專利名稱：一種帶材切邊圓盤剪剪刃端面跳動及剪切面平行度的設(shè)計方法
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剪剪刃端面跳動及剪切面平行度的設(shè)計方法。

背景技術(shù)：
切邊圓盤剪是廣泛應(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，如汽車外板、高檔家電板、鍍錫板、鍍鋅板、硅鋼板等。
隨著對產(chǎn)品需求的擴(kuò)大，用戶對圓盤剪的要求越來越高，特別是對高端產(chǎn)品的質(zhì)而言，要求剪切斷面無毛刺或小毛刺、邊部無壓痕，重疊量調(diào)整精度、側(cè)向間隙調(diào)整精度以及刀盤側(cè)向間隙在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動過程中的穩(wěn)定性更高。
在公開的文章[1](許展望，張勇安，景群平，周德奇等.高精度圓盤剪重疊量調(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剪重疊量調(diào)整方法探討[J].重型機(jī)械，2008 No.135~39)中，通過對切邊圓盤剪重疊量調(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剪重疊量調(diào)整精度的諸多因素，對實現(xiàn)重疊量調(diào)整的核心零件偏心套的設(shè)計精度、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剪剪刃端面跳動及剪切面平行度的設(shè)計方法，以便達(dá)到更高的重疊量調(diào)整精度、側(cè)向間隙調(diào)整精度以及刀盤側(cè)向間隙在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動過程中的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，設(shè)計一種帶材切邊圓盤剪剪刃端面跳動及剪切面平行度的設(shè)計方法，其方法步驟是 1)依據(jù)公式確立與上刀盤的端面跳動相關(guān)的各零件的形位公差，
式中A2//B2，3是上刀盤兩個端面的平行度； B2，3//C3，1是第一隔環(huán)兩端面的平行度；

是上刀軸的端面對軸頸(安裝前后軸承的軸線)的端面跳動 2)依據(jù)公式確定與下刀盤剪切面的端面跳動相關(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；

是下刀軸的端面對軸頸(安裝前后軸承的軸線)的端面跳動； 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算與公差分配計算。
所述的尺寸式計算采用概率法計算。
所述的公差分配計算先采用等精度(二級)法確定各個零件的形位公差，然后根據(jù)各個零件加工難易程度適當(dāng)調(diào)整各個零件的形位公差，以此為基礎(chǔ)，再根據(jù)尺寸式計算確定各個零件的形位公差。



圖1是本發(fā)明實施例說明圖； 圖2是軸承數(shù)學(xué)模型示意說明圖。
圖中1、上刀軸；2、上刀盤；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；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為下刀盤與隔環(huán)的裝配基準(zhǔn)，也是下刀盤的剪切面；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個要素。

具體實施例方式 在對本發(fā)明作進(jìn)一步說明時，有必要說明零件有關(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，下標(biāo)由一個或兩個字母構(gòu)成，不與其他零件面接觸的面下標(biāo)只標(biāo)該零件的序號即可；兩個零件的接觸面，下標(biāo)需標(biāo)出這兩個零件的序號，中間用逗號分開。例如圖2上下刀軸裝配示意圖，A2表示序號為2的上刀片的A面，F(xiàn)8，10為序號為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要素之間的位置關(guān)系均可用表示這兩個要素的兩個字母描述，并且在兩個字母中間加上這兩個要素的位置關(guān)系符號，位置關(guān)系的符號依據(jù)形位公差特征項目及符號(GB/T 1182-1996)。例如A2//G10，9表示A2面與G10，9的平行關(guān)系。對于某零件的兩個要素位置關(guān)系，則在兩個字母下標(biāo)中必然都含有該零件的序號，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。
在對零件有關(guān)要素的表示方法和位置關(guān)系的表示方法說明后，下面結(jié)合圓盤剪的上下刀軸裝配示意圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明 如圖1所示，確定上、下刀盤端面跳動的裝配尺寸式建立 1)上刀盤的端面跳動確立，依據(jù)公式，
式中A2//B2，3是上刀盤2兩個端面的平行度； B2，3//C3，1是第一隔環(huán)3兩端面的平行度；

是上刀軸1的端面對軸頸(安裝前后軸承的軸線)的端面跳動 2)下刀盤剪切面的端面跳動的確定，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的端面對軸頸(安裝前后軸承的軸線)的端面跳動； 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2、下刀盤9剪切面端面跳動誤差為0.005、上、下刀軸空間平行度0.012為目標(biāo)通過上述步驟再一次說明零件的形位公差確定。
在上面三個裝配尺寸式中，雖然影響上刀盤2、下刀盤9剪切面的端面跳動的組成環(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)此可以計算確定相關(guān)組成環(huán)的形位公差，它包括尺寸式計算與公差分配計算兩部分內(nèi)容。
尺寸式計算有兩種方法，一為極值法，它考慮到各個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，因此計算方法簡單可靠，但往往確定出的零件精度太高，使得零件制造成本過高，因此當(dāng)組成環(huán)數(shù)量較多時，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。
公差分配計算有經(jīng)驗法、等公差法與等精度法，經(jīng)驗法缺乏理論依據(jù)；等公差法常用于零件各個尺寸差別不大，精度要求不高的情況；等精度法考慮了尺寸大小對誤差的影響，在各個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)法確定各個零件的形位公差，然后根據(jù)各個零件加工難易程度適當(dāng)調(diào)整各個零件的形位公差，以此為基礎(chǔ)，再根據(jù)尺寸式計算確定各個零件的形位公差。
保證上、下刀盤端面跳動的相關(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級精度初步確定公式(1)中組成環(huán)的形位公差(按刀盤直徑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4482922，取δ1＝0.002；軸承2的型號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零件進(jìn)行加工，裝配后能夠滿足剪切面端面跳動不大于0.005，上下刀盤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剪剪刃端面跳動及剪切面平行度的設(shè)計方法，其方法步驟是
1)依據(jù)公式確立與上刀盤的端面跳動相關(guān)的各零件的形位公差，
式中A2//B2，3是上刀盤兩個端面的平行度；
B2，3//C3，1是第一隔環(huán)兩端面的平行度；
是上刀軸的端面對軸頸(安裝前后軸承的軸線)的端面跳動
2)依據(jù)公式確定與下刀盤剪切面的端面跳動相關(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；
是下刀軸的端面對軸頸(安裝前后軸承的軸線)的端面跳動；
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剪剪刃端面跳動及剪切面平行度的設(shè)計方法，其方法步驟是所述的形位公差包括尺寸式計算與公差分配計算。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶材切邊圓盤剪剪刃端面跳動及剪切面平行度的設(shè)計方法，其方法步驟是所述的尺寸式計算采用概率法計算。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶材切邊圓盤剪剪刃端面跳動及剪切面平行度的設(shè)計方法，其方法步驟是所述的公差分配計算先采用等精度(二級)法確定各個零件的形位公差，然后根據(jù)各個零件加工難易程度適當(dāng)調(diào)整各個零件的形位公差，以此為基礎(chǔ)，再根據(jù)尺寸式計算確定各個零件的形位公差。
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剪剪刃端面跳動及剪切面平行度的設(shè)計方法，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算與公差分配計算；所述的尺寸式計算采用概率法計算；所述的公差分配計算先采用等精度(二級)法確定各個零件的形位公差，然后根據(jù)各個零件加工難易程度適當(dāng)調(diào)整各個零件的形位公差，以此為基礎(chǔ)，再根據(jù)尺寸式計算確定各個零件的形位公差。它達(dá)到更高的重疊量調(diào)整精度、側(cè)向間隙調(diào)整精度以及刀盤側(cè)向間隙在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動過程中的穩(wěn)定性。
文檔編號B23D19/00GK101745685SQ20091025447
公開日2010年6月23日 申請日期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 申請人:中國重型機(jī)械研究院有限公司