12mm鋼筋矯直切斷機(jī)設(shè)計(jì)
12mm鋼筋矯直切斷機(jī)設(shè)計(jì),12,mm,鋼筋,矯直,切斷,設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題目： 12mm鋼筋矯直切斷機(jī)設(shè)計(jì)
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.題目背景及研究意義
鋼筋矯直切斷機(jī)是鋼筋加工必不可少的設(shè)備之一，它主要用于房屋建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工程中對鋼筋的調(diào)直及定長切斷。鋼筋矯直切斷機(jī)與其他切斷設(shè)備相比，具有重量輕、能耗少、工作可靠、效率高等特點(diǎn)，因此近年來逐步被機(jī)械加工和小型軋鋼廠等廣泛應(yīng)用，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。實(shí)現(xiàn)鋼筋矯直切斷機(jī)的自動化控制對確保工程質(zhì)量、提高施工效率、加快工程進(jìn)度、降低工人勞動強(qiáng)度等具有重要意義[1]。
2.國內(nèi)外相關(guān)研究情況
鋼筋矯直切斷機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑等行業(yè)。國內(nèi)外對鋼筋矯直切斷機(jī)的研究也比較多，國內(nèi)對于鋼筋矯直切斷機(jī)的需求空間很廣，但國內(nèi)的矯直切斷機(jī)只能滿足一般的需求，對于一些矯直精度較高，切斷質(zhì)量要求也較高的鋼筋就無法滿足了，需要從國外進(jìn)口有關(guān)設(shè)備，總體來說國內(nèi)的技術(shù)還落后于國外。
由于冷軋帶肋鋼筋需要經(jīng)矯直切斷后才可使用，但目前對于冷軋帶肋鋼筋矯直的理論研究還不是很完善，冷軋帶肋鋼筋矯直的無劃傷問題一直沒有得到很好的解決，冷軋帶肋鋼筋矯直機(jī)的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)也主要是依據(jù)普通圓鋼筋矯直機(jī)的有關(guān)參數(shù)。國內(nèi)還沒有能滿足矯直性能要求的數(shù)控冷軋帶肋鋼筋矯直切斷機(jī)，而從國外進(jìn)口一臺數(shù)控冷軋帶肋鋼筋矯直切斷機(jī)需要8萬美元，一般用戶難以承擔(dān)。市場上急需一種矯直質(zhì)量較好、自動化程度及生產(chǎn)效率較高的矯直切斷機(jī)。
國內(nèi)的機(jī)器最缺少的技術(shù)就是矯直技術(shù)了，而這一方面國際上有些國家發(fā)展的較好，如前蘇聯(lián)，德國和日本在這方面起步較早。國內(nèi)有關(guān)技術(shù)人員也在矯直理論和技術(shù)的研究方面作出了很大的努力，其中有部分成果的水平居領(lǐng)先地位，如列入1998河北省企業(yè)技術(shù)開發(fā)第二批計(jì)劃的GTK6/12數(shù)控冷軋帶肋鋼筋矯直切斷機(jī)已經(jīng)解決了有關(guān)技術(shù)上的難題其水平已達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先地位，它在提高矯直質(zhì)量、保證矯直后鋼筋表面無劃傷的基礎(chǔ)上，采用了數(shù)控技術(shù)，提高了自動化程度，實(shí)現(xiàn)了自動定長切斷、記數(shù)（鋼筋長度、單根重量、總重、鋼筋總數(shù)）及自動停車等功能。
新的矯直設(shè)備的出現(xiàn)及矯直技術(shù)的新發(fā)展，必然在很多方面引起對矯直理論和技術(shù)的深入研究。目前，國內(nèi)外有關(guān)這方面的研究工作主要集中在以下幾個(gè)方面的研制、開發(fā)和改進(jìn)：
2.1.矯直基本理論和技術(shù)的研究
在矯直基本理論和技術(shù)的研究方面，國外發(fā)展的較早。二十世紀(jì)六十年代，前蘇聯(lián)的一些研究人員就發(fā)表了全面系統(tǒng)的論述和分析管材的較早理論、矯直工藝以及介紹管材矯直機(jī)的基本形式和結(jié)構(gòu)的文獻(xiàn)。近年來，國內(nèi)外的科技人員對矯直參數(shù)問題作了很多研究。Ruppin深入探討了多輥彎曲矯直過程中軸向拉伸載荷和下壓量的關(guān)系，并對下壓量和矯直效果的關(guān)系做了詳細(xì)的研究，得到了一些有意義的結(jié)論；Rrdolf Bruhl應(yīng)用旋轉(zhuǎn)矯直機(jī)矯直，深入研究了矯直工藝對線材性能的影響，給出了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，指出鋼筋矯直后一般表現(xiàn)為延伸率增大，強(qiáng)度降低，矯直后抗拉強(qiáng)度值平均下降5%。德國的W.Uerche分析了輥式矯直提高棒、帶性能的先決條件和可能性；Fryderyk Knap認(rèn)為彎曲后的殘余應(yīng)力是彎曲時(shí)的應(yīng)力和卸載應(yīng)力的幾何疊加，最大殘余應(yīng)力發(fā)生在介于線材中心和表面的區(qū)域，彎曲半徑越小，殘余應(yīng)力越大，其研究結(jié)果表明，輥式矯直也可以看成彎曲變形，多輥單方向矯直就可以顯著降低殘余應(yīng)力，矯直過程中大的彎曲半徑對殘余應(yīng)力的消除是有利的。
同時(shí)許多研究人員對矯直機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)也進(jìn)行了較為深入的研究。結(jié)構(gòu)參數(shù)包括矯直輥的傾斜角度、反彎曲率、接觸長度、輥身長度及輥型曲線等，而對矯直輥型的設(shè)計(jì)和研究一直是矯直機(jī)結(jié)構(gòu)研究的中心。資料針對在管棒材矯直機(jī)的輥型研究中均假定矯直過程中管棒材是理想圓柱體，而與實(shí)際情況中管棒材均呈彎曲狀態(tài)的情況不相符合的問題，作者由等距曲面的觀點(diǎn)出發(fā)，研究了管棒材呈彎曲狀態(tài)時(shí)與之接觸的輥型曲面，而且討論了矯直輥的角度調(diào)整問題，使得在實(shí)際中得到更好的接觸狀態(tài)。
2.2.對矯直設(shè)備和矯直質(zhì)量的研究
對于理論的研究就是為了更好的指導(dǎo)實(shí)踐，所以改進(jìn)現(xiàn)有的矯直設(shè)備，研制和開發(fā)新的設(shè)備以及不斷的提高矯直質(zhì)量，一直是研究工作者的目標(biāo)。提高管材矯直精度的途徑、多種矯直效果的疊加和鞏固、提高矯直質(zhì)量的先決條件和可能性，及各參數(shù)的確定，均是在通過不同的方法提高矯直精度。
二、本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
1.本課題研究的主要內(nèi)容
（1）綜述過內(nèi)外鋼筋矯直切斷機(jī)設(shè)計(jì)和制造的發(fā)展方向。（2）分析機(jī)構(gòu)特點(diǎn)并確定最佳方案。（3）總體方案設(shè)計(jì)（繪制裝配圖）。（4）非標(biāo)零件設(shè)計(jì)（繪制全部非標(biāo)零件圖）。（5）主要零件工藝規(guī)程編制。（6）撰寫設(shè)計(jì)說明書。（7）查看外文資料。
2.擬采用的研究方案
2.1.機(jī)構(gòu)方案預(yù)選
方案一：雙槽直輥式矯直+錘擊式切斷
使用時(shí)，首先按下啟動按鈕，使整個(gè)鋼筋矯直切斷機(jī)處于工作狀態(tài)。再通過牽引輥將鋼筋首先送入雙槽直輥式矯直裝置進(jìn)行矯直（各個(gè)上調(diào)直輥的壓下量越來越小，被調(diào)直的鋼筋的殘留曲率也會越來越小直到接近零值，進(jìn)而符合所需要的調(diào)直質(zhì)量[1]）。當(dāng)來自轉(zhuǎn)轂、經(jīng)矯直的鋼筋從刀臺中穿過并頂住定尺擋板，使定尺擋板在牽引機(jī)構(gòu)對鋼筋的推動力作用下，通過拉桿帶動滑動刀臺滑動到錘砧位于錘頭下方時(shí)，錘頭擊打在錘砧上，使上切到與下切刀配合將鋼筋切斷。切斷完成后，滑動刀臺在回位彈簧作用下在導(dǎo)軌上滑動至初始位置[2]。結(jié)構(gòu)示意圖如下：
圖2.1 雙槽直輥式鋼筋矯直切斷機(jī)
方案二：斜輥轉(zhuǎn)轂式矯直+ 液壓剪切
使用時(shí)，首先按下啟動按鈕，使整個(gè)鋼筋矯直切斷機(jī)處于工作狀態(tài)。鋼筋首先進(jìn)入斜輥轉(zhuǎn)轂式矯直機(jī)構(gòu)，由斜輥與鋼筋之間的滾動摩擦力的軸向分力作為鋼筋的牽引力，使鋼筋完成矯直[3]。：矯直的鋼筋從刀臺中穿過并碰撞行程開關(guān)，經(jīng)由控制電路發(fā)出信號，控制液壓缸推動上切刀與固定在機(jī)架上的下切刀配合將鋼筋切斷。結(jié)構(gòu)示意圖如下：
圖2.2 斜輥轉(zhuǎn)轂式鋼筋矯直切斷機(jī)
方案三：轉(zhuǎn)轂鋼球式矯直+凸輪擺桿式切斷
使用時(shí)，首先按下啟動按鈕，使整個(gè)鋼筋矯直切斷機(jī)處于工作狀態(tài)。再通過牽引輥將鋼筋首先送入轉(zhuǎn)轂鋼球式矯直裝置進(jìn)行矯直（傳動輪與轉(zhuǎn)轂固聯(lián)在一起,鋼球模子隨著轉(zhuǎn)轂高速旋轉(zhuǎn),鋼筋從鋼球模塊中通過并被矯直[4]）。經(jīng)過矯直的鋼筋被送入凸輪擺桿剪切機(jī)構(gòu)中，上切刀落下與下切刀配合將鋼筋切斷（下切刀固定在機(jī)架上，上切刀安裝在擺桿一側(cè)，擺桿另一側(cè)與共軛凸輪嚙合，可繞轉(zhuǎn)軸往復(fù)擺動[5,6]）。結(jié)構(gòu)示意圖如下
圖2.3 轉(zhuǎn)轂鋼球式鋼筋矯直切斷機(jī)
2.2.確定最優(yōu)方案
方案一中所采用的雙槽直輥式矯直機(jī)構(gòu)耗能大切鋼筋表面易劃傷，錘擊式切斷工作噪聲連續(xù)、較大，且易出現(xiàn)連切現(xiàn)象：方案二中采用的斜輥轉(zhuǎn)轂式矯直比方案一有所改善,但不能矯直20 mm以下的鋼筋,由于斜輥各截面直徑不同,所以在矯直過程中必然有滑動摩擦，凸輪擺桿式剪切機(jī)構(gòu)精度較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、噪聲較大；方案三采用轉(zhuǎn)轂鋼球式矯直與液壓剪切相結(jié)合，在矯直過程中鋼筋與鋼球是純滾動摩擦,耗能低,鋼筋表面無劃傷，可以矯直2 mm以上的鋼筋,又可以矯直帶肋鋼筋,且耗能低，液壓剪切工作噪聲小，且省去了各種離合裝置，不會由于離合裝置的不可靠性而發(fā)生連切，易于實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。因此，在對三種方案進(jìn)行對比之后，方案二優(yōu)于方案一，方案三優(yōu)于方案二，方案三為最優(yōu)方案。
2.3.最優(yōu)方案的詳細(xì)設(shè)計(jì)
該設(shè)備主要由矯直系統(tǒng)、切斷系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成。結(jié)構(gòu)如下圖所示：
1.拉料輥，2.轉(zhuǎn)轂，3.鋼球模，4.轉(zhuǎn)轂大帶輪，5.送料輥，6.動刀，7.共軛凸輪，8.剪切帶輪，9.定刀，10.V型帶，11.轉(zhuǎn)轂小帶輪，12.電機(jī)
圖2.4 詳細(xì)方案圖
矯直系統(tǒng)
本系統(tǒng)由拉料輥和送料輥及轉(zhuǎn)轂組成。動力由傳動輪傳至轉(zhuǎn)轂,傳動輪與轉(zhuǎn)轂固聯(lián)在一起使轉(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)動。鋼球模按等間距配置在轉(zhuǎn)轂內(nèi),一般轉(zhuǎn)轂矯直機(jī)所用的孔模數(shù)為5-7個(gè),其交錯(cuò)的偏心量可調(diào)。兩端孔模起定位作用,中間5個(gè)模塊起矯直作用。鋼筋由導(dǎo)料輥導(dǎo)入鋼球模子裝置中,鋼球模子隨著轉(zhuǎn)轂高速旋轉(zhuǎn),鋼筋從鋼球模塊中通過并被矯直,矯直后的鋼筋由牽引輥拉出[6]。
切斷系統(tǒng)
鋼筋碰撞行程開關(guān)，信號傳到控制系統(tǒng)并經(jīng)由控制電路發(fā)出執(zhí)行信號，凸輪擺桿推動上切刀與固定在機(jī)架上的下切刀配合將鋼筋切斷。
驅(qū)動系統(tǒng)
由電機(jī)通過帶傳動減速，驅(qū)動轉(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)動，以帶傳動的減速比來確保該設(shè)備矯直功能的順利執(zhí)行。
控制系統(tǒng)
該系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)，可設(shè)定矯直鋼筋根數(shù)和切斷長度，顯示器可顯示矯直鋼筋直徑，預(yù)定切斷鋼筋根數(shù)、當(dāng)前切斷鋼筋根數(shù)、預(yù)定切斷長度，可通過行程開關(guān)控制液壓缸進(jìn)行切斷，同時(shí)作為記數(shù)信號從而也可得合計(jì)總重，每剪切一次,接近開關(guān)發(fā)出一個(gè)信號,當(dāng)發(fā)出的信號累計(jì)總數(shù)與PLC指定的根數(shù)信號個(gè)數(shù)相符時(shí),PLC給出信號,經(jīng)強(qiáng)電控制電器使機(jī)械自動停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.研究方法和措施
（1）收集相關(guān)資料，并對現(xiàn)有的資料進(jìn)行研究分析，進(jìn)而分析自己完成本課題還存在哪方面的困難，除了現(xiàn)有的知識外還應(yīng)該具備哪些新的知識。
（2）選定自己熟悉的制圖軟件，對選定的工具進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)及具體實(shí)踐。
（3）對鋼筋矯直切斷機(jī)結(jié)構(gòu)及工作要求分析，確定最佳方案。
（4）在三維軟件中模擬鋼筋矯直切斷機(jī)工作狀態(tài)。
（5）模擬調(diào)試后對整機(jī)進(jìn)行完善。
（6）運(yùn)用三維軟件進(jìn)行模型及工程圖的輔助建立。
三、本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作
1.重點(diǎn)：
（1）原理方案的確定
（2）主要參數(shù)的確定
（3）機(jī)身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核
（4）主要零件的工藝規(guī)程編制
2.難點(diǎn)
整機(jī)的性能校核及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.前期已開展工作
查閱鋼筋矯直切斷機(jī)相關(guān)文獻(xiàn)，了解其結(jié)構(gòu)與工作原理，為后期的詳細(xì)設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。
四、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫）
1-2周 調(diào)研、收集資料
3-4周 外文翻譯、開題報(bào)告
5 周 方案確定
6-7周 設(shè)計(jì)計(jì)算
8-9周 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
10-11周 總裝圖
12-14周 零部件圖
15周 撰寫設(shè)計(jì)說明書
16周 設(shè)計(jì)總結(jié)、整理設(shè)計(jì)資料、準(zhǔn)備答辯
17周 答辯
指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
參考文獻(xiàn)
[1] 陳士忠，王永華，吳玉厚.鋼筋調(diào)直機(jī)調(diào)直輥設(shè)計(jì)與分析[J].建筑機(jī)械化，2015,76-79.
[2] 宜亞麗.鋼筋矯直切斷機(jī)剪切機(jī)構(gòu)研究分析[J].機(jī)械，2004,31(10):14-16.
[3] 曲恩.斜輥轉(zhuǎn)轂式鋼筋調(diào)直機(jī)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程師，2002,47-48.
[4] 宜亞麗，金賀榮，盧秀春.凸輪擺桿剪切機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2013,(11):17-22.
[5] 金賀榮，劉康，韓雪艷等.PC鋼棒凸輪擺桿剪切機(jī)定尺精度設(shè)計(jì)分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2014，（3）：44-46.
[6] 肖洪博.調(diào)直切斷機(jī)定長自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2006,19(2):48-49.
[7] 盧秀春，金賀榮，宜亞麗.熱軋帶肋鋼筋矯直切斷機(jī)的研究設(shè)計(jì)[J].鋼鐵，2002,37(3):59-62.
[8] 曲恩，周玉林.轉(zhuǎn)轂鋼球式鋼筋矯直切斷機(jī)的設(shè)計(jì)研究[J].鋼鐵，2006,41(5),61-64.
[9] 王文凡，申杰.鋼筋調(diào)直切斷機(jī)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].華北水利水電大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015,36(2):74-79.
[10] 吳碧金，胡國清.小型鋼筋矯直機(jī)連續(xù)拉直機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題[J].機(jī)械，2003,30(3),26-28.
[11] 陳士忠，王永華，陳博等.鋼筋調(diào)直機(jī)雙槽輥輸入軸的靜力分析[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2015,28(2):62-64.
[12] 金賀榮，盧秀春.鋼筋矯直切斷控制系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用[J].機(jī)械與電子，2004,(8):57-58.
[13] 吳光夏.我國鋼筋商品化加工推廣的前景分析.中國高新技術(shù)企業(yè)，2008,265-266.
[14] 郭洪淼.快換型鋼筋矯直切斷機(jī)的設(shè)計(jì)[J].建筑機(jī)械化，2009,60-61.
[15] 王平，張強(qiáng).鋼筋調(diào)直切斷機(jī)剪切機(jī)構(gòu)的分析與研究[J].建筑機(jī)械，1999，（12）：56-59.
[16] WT Arnold.Apparatus for straightening and cutting reinforcing bar[P].US:3916662 ,1975.
[17] JF Gail.Bar cutting and straightening apparatus.US,1922.
[18] Ashvin S.Patel,DR.J.M.PRAJAPATI.A review on innovation of wire straightening cutting machine[J].International Journal of Engineering Science and Technology,2011,3(5):4204-4209.
收藏