[发明专利]曲柄连杆式飞剪调节丝杆的长度设计方法

说明书

技术领域

本发明属于曲柄连杆式飞剪技术领域，尤其涉及曲柄连杆式飞剪调节丝杆的长度确定方法。

 

背景技术

冷轧飞剪是冷轧生产线上重要的设备之一，布置在夹送辊后，用于对带钢的头尾进行切断。它具备分段功能，其工作性能的好坏直接影响到轧制线的生产效率和产品切口质量。随着连续式轧机的发展，飞剪得到了越来越广泛的应用。

飞剪系统中，上刀座通过连接铰点绕曲柄中心点旋转，上剪刃的轨迹为近似椭圆的完整曲线，而下剪刃则沿底部铰点做一定幅度的摆动，其轨迹为一个圆周运动的一部分。通过上、下剪刃在某一区间内的重合达到剪断带钢的目的。在冷轧工艺中，对带钢剪切后的表面及断面质量要求相当高，如果剪刃初始安装精度达不到合理要求，就直接影响带钢的剪后质量。飞剪相关设备制造与安装的过程中也会产生一些误差，这些均对剪刃安装精度存在较大影响。在现有的工程设计及相关文献中，一般都是对飞剪机构的剪刃运行轨迹、x及y方向的速度和加速度进行计算，然后得到一些剪刃的运动学参数，再以相关工程作为设计参考并结合工程技术人员的设计经验的完成飞剪的系统设计。在此过程中，一般较少对剪刃初始水平间隙的调节设计进行深入的分析与研究，这使对飞剪的系统设计缺少完整的设计环节。事实上，剪刃调节机构设计不合理特别是调节丝杆的长度设计不合理往往会造成剪刃初始水平间隙调节不合适，从而影响飞剪剪刃的剪切精度。 

发明内容

本发明的要解决的技术问题是：克服上述技术缺陷，提供一种曲柄连杆式飞剪调节丝杆的长度设计方法，该方法充分考虑实际生产过程中由于生产规格不同需对剪刃初始水平间隙进行调节的因素，并将设备安装调试和尺寸设计过程进行结合，使飞剪剪刃初始水平间隙调节与丝杆长度设计相关联，以此来保证飞剪剪刃安装精度能否达到设计要求，简单易行且适用性广。

本发明采用的技术方案是：

曲柄连杆式飞剪调节丝杆的长度设计方法，其特征在于：设定丝杆设计长度范围和剪刃水平间隙调整要求并给定曲柄运动机构的初始参数，通过牛顿-辛普森的数值迭代方法得到上、下剪刃初始的运动轨迹，按照工艺要求确定的剪刃初始水平间隙收敛条件得到上、下剪刃空间坐标差值，通过使上、下剪刃空间坐标差值同时满足水平方向收敛规则、剪切点x方向收敛规则、以及垂直y方向收敛规则，使目标丝杆设计长度的筛选范围不断变小，直至最终得到丝杆设计长度值；此过程中，由二分法不断缩小曲柄转角迭代范围和丝杆设计长度迭代范围，直到选定合适的曲柄转角值和上、下剪刃空间坐标值。 

按上述技术方案，通过下列步骤具体得到丝杆设计长度值：

步骤1：给定初始的丝杆长度设计范围，给定上剪刃点U与下剪刃点K的初始间隙                                                、以及迭代求解中的杆长收敛误差和上、下剪刃x方向水平间隙收敛允差，剪刃初始水平间隙大于0；采用二分法得到丝杆设计长度l，并将此时的丝杆设计长度l作为计算与迭代的起始点； 

步骤2：建立相应的坐标系mOn和xOy，并给定冷轧飞剪机构各杆长和角度参数，通过剪刃初始水平间隙收敛条件进行剪刃初始水平间隙调整：在此过程中，需要预先给定曲柄的转角范围，通过二分法不断缩小曲柄转角的迭代范围，求得上剪刃点U和下剪刃点K的空间运动轨迹和曲柄转角；

首先考察上剪刃点U的x坐标与下剪刃点K的x坐标的差值的绝对值是否满足剪切点处上、下剪刃x方向水平间隙收敛准则：

剪切点处上、下剪刃x方向水平间隙收敛准则：

如果计算没有达到上、下剪刃x方向水平间隙收敛准则要求，且如果，则令，重新进行求解得上剪刃点U和下剪刃点K的轨迹；

如果计算没有达到上、下剪刃x方向水平间隙收敛准则要求，且如果，则令，再次进行求解得上剪刃点U和下剪刃点K的轨迹；

这样周而复始，直至达到上、下剪刃x方向水平间隙收敛准则要求为止，记下此时的曲柄转角，找到对应的上剪刃点U的y方向的坐标与下剪刃点K的y方向的坐标的差值；

然后考察差值是否满足上、下剪刃y方向水平间隙收敛准则；

上、下剪刃y方向水平间隙收敛准则

如果差值不符合上、下剪刃y方向水平间隙收敛准则，则需要将曲柄转角最小转角设为，最大转角设为360o，重新进行求解得上剪刃点U和下剪刃点K的轨迹，找到符合条件的值，并使式上述两收敛准则都满足；

如果差值符合上、下剪刃y方向水平间隙收敛准则，则保存值；