材按照设定的参数要求和尺寸进行剪切。剪板机广泛应用于制造业中，主要是对各类钣金件和金属材料，按照工艺尺寸要求进行切割，如洗衣机外壳钣金的切割加工，在很多钣金件的制造企业都会见到剪板机的身影，广泛适用于建筑、机械制造、航空等行业，由于机械传动剪板机有着行程次数高、维护简单、易操作于掌控等优势，所以应用范围广泛。
1.2剪板机的分类
根据剪板机的划分方式很多，按其传动方式可分为机械传动和液压传动剪板机。按照结构形式对其进行划分，可分为平刃剪板机、斜刃剪板机、多用途剪板机、专用剪板机以及数控剪板机，具体特点如下：
(1)斜刃剪板机
这类剪板机的传动方式可以分为液压传动和机械传动，在企业的加工生产过程中，大多数采用液压斜剪方式，结构简单，操作方便，易于维修。
(2)平刃剪板机
该剪板机多采用机械传动，由于在受扭曲力时变形较小，故可以严格按照工艺尺寸对金属进行切割加工，但剪切力和耗能都相当大，通常在一些小型剪切场合采用用机械传动。
(3)多用和专用剪板机
多用剪板机可分为板料剪切折弯机和板材型材剪切机。板料剪切折弯机可完成两种工艺，机器上半部分进行折弯，下半部分进行板料剪切板材型材剪切；在板材型材剪切机的上下刀架上，两边分别安装不同的刀片，一边用于剪切板材，另一边用于剪切型材。专用剪板机则是根据各种不同的生产要求而研发的机型，如板材式平线剪板机等，专用剪板机的使用性能不能通过单独使用体现出来，应该和其他设备配合使用。
(4)数控剪板机
随着科技的不断发展，我国机床行业的不断改进，数控剪板机也得到了迅速的发展，采用剪板机的专用数空操作系统，利用交流伺服电动机驱动和滚珠丝杠传动的变速驱动装置，编程简单，性能稳定可靠，功能齐全而且操作方便，既保证工件可以按照预定参数进行加工，又提高了生产效率，节约成本。
1.3剪板机的技术参数
1.4剪板机背景及其趋势
剪板机床的技术进步在极大程度上影响着机械制造业的发展，具有普遍适用性的高规格剪板机，在国民经济的众多机械制造工业中具有广泛的适用性。我们所讲的锻压机械，它是这样一种设备，用在锻压工艺中实现零件的成形与割离，早在19世纪40年代初，首台蒸汽锤由英国人发明，从此锻压加工进入蒸汽动力时代。18世纪90年代中叶，水压机诞生于英国，而直到19世纪50年代，出现大型锻件需求时才被运用到锻造加工中。伴随着电动机的出现，在19世纪末期以电作为驱动力的机械剪板机和空气锤得以面世并被快速推广应用。到20世纪初期，锻压机械不再是重型、大型方向发展，而是趋于向快速、高效、产品种类多样生产等方向推进。在这种发展趋势下，行程达2000次/min的剪板机应运而生。通常的，这样的剪板机其行程频率是普通性型的5倍以上。现代剪板机的基本特征是快速、自动、精细，且设计有自动投料机构，用于实现板材物料的快速、精细加工。
在过去50多年间，剪板机发展迅速，每分钟行程次数可高达3000次，吨位也已有极大提升，可达百吨级。眼下，剪板机大都用于超大批量零件的冲压加工场景，如电子、车辆等行业的零件生产。从近些年的市场情形看，伴随模具及冲压技术的兴盛，剪板机的应用场景在逐渐增多，范围也日益广阔。在可以设想的未来，用于冲压加工的剪板机在数量上将越来越大。
在过去十多年里，对于推进先进制造技术的发展在生产中所发挥的重要作用，在社会范围内形成了极大认同感，在这种背景下，冲压成形技术的深度探索、发展获得了极大的进步，特点在于实现了与高新技术的融合，在方式及体制方面出现了大的改观。现代计算机、电控等技术不断交叉、渗透结合到冲压成形技术领域，在一定程度上推进了其先进性的进步与发展。
机械化与自动化技术在冷冲压生产中得以应用，为了符合大批量生产加工的要求，多工位的剪板机已出现在冲压设备行列。通常情况下，对于一些普通的中小型冷冲零件，既能通过多工位剪板机加工，也能通过多工位级进模方式在剪板机生产，这是自动化在冷冲压生产中的极大体现。
在汽车及家电等领域，对金属板壳类零件需求量巨大，尤其是在汽车制造领域，其零件生产需要批量化、外观个性化及外观零件全覆盖大型化。目前，面对我国汽车生产业快速发展这一局面，我们国家在板材加工及相关配套冲压装备的技术上都有了极大程度的改善。随着零件功能要求的发展，越来越多的特殊难加工材料投入到生产中，如钛合金、复合材料等，同时加工的零件形状也日趋复杂，精度也越来越高。这给液压剪板机带来了比较大的挑战。
1.5剪板机的工作原理和使用方法
在各工业部门中，应用最多的板料裁断装备是剪板机。目前我们国家生产的成系列剪板机能应用于绝大多数板料的剪断操作，不管是超大型板料还是一些特殊用途的板料都有相应的剪板机来实现剪断加工。
剪板机是直线剪切机中的一种，对各种金属板材的直线边进行剪裁都要用到它。其工作机理是：被它剪裁所形成的剪切面应有良好的直线度及平行度，且尽量避免出现板材的扭曲现象，从而得到高品质的工件。剪板机的上、下刀片被分别安装在刀架及工作台上。为了避免出现板料划伤的情况，在工作台上配装了托料球。板料的定位通过后挡料来实现，其位置变化由电机控制。为避免出现板料在操作时发生走动，通过压料舗缸实现压紧。为避免出现工伤事故，设计有安全护栏。靠氮气实现回程动作，高速、小冲击。
在沖压加工前需要下料。下料就是指在冲压生产前,将板料或卷料剪切成条料、带料或块料的过程。剪切板料的常用设备为剪板机。剪板机以具有相对运动的上、下刀片为手段,通过选用合适的刀片间隙,使得被剪板材受到剪切力作用，板料分离为所需的尺寸。
剪板机安全操作规程
（1）、束身防护工作服要在操作之前完成穿戴，衣服袖口、下摆等要束紧，禁止在启动的设备旁更换衣物，为避免出现绞伤事故，不得在防护服外配搭其它物件。安全帽必须戴上，不得有辫子留在外面，禁止穿拖鞋。
（2）、操作人员必须经过培训才能上岗操作，要熟悉设备的相关知识。
（3）、被剪的材料厚度、材质必须是剪板机所允许的，且板材表面状况良好。
剪板机的使用方法
（1）、根据板材的厚度及宽度分别对刀片间隙和靠模进行位置调整；在设备正式工作前，必须进行适当的空行程操作，以确保正常。
（2）、操作过程中，若出现异常运转，应马上断电检查。
（3）、禁止带电进行机床调整，进行工件转移时，要避免伤到手。
（4）、设备各活动部位要经常进行润滑维护，每班都要加注润滑油。
第2章剪板机传动系统方案
设备传动装置的性能—原动机和工作机的传输纽带，是衡量一个机器好坏的标准之一，因此，合理地进行传动装置设计是机械传动的重要环节。传动装置是一个中间装置，将运动和动力在原动机和工作机间进行传递。可以将运行速度进行增大或者减小，也可以改变机构的走向，使其运动形式发生变换，进而实现动力的传递和分配。传动装置的设计还受到整机运转性能、经费预算及整机大小的约束，并且部件在整机经费开销中占了极大比例。
剪板机传动方案简图见图2-1，可以从图中明确地知晓设备的运行状况及动力传递走向。
第3章剪板机传动装置结构设计
3.1传动装置运动和动力参数计算
3.2轴的结构尺寸设计计算
3.5轴承结构设计
3.5.1滚动轴承类型的选择
1.轴承的载荷
在进行轴承选型时，兼顾考虑轴承所受载荷的各个特征量，进行一下深入分析：
a)依据轴承所受载荷的大小，进行轴承的选型，对于滚子轴承和球轴承而言，由于他们作用方式的不同，对载荷的承受能力也不尽相同，前者适合大载荷场景的应用，后者适合于小或中等载荷场景的应用。
b)通过载荷的性质和方向，一般情况下会推荐选用推力轴承。在承受大的单一的轴向载荷情形下，推力滚子轴承是不错的选择；较小时，则选型推力球轴承。而在仅有径向载荷存在时，通常可选用深沟球轴承、滚针轴承、圆柱滚子轴承，深沟球轴承在承受径向载荷的同时也承受了不太大的轴向载荷。使轴向载荷和径向载荷分别作用在与之对应的轴承之上，最后再把类型不同的轴承载荷组合到一块，比如推力轴承和向心轴承。
2.轴承载荷
在以往进行轴承选型时，一般都不会考虑转速因子的约束。倘若应用场景的转速比较高，那么这个因子就会在我们选型过程中充当重要的角色。轴承最大的允许转速为各类轴承的极限转速。但这已经是在正常的冷却条件下，载荷比较小的情况之下能够承受的转速最大值。但不可否认的是，使转速极大值在工作中受到最大影响的是温度的升高，因此，要想把作为一个界限，那么转速的极值必须要满足一定的条件方可。从工作转轴到轴承的力是轴承主要承载的力，因此，我们要选择轴承的类型，我们应该依据下面几个方面：
a由于球轴承的转速相较于滚子轴承的转速要高一些，所以对于较高速度情况，我们通常选择球轴承。
b对于速度较高的情况，比较适合选取内径相同的系列并且其轴承外径较小。轴承的外径越小，那么其滚动体就会越小，从而其运转时的离心力也越小
转动的速度也越快。如果我们选取的轴承外径较小，但是它承受载荷的能力又无法满足我们工作的要求，在这种情况之下，我们一方面可以把两个轴承采用并装的方式结合在一块，另一方面可以采取宽度系列的轴承。此外，对于外径较大的轴承，我们通常把它用在速度低且载荷大的情况。
c保持架的结构及它的材料是影响轴承转速的主要因素。青铜实体保持架、
实体保持架和冲压保持架所允许的转速依次减小。
d对于极限转速较低的情况，我们通常会选取推力轴承。对于工作转速比较高及轴向载荷较大的情况，我们采用角接触轴承来承受它的轴向力。
e如果工作转速稍微大于实验得到的转速极限值，那么我们通常选取公差等级较高的轴承以及轴承游隙较大的。此外，如果我们采用油雾润滑或者循环的方式来进行，我们就可以进一步提升此类轴承的高速性能。特别定制的高速滚动轴承则被我们应用在工作转速超过极限转速的情况。
3.轴承的调心性能
由于种种误差的存在，轴承座与轴的中心线并不共轴，会造成一定的角度偏差，当轴经受来自外部的力的时候导致发生偏斜或应力折弯，从而影响轴承内外轴线的同轴度，这两者情况会发生在调心轴承级带座外球面的球轴承中。这类轴承工作正常与否不受上述偏斜情况影响。
第4章主要零件的强度校核
4.1一号传动轴强度校核
4.1.1轴的校核计算方法的选择
对轴的强度进行核算，先对轴受力情况和分布情况再进行许用应力的选取，最后进行强度公式校核。只承受扭矩的传动轴直接用扭转强度校核公式计算；对于心轴，直接使用弯曲强度校核公式计算；转轴，使用弯扭合成强度校核公式。在一些特殊的情况下需要利用疲劳强度校核公式精确校核。本次毕业设计中对轴强度的核算，利用的弯扭合成强度条件的方法。
4.1.2轴强度校核
1.轴的受力分析
为了使各传动轴的承受能力得到保障，所以在进行传动装置设计的时候，采用了很多的约束条件。在实际工程中，在满足支撑的前提下再加一个约束力，这样可大大减少梁的应力和弯曲变形，超静定梁的应用就能实现这一结果。在本设计的传动装置中，就使用了相似的超静定结构支撑手段，我们假设：轴的各轴段的弯曲刚度相同。
2.超静定结构计算
由人字齿轮的受力分析结果：两个斜齿轮轴向受力为零，只需对圆周力及径向力进行计算。
解除的支撑力在B点的挠度为
4.2传动轴齿轮强度校核
4.2.1齿轮强度校核计算方法的选择
假如设计中的齿轮传动形式使用开式软齿轮传动，对于其齿轮结构的相关设计可通过齿根弯曲疲劳强度公式来给出设计值；倘若以闭式软齿轮为传动设计方案，通常情况下软齿面的接触强度都不是很高，因此在开展结构设计计算时，首选齿面接触强度公式，第一步是尺寸大小的确认，完成后，再利用齿根弯曲疲劳强度公式进行核算，有利于提升工艺性。
4.2.2一级传动轴齿轮齿面接触强度和制造精度校核
取标准齿轮的区域系数为
取螺旋角系数为
1、对齿面接触强度进行验算
所以，该齿轮安全。
2、对齿轮的圆周速度进行验算
所以选取的6级制造精度与计算要求相符。
4.2.3二级传动轴齿轮齿面接触强度和制造精度校核
1.验算齿面接触强度
该齿轮是安全的。
2.齿轮的圆周速度
因此选8级制造精度符合计算要求
总结
剪板机作为板材加工中使用最为普遍的剪切板材装备，在进行此次剪板机传动系统设计时，查阅了大量相关传动设计资料，最后确定的方案是使用二级齿轮传动减速器和曲轴，并借鉴相关剪板机的设计标准，对与设计相关的各个要件都进行了合理的选择并做出了科学的说明。并且对有关关重零件进行了强度核算，在计算得到相关设计数据后，以CAD软件作为制图工具，进行了系统总装配图及关重部件的图样绘制。
通过开展剪板机设计，加深了对其装配、传动实现的认识，也对系统内各部件间的相关联系更为了解。由被剪板材的厚度来计算得出所要求的剪切力，从而结合现有设计经验，完成对电动机相关参数的合理选型。并以选取到的电动机的功率参数为基础，完成对轴相关参数的计算，最后完成轴零件尺寸的确认。各个分系统部件设计结束后，综合系统的实际工作需求及系统结构布局，完成关联尺寸的确认。通过在本次设计中，长时间运用CAD进行绘制各种图形，进行装配图和零件图的绘制，操作更为流场。
参考文献
[1]吴国银,汤文成.液压同步剪板机传动结构的创新设计[J].机床与液压.2013.11(04):11-13.
[2]马冰,庄峰,徐向歧,等.滚切式剪板机剪切过程有限元分析[J].锻压装备与制造技术.2013.7(05):66-68.
[3]王勇,张国防,乔红娇,等.剪板机动态仿真方法研究[J].新型工业化.2013.3(06):7-13.
[4]李伯全,许军成,史伟超,等.剪板机刀具变形量调节装置设计与有限元分析[J].机电工程.2015.12(12):1534-1538.
[5]王念,张维录,梁健,等.剪板机坯料自动堆码辅助装置设计[J].模具工业.2015.12(12):33-35.
[6]康凤明,徐淑波,刘鹏,等.新型液压闸式移动剪板机结构优化[J].锻压装备与制造技术.2015.08(04):19-21.
[7]张正兵,陈道宝,陈斌斌,等.液压摆式直角剪板机设计[J].锻压装备与制造技术.2014.08(04):31-32.
[8]Daniel J.Borello,Larry A.Fahnestock.Seismic Design and Analysis of Steel Plate Shear Walls with Coupling[J].Journal of Structural Engineering.2013.(8):20-23.
[9]C.M.C.Roque.Symbolic and numerical analysis of plates in bending using Matlab[J].Journal of Symbolic Computation.2014.(75):61-62.
[10]S.S.Akavci.An efficient shear deformation theory for free vibration of functionally graded thick rectangular plates on elastic foundation[J].Composite Structures.2017.(160):54-56.
[11]Lian Fu Yang.Research and Application of Compound Lever Iron Plate Shears[J].Advanced Materials Research.2014.(971):71-72.
[12]Anjan K.Bhowmick.Seismic behavior of steel plate shear walls with centrally placed circular perforations[J].Thin-Walled Structures.2010.(1):25-27.
[13]Ronny Purba,MichelBruneau.Seismic Performance of Steel Plate Shear Walls Considering Two Different Design Philosophies of Infill Plates.I:Deterioration Model Development[J].Journal of Structural Engineering.2014.(30):23-24.
下载提示：
1、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等，请点击“文章版权申述”（推荐），也可以打举报电话：18735597641(电话支持时间：9:00-18:30)。
2、网站文档一经付费（服务费），不意味着购买了该文档的版权，仅供个人/单位学习、研究之用，不得用于商业用途，未经授权，严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等，侵权必究。
3、本站所有内容均由合作方或网友投稿，本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺！文档内容仅供研究参考，付费前请自行鉴别。如您付费，意味着您自己接受本站规则且自行承担风险，本站不退款、不进行额外附加服务。
原创文章，作者：写文章小能手，如若转载，请注明出处：https://www.447766.cn/chachong/12764.html,
