(畢業(yè)設(shè)計(jì))鋼筋彎曲機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題目：數(shù)控彎曲機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2014年 6月 數(shù)控彎曲機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要 鋼筋彎曲機(jī)是建筑工地必不可少的機(jī)械，能有效的提高生產(chǎn)效率，減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高鋼筋彎曲精度。本文所設(shè)計(jì)的鋼筋彎曲機(jī)適用于彎曲Φ4-Φ12毫米的鋼筋。相比于市場(chǎng)上常用的其他鋼筋彎曲機(jī)，本機(jī)可彎曲建筑用鋼中的長(zhǎng)鋼筋，解決了目前大多數(shù)彎曲機(jī)不能裝夾、送料、彎曲連續(xù)作業(yè)的問(wèn)題。本機(jī)先通過(guò)矯直機(jī)構(gòu)對(duì)盤(pán)狀鋼筋進(jìn)行矯直，再通過(guò)彎曲裝置對(duì)鋼筋進(jìn)行彎曲，滿足彎曲要求之后，切斷裝置進(jìn)行切斷，最后卸料裝置進(jìn)行卸料。鋼筋的彎曲角度由PLC通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，能實(shí)現(xiàn)彎曲角度的自動(dòng)化 本文對(duì)V帶輪、軸和一些關(guān)鍵零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，并對(duì)軸、鍵和帶等關(guān)鍵部件進(jìn)行了力學(xué)分析計(jì)算和強(qiáng)度校核，表明該鋼筋彎曲機(jī)完全符合設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞：鋼筋彎曲機(jī)；鋼筋矯直機(jī)構(gòu)；鋼筋卸料機(jī)構(gòu)；自動(dòng)化 A Structure Design of Numerical Control Bending Machine Abstract Rebar bending machine is essential for construction machinery, can effectively improve the production efficiency, reduce the workers labor intensity and improve the bending precision.Thisarticle rebar bending machine is suitable for the design of bending Φ4-Φ12 mm reinforcement.Compared with the practical application of all kinds of steel bar bending machine, this machine has one big characteristic wicth is able to bend steel of long bar,and solve the problem that most bending machine cant make clamping, feeding and bending a continuous operation.First through straightening device for wire rod steel bar straightening and then bending device for steel bar bending ,and steel cutting device cut it to meet a certain length,at last,steel unloading device unload steel bar bent. The angle is realized by PLC wicth controlling the step motor , automatically. In this paper, the V belt wheel, shaft and some key parts are designed and calculated, and the shaft, key and key components such as the mechanics analysis and calculation and strength check, show that the rebar bending machine fully meet the design requirements. Keywords: Rebar bending machine, Rebar straightening mechanism , Rebar unloading mechanism , Automation 1 目錄 中文摘要 1 英文摘要 2 1 緒論 1 1.1 綜述 1 1.2 折彎?rùn)C(jī)的發(fā)展和研究情況 1 1.2.1 折彎?rùn)C(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1 1.3 課題背景 3 1.4 研究設(shè)計(jì)內(nèi)容 3 1.5 研究設(shè)計(jì)路線 3 2 方案的確定 4 2.1鋼筋彎曲機(jī)的組成 4 2.2 鋼筋的送料機(jī)構(gòu) 4 2.3鋼筋的矯直機(jī)構(gòu) 4 2.3.1 矯直機(jī)的工作原理 5 2.3.2 矯直機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意 5 2.4鋼筋彎曲機(jī)工作原理 6 2.4.1鋼筋彎曲的角度控制...............................................................................7 2.5鋼筋切斷機(jī)構(gòu) 8 2.5.1鋼筋切斷原理 8 2.6鋼筋彎曲機(jī)整體布局 9 3 電動(dòng)機(jī)的選擇 10 3.1 矯直部分電機(jī)的選擇 11 3.1.1鋼筋受力情況分析 11 3.1.2 矯直電機(jī)的確定 12 3.2 送料部分電機(jī)的選擇 13 3.3 鋼筋彎曲部分電機(jī)的選擇 13 3.3.1鋼筋彎曲受力情況與計(jì)算有關(guān)的幾何尺寸 13 3.3.2彎曲Ф12鋼筋所需彎矩 13 3.3.3彎曲電動(dòng)機(jī)的選擇 15 3.4切斷電機(jī)的選擇 16 3.4.1切斷鋼筋時(shí)受力分析 16 3.4.2 功率計(jì)算 16 3.4.3切斷電機(jī)的選擇 17 4 確定傳動(dòng)比和參數(shù) 18 4.1傳動(dòng)比的分配 18 4.1.1矯直部分傳動(dòng)比的分配 18 4.1.2切斷部分傳動(dòng)比的分配 19 5 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 20 6 軸的設(shè)計(jì)校核 22 6.1 軸的設(shè)計(jì) 22 6.1.1參數(shù)確定 22 6.1.2求作用在帶輪上的力 22 6.1.3初步確定軸的最小直徑 22 6.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 6.2 軸的校核 23 6.2.1 按當(dāng)量彎矩法校核 23 6.2.2 軸的剛度計(jì)算 26 7 彎曲電機(jī)軸上鍵的校核 27 7.1 平鍵的選擇 27 7.2驗(yàn)算鍵的擠壓強(qiáng)度 27 8 滑塊的設(shè)計(jì) 29 8.1滑塊設(shè)計(jì)需要考慮的因素 29 8.2 滑塊設(shè)計(jì) 30 9 支撐箱體的設(shè)計(jì) 30 9.1箱體設(shè)計(jì)需要考慮的因素 30 9.2 箱體設(shè)計(jì)圖 30 10 總結(jié) 31 致謝 32 參考文獻(xiàn) 33 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 34 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 35 需要論文全本以及CAD圖紙、零件三維圖、翻譯、文獻(xiàn)，請(qǐng)加QQ757032980（圖紙折合3張A0有余） 2 1 緒論 1.1 綜述 建筑業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，建筑用鋼材是建筑工程用基礎(chǔ)材料之一，對(duì)建筑業(yè)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。 我國(guó)土木工程、房屋建筑都是以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)形式。據(jù)估計(jì)，全國(guó)每年用于混凝土結(jié)構(gòu)的配筋，包括預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋，總重量超過(guò)了5000萬(wàn)噸。鋼筋是混凝土結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵材料，其強(qiáng)度等級(jí)直接影響建筑工程質(zhì)量和安全。 我國(guó)正大力發(fā)展城市化建設(shè),各種土木工程及高樓的建設(shè)耗費(fèi)了大量的鋼筋，其中對(duì)鋼筋的彎箍加工的效率和質(zhì)量是最棘手的問(wèn)題之一。鋼箍使用量非常大,且形狀和尺寸的要求也比較多，尺寸精度要求高，加工起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。鋼筋加工過(guò)程中，加工成型被認(rèn)為是最耗時(shí)間的部分。若無(wú)法及時(shí)地完成鋼筋加工，那么一切建筑工程無(wú)法進(jìn)行。在傳統(tǒng)的手工加工過(guò)程中，大把時(shí)間花費(fèi)在更換各種型號(hào)、各種直徑鋼筋上，這種加工方式不僅浪費(fèi)大量的人力、物力，而且還成為鋼筋加工工業(yè)中的瓶頸，極大地降低了鋼筋制品的生產(chǎn)效率。 隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)于鋼筋的需求增大，對(duì)于鋼筋的形狀的要求增多。不過(guò)，鋼筋彎曲機(jī)的出現(xiàn)解決了這個(gè)問(wèn)題。鋼筋彎曲機(jī)能將鋼筋加工成各種滿足工業(yè)生產(chǎn)需求的形狀。如今鋼筋彎曲機(jī)是建筑工地必不可少的機(jī)械，如何更有效提高機(jī)械生產(chǎn)效率、減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度、提高彎曲加工過(guò)程自動(dòng)化程度、提高加工精度一直是鋼筋彎曲機(jī)研發(fā)者所關(guān)注的問(wèn)題。 自從鋼筋彎曲機(jī)出現(xiàn)后，其發(fā)展非常迅猛。從最初的小型液壓式半自動(dòng)、機(jī)械式半自動(dòng)彎曲機(jī)到目前的大型多軸全自動(dòng)數(shù)控彎曲機(jī)。就建筑業(yè)普遍采用的數(shù)控型半自動(dòng)彎曲機(jī)來(lái)說(shuō)，該彎曲機(jī)有如下特點(diǎn)： 首先，機(jī)電一體化程度較高，加工效率相對(duì)較高。其次，維護(hù)管理比較簡(jiǎn)單。再次，由于采用微機(jī)控制，針對(duì)不同直徑鋼筋的彎曲方式的切換及加工角度改變一可由軟件實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)化程度得了很大的提高。 不過(guò)，其缺點(diǎn)也很明顯：首先，上料仍然采用人工方式，卸料同樣由工人完成。這導(dǎo)致了整個(gè)加工過(guò)程仍然費(fèi)時(shí)間。這就需要自動(dòng)化程度更高的彎曲機(jī)，但是成本相對(duì)較高。 1.2 彎曲機(jī)的研究和發(fā)展情況 1.2.1 彎曲機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 數(shù)控彎曲機(jī)在國(guó)外相當(dāng)普遍，例如瑞典Pulhnax公司的Ursviken分部年產(chǎn)約200臺(tái)彎曲機(jī)，其中九成以上帶有數(shù)控系統(tǒng)。該公司開(kāi)發(fā)的一種彎曲機(jī)具有伺服控制系統(tǒng);“雙工作基準(zhǔn)面”可以補(bǔ)償折彎過(guò)程中機(jī)身的形變，重復(fù)精度高達(dá)0.01mm;高性能的多軸控制可使彎曲機(jī)實(shí)現(xiàn)有效控制;懸浮結(jié)構(gòu)和液壓模具夾緊裝置可實(shí)現(xiàn)模具的自動(dòng)快速切換，并裝有板料測(cè)厚裝置，可以檢查折彎工件的厚度變化是否在折彎工藝的允許范圍之內(nèi)。 Amada公司從60年代中期引進(jìn)了法國(guó)Promecam公司的下動(dòng)式彎曲機(jī)生產(chǎn)技術(shù)以來(lái)，一直致力于下動(dòng)式彎曲機(jī)的生產(chǎn)和改進(jìn)，在80年代中期開(kāi)發(fā)了FINE&BENDER系列精密下動(dòng)式彎曲機(jī)。該彎曲機(jī)采用平行加壓技術(shù)，在不同外載荷和不同折彎長(zhǎng)度時(shí)能使上橫梁和下滑塊產(chǎn)生相同的均勻變形，并采用2組或者3組滾輪用于導(dǎo)向，提高了抗偏載的能力。 LVD公司是國(guó)外規(guī)模最大的彎曲機(jī)制造商之一。旗下MMC8500和MNC9000數(shù)控系統(tǒng)采用了CAD/CAM技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一套專用三維軟件，使對(duì)鋼筋的折彎加工完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。將待彎曲工件參數(shù)輸入系統(tǒng)后，系統(tǒng)便能自動(dòng)計(jì)算出折彎工序所需的所有數(shù)據(jù)，確定專門(mén)的控制程序，發(fā)送指令操縱計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)施折彎加工。 Hammerle公司于70年代中期研制了一種結(jié)構(gòu)獨(dú)特的三點(diǎn)式彎曲機(jī)，在彎曲工藝和機(jī)體結(jié)構(gòu)上都有不少的創(chuàng)新和突破。如今，該公司所生產(chǎn)的彎曲機(jī)除了仍然具有三點(diǎn)式彎曲模具、滑塊液壓墊等特色機(jī)構(gòu)之外，兩個(gè)油缸各自采用比例閥和光柵尺構(gòu)成了閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)滑塊速度、壓力、位置的精確控制，同步精度達(dá)到0.005mm。 FASTI公司研制的904-125130型彎曲機(jī)，其折彎力為1230kN，工作臺(tái)長(zhǎng)度為3050mm。兩個(gè)油缸分別用比例閥和光柵尺構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)滑塊速度、壓力、位置和同步的精確控制。 小松產(chǎn)機(jī)株式會(huì)社出品的的PHS系列彎曲機(jī)折彎力為500kN至2000kN。該彎曲機(jī)工作臺(tái)最大長(zhǎng)度為4000mm，共有13種規(guī)格。此系列彎曲機(jī)采用伸長(zhǎng)抵消機(jī)構(gòu)，依靠其獨(dú)特的構(gòu)造抵消負(fù)荷及油溫的變化而引起的機(jī)架開(kāi)口變形量，使深度位置保持一定。因配有角度控制器，可簡(jiǎn)單的調(diào)整全長(zhǎng)角度。配有3D CAD/CAM系統(tǒng)，可自動(dòng)計(jì)算彎曲工序并可在屏幕上同時(shí)顯示8道工序的折彎形狀。 村田公司研制的的HPB - 8525A型彎曲機(jī)，折彎力為850kN，工作臺(tái)長(zhǎng)度為 2500mm。該型號(hào)彎曲機(jī)采用傳統(tǒng)的扭軸實(shí)現(xiàn)滑塊同步，傳動(dòng)裝置渦輪蝸桿裝在油缸的下蓋中，轉(zhuǎn)動(dòng)螺母套，螺桿套會(huì)上下移動(dòng)，用來(lái)控制活塞的下死點(diǎn)位置。 說(shuō)到國(guó)內(nèi)彎曲機(jī)的發(fā)展情況，總體而言，我國(guó)的鋼筋加工機(jī)械的技術(shù)水平總體上相比國(guó)外比較落后，所能加工的鋼筋等產(chǎn)品，品種規(guī)格少、結(jié)構(gòu)形式相對(duì)傳統(tǒng)、自動(dòng)化程度和制造精度較低，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力弱。 由于傳統(tǒng)的彎曲加工方法達(dá)不到加工精度和通用型的要求，基于繞彎工藝的彎曲機(jī)逐漸成為了最通用的鋼筋彎曲加工解決方案。我國(guó)鋼筋彎曲機(jī)的發(fā)展從70年代開(kāi)始起步，初期生產(chǎn)一些簡(jiǎn)易的彎曲裝置，結(jié)構(gòu)形式為機(jī)械傳動(dòng)輔以手動(dòng)操作。在80年代初形成一定的規(guī)模，其中以GW-40A型鋼筋彎曲機(jī)為代表。GW-40A傳動(dòng)部分采用蝸輪蝸桿，通過(guò)齒輪變速箱調(diào)節(jié)彎曲速度，彎曲機(jī)構(gòu)由機(jī)體臺(tái)面上的帶有插入孔的工作圓盤(pán)、撥叉、中柱和檔料架等組成，利用可逆轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，通過(guò)手動(dòng)按鈕直接控制電動(dòng)機(jī)的開(kāi)啟來(lái)進(jìn)行彎曲、停止及換向動(dòng)作，彎曲角度的精度依靠操作工人的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)保證，因此工人的勞動(dòng)強(qiáng)度比較大。彎曲機(jī)可以對(duì)鋼筋進(jìn)行不同彎曲角度的彎曲加工，功能性、通用性有了一定的提高，但同一種彎曲件只能加工一種彎曲角度，加工精度、自動(dòng)化水平仍比較低。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，其應(yīng)用已經(jīng)廣泛地滲透并影響著社會(huì)生產(chǎn)和社會(huì)生活，并在全球形成了一場(chǎng)新的技術(shù)革命。數(shù)控系統(tǒng)便是計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域的一種典型應(yīng)用。它集計(jì)算機(jī)、微電子、機(jī)械加工和自動(dòng)控制等多項(xiàng)技術(shù)于一體，是近年來(lái)發(fā)展十分迅速的一項(xiàng)高新技術(shù)。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和在生產(chǎn)過(guò)程中的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)模式發(fā)生了深刻的革命性的變化。數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于各種建筑機(jī)械當(dāng)中，同時(shí)也制造出了數(shù)控彎曲機(jī)。數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于彎曲機(jī)上使加工精度和速度提高，生產(chǎn)效率大幅度增長(zhǎng)，加工質(zhì)量得到極大完善，并實(shí)現(xiàn)了人工很難做到的對(duì)各種復(fù)雜彎曲條件的自動(dòng)加工。最近幾年鋼筋彎曲機(jī)也是在全速的發(fā)展，各項(xiàng)投入都在增加。 1.3 課題背景 目前，在路橋、樓宇、地鐵等建筑過(guò)程中，需大量使用具有一定幾何形狀及尺寸的鋼型材。但是目前大多數(shù)鋼型材的折彎工作仍然依靠工人手工完成。為了提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提高折彎鋼筋的加工質(zhì)量，本課題擬對(duì)數(shù)控鋼筋彎曲機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿足建筑鋼型材的生產(chǎn)加工要求。課題要求在系統(tǒng)分析市場(chǎng)現(xiàn)有各類彎曲設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過(guò)彎曲機(jī)構(gòu)功能分析，研究數(shù)控彎曲機(jī)的工作原理，分析設(shè)計(jì)彎曲機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使其能夠滿足鋼型材的折彎要求。通過(guò)本課題的設(shè)計(jì)，鍛煉學(xué)生應(yīng)用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，并培養(yǎng)其創(chuàng)新思維的能力。 1.4 研究設(shè)計(jì)內(nèi)容 本課題研究的鋼筋自動(dòng)彎曲機(jī)擬采用數(shù)控驅(qū)動(dòng)方式，能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)鋼筋的矩形、圓形折彎。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：折彎模具的手動(dòng)調(diào)整、自動(dòng)折彎工序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、自動(dòng)卸料裝置的設(shè)計(jì)及其輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 技術(shù)要求：加工鋼型材的類型：Ⅱ級(jí)螺紋鋼、圓鋼（Q235-A）；彎曲鋼筋直徑范圍：Ф4-12mm; 工作圓盤(pán)直徑：Ф400mm; 驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率：7.5KW。 1.5 研究設(shè)計(jì)路線 調(diào)查研究→完成開(kāi)題報(bào)告→確定總體方案→鋼筋彎曲機(jī)整體方案的設(shè)計(jì)→確定組成部分的具體方案→動(dòng)力設(shè)備選型計(jì)算→各部分的動(dòng)力傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)→繪制鋼筋彎曲機(jī)的總裝配圖及零件圖→撰寫(xiě)設(shè)計(jì)論文。 3 2方案的確定 2.1鋼筋彎曲機(jī)的組成 為了運(yùn)輸方便，建筑用鋼筋大部分都是以盤(pán)條的形式存放，要實(shí)現(xiàn)鋼筋的彎曲，首先要對(duì)鋼筋進(jìn)行矯直。本設(shè)計(jì)直接對(duì)盤(pán)條鋼筋進(jìn)行送料并矯直、彎曲到既定形狀后直接切斷并下料，整個(gè)過(guò)程連續(xù)。 綜上，該鋼筋彎曲機(jī)設(shè)計(jì)由四部分組成：鋼筋的送料機(jī)構(gòu)、鋼筋的矯直機(jī)構(gòu)、鋼筋的彎曲機(jī)構(gòu)、鋼筋的切斷下料機(jī)構(gòu)。 2.2 鋼筋的送料機(jī)構(gòu) 送料作為對(duì)盤(pán)條狀鋼筋加工最初始的工序，也是數(shù)控鋼筋彎曲機(jī)必不可少的一部分。本設(shè)計(jì)采用一組傳動(dòng)輥對(duì)鋼筋進(jìn)行壓緊并遞送。這組傳動(dòng)輥經(jīng)皮帶輪由電動(dòng)機(jī)提供轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力，下方的輥?zhàn)鳛橹鲃?dòng)輪，上方的輥?zhàn)鳛閴壕o輪，壓緊力通過(guò)滑塊和壓緊螺絲調(diào)節(jié)。如圖2.1 圖2.1 鋼筋送料機(jī)構(gòu) 2.3鋼筋的矯直機(jī)構(gòu) 矯直作為鋼筋彎曲加工的前部工序，矯直機(jī)構(gòu)也是數(shù)控鋼筋彎曲機(jī)必不可少的一部分。按結(jié)構(gòu)可分為輥式矯直機(jī)、滾筒矯直機(jī)、管棒材矯直機(jī)、壓力矯直機(jī)、拉伸矯直機(jī)、拉伸彎曲矯直機(jī)等。 現(xiàn)今矯直設(shè)備品類眾多，規(guī)格也是各不相同。按工作原理可劃分為五類：第一類為旋轉(zhuǎn)彎曲式矯直機(jī)，使工件在塑性彎曲狀態(tài)下以旋轉(zhuǎn)變形方式從大的等彎矩區(qū)向小的等彎矩區(qū)過(guò)渡，在走出塑性區(qū)時(shí)變直?？梢允枪ぜD(zhuǎn)，可以是矯直工具旋轉(zhuǎn)，也可以是變形方位旋轉(zhuǎn)。如生產(chǎn)中常見(jiàn)的斜輥矯直機(jī)、平動(dòng)式矯直機(jī)。第二類稱為反復(fù)彎曲式矯直機(jī)，如輥式矯直機(jī)及壓力矯直機(jī)，依靠壓頭或輥?zhàn)釉谕黄矫鎯?nèi)對(duì)工件進(jìn)行反復(fù)壓彎并逐漸減小壓彎量，直到壓彎量與彈復(fù)量相等而變直。第三類稱為拉彎矯直機(jī)，它是把彎曲與拉伸變形結(jié)合起來(lái)，使得工件全截面的拉伸變形以及兩個(gè)表層較大的拉伸變形這三者不在同一時(shí)間發(fā)生，全斷面各層纖維的彈復(fù)變形也不在同一時(shí)間發(fā)生。這樣既防止了板帶的斷裂，又提高了矯直質(zhì)量。第四類稱為拉坯矯直裝置，它的拉力主要是為了克服外部阻力，在拉動(dòng)連鑄坯下行的同時(shí)使鑄坯的弧形彎曲漸伸變直。第五類是拉伸矯直機(jī)，它依靠拉伸變形把原來(lái)長(zhǎng)短不一的縱向纖維拉成等長(zhǎng)度并進(jìn)入塑性變形后經(jīng)卸載以及彈復(fù)而變直，如連續(xù)拉伸矯直機(jī)以及鉗式拉伸矯直機(jī)。 2.3.1 矯直機(jī)的工作原理 本矯直機(jī)采用塑性拉彎矯直理論。鋼筋在軋制以及平整工序中內(nèi)部產(chǎn)生不均勻的應(yīng)力，當(dāng)其應(yīng)力值達(dá)到一定值時(shí)，會(huì)造成形狀的瓢曲或浪形，該拉彎矯直機(jī)正利用了內(nèi)應(yīng)力的存在來(lái)改善鋼筋形狀。待矯平的鋼筋在張力輥組施加的張力的作用下，連續(xù)經(jīng)過(guò)上下交替布置的多組小直徑的彎曲輥的劇烈彎曲，如圖2.2。各條不均勻的縱向纖維長(zhǎng)度在拉伸和彎曲的合作用下，沿長(zhǎng)度方向上產(chǎn)生了不同程度的塑性延伸。拉伸彎曲矯直技術(shù)使各條縱向纖維的長(zhǎng)度趨向于一致。 圖2.2 矯直部分原理 。 2.3.2 矯直機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意 如圖2.3所示，該矯直機(jī)構(gòu)由鉛直矯直輥系、水平矯直輥系以及夾送輥等三部分組成。電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪帶動(dòng)減速器減速后帶動(dòng)夾送輥為鋼筋矯直提供動(dòng)力。其鉛直矯直部分所用箱體結(jié)構(gòu)為如下圖2.4所示 圖2.3 矯直機(jī)構(gòu)示意 圖2.4 矯直部分箱體結(jié)構(gòu) 2.4鋼筋彎曲機(jī)工作原理 鋼筋彎曲機(jī)工作原理為：電動(dòng)機(jī)所提供的動(dòng)力，經(jīng)過(guò)齒輪減速機(jī)構(gòu)傳遞給工作圓盤(pán)，從而帶動(dòng)工作盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。鋼筋的彎曲加工就在工作圓盤(pán)上實(shí)現(xiàn)。工作盤(pán)上裝有兩根軸，分為芯軸和彎曲軸，軸上通過(guò)套上不同厚度的套筒以改變兩軸之間的間距，方便彎曲不同直徑的鋼筋。當(dāng)工作盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，芯軸和彎曲軸都在轉(zhuǎn)動(dòng)，由于芯軸在轉(zhuǎn)動(dòng)中心上，即使圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，芯軸位置卻并未改變。此時(shí)，彎曲軸就可以繞芯軸做圓弧運(yùn)動(dòng)。此時(shí)將鋼筋插入工作圓盤(pán)中的芯軸和彎曲軸之間就可以將鋼筋彎曲成型了。通過(guò)控制彎曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度就可以控制鋼筋的加工角度。當(dāng)彎曲不同直徑的鋼筋時(shí)，只需將工作圓盤(pán)上的芯軸和彎曲軸的套筒更換即可。例如，當(dāng)彎曲細(xì)鋼筋時(shí)，芯軸和彎曲軸上的軸套都換成粗直徑的即可，但注意軸套的大小也要合適。當(dāng)彎曲粗直徑的鋼筋時(shí)，芯軸換成細(xì)直徑的，軸換成稍細(xì)直徑的，更換時(shí)要考慮鋼筋彎曲的角度和最小鋼筋直徑。而彎曲段的長(zhǎng)度則由電機(jī)控制并將信號(hào)由編碼器反饋給控制器實(shí)現(xiàn)控制，彎曲結(jié)束后利用切斷裝置切斷.其原理圖如圖2.5所示 圖2.5 彎曲工作原理 鋼筋彎曲時(shí)受力示意圖如圖2.6所示 圖2.6 彎曲部分工作示意圖 1 壓彎銷軸 2鋼筋 3中心銷軸 4工作圓盤(pán) 5支撐擋銷 2.4.1鋼筋彎曲的角度控制 初步設(shè)計(jì)鋼筋彎曲機(jī)的工作盤(pán)尺寸為： 直徑,，,,, 。 開(kāi)始彎曲鋼筋時(shí)，彎曲軸相對(duì)中心軸在豎直方向，因此，當(dāng)彎曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)到接觸鋼筋時(shí)，彎曲軸已經(jīng)走過(guò)。彎曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度總比鋼筋彎曲角度大。本設(shè)計(jì)需要對(duì)鋼筋做矩形彎曲，所以，當(dāng)對(duì)鋼筋彎曲時(shí)，彎曲軸從初使位置轉(zhuǎn)動(dòng)。以此類推，當(dāng)需要彎曲時(shí)，彎曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 2.5鋼筋切斷機(jī)構(gòu) 2.5.1鋼筋切斷原理 鋼機(jī)切斷機(jī)構(gòu)的組成：電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、蓄勢(shì)裝置、減速機(jī)構(gòu)、曲軸連桿機(jī)構(gòu)、機(jī)體以及切斷刀?？捎糜谇袛?~40mm普通碳素鋼筋。 原理圖如圖2.6所示 圖2.6 鋼筋切斷原理 工作原理：電動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)過(guò)V帶輪驅(qū)動(dòng)飛輪軸、圓柱齒輪減速器帶動(dòng)偏心軸旋轉(zhuǎn)。在偏心軸上裝有連桿，連桿經(jīng)過(guò)銷軸與動(dòng)刀塊連接，推動(dòng)動(dòng)刀塊做往復(fù)運(yùn)動(dòng)切斷鋼筋。動(dòng)刀塊通過(guò)軸支撐安裝在在機(jī)體上。 2.6鋼筋彎曲機(jī)整體布局 鋼筋彎曲機(jī)整體布局見(jiàn)圖2.7 需要論文全本以及CAD圖紙、零件三維圖、翻譯、文獻(xiàn)，請(qǐng)加QQ757032980 9 圖2.7 鋼筋彎曲機(jī)整體布局 3 電動(dòng)機(jī)的選擇 生產(chǎn)單位一般用三相交流電源，如無(wú)特殊要求，一般選用交流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)有異步和同步電動(dòng)機(jī)兩類。異步電機(jī)分為有籠型和繞線型，其中普通籠型異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最多。我國(guó)Y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，價(jià)格低廉、維護(hù)方便，適用于普通機(jī)械和無(wú)特殊要求機(jī)械上，由于氣動(dòng)性能較好，也適用于某些要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較高的機(jī)械。 目前，各種數(shù)控機(jī)床采用的動(dòng)力主要有:步進(jìn)電機(jī)，電液伺服馬達(dá)及伺服電機(jī)，三相異步電機(jī)。 （a）步進(jìn)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)： 步進(jìn)電機(jī)相對(duì)普通電機(jī)來(lái)說(shuō)，他可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)控制，即通過(guò)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)輸入端輸入的脈沖數(shù)量和頻率實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的角度和速度控制，無(wú)需反饋信號(hào)。但是步進(jìn)電機(jī)不適合使用在長(zhǎng)時(shí)間同方向運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，容易燒壞產(chǎn)品，即使用時(shí)通常都是短距離頻繁動(dòng)作較佳。 相對(duì)伺服電機(jī)來(lái)說(shuō)，伺服電機(jī)內(nèi)部通過(guò)安裝旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)現(xiàn)了反饋控制，伺服電機(jī)可以達(dá)到的轉(zhuǎn)矩要高于步進(jìn)電機(jī)，但是價(jià)格相對(duì)也高，所以在轉(zhuǎn)矩能滿足的情況下，推薦用步進(jìn)電機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)配合驅(qū)動(dòng)器使用，很多驅(qū)動(dòng)器都支持細(xì)分功能，即實(shí)現(xiàn)很小的步進(jìn)角，控制更精確。 (b)伺服電機(jī)與電液伺服馬達(dá)的比較: 伺服電機(jī)又稱為執(zhí)行電機(jī)，具有服從控制信號(hào)要求而動(dòng)作的職能，信號(hào)到來(lái)之前轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)，信號(hào)到來(lái)之后轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)，信號(hào)消失轉(zhuǎn)子立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)。將輸入的電壓信號(hào)變換為軸上的角速度或角位移輸出，轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速則隨信號(hào)電壓的方向和大小而定，并能帶動(dòng)一定大小的負(fù)載，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件。華中理工大學(xué)新型電機(jī)廠生產(chǎn)的三相交流永磁同步伺服電機(jī)(STZ系列)130機(jī)座號(hào)有4Nm、5Nm、6Nm、7。5Nm、10Nm、15Nm;175機(jī)座號(hào)有18Nm、27Nm、36Nm、45Nm、54Nm。電機(jī)采用高工作溫度、高磁能積的永磁材料，氣隙磁場(chǎng)為正弦波，電機(jī)運(yùn)行不僅輸出功率大，而且低速運(yùn)行平穩(wěn)。電機(jī)可裝光電編碼器，亦可裝旋轉(zhuǎn)變壓器，也可裝失電制動(dòng)器。我們采用的是130STZ15一2型，它的額定功率為3.4千瓦，額定轉(zhuǎn)速是2500rpm。目前國(guó)外生產(chǎn)的鋼筋自動(dòng)成型加工機(jī)采用的原動(dòng)力為電液步進(jìn)馬達(dá)，它屬于增量式數(shù)字控制的電液伺服元件，通常由步進(jìn)電機(jī)和控制閥接受數(shù)字電路發(fā)出的脈沖序列信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換和功率放大，從而驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)輸出功率信號(hào)。電液步進(jìn)馬達(dá)的輸出為輸入脈沖數(shù)成比例的角位移，或與輸入脈沖頻率成比例的角速度。用電液步進(jìn)馬達(dá)進(jìn)行直線的數(shù)字位移或速度控制時(shí)，必須通過(guò)齒輪和滾珠輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)，從而使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)變得很復(fù)雜，且傳動(dòng)部件的間隙及結(jié)構(gòu)柔度還會(huì)降低控制精度。它主要由步進(jìn)電機(jī)和液壓轉(zhuǎn)矩放大器組成(直接反饋式液壓伺服機(jī)構(gòu))，輸入脈沖時(shí)，減速齒輪帶動(dòng)閥芯旋轉(zhuǎn)，液壓馬達(dá)不動(dòng)，閥口開(kāi)啟，壓力油經(jīng)滑閥的閥口進(jìn)入液壓馬達(dá)，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，反饋螺母又使閥芯返回零位，使液壓馬達(dá)停止旋轉(zhuǎn)。如果連續(xù)輸入脈沖，則馬達(dá)以一定的速度旋轉(zhuǎn);改變輸入脈沖的頻率就可改變其轉(zhuǎn)速。 從以上分析可以看出:電液伺服馬達(dá)主要組成部分為步進(jìn)電機(jī)及液壓馬達(dá)。實(shí)際工作中，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)對(duì)液壓馬達(dá)進(jìn)行控制，步進(jìn)電機(jī)將數(shù)控電路輸入的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移并經(jīng)功率放大器后由減速齒輪帶動(dòng)滑閥的閥芯旋轉(zhuǎn)，達(dá)到對(duì)液壓馬達(dá)的控制。而伺服電機(jī)直接將數(shù)控電路中的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為軸上的角位移輸出，簡(jiǎn)化了控制過(guò)程，使得故障率大大減少，同時(shí)控制精度得到了很大提高。 動(dòng)力源是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提，選擇動(dòng)力主要依據(jù)是否能滿足數(shù)控鋼筋成型機(jī)的功率要求及是否易于完成控制任務(wù)。隨著電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展和大功率電子器件的出現(xiàn)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的功率和控制問(wèn)題都得到很好的解決。 由于鋼筋加工需要很大的作用力，因此在最初的設(shè)計(jì)過(guò)程中，動(dòng)力的選擇成為最重視的問(wèn)題。根據(jù)所設(shè)計(jì)鋼筋自動(dòng)成型加工機(jī)的高頻率，大負(fù)荷，作時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，結(jié)合上述幾種動(dòng)力的優(yōu)缺點(diǎn)，最終采用步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力。要求使用的步進(jìn)電機(jī)功率相對(duì)較大，而目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家只生產(chǎn)小功率的步進(jìn)電機(jī)，為了尋找到所需的電機(jī)，通過(guò)大量的調(diào)研工作，最后找到需要的電機(jī)，它們是130BYG系列三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)非常適合鋼筋自動(dòng)成型加工機(jī)的使用。這種電動(dòng)機(jī)具有輸出功率大，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的安全性高等特點(diǎn)。 3.1 矯直部分電機(jī)的選擇 3.1.1鋼筋受力情況分析 矯直過(guò)程中，受到輥?zhàn)拥淖饔靡约盃恳喌睦熳饔?，此時(shí)鋼筋受力如圖3.1所示。 圖3.1 鋼筋的受力分析