專(zhuān)利名稱(chēng)：一種帶材切邊圓盤(pán)剪剪刃端面跳動(dòng)及剪切面平行度的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金設(shè)備領(lǐng)域，涉及冷軋板帶材切邊圓盤(pán)剪剪刃端面跳動(dòng)及剪切面平行度的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：
切邊圓盤(pán)剪是廣泛應(yīng)用于金屬板帶精整作業(yè)線(重卷、平整、拉矯、酸洗等機(jī)組)的核心設(shè)備之一。被廣泛的應(yīng)用于精整高端產(chǎn)品，如汽車(chē)外板、高檔家電板、鍍錫板、鍍鋅板、硅鋼板等。
隨著對(duì)產(chǎn)品需求的擴(kuò)大，用戶(hù)對(duì)圓盤(pán)剪的要求越來(lái)越高，特別是對(duì)高端產(chǎn)品的質(zhì)而言，要求剪切斷面無(wú)毛刺或小毛刺、邊部無(wú)壓痕，重疊量調(diào)整精度、側(cè)向間隙調(diào)整精度以及刀盤(pán)側(cè)向間隙在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的穩(wěn)定性更高。
在公開(kāi)的文章[1](許展望，張勇安，景群平，周德奇等.高精度圓盤(pán)剪重疊量調(diào)整控制方法的研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2007 No.21161~163)和文章[2](景群平，張勇安，王社昌，許展望.冷軋板帶材切邊圓盤(pán)剪重疊量調(diào)整方法探討[J].重型機(jī)械，2008 No.135~39)中，通過(guò)對(duì)切邊圓盤(pán)剪重疊量調(diào)整機(jī)構(gòu)原理分析及控制數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)，綜合分析了影響圓盤(pán)剪重疊量調(diào)整精度的諸多因素，對(duì)實(shí)現(xiàn)重疊量調(diào)整的核心零件偏心套的設(shè)計(jì)精度、制造工藝要領(lǐng)、裝配方法等方面的詳細(xì)闡述，給出了高精度圓盤(pán)剪重疊量調(diào)整的控制方法。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種帶材切邊圓盤(pán)剪剪刃端面跳動(dòng)及剪切面平行度的設(shè)計(jì)方法，以便達(dá)到更高的重疊量調(diào)整精度、側(cè)向間隙調(diào)整精度以及刀盤(pán)側(cè)向間隙在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)一種帶材切邊圓盤(pán)剪剪刃端面跳動(dòng)及剪切面平行度的設(shè)計(jì)方法，其方法步驟是 1)依據(jù)公式確立與上刀盤(pán)的端面跳動(dòng)相關(guān)的各零件的形位公差，
式中A2//B2，3是上刀盤(pán)兩個(gè)端面的平行度； B2，3//C3，1是第一隔環(huán)兩端面的平行度；

是上刀軸的端面對(duì)軸頸(安裝前后軸承的軸線)的端面跳動(dòng) 2)依據(jù)公式確定與下刀盤(pán)剪切面的端面跳動(dòng)相關(guān)的各零件形位公差，
式中G10，9//F8，10是第二隔環(huán)兩端面的平行度；

是下刀軸的端面對(duì)軸頸(安裝前后軸承的軸線)的端面跳動(dòng)； 3)依據(jù)公式確定與上、下刀軸空間平行度相關(guān)的各零件的形位公差， D1，4//E11，8→D1，4//M4，5//H5，6//K6，7//Q7，13//P13，12//J12，11//E11，8(3) 式中 D1，4//M4，5、J12，11//E11，8是上刀軸與下刀軸的第一軸承、第二軸承內(nèi)孔中心線與外圓中心線平行度 M4，5//H5，6、P13，12//J12，11是上偏心套、下偏心套的內(nèi)孔與外圓柱面的平行度； H5，6//K6，7、Q7，13//P13，12是上銅套、下銅套內(nèi)孔與外圓柱面的平行度； K6，7//Q7，13是機(jī)架的上、下兩孔平行度； 4)根據(jù)所建立的裝配尺寸式，依據(jù)等精度法確定上述零件的形位公差。
所述的形位公差包括尺寸式計(jì)算與公差分配計(jì)算。
所述的尺寸式計(jì)算采用概率法計(jì)算。
所述的公差分配計(jì)算先采用等精度(二級(jí))法確定各個(gè)零件的形位公差，然后根據(jù)各個(gè)零件加工難易程度適當(dāng)調(diào)整各個(gè)零件的形位公差，以此為基礎(chǔ)，再根據(jù)尺寸式計(jì)算確定各個(gè)零件的形位公差。



圖1是本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明圖； 圖2是軸承數(shù)學(xué)模型示意說(shuō)明圖。
圖中1、上刀軸；2、上刀盤(pán)；3、第一隔環(huán)；4、第一軸承；5、上偏心套；6、上銅套；7、機(jī)架；8、下刀軸；9、下刀盤(pán)；10、第二隔環(huán)；11、第二軸承；12、下偏心套；13、下銅套；A2為上刀剪切面，B2，3為上刀盤(pán)與隔環(huán)的裝配基準(zhǔn)，C3，1為上主軸與隔環(huán)的裝配基準(zhǔn)，D1，4為上主軸軸頸與軸承內(nèi)孔的裝配基準(zhǔn)軸線，M4，5為上偏心套與軸承的裝配基準(zhǔn)軸線；H5，6為上偏心套與銅套的裝配基準(zhǔn)軸線，K6，7為機(jī)架上孔與銅套的裝配基準(zhǔn)軸線，E11，8為下主軸軸頸與軸承內(nèi)孔的裝配基準(zhǔn)軸線，J12，11為下偏心套與軸承的裝配基準(zhǔn)軸線，P13，12為下偏心套與銅套的裝配基準(zhǔn)軸線；Q7，13為銅套與機(jī)架的裝配基準(zhǔn)軸線；G10，9為下刀盤(pán)與隔環(huán)的裝配基準(zhǔn)，也是下刀盤(pán)的剪切面；F8，10為下主軸與隔環(huán)的裝配基準(zhǔn)，涉及A2，B2，3，C3，1，D1，4，M4，5，H5，6，K6，7，Q7，13，P13，12，J12，11，E11，8，F(xiàn)8，10，G10，9 13個(gè)要素。

具體實(shí)施例方式 在對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明時(shí)，有必要說(shuō)明零件有關(guān)要素的表示方法和位置關(guān)系的表示方法 零件有關(guān)要素的表示方法是用帶下標(biāo)的英文字母表示零件的相關(guān)要素，下標(biāo)為裝配圖上零件的序號(hào)，下標(biāo)由一個(gè)或兩個(gè)字母構(gòu)成，不與其他零件面接觸的面下標(biāo)只標(biāo)該零件的序號(hào)即可；兩個(gè)零件的接觸面，下標(biāo)需標(biāo)出這兩個(gè)零件的序號(hào)，中間用逗號(hào)分開(kāi)。例如圖2上下刀軸裝配示意圖，A2表示序號(hào)為2的上刀片的A面，F(xiàn)8，10為序號(hào)為8和10的下軸與下隔環(huán)的接觸面F面。
位置關(guān)系的表示方法任意兩個(gè)要素之間的位置關(guān)系均可用表示這兩個(gè)要素的兩個(gè)字母描述，并且在兩個(gè)字母中間加上這兩個(gè)要素的位置關(guān)系符號(hào)，位置關(guān)系的符號(hào)依據(jù)形位公差特征項(xiàng)目及符號(hào)(GB/T 1182-1996)。例如A2//G10，9表示A2面與G10，9的平行關(guān)系。對(duì)于某零件的兩個(gè)要素位置關(guān)系，則在兩個(gè)字母下標(biāo)中必然都含有該零件的序號(hào)，如B2，3//C3，1下標(biāo)均含有3，表示零件3的B面與C面的平行關(guān)系。
在對(duì)零件有關(guān)要素的表示方法和位置關(guān)系的表示方法說(shuō)明后，下面結(jié)合圓盤(pán)剪的上下刀軸裝配示意圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明 如圖1所示，確定上、下刀盤(pán)端面跳動(dòng)的裝配尺寸式建立 1)上刀盤(pán)的端面跳動(dòng)確立，依據(jù)公式，
式中A2//B2，3是上刀盤(pán)2兩個(gè)端面的平行度； B2，3//C3，1是第一隔環(huán)3兩端面的平行度；

是上刀軸1的端面對(duì)軸頸(安裝前后軸承的軸線)的端面跳動(dòng) 2)下刀盤(pán)剪切面的端面跳動(dòng)的確定，依據(jù)公式
式中G10，9//F8，10是第二隔環(huán)10兩端面的平行度；

是下刀軸8的端面對(duì)軸頸(安裝前后軸承的軸線)的端面跳動(dòng)； 3)上、下刀軸空間平行度的確立 依據(jù)公式 D1，4//E11，8→D1，4//M4，5//H5，6//K6，7//Q7，13//P13，12//J12，11//E11，8 (3) 式中 D1，4//M4，5、J12，11//E11，8是上刀軸1與下刀軸8的第一軸承4、第二軸承11內(nèi)孔中心線與外圓中心線平行度(主要由軸承的徑向游隙引起)； M4，5//H5，6、P13，12//J12，11是上偏心套5、下偏心套12的內(nèi)孔與外圓柱面的平行度； H5，6//K6，7、Q7，13//P13，12是上銅套6、下銅套13內(nèi)孔與外圓柱面的平行度； K6，7//Q7，13是機(jī)架7的上、下兩孔平行度； 在上式中，由于上銅套6、下銅套13與機(jī)架7是過(guò)盈配合裝配，即將銅套的外圓與內(nèi)孔，機(jī)架的內(nèi)孔在粗加工完成后過(guò)盈裝配，此后將他們作為一體進(jìn)行精加工銅套內(nèi)孔，因此可以認(rèn)為K6，7//Q7，13＝0。公式(3)可以簡(jiǎn)化為 D1，4//E11，8→D1，4//M4，5//H5，6//P13，12//J12，11//E11，8 (4) 4)根據(jù)所建立的裝配尺寸式，依據(jù)等精度法確定出零件的形位公差。
下面我們以上刀盤(pán)2、下刀盤(pán)9剪切面端面跳動(dòng)誤差為0.005、上、下刀軸空間平行度0.012為目標(biāo)通過(guò)上述步驟再一次說(shuō)明零件的形位公差確定。
在上面三個(gè)裝配尺寸式中，雖然影響上刀盤(pán)2、下刀盤(pán)9剪切面的端面跳動(dòng)的組成環(huán)數(shù)量較少，但它的誤差比平行度要小的多，按照先難后易的原則，我們先按照公式(1)來(lái)確定相關(guān)零件的位置公差(由于公式(2)中組成環(huán)的數(shù)目比公式(1)少，因此公式(2)中組成環(huán)公差自然滿足)，然后按照公式(4)確定其余零件的形位公差。
上面公式(1)、(2)與公式(3)建立的裝配尺寸式描述了封閉環(huán)與組成環(huán)的位置關(guān)系，據(jù)此可以計(jì)算確定相關(guān)組成環(huán)的形位公差，它包括尺寸式計(jì)算與公差分配計(jì)算兩部分內(nèi)容。
尺寸式計(jì)算有兩種方法，一為極值法，它考慮到各個(gè)零件尺寸或位置都處于極限尺寸的情況下，仍能夠保證封閉環(huán)精度，因此計(jì)算方法簡(jiǎn)單可靠，但往往確定出的零件精度太高，使得零件制造成本過(guò)高，因此當(dāng)組成環(huán)數(shù)量較多時(shí)，全部相關(guān)零件都處于極限位置的概率很小，因此出現(xiàn)了第二種方法——概率法，概率法是為確保99.73％的封閉環(huán)精度可以保證為依據(jù)的，本發(fā)明涉及到的封閉環(huán)數(shù)量也較多，因此采用概率法計(jì)算可以適當(dāng)放大各零件的形位公差并且足以保證封閉環(huán)的精度。
公差分配計(jì)算有經(jīng)驗(yàn)法、等公差法與等精度法，經(jīng)驗(yàn)法缺乏理論依據(jù)；等公差法常用于零件各個(gè)尺寸差別不大，精度要求不高的情況；等精度法考慮了尺寸大小對(duì)誤差的影響，在各個(gè)零件加工難度相差不大的情況下適合采用。本發(fā)明先采用等精度(二級(jí))法確定各個(gè)零件的形位公差，然后根據(jù)各個(gè)零件加工難易程度適當(dāng)調(diào)整各個(gè)零件的形位公差，以此為基礎(chǔ)，再根據(jù)尺寸式計(jì)算確定各個(gè)零件的形位公差。
保證上、下刀盤(pán)端面跳動(dòng)的相關(guān)零件形位公差的確定 表1、表2為部分形位公差值，先按照2級(jí)精度初步確定公式(1)中組成環(huán)的形位公差(按刀盤(pán)直徑320，隔環(huán)直徑250，上刀軸軸肩距離后支撐軸承395考慮) δ(A2//B2，3)＝0.005mm，δ(B2，3//C3，1)＝0.004mm，
引入一個(gè)調(diào)整系數(shù)k1，則以上公差分別為 δ(A2//B2，3)＝0.005k1，δ(B2，3//C3，1)＝0.004k1，
根據(jù)概率法計(jì)算公式

(式中δΔ為封閉環(huán)公差，δi為組成環(huán)公差)則

將以上數(shù)據(jù)代入(5)式 則k1＝0.86，因此最后確定 δ(A2//B2，3)＝0.0031mm，δ(B2，3//C3，1)＝0.0025mm，
上刀軸與下刀軸上安裝的相似零件的公差取相同值，則 δ(G10，9//F8，10)＝δ(B2，3//C3，1)＝0.0025mm，
表1平行度的公差值(GB/T 1184-1996) 單位mm 表2跳動(dòng)度、同軸度的公差值(GB/T 1184-1996)單位mm 保證上、下刀軸空間平行度的相關(guān)零件形位公差的確定 同上述方法一樣，先按照二級(jí)精度確定裝配尺寸式(3)中確定的的組成環(huán)公差 δ(M4，5//H5，6)＝δ(P13，12//J12，11)＝0.005mm，δ(H5，6//P13，12)＝0.004mm 引入一個(gè)調(diào)整系數(shù)k2，則以上公差分別為 δ(M4，5//H5，6)＝δ(P13，12//J12，11)＝0.005k2，δ(H5，6//P13，12)＝0.004k2 前支撐軸承內(nèi)外圈的平行度δ(M4，5//H5，6)，δ(P13，12//J12，11)主要取決于徑向游隙的影響，下面計(jì)算由于徑向游隙所引起軸承內(nèi)外圈的平行度。假定 1)由于兩軸承之間的距離較軸承本身尺寸大得多，故可把兩軸承簡(jiǎn)化成一平面軸承； 2)兩軸承的外圈中心線與箱體中心線重合； 3)刀軸在兩軸承處的徑向跳動(dòng)度為軸承的徑向游隙。
軸承的徑向游隙可以根據(jù)圖2所建立的軸承數(shù)學(xué)模型進(jìn)行說(shuō)明 圖2中，δ1，δ2分別為前、后兩軸承的徑向游隙，軸承1的型號(hào)4482922，取δ1＝0.002；軸承2的型號(hào)E4482926/A1，取δ2＝0.0022；L＝225mm為前后兩軸承中心距，l＝315為兩軸承中心到剪刃的距離， 那么，(弧度)，則δ3＝315×tgα＝0.0054 即δ(D1，4//M4，5)＝δ(J12，11//E11，8)＝0.0054 將以上的數(shù)據(jù)代入

有 從而求得k2＝0.97 那么，δ(M4，5//H5，6)＝δ(P13，12//J12，11)＝0.005mm δ(H5，6//P13，12)＝0.004mm 到此，影響剪刃端面跳動(dòng)及剪切面平行度的全部零件的形位公差全部確定完，即按照本方法確定的形位公差對(duì)零件進(jìn)行加工，裝配后能夠滿足剪切面端面跳動(dòng)不大于0.005，上下刀盤(pán)剪切面平行度不大于0.012。
權(quán)利要求
1.一種帶材切邊圓盤(pán)剪剪刃端面跳動(dòng)及剪切面平行度的設(shè)計(jì)方法，其方法步驟是
1)依據(jù)公式確立與上刀盤(pán)的端面跳動(dòng)相關(guān)的各零件的形位公差，
式中A2//B2，3是上刀盤(pán)兩個(gè)端面的平行度；
B2，3//C3，1是第一隔環(huán)兩端面的平行度；
是上刀軸的端面對(duì)軸頸(安裝前后軸承的軸線)的端面跳動(dòng)
2)依據(jù)公式確定與下刀盤(pán)剪切面的端面跳動(dòng)相關(guān)的各零件的形位公差，
式中G10，9//F8，10是第二隔環(huán)兩端面的平行度；
是下刀軸的端面對(duì)軸頸(安裝前后軸承的軸線)的端面跳動(dòng)；
3)依據(jù)公式確定與上、下刀軸空間平行度相關(guān)的各零件的形位公差，
D1，4//E11，8→D1，4//M4，5//H5，6//K6，7//Q7，13//P13，12//J12，11//E11，8 (3)
式中
D1，4//M4，5、J12，11//E11，8是上刀軸與下刀軸的第一軸承、第二軸承內(nèi)孔中心線與外圓中心線平行度
M4，5//H5，6、P13，12//J12，11是上偏心套、下偏心套的內(nèi)孔與外圓柱面的平行度；
H5，6//K6，7、Q7，13//P13，12是上銅套、下銅套內(nèi)孔與外圓柱面的平行度；
K6，7//Q7，13是機(jī)架的上、下兩孔平行度；
4)根據(jù)所建立的裝配尺寸式，依據(jù)等精度法確定上述零件的形位公差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶材切邊圓盤(pán)剪剪刃端面跳動(dòng)及剪切面平行度的設(shè)計(jì)方法，其方法步驟是所述的形位公差包括尺寸式計(jì)算與公差分配計(jì)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶材切邊圓盤(pán)剪剪刃端面跳動(dòng)及剪切面平行度的設(shè)計(jì)方法，其方法步驟是所述的尺寸式計(jì)算采用概率法計(jì)算。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶材切邊圓盤(pán)剪剪刃端面跳動(dòng)及剪切面平行度的設(shè)計(jì)方法，其方法步驟是所述的公差分配計(jì)算先采用等精度(二級(jí))法確定各個(gè)零件的形位公差，然后根據(jù)各個(gè)零件加工難易程度適當(dāng)調(diào)整各個(gè)零件的形位公差，以此為基礎(chǔ)，再根據(jù)尺寸式計(jì)算確定各個(gè)零件的形位公差。
全文摘要
本發(fā)明屬于冶金設(shè)備領(lǐng)域，涉及冷軋板帶材切邊圓盤(pán)剪剪刃端面跳動(dòng)及剪切面平行度的設(shè)計(jì)方法，其方法步驟是分四步建立的裝配尺寸式，依據(jù)等精度法確定上述零件的形位公差，所述的形位公差包括尺寸式計(jì)算與公差分配計(jì)算；所述的尺寸式計(jì)算采用概率法計(jì)算；所述的公差分配計(jì)算先采用等精度(二級(jí))法確定各個(gè)零件的形位公差，然后根據(jù)各個(gè)零件加工難易程度適當(dāng)調(diào)整各個(gè)零件的形位公差，以此為基礎(chǔ)，再根據(jù)尺寸式計(jì)算確定各個(gè)零件的形位公差。它達(dá)到更高的重疊量調(diào)整精度、側(cè)向間隙調(diào)整精度以及刀盤(pán)側(cè)向間隙在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)B23D19/00GK101745685SQ20091025447
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者景群平, 許展望, 李智學(xué), 崔衛(wèi)華, 高聰敏 申請(qǐng)人:中國(guó)重型機(jī)械研究院有限公司