基于田口设计ihi摆式飞剪结构优化

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1、毕业设计（论文）论文题目基于田口设计IHI摆式飞剪机结构优化专业机械设计制造及其自动化年级2010级机械二班学生学号学生姓名指导老师完成时间2014-05-10目录目录I1引言21.1飞剪机的发展21.1.1施罗曼飞剪31.1.2翁格尔飞剪41.1.3桥式飞剪52IHI摆式飞剪工作原理52.1摆式飞剪的结构52.2剪切机构62.3空切机构72.4同步机构73IHI剪切机构运动学模型83.1同步机构分析83.1.1机构位置分析83.1.2机构角速度分析93.2飞剪本体分析103.2.1机构位置分析103.2.2上、下剪刃位置123.2.3机构速度

2、分析134IHI摆式飞剪剪切机构目标函数及约束函数的建立144.1剪刃水平分速度的优化144.2剪切平面优化154.3主要约束条件的建立154.4总体优化设计数学模型165基于田口法的结构分析175.1田口方法175.1.1田口方法175.1.2田口方法的特点185.1.3实验步骤185.2建立田口直交表186结论277致谢语28参考文献29II2014届机械设计制造及其自动化专业毕业论文基于田口设计IHI摆式飞剪机结构优化机械工程学院机械设计制造及其自动化专业2010级摘要为了通过田口方法对IHI摆式飞剪机的结构进行优化，首先对摆式飞剪机的构

3、造进行了解，运用复数函数方程的方法对摆式飞剪机的构件建立初始位置的方程，以及对上下剪切刃的位置、切削速度建立方程。通过此方法得出各个杆长与之相对应的摆角的函数关系。通过对飞剪机在剪切时上下剪切刃的运动轨迹，推导出五组变化的杆长以及与之相对应的摆角，通过minitab软件建立在不同杆长下的直交样本空间表，并借组matlab软件计算在以上杆长下所对应的摆角值，随后通过所得到的值以及建立的杆长与摆角的关系函数，建立目标函数，并导入至ADAMS软件进行动态模拟。确定出上下剪切刃的最大以及最小速度。通过对每一组杆长对应的速度，取其平均值。再通过田口方法的

4、目标偏差公式求出速度偏差。根据速度偏差最小值找出最优的一组杆长，再通过ADAMS软件模拟分析，确定速度的超前与滞后，从而得到对IHI摆式飞剪机的结构进行优化的目的。关键词飞剪机构ADAMS矢量法田口方法minitab1引言飞剪机是用在连续轧机的轧制线上来剪断横向运动轧件的设备，主要运用于连续镀锌机组、横向剪切机组等机组上。从结构上看，摆式飞剪机可以分为两种：一种是IHI摆式飞剪又称上摆式292014届机械设计制造及其自动化专业毕业论文，另一种是哈尔登摆式飞剪，又称下摆式，可简化为杆件机构。而上摆式飞剪又分为剪切、空切以及匀速三种机构，其中剪切机

5、构最为复杂，其控制与调整一般比较复杂［１］。在摆式飞剪的设计中，必须满足以下几个基本要求：１）剪切刃不仅能够同时完成移动和剪切两个动作外，而且为了避免出现“堆钢”和“拉钢”情况，故轧件运动的方向上其瞬时速度必须与轧件的移动速度的比值应相等或者大于２％至３％左右，［２］。２）上、下剪刃有一定的开口度、重合度，以保证轧件能正常切断。３）在上、下剪刃剪切过程中，刀刃应尽可能与轧件垂直，以保证轧件的剪切质量。针对杆件机构几何特性的设计以及运动轨迹分析，传统方法为CAD作图法。该方法需要设计人员具有一定的杆件设计基础，同时需要花费较多时间，还很复杂，并且

6、得到的结果精度有限，而且以复变函数的方法推导出机构的几何位置以及初始的剪切速度，也不能得到其在剪切过程中上、下剪刃的运动特性曲线以及轨迹曲线［3］。基于Matlab编程数值计算方法，得到了剪切机构剪刃的运动轨迹图和速度变化图，但编制程序比较复杂，不易掌握，且得到的数值结果比较有限［４］。而本次设计的目的就是通过田口设计方法在机构保持不变的情况之下，通过上下剪切速度的反映情况来对整个机构进行优化设计，找出最大速度最小速度的超前与滞后。从而以验证设计的优化的真实性、可靠性。1.1飞剪机的发展飞剪机在冶金工业的生产设备占有重要地位。飞剪机就是指不仅能

7、够横向剪切运动中的轧件外，还能够满足用户规定的尺寸要求的设备。因此，必须具备以下三个必要条件：1、能够满足用户规定的尺寸要求；2、在剪切时其刀刃的水平速度要与轧件速度相同；3、为了能够提高生产率，剪切的速度还要能够与生产线上的其它设备相互匹配。由于必须要满足此三项要求，故就决定了飞剪机机构的复杂性。飞剪机的种类包括有板带钢精轧生产线的飞剪机、滚筒式飞剪机、板坯飞剪机、型钢飞剪机、切头飞剪机、碎边飞剪机等六大类。图11轧钢精轧线机组典型布置如图11所示，在此图中可以看出，该飞剪机是通过直流电机所驱动。带钢的运动方向为箭头所指向的方向。(1)而（1

8、）式表示为定尺长度公式，在此式中，n飞剪主轴转速；292014届机械设计制造及其自动化专业毕业论文v0送料辊出口带钢运行速度；l定尺长度；t飞剪两次剪