CN1065160C - 按工艺要求定滚筒类飞剪机构参数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明按工艺要求建立一个模型，即上刀刃顶点在下剪刀平顺上的投影点的距离Δ₁与下刀刃顶点在上剪刀平面上投影点的距离Δ₂的动态变化之和绝对值小于等于设备所要剪切的最小板厚δ_min的上、下刀面侧间隙允许的最大波动量Δ_max；再将模型引用到最优化计算中去，将要确定的六个参数写成设计变量的剪切模型；进一步将剪切模型转换成目标模型；根据目标模型分别求出下剪刃回转半径R_D，上剪刃回转半径R_G，刀轴中心距H_O，刀轴偏心轴E，下刀片斜角θ_c，上刀片斜角θ_K。本发明产生了显著的效果，实际剪切板厚可达5.5mm。

Description

按工艺要求定滚筒类飞剪机构参数的方法

本发明涉及的是一种飞剪机构的设计，尤其是一种按工艺要求定滚筒类飞剪机构参数的方法，属于作业运输类中的剪切领域。

用图解法、实验法、解析法或优化法确定机构设计时，传统的连杆类飞剪机构都是根据给定轨迹来设计的，根据工艺要求直接解决连杆类飞剪机构的技术在国内外很少有介绍，1996年12月中国“钢铁”第31卷、第12期“按工艺要求直接求解飞剪机构参数”作者柳冉、胡光华，介绍了解决连杆类飞剪机构的参数确定。但是长期以来还无专业人员在滚筒类飞剪机构在不改变设备的外形尺寸、机电液接口尺寸的前提下，再按工艺要求来直接求解、设计机构参数。滚筒类和连杆类飞剪机在机器结构、剪刀形式、剪刀原理、飞剪运行轨迹都具有很大的区别，而且连杆类的剪切厚度大大小于滚动类剪切厚度，通过对专利和非专利文献的查新检索，至今尚未发现对滚筒类飞剪机构。采用以工艺要求为目标，以允许的差值为判据，任意给定初始方案，在约束条件的范围内确定飞剪机构参数的方法。

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足和缺陷，提出了一种直接按工艺要求来定滚筒类飞剪机构设计中六项最佳结构参数。

本发明的技术方案为：所有原电器系统、设备、飞剪钢板的外形长宽尺寸，以及机电液设备间的全部接口尺寸等都不改动的条件，将原来的剪切钢板厚度从0．3mm≤δ＜2．0mm，确定扩大到0．3mm≤δ≤4．5mm，以滚筒类飞剪机为例，由这些工艺要求来确定滚筒类飞剪机构参数，如：下剪刃回转半径RD、上剪刃回转半径R_G，刀轴中心距H_O、刀轴偏心距E、下刀片斜角θ_C、上刀片斜角θ_K。按工艺要求确定滚筒类飞剪机构参数方法是在分析了剪切的多种特征条件后，认为在动态剪切过程中，上、下剪刀侧平面始终保持平行或近似平行，这是保证实现良好剪切的唯一实质性特征，这种平面平行位移特征，就是滚筒式剪切工艺要求的必要条件。那么如何具体实现这种工艺特征条件，需要建立一个模型。这个模型的核心是上刀刃顶点在下剪刀平面上投影点的距离(即上锋距)△₁与下刀刃顶点在上剪刀平面上投影点的距离(即下锋距)△₂的动态变化之和的绝对值小于等于设备所要剪切的最小板厚δ_min的上、下刀面侧间隙允许的最大波动量△_max，写成模型就是：

｜△₁±△₂｜≤△_max

△_max的取值根据剪切最小板厚决定，一般地△_max=0．005～0．20mm，此外由于刀片对y轴的斜角一般很小，所以｜△｜可看做平行于X轴线。

为了将这个模型引用到最优化计算中去，将要确定的六个参数写成设计变量的剪切模型，

X=[X₁，X₂，…，X₆]^T=[R_D、R_G，H_O、E，θ_C，θ_K]^T式中：X表示欧氏空间矢量数组。再将剪切模型转换成目标模型

｜X₁₂₁-X_G1｜≤△_max

F(X)={

｜X_D1-X₂₁₁｜≤△_max

将上刀看作1、下刀看作2、则上刀刃顶点P_D(X_D，Y_D)投影到下刀面上的点为P₁₂(X₁₂，Y₁₂)，反之，即为P₂₁(X₂₁，Y₂₁)，式中X₁₂₁，X_G1，X_D1，X₂₁₁即为上述投影关系中的相应符号，i表示在不同位置时的值。

此外将若干不允许变动的要求，归为约束条件，使用已有的优化计算程序，由此可解得：下剪刀回转半径 上剪刀回转半径

刀轴中心距

刀轴偏心距 下刀片斜角

上刀片斜角

本发明产生了显著的效果和实质性的特点，解决了国内外螺旋刃滚筒类飞剪机构结构参数确定的难题，实际剪切的范围0．2mm≤δ≤5．5mm，δ_max／δ_min=27．5远远高于国内外5～7。因此使用十分方便，提高了生产率，一台飞剪机可以完成两台以上的任务，飞剪速度高，附加动态力小，飞剪部分的结构简单，但强度和刚度大，操作方便，使用寿命长。在节能和降噪方面也有突出的效果。在剪切钢板厚度0．2mm≤δ≤5．5mm，剪切最大板宽B_max=1920mm；剪切速度V=130，140，160，180，200，240，260，280，300m／min；材质冷轧、热轧钢板σ_b＞65kg／mm²，由于发明不需要因剪切板厚的变化，频繁地调节飞剪下刀刃侧间隙，给生产带来了极大的方便，实现了数台剪切机难以达到的作用。

以下结合附图对本发明进一步描述：

图1飞剪机构总体示意图

图2本发明结构参数位置示意图

图3本发明刀片锋点相互投影关系示意图

如图1、图2所示，本发明是根据工艺要求直接确定滚筒类飞剪机构下剪刃回转半径R_D，上剪刃回转半径R_G，刀轴中心距H_O，刀轴偏心轴E，下刀片斜角θ_C，上刀片斜角θ_K结构参数的方法，在原有电器系统、设备、飞剪钢板的外形长宽尺寸，以及机电液设备间的全部接口对都不改动，并将原来的剪切钢板的厚度从原来的0．3mm≤δ≤2．0mm确定扩大到0．3mm≤δ≤4．5mm，以滚筒类飞剪机为例，提出了剪切时保证上、下刀片侧间隙值恒定或近似恒定的要求，如图3，要求上锋距△1，与下锋距△₂动态变化之和的绝对值小于等于剪切最小板厚δ_min允许的最大波动差值△_max，即

｜△₁±△₂｜≤△_max

△_max的取值根据剪切最小板厚决定，一般地△_max=0．005～0．20mm，此外由于刀片对y轴的斜角一般很小，所以｜△｜可看做平行于X轴线。

为了将这个模型引用到最优化计算中去，将要定的六个参数写成设计变量的剪切模型，

X=[X₁，X₂，…，X₆]^T=[R_D，R_G，H_O，E，θ_C，θ_K]^T式中：X表示欧氏空间矢量数组。再将剪切模型转换成目标模型

｜X₁₂₁-X_G1｜≤△_max

F(X)={

｜X_D1-X₂₁₁｜≤△_max

将上刀看作1、下刀看作2、则上刀刃顶点P_D(X_D，Y_D)投影到下刀面上的点为P₁₂(X₁₂，Y₁₂)，反之，即为P₂₁(X₂₁，Y₂₁)，式中X₁₂₁，X_G1，X_D1，X₂₁₁即为上述投影关系中的相应符号，i表示在不同位置时的值。

此外将若干不允许变动的要求，归为约束条件，使用已有的优化计算程序，

如图1、图2所示，本发明的结构参数确定为下剪刃回转半径 上剪刃回转半径

刀轴中心距 刀轴偏心距 下刀片斜角 上刀片斜角

根据本发明对六个结构参数，提供以下实施例：

实施例一：

当工艺条件为：

剪切钢板厚度δ=1．2～7．0mm，剪切钢板宽度B=900～2500mm，

定尺长度L=2000～18000mm，定尺精度△L=±1．5mm，

最大切剪速度V_max=230m／min

下刀片螺旋角β₁=0．2°，上刀片螺旋角β₂=0．2007°

材质(冷轧、热轧钢板)σ_b＞65kg／mm²

选取结构参数为：

H_O=472．50mm，E=9．85mm

R_D=236．50mm，R_G=237．31mm

θ_C=0．70°，θ_K=2．80°

本实施例的效果达到实际剪切钢板δ_max≤7．0mm，用于大型冷轧带钢的连续酸洗机组中和新型酸洗机组中去进行分卷剪刀，其产量可以成倍增加；在用于热轧的精整线上，进行定尺剪切，与连杆类飞剪相比较，最大工作速度可提高2倍以上，而且噪音明显降低，操作、维护简便，使用十分可靠，寿命明显增长。

实施例二

当工艺条件为：

剪切钢板厚度δ=0．3～4．5mm

剪切钢板宽度B=900～1850mm，定尺长度L=1000～6000mm

定尺精度△L=±100mm

最大剪切速度V_max=300m／min

下刀片螺旋角β₁=0．65°，上刀片螺旋角=0．652240°

材质(冷轧、热轧钢板)σ_b＞65kg／mm²

选取结构参数为：

H_O=470mm，E=8．35mm

R_D=235mm，R_G=235．81mm

θ_C=0．5°，θ_K=2．0°

本实施例效果十分良好，在连续进行了180天的生产中剪切了δ_min=0．3mm，δ_max=4．5mm，实际剪切δ_max可达5．5mm，B_max=1850mm的任意规格的钢板，匹配选用了V=130～300m／min，总剪切刀次约32000次，生产钢卷约110万吨，一直使用良好，在同类机组具有领先水平，其性能超越了同类机组的指标。

实施例三

当工艺条件为：

剪切钢板厚度δ=0．1～1．0mm，剪切钢板宽度B=500～1400mm，

定尺长度L=400～4000mm，定尺精度△L=±0．25～±0．5mm，

最大剪切速度V_max=300m／min

下刀片螺旋角β₁=0．98°，上刀片螺旋角β₂=0．9834°

材质(冷轧、热轧钢板)σ_b＞65kg／mm²

选取结构参数为：

H_O=466．50mm，E=7．35mm

R_D=233．20mm，R_G=234．01mm

θ_C=0．40°，θ_K=1．6°

本实施例也有良好的剪切效果，剪切速度高，附加动态力小，显著地提高了剪切能力，剪切断面光整，对减少钢板划分起到积极的作用，使用十分方便，提高了生产效率，一台飞剪机完成了原两台以上的工作量。

Claims (2)

1、一种按工艺要求定滚筒类飞剪机构参数的方法，其特征在于：

①按工艺要求建立一个模型，即上刀刃顶点在下剪刀平面止投影点的距离(即上锋距)△₁与下刀刃顶点在上剪刀平面上投影点的距离(即下锋点)△₂的动态变化之和的绝对值小于等于设备所要剪切的最小板厚δ_min的上、下刀面侧间隙允许的最大波动量△_max，即

｜△₁±△₂｜≤△_max，

②将模型引用到最优化计算中去，将要确定的六个参数写成设计变量的剪切模型，即

X=[X₁，X₂，…，X₆]^T=[R_D，R_G，H_O，E，θ_C，θ_K]^T

③进一步将剪切模型转换成目标模型，即

｜X₁₂₁-X_G1｜≤△_max

F(X)={

｜X_D1-X₂₁₁｜≤△_max

④根据目标模型，分别求出下剪刃回转半径R_D，上剪刃回转半径RG，刀轴中心距H_O，刀轴偏心轴E，下刀片斜角θ_C，上刀片斜角θ_K。

2、根据权利要求1所述的这种按工艺要求定滚筒类飞剪机构参数的方法，其特征还在于剪切钢板的厚度范围从0．3mm≤δ≤2．0mm确定扩大到0．3mm≤δ≤4．5mm。

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