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魯南新力機床有限公司
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剪板機曲柄滑塊機構方案
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剪板機曲柄滑塊(slide block)機構方案
曲柄滑塊機構的工作原理(yuán lǐ)如圖2-3所示：通過主軸轉動帶動曲柄轉動，曲柄通過連桿使滑塊作上下往復運動，實現剪切動作。
圖2-3 曲柄滑塊(slide block)機構原理圖
該機構具有結構簡單、加工(Processing)容易、維護修理方便、經濟(jīng jì)實用的優點，故采用此方案即曲柄滑塊機構作為執行機構比較合適[3]。
2.2 設計裝修方案經濟技術指標（target aim)的對比分析
機械傳動方案，機械傳動是一種利用電動機(Motor)為主要動力裝置(Apparatus)，在用機械傳動的方法來達到傳動的目的。
首先，從機械(machinery)設計的本身設計來進行評價，機械設計方案比較復雜，由于有很多的傳動系，在傳動過程中會有很大的誤差存在，同時加工的費用(expense)也很高。機械剪板機的機架采用Q235進行焊接而成，著是最為經濟的一種方法。從經驗上來計算Q235鋼材的價格是5000元一噸，在算上它的加工費用，在計算加工費用時的經驗是，如果焊接比較多那么加工費就是材料費用的1~2倍，若是螺栓連接多就是材料費的2~3倍，如果是要用特種加工方法來加工那就是3~4倍。
由以上的經驗（experience)公式就可以算出機械式剪板機機架的費用為10000元，機械剪板機的上刀架、下刀架、擋板裝置(Apparatus)、和驅動系統的費用按經驗來計算時機架加工費用的5倍左右，所以機械設計方案的加工成本費用為6萬左右。
機械式剪板機的安裝比較復雜，有一個很大功率(High-power)的電動(electric)機必須要很大強度的機架來安裝，這樣的話會導致安裝的不穩定（解釋:穩固安定；沒有變動)，在機器(machine)運行中不會很平穩、可靠，在維修的時候也不太方便，在連接的地方要留出安裝空間，機械剪板機會占用一個比較大的空間。液壓壓力機的英文名稱是hydraulic and oil press液壓壓力機又稱液壓成形壓力機，使用各種金屬與非金屬材料成型加工的設備。
機械式剪板機在運動過程中的摩擦會比液壓式的大，這就會導致它的使用壽命變短，經濟性降低，綜合分析就是機械式剪板機的使用壽命低、加工費用高昂、安裝空間大、同時噪音也會很大。液壓折彎機左右立柱處在工作臺面為測量水平的基準處，縱橫方向均應小于或等于1000：0.2，按地基圖預先做好基礎，將液壓板料折彎機安裝在基礎上，同時裝好地腳螺栓，最后灌漿，待水泥全部凝固后，緊定螺栓，校對水平。設計方案不是很適合。
液壓（hydraulic)傳動方案(fāng àn)，液壓系統(system)是一種可以在市場(shì chǎng)上直接買到得產品，不需要我們自己設計，這就個我們帶來了很大的方便。在設計任務相同的情況液壓式剪板機要比機械式剪板機簡單很多。
從傳動方面來看，液壓傳動(Hydraulic transmission)就只需要一個液壓缸和液壓馬達就能完成傳動需求(demand)，傳動的跨度不會很大，而且它的傳動系很簡單就是一個皮帶(輪傳動就能滿足要求，這是液壓設計方案的一大優點。
液壓設計方案的加工成本計算，外圍機架加工費用同機械式相差不大，但是液壓設計方案的其他部件要比機械式剪板機便宜得多，按經驗公式計算，閘式剪板機的部件大多是由焊接完成，所以加工費用是材料(Material)費用的2~3倍，經計算后有閘式剪板機的總費用為4萬元左右，相比之下較機械式剪板機得加工成本低2萬元。
2.4 本課題擬采用的設計(design)裝修方案
綜合考慮，本次剪板機設計的總體方案為電動機經過一級帶輪傳動完成擋板裝置的往復運動，上刀架由液壓缸來帶動完成上下往復運動同時完成剪板功能(gōng néng)要求，剪板機的剪切力是18噸，行程為50mm，每分鐘剪板10次。通過以上的經濟技術指標分析后，確定了畢業設計的方案就為閘式液壓剪板機的設計，液壓設計系統圖如圖2-3所示。
圖2-3系統傳動簡圖
第三章參數(parameter)計
3.1 本課題主要設計參數(parameter)
由第二章中選擇了液壓傳動方案，對于液壓閘式剪板機中主要的參數就是機架外形尺寸(size)、上刀架、下刀架、刀片間隙調整裝置尺寸、油缸缸徑尺寸等。從設計任務書中得到基本要求尺寸有：1、可剪板厚：6mm 2、可剪板寬：2000mm
3、剪切角度：1° 4、行程(stroke)次數：10次/min
3.2 主要尺寸參數的確定
由審計任務書中所給4項數據要求，對剪板機的外形尺寸進行設計和確定，首先計算出剪板機所需的剪切力。液壓折彎機包括支架、工作臺和夾緊板，工作臺置于支架上，工作臺由底座和壓板構成，底座通過鉸鏈與夾緊板相連，底座由座殼、線圈和蓋板組成，線圈置于座殼的凹陷內，凹陷頂部覆有蓋板。如下：
一、剪切力的計算：
假設剪切面上剪切應力分布是均勻分布的。則剪切力的公式為：
在使用(use)計算中由于剪切應力分布是均勻的所以有剪切應力公式為：
A表示剪切面的面積。Fs為剪切面上的剪切力，τ與剪切面相切，故為切應力。
由設計(design)任務書上有剪切板得厚度為6mm,寬度為2000mm，剪切面積為：
A=h×L=6×2000=12000mm
由經驗可以取[τ]=15MP
由公式（1）有：F=τ×A=15MP×12000=1.8×10N
失效、安全因數和強度計算。
由脆性材料(Material)制成的構件，在拉力作用下，當變形很小的時候就會突然斷裂（fracture)。折彎機塑性材料制成的構件，在拉斷之前先已出現塑性變形，由于不能保持原有的形狀和尺寸，它已不能正常工作，可以把斷裂和塑性變形統稱為失效。
受壓短桿的被壓潰、壓扁同樣也是失效。上述這些失效現象都是強度不足造成的，可是構件失效并不都是強度問題。例如，若機床主軸變形過大，即使未出現塑性變形，但是還是不能保證加工精度，這也是失效，是剛度不足造成的。受壓細長桿的被壓彎，則是穩定性不足引起的失效。此外，不同的加載方式，如沖擊、交變應力等，以及不同的環境條件(tiáo jiàn)，如高溫、腐蝕介質等，都可以導致失效。著主要討論強度問題。
脆性材料(Material)斷裂（fracture)時的應力是強度極限σ,塑性材料到達屈服時的應力是屈服極限σ，這兩者都是構件失效時的極限應力。為了保證構件有足夠的強度，在載荷作用下構件的實際應力σ（稱為工作應力），顯然要低于極限應力。強度計算中，以大于1的因數除極限應力，并將所得結果稱為許用應力，用[σ]來表示。
對塑性材料。數控折彎機其本質是對薄板進行折彎的數控折彎機模具，該模具由支架、工作臺和夾緊板組成，通過對線圈通電產生對壓板的引力，從而完成對壓板與底座之間薄板的夾持。因為采用了電磁力夾持的方法，使得壓板按照特定的工件要求進行制作，操作簡單，而且可對帶側壁的工件進行加工。
[σ]=
對脆性材料。
[σ]=
式中，大于1的因數或稱為安全(security)因數。把許用應力[σ]作為構件工作(gōng zuò)應力的最高限度，即要求工作應力σ不超過許用應力[σ]。于是得構件軸向拉伸或壓縮時強度條件為
σ = [σ]
根據以上強度條件(tiáo jiàn)，便可以進行強度校核、截面設計和確定許可載荷等強度計算
三、扭轉力矩的計算
在研究扭轉的應力和變形之前，先討論作用于軸上的外力偶矩及很截面上的內力。
作用于軸上的外力偶矩往往是不會直接給出，經常是給出軸的傳送功率和軸的轉速。
2π××=P×1000
= 9549
在作用于軸上的所有外力偶矩都求出后，即可用截面法研究橫截面上的內力�，F以下圖所示圓軸為例，假想地將圓軸沿n—n截面分為兩部分，并取部分I作為研究對象。由于整個軸是平衡的，所以I部分也處于平衡狀態，這就要求截面n—n上的內力系必須歸結為一個內力偶矩T，且由部分I的平衡方程∑=0，求出
T –= 0
T =
T稱為n—n截面上的扭矩，它是I,II兩部分在截面上相互作用力的分布內力系的合力偶矩。
如果取部分II作為研究對象，仍然可以求得T=Me的結果，其方向則與用部分I求得的扭矩相反。為了使無論用部分I或是部分II求得的同一截面上的扭矩非但數值相等，而且符號也相同，把扭矩T的符號規定如下：若按右手螺旋法則把T表示為矢量，當矢量方向與截面的外法線的方向一致是，T為正；反正為負。根據這一法則，在圖中的扭矩不論是I部分還是II部分都是正的。
若作用于軸的外力偶多于兩個，也與拉伸（壓縮）問題中畫軸力圖一樣，可以用圖線來表示各截面上的扭矩沿軸線變化的情況，圖中以橫軸表橫截面的位置�？v軸表示相應的截面上的扭矩。這種圖就稱為扭矩圖。
通過以上的，計算和校核之后，可以基本確定出剪板機的外形尺寸，機架長為2000mm,板厚為50mm,機架高為1700mm，液壓缸直徑暫時設計為100mm。
3.3主要運動參數的確定
本機器用于剪切厚度為1～6mm,寬度為2500mm的鋼板。
被剪切板料強度以450N/mm2為準,如需剪切其它強度的板料時,應相應減薄被剪板料的厚度。
液壓閘式剪板機的主要運動裝置是液壓油缸，這項內容就是液壓缸的選擇(xuanze)。液壓壓力機的英文名稱是hydraulic and oil press液壓壓力機又稱液壓成形壓力機，使用各種金屬與非金屬材料成型加工的設備。
液壓缸的工作原理
缸筒固定：一腔連續（Continuity)地輸入壓力油。當油的壓力足以克服活塞桿上的所有負載時，活塞以速度連續向另一腔運動(movement)，活塞桿對外界做功。反之亦然，活塞桿固定：一腔連續地輸入壓力油時，則缸筒向另一方向運動。反之亦然，液壓缸的組成液壓缸組成：活塞、缸體、活塞桿、端蓋、密封。
液壓缸的分類
按結構形式分：
活塞(piston)缸：又分單桿活塞缸，雙桿活塞缸
柱塞缸：又分徑向柱塞泵和軸向柱塞泵
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