高速剪切机浮动送料机构的运动学分析.pdf

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1、化工机械2011钷高速剪切机浮动送料机构的运动学分析+罗文翠¨王玉虎李有堂扬永萍(I．兰州工业高等专科学校；2．兰石国民油井工程公司；3．兰州理工大学)摘要提出了满足送料机构平动要求的平行四边形浮动送料机构，对浮动送料机构进行了结构设计，利用矩阵理论对其进行了运动学分析，建立了从动件的住置参数矩阵，从而利用现有的标准计算机程序进行求解，对机构进行了优化设计。关键词剪切机浮动送料机构运动学分析短阵理论优化设计中圈分类号TQ051．23文献标识码A文章编号0254-6094(2011)01-0060-03作为剪切设备两大部件之一的送料机构，在切断棒料的过程中，一方面要实现棒料的夹紧和定长

2、输送；另一方面要防止棒料一端被夹具夹紧，另一端被剪刃夹紧剪切时，两端位移不同而导致棒料弯曲。棒料产生倾斜弯曲，势必降低剪切质量，甚至无法保持棒料的准确加工位置。为了提高棒料断面的剪切质量，笔者将夹具连同导轨都安装在浮动料架上，并随着棒料传递的力而上下浮动，使整段棒料在剪切过程中始终保持水平，从而避免了棒料的倾斜弯曲。目前广泛应用的液动式和气动式的浮动料架，均靠电磁换向阀实现浮动料架运动方向的改变。因为液压、气匿传动系统的设计、制造、安装要求较高，使用维护困难，且成本高。针对以上缺点，笔者将浮动料架设计成机械式的，满足浮动料架平动要求的机构可选平行四边形机构。设计时，使浮动料架的托料头

3、与连杆固联，这样不论切削力在任何位置，连杆均作平动，且连杆上各点运动均相同，切断后料架靠弹簧力作自动复位。采用平行四边形机构浮动料架，结构简单，工作可靠，成本低。1结构设计剪切设备主要由剪切部件和送料机构组成：a．剪切部件。主要由安装在导柱上的动模和静模构成、动静剪刃分别安装在动、静模中。整个部件放置在压力机的工作台上，如图1所示。J．I^△＼^＼卜扫甾口蝌◆弋一彳t∑＼笸名一A．’o乏一&j瞒一藕霰奔一。。——1I’【．．·i)‘冒i’Ijr’i广_一一黼图l送抖机构示意图b．夹紧送料机构。动静夹具安装在导轨上，由液压装置提供原动力完成夹紧送料过程。·甘肃省科技攻关项目(GS-99

4、2·A52-035)。¨罗文翠，女，1969年11月生．副教授。甘肃省兰州市。730050。第38卷第1期化工机械6l为避免棒料一端被夹具夹紧，另一端被剪刃夹紧剪切时．两端位移不同而导致整根棒料弯曲，夹具连同导轨都安装在浮动料架上，使整段棒料在剪切过程中始终保持水平。2工作原理送料机构的主要功能是实现棒料的夹紧、定长输送和实现随棒料的上下移动。送料的过程是由安装在上托板上的送料支架完成，棒料在剪切过程中的上下移动由浮动机构实现。其中浮动机构的设计至关重要，直接影响棒料的加工质量。安装在浮动料架上由液压驱动的动夹具首先夹紧棒料，沿导轨向剪切模方向移动一个定长(即棒料的加工长度)，将棒料

5、送入剪切模的加工位置，然后与静夹具一起夹紧棒料；在接下来的剪切模对棒料进行夹紧和剪切的过程中，棒料在竖直方向上会有移动(经计算最大向下位移为10ram)，此时夹具将随棒料一起在浮动料架上作移动，直到剪切完毕，撤去夹具液压动力，松开棒料，接着重复上一步的动作。如图2所示，浮动机构设计为平行四边形机构以实现上托板的平移：杆a。、a：与杆c分别铰结于A。、A：点，这样，杆口，、口：、杆c及上托板就构成了一个平行四边形机构；同理，杆b。、b：、杆d及上托板也构成了一个平行四边形机构。棒料受剪端受力尸作用下移，从而带动托架下移，杆a。，b。夹角0由最初的600逐渐增大，杆口。上A。点及b．上B

6、．随之移动，其他杆上A：及日：等结点也一起运动，从而带动所有杆口：，b：等运动，使整个托架在棒料带动下水平下移。当剪切完棒料以后，棒料受剪端的力，随之消失，料架会在滑块之间的弹簧力作用下上浮，恢复至原位。B^懒B：^，右F杆k杆吩长十fc《由朴^1弹簧杆4l图2浮动送料机构工作原理图3送料机构运动分析平面机构运动分析解析有单开链法、区间分析法、网络分析法、矩阵法和吴文俊消元法等。通过比较，笔者选用比较容易掌握且便于应用计算机解算的矩阵法。3．1矩阵代数矩阵形式可对方程组进行规则表达，矩阵计算也可以对方程组进行有组织的建立、简化和解算。如果矩阵有m行和凡列，则矩阵的维数可记成m×，lo

7、当m和n均大于1时，矩阵记作如下形式：口¨口12口13⋯口I^口22a22023⋯口2-口_1o_2口_3⋯口I-式中，元素口i位于第i行第．『列。3．2代数矢量由公式矢量三可以用笛卡尔分量形式表示。矢量三的这种由分量唯一确定的形式也可由矩阵符号写成：口．]’(2)这就是笛卡尔坐标系x-l，中矢量的代数表达式。一个代数矢量可定义为一个列矩阵。当代数矢量代表平面中x-y的几何矢量时，它有两个分量。3．3矢量和矩阵的微分在机械系统运动学和动力学中，表示构件上点