12mm钢筋矫直切断机设计
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毕业设计(论文)开题报告
题目： 12mm钢筋矫直切断机设计
一、毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）
1.题目背景及研究意义
钢筋矫直切断机是钢筋加工必不可少的设备之一，它主要用于房屋建筑、桥梁、隧道、电站、大型水利等工程中对钢筋的调直及定长切断。钢筋矫直切断机与其他切断设备相比，具有重量轻、能耗少、工作可靠、效率高等特点，因此近年来逐步被机械加工和小型轧钢厂等广泛应用，在国民经济建设的各个领域发挥了重要的作用。实现钢筋矫直切断机的自动化控制对确保工程质量、提高施工效率、加快工程进度、降低工人劳动强度等具有重要意义[1]。
2.国内外相关研究情况
钢筋矫直切断机广泛应用于工业与民用建筑等行业。国内外对钢筋矫直切断机的研究也比较多，国内对于钢筋矫直切断机的需求空间很广，但国内的矫直切断机只能满足一般的需求，对于一些矫直精度较高，切断质量要求也较高的钢筋就无法满足了，需要从国外进口有关设备，总体来说国内的技术还落后于国外。
由于冷轧带肋钢筋需要经矫直切断后才可使用，但目前对于冷轧带肋钢筋矫直的理论研究还不是很完善，冷轧带肋钢筋矫直的无划伤问题一直没有得到很好的解决，冷轧带肋钢筋矫直机的系统参数设计也主要是依据普通圆钢筋矫直机的有关参数。国内还没有能满足矫直性能要求的数控冷轧带肋钢筋矫直切断机，而从国外进口一台数控冷轧带肋钢筋矫直切断机需要8万美元，一般用户难以承担。市场上急需一种矫直质量较好、自动化程度及生产效率较高的矫直切断机。
国内的机器最缺少的技术就是矫直技术了，而这一方面国际上有些国家发展的较好，如前苏联，德国和日本在这方面起步较早。国内有关技术人员也在矫直理论和技术的研究方面作出了很大的努力，其中有部分成果的水平居领先地位，如列入1998河北省企业技术开发第二批计划的GTK6/12数控冷轧带肋钢筋矫直切断机已经解决了有关技术上的难题其水平已达到国内领先地位，它在提高矫直质量、保证矫直后钢筋表面无划伤的基础上，采用了数控技术，提高了自动化程度，实现了自动定长切断、记数（钢筋长度、单根重量、总重、钢筋总数）及自动停车等功能。
新的矫直设备的出现及矫直技术的新发展，必然在很多方面引起对矫直理论和技术的深入研究。目前，国内外有关这方面的研究工作主要集中在以下几个方面的研制、开发和改进：
2.1.矫直基本理论和技术的研究
在矫直基本理论和技术的研究方面，国外发展的较早。二十世纪六十年代，前苏联的一些研究人员就发表了全面系统的论述和分析管材的较早理论、矫直工艺以及介绍管材矫直机的基本形式和结构的文献。近年来，国内外的科技人员对矫直参数问题作了很多研究。Ruppin深入探讨了多辊弯曲矫直过程中轴向拉伸载荷和下压量的关系，并对下压量和矫直效果的关系做了详细的研究，得到了一些有意义的结论；Rrdolf Bruhl应用旋转矫直机矫直，深入研究了矫直工艺对线材性能的影响，给出了详细的实验数据，指出钢筋矫直后一般表现为延伸率增大，强度降低，矫直后抗拉强度值平均下降5%。德国的W.Uerche分析了辊式矫直提高棒、带性能的先决条件和可能性；Fryderyk Knap认为弯曲后的残余应力是弯曲时的应力和卸载应力的几何叠加，最大残余应力发生在介于线材中心和表面的区域，弯曲半径越小，残余应力越大，其研究结果表明，辊式矫直也可以看成弯曲变形，多辊单方向矫直就可以显著降低残余应力，矫直过程中大的弯曲半径对残余应力的消除是有利的。
同时许多研究人员对矫直机结构参数也进行了较为深入的研究。结构参数包括矫直辊的倾斜角度、反弯曲率、接触长度、辊身长度及辊型曲线等，而对矫直辊型的设计和研究一直是矫直机结构研究的中心。资料针对在管棒材矫直机的辊型研究中均假定矫直过程中管棒材是理想圆柱体，而与实际情况中管棒材均呈弯曲状态的情况不相符合的问题，作者由等距曲面的观点出发，研究了管棒材呈弯曲状态时与之接触的辊型曲面，而且讨论了矫直辊的角度调整问题，使得在实际中得到更好的接触状态。
2.2.对矫直设备和矫直质量的研究
对于理论的研究就是为了更好的指导实践，所以改进现有的矫直设备，研制和开发新的设备以及不断的提高矫直质量，一直是研究工作者的目标。提高管材矫直精度的途径、多种矫直效果的叠加和巩固、提高矫直质量的先决条件和可能性，及各参数的确定，均是在通过不同的方法提高矫直精度。
二、本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施
1.本课题研究的主要内容
（1）综述过内外钢筋矫直切断机设计和制造的发展方向。（2）分析机构特点并确定最佳方案。（3）总体方案设计（绘制装配图）。（4）非标零件设计（绘制全部非标零件图）。（5）主要零件工艺规程编制。（6）撰写设计说明书。（7）查看外文资料。
2.拟采用的研究方案
2.1.机构方案预选
方案一：双槽直辊式矫直+锤击式切断
使用时，首先按下启动按钮，使整个钢筋矫直切断机处于工作状态。再通过牵引辊将钢筋首先送入双槽直辊式矫直装置进行矫直（各个上调直辊的压下量越来越小，被调直的钢筋的残留曲率也会越来越小直到接近零值，进而符合所需要的调直质量[1]）。当来自转毂、经矫直的钢筋从刀台中穿过并顶住定尺挡板，使定尺挡板在牵引机构对钢筋的推动力作用下，通过拉杆带动滑动刀台滑动到锤砧位于锤头下方时，锤头击打在锤砧上，使上切到与下切刀配合将钢筋切断。切断完成后，滑动刀台在回位弹簧作用下在导轨上滑动至初始位置[2]。结构示意图如下：
图2.1 双槽直辊式钢筋矫直切断机
方案二：斜辊转毂式矫直+ 液压剪切
使用时，首先按下启动按钮，使整个钢筋矫直切断机处于工作状态。钢筋首先进入斜辊转毂式矫直机构，由斜辊与钢筋之间的滚动摩擦力的轴向分力作为钢筋的牵引力，使钢筋完成矫直[3]。：矫直的钢筋从刀台中穿过并碰撞行程开关，经由控制电路发出信号，控制液压缸推动上切刀与固定在机架上的下切刀配合将钢筋切断。结构示意图如下：
图2.2 斜辊转毂式钢筋矫直切断机
方案三：转毂钢球式矫直+凸轮摆杆式切断
使用时，首先按下启动按钮，使整个钢筋矫直切断机处于工作状态。再通过牵引辊将钢筋首先送入转毂钢球式矫直装置进行矫直（传动轮与转毂固联在一起,钢球模子随着转毂高速旋转,钢筋从钢球模块中通过并被矫直[4]）。经过矫直的钢筋被送入凸轮摆杆剪切机构中，上切刀落下与下切刀配合将钢筋切断（下切刀固定在机架上，上切刀安装在摆杆一侧，摆杆另一侧与共轭凸轮啮合，可绕转轴往复摆动[5,6]）。结构示意图如下
图2.3 转毂钢球式钢筋矫直切断机
2.2.确定最优方案
方案一中所采用的双槽直辊式矫直机构耗能大切钢筋表面易划伤，锤击式切断工作噪声连续、较大，且易出现连切现象：方案二中采用的斜辊转毂式矫直比方案一有所改善,但不能矫直20 mm以下的钢筋,由于斜辊各截面直径不同,所以在矫直过程中必然有滑动摩擦，凸轮摆杆式剪切机构精度较高，但结构复杂、噪声较大；方案三采用转毂钢球式矫直与液压剪切相结合，在矫直过程中钢筋与钢球是纯滚动摩擦,耗能低,钢筋表面无划伤，可以矫直2 mm以上的钢筋,又可以矫直带肋钢筋,且耗能低，液压剪切工作噪声小，且省去了各种离合装置，不会由于离合装置的不可靠性而发生连切，易于实现自动化生产。因此，在对三种方案进行对比之后，方案二优于方案一，方案三优于方案二，方案三为最优方案。
2.3.最优方案的详细设计
该设备主要由矫直系统、切断系统、驱动系统及控制系统组成。结构如下图所示：
1.拉料辊，2.转毂，3.钢球模，4.转毂大带轮，5.送料辊，6.动刀，7.共轭凸轮，8.剪切带轮，9.定刀，10.V型带，11.转毂小带轮，12.电机
图2.4 详细方案图
矫直系统
本系统由拉料辊和送料辊及转毂组成。动力由传动轮传至转毂,传动轮与转毂固联在一起使转毂转动。钢球模按等间距配置在转毂内,一般转毂矫直机所用的孔模数为5-7个,其交错的偏心量可调。两端孔模起定位作用,中间5个模块起矫直作用。钢筋由导料辊导入钢球模子装置中,钢球模子随着转毂高速旋转,钢筋从钢球模块中通过并被矫直,矫直后的钢筋由牵引辊拉出[6]。
切断系统
钢筋碰撞行程开关，信号传到控制系统并经由控制电路发出执行信号，凸轮摆杆推动上切刀与固定在机架上的下切刀配合将钢筋切断。
驱动系统
由电机通过带传动减速，驱动转毂转动，以带传动的减速比来确保该设备矫直功能的顺利执行。
控制系统
该系统采用PLC控制系统，可设定矫直钢筋根数和切断长度，显示器可显示矫直钢筋直径，预定切断钢筋根数、当前切断钢筋根数、预定切断长度，可通过行程开关控制液压缸进行切断，同时作为记数信号从而也可得合计总重，每剪切一次,接近开关发出一个信号,当发出的信号累计总数与PLC指定的根数信号个数相符时,PLC给出信号,经强电控制电器使机械自动停止运转。
3.研究方法和措施
（1）收集相关资料，并对现有的资料进行研究分析，进而分析自己完成本课题还存在哪方面的困难，除了现有的知识外还应该具备哪些新的知识。
（2）选定自己熟悉的制图软件，对选定的工具进行深入的学习及具体实践。
（3）对钢筋矫直切断机结构及工作要求分析，确定最佳方案。
（4）在三维软件中模拟钢筋矫直切断机工作状态。
（5）模拟调试后对整机进行完善。
（6）运用三维软件进行模型及工程图的辅助建立。
三、本课题研究的重点及难点，前期已开展工作
1.重点：
（1）原理方案的确定
（2）主要参数的确定
（3）机身的结构设计与校核
（4）主要零件的工艺规程编制
2.难点
整机的性能校核及结构设计
3.前期已开展工作
查阅钢筋矫直切断机相关文献，了解其结构与工作原理，为后期的详细设计做准备。
四、完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）
1-2周 调研、收集资料
3-4周 外文翻译、开题报告
5 周 方案确定
6-7周 设计计算
8-9周 结构设计
10-11周 总装图
12-14周 零部件图
15周 撰写设计说明书
16周 设计总结、整理设计资料、准备答辩
17周 答辩
指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）
指导教师： 年 月 日
所在系审查意见：
系主管领导： 年 月 日
参考文献
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