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　　Disccutter的设计概述本文主要介绍了Disc类型的剪切机的总体设计和工作参数通过研究现有Disctypeshear的结构与工作参数，以及国内外各种切削机的文献资料，分析出了Disctypeshears的优缺点，并结合Disctypeshears的优缺点，设计了本次Disctypeshear结构首先设计Disctypeshear的总体传动方案与调整机构设计，如机架开口度刀盘重叠量的调整机构等，并确定Disctypeshear工

　　圆盘式剪切机主要是适用于板带材精整线上，既能作用在横切机组用能作用在纵切机组上，而本次设计的圆盘式剪切机主要安装在纵切机组，用于带钢切边定宽处理。

　　通过研究现有的圆盘式剪切机的结构与工作参数，查阅国内外各种剪切机的文献资料，分析得出圆盘式剪切机的优缺点，并结合圆盘式剪切机的优缺点来设计本次的圆盘式剪切机。首先设计圆盘式剪切机的总体传动方案与调整机构的设计，如机架开口度、刀盘重叠量的调整机构等，并确定圆盘式剪切机工作条件。之后在根据圆盘式剪切机工作条件选择电动机与减速器等，并对剪切机中的刀轴、刀盘与齿轮进行尺寸设计与强度校核，最后用SolidWors对有关重要零件进行三维建模根据工作条件进行有限元分析。通过以上步骤与方法确定各零件得尺寸型号对圆盘式剪切机进行整体设计，并通过Solidworks对圆盘式剪切机进行整体的三维建模。

　　圆盘式剪切机在拉矫重卷、重卷、酸轧、电镀锌等机组的板带材精整作业线上应用广泛，对加工带钢的质量起到了十分关键的作用。在实际生产的全部过程中，带钢断面质量上的问题也一直是工厂急需解决的问题，断面出毛刺、出现锯齿边等现象始终没得到有效的解决，因此设计一种新的圆盘剪切机对现在中国钢铁加工行业十分重要。

　　（1）圆盘式剪切机可分为切边圆盘剪与分条纵向分条剪切机。切边圆盘剪是剪切带钢两侧，对带钢进行切边处理，能同时用于横切机组和纵切机组；而分条剪是采用两对或多对对带钢进行各种宽度的分条处理，只适用于纵切机组。

　　（2）圆盘式剪切机又可分为拉力剪和动力剪。拉力剪是带钢拉动刀盘运动进行剪切，但这种带钢则需要很大的拉力来运动；而动力剪是刀盘主动运动剪切运动着的带钢。

　　剪切机是用于剪切较薄的金属的一种常见的冶金行业的机械加工设施，再在冶金行业中，因为其结构的的不同，工作刀具形状的不同以及其所剪切材料的不同，所以剪切机也各不相同，大致可分为平行刀片、斜刀片剪切机，飞剪机和圆盘式剪切机四种类型。而圆盘式剪切机是大部分热轧和冷轧工序的不可或缺的装备之一，其目的是保证加工钢卷或钢板的宽度精度，同时也能切除前道工序的所带来质量缺陷。圆盘式剪切机又称圆盘剪，主要是由传动系统与调整系统组成，调整系统又包括：（1）刀盘的侧向间隙调整，主要是调节上下两刀盘之间的横向间隙。（2）机架的开口度调整，主要是根据带钢的宽度来调节左右两个机架之间的距离，同时也能确定带钢加工后的宽度。（3）刀盘的重叠量调整，根据带钢的厚度来调节两刀盘的径向距离，能够越来越好的保证带钢的切边质量带钢。对于切割宽度的调整来说，通常情况下其所指的就是针对于齿条的距离的调整。

　　国内在70年代前的冶金技术与冶金装备是十分落后的，但是在70年代末时开始引进、学习国外的生产设备与有关技术，经过30多年的研究与学习，国内有关技术已经逐渐成熟，又在国家对制造业的全力支持下，已经有了部分技术走在了世界前列。圆盘式剪切机的工作刀片式呈圆盘状的，主要是用于热轧或冷轧作业线上，用来对带钢进行切边处理或对带钢进行分条处理，而剪切带钢的厚度主要小于20mm[2]。

　　目前，世界上的相关学者对圆盘式剪切机的研究主要是针对以下两点：（1）提高圆盘式剪切机的工作上的能力，主要是提高所剪切带钢的厚度，例如在冷轧或热轧作业线上将两台圆盘式剪切机串联起来，用来剪切现有的圆盘式剪切机无法一次性剪切完成的带钢，第一台圆盘式剪切机将剪切带钢的厚度的十分之一或者更多，然后进入第二台圆盘式剪切机将带钢彻底剪断；（2）提高圆盘式剪切机剪切带钢的精度、切边质量以及加工效率，比如改进圆盘剪的刀盘的调整机构使其调整精度更高，优化圆盘式剪切机的工作参数等都能大大的提升带钢的剪切精度与切边质量[3]。而影响圆盘剪的剪切精度的因素主要有刀盘的尺寸、刀盘的重叠量以及刀轴的精度等。

　　在国内，很多学者研究了圆盘剪在工艺流程中对剪切带钢断面质量的影响，得到是合理的的加工参数。江威分析了圆盘刀侧向间隙和刀具重叠量等重要参数对圆盘剪剪切带钢的断面质量的影响，并结合实际使用情况给出了一套最优参数值[4]。景群平等人对热轧圆盘剪中的剪刃进行了研究，主要分析了剪刃钝化的原因，以及钝化后所产生的后果，最后结合原因给出了延长圆盘剪剪刃及圆盘剪的寿命的一套措施。陶友能设计了一种新型切边式圆盘剪切机，他设计的圆盘式剪切机主要是针对刀盘的侧间隙调整机构与重合度机构进行设计优化，并且分析了其对带钢剪切质量与精度的影响[5]。王立东等人对圆盘剪进行质量上的问题分析并提出了具体的维修内容[6]。鲁立国等对铝合金带材进行圆盘剪分切研究，深入探讨了圆盘刀材质要求、圆盘刀的使用时应注意的问题、圆盘剪崩刀的原因以及解决办法[7]。板材分切时，间隙是影响板材分切质量的重要的条件，间隙过大或过小，板材分切断面都不好，根据生产经验数据，最佳间隙是0．05～0．08倍的板材厚度。

　　在国内存在很多的金属冶炼与机械加工的大中小企业，但很多的企业都采用国产设备，但国产设备与进口设备相比就有很大的不足。就圆盘剪切机这一设备来说，在剪切过程中，常常会出现产品质量上的问题，如长时间工作会使产钢板或带钢出现毛刺、锯齿的缺点，和效率不高等问题，而国外的圆盘剪切机则速度高，效率高，稳定性高。随着我们国家对工业制造的更近一部重视，对于生产的各类金属材料的质量又有了更高的要求。作为金属板带材料主要加工设施的圆盘剪，怎样更快的发展研究，超过国外的机械设备，做到高效率、高精度、高稳定性、低成本，是国内人员目前有必要进行的工作[8]。?

　　而在国外，圆盘式剪切机有关技术研究同样一直在向前发展，汤川伸树等人应用DEFORM-3D软件，模拟了圆盘剪不同的侧向间隙剪切同一厚度带钢的过程，得出了其影响带钢剪切精度与质量的结果，并给出了最佳参数[9]；S.E.Clift等人采用数值模拟方法分析金属成形的过程中，断裂过程中的裂纹扩展应用一些断裂准则加以分析，并把模拟结果与实验互相比较[10]。

　　面对现有的圆盘剪切机的加工精度不够，长时间工作会使产钢板或带钢出现毛刺、锯齿的缺点，因此，在设计圆盘式剪切机时，要考虑整体结构的设计，使各方面符合有关标准，同时要对个别零部件来优化设计与仿真分析，延长其常规使用的寿命，减少经济损失，研究内容与方法如下：

　　本次设计的是切边式圆盘式剪切机，工作使用的时间为十年，主要有刀盘传动系统，刀片重叠量调整，，机架开口度调整等系统组成，本次设计的圆盘式剪切机的总体结构图如下:

　　（1）两对刀盘，每个刀盘均悬臂式固定在单独传动的轴上，电动机通过减速器将动力传到下刀轴，再通过悬挂齿轮副机构传递上刀轴，两刀轴之间是同步转动，左右两机架传动相同。

　　（2）机架开口度调整：左右两个机架呈对称分布由减速机驱动机架下的一根左右反旋向的丝杠，再通过机架下的螺母实现左右机架的运动，来控制加工材料宽度的调整[11]。

　　（3）重合度调整机构：是根据所剪带钢的厚度来调整两刀盘的上下间隙，以保证剪切带钢的质量发展要求为。同时保证上下俩刀盘同步转动，齿轮由连杆联接形成悬挂齿轮副，齿轮副传动比为1，当调整刀盘重合度时，转动手轮带动螺杆移动，通过与螺杆相联的可移动轴承座带动上刀盘上下移动，而下刀轴固定不动，还可以保证齿轮的中心距保持不变[12]。

　　本次设计的圆盘式剪切机的原始数据主要是根据《铝加工实用手册》一书中典型的纵横联合剪切机组的主要技术参数和设计的基本要求来确定原始数据，主要数据如下：

　　圆盘刀片几何尺寸主要是根据其加工板带材的特性所决定的，如材料的强度与厚度h，查阅参考文献[13]可知，计算公式为：

　　上式中α1为最大咬入角，一般取为10°~15°。α1值也能够准确的通过剪切速度V来选取，但是当咬入角

　　根据参考文献[13]表8-13圆盘刀片直径、厚度与被剪切带材厚度的关系，可得圆盘刀直径D=270mm，厚度δ=20mm，但考虑到刀片的强度与常规使用的寿命，可适当加宽刀片得厚度，所取刀片厚度为δ=40mm。

　　根据经验公式，在剪切冷轧钢板时，△值可取为被剪切钢板厚度h的9%~16%，即：

　　根据图2-3可知刀片上的剪切力是由纯剪切力F1和带钢被剪掉部分得弯曲力F

　　系数Z1决定于被剪切板边的宽度与板板厚的比值d/h，d/h≥15，此时系数Z

　　式中ε0——断裂时的相对切入深度，根据文献[1]式（8-21），ε0=K2δ，其中

　　由于圆盘刀与带钢之间会有摩擦力产生，因此在设计圆盘式剪切机时会将圆盘刀的剪切力增大15%~20%，所以圆盘刀片的总剪切力就为，

　　圆盘剪上的剪切功率可根据作用在刀片上的力矩来确定，在上下刀盘直径、速度相等而且都驱动时，这时转动一对刀盘所需力矩为

　　M2——一对刀片轴上的摩擦力矩，M2=Fdμ，其中d为安装刀盘处的刀盘轴的直径，初取d=60mm，

　　参考以上预估计算的数据来选取合适电动机，电动机类型十分庞大，即使同一型号的电动机，也分为很多类型，具有不一样的转速序列。所以根据这样的一种情况，要充分的考虑电动机性能与价格等重要的数据，并结合与其相连的设备情况，查找机械手册，选择电动机[14]。因此根据计算的电动机功率，与刀盘轴的转速，并且考虑到减速器的使用，所以选用Y系列笼型三相异步电动机，同步转速1500r/min，综上所述，选取Y132M-4型号的电动机，其具体参数如下：

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