一种新型钢筋切断机的设计

喻远洋 彭 亮 杨加豪 荣家明 胡砚顺

(湖南文理学院机械工程学院，湖南 常德 415000)

1 研究目的和意义

机械工业是国家的重点部门，它为国民经济提供耐用的消费品。机械设备在传统和新兴工业中起着重要作用，而这些设备的性能、质量和成本将对国民经济各领域的技术进步和经济效益产生重大影响。机械工程服务的部门庞大而且多样化，例如，机械、工具、能源及材料生产部门都对其有需求；金属与非金属材料的性能与应用研究工程材料；研究热能的产生、传导和转化的热力学；研究具有独立功能的各种机械部件的工作原理、结构、设计计算；金属与非金属成形，金属与非金属工程等的研究。包括生产设施的规划和实施，机械产品的生产计划和调试；制造技术的制定和实施；工具和模具的设计和制造；确定劳动和物资的定额。组织加工、组装、调试、包装、运输；有效控制产品质量。机械制造业的经营管理机械通常是由很多精密零件构成的复杂产品，具有独特的成形和加工技术，有单品、小批量、中批量、批量、量产。机械制造业的销售目标遍及所有行业、个人和家庭。另外，由于社会经济条件的影响，销售量也有可能有很大的变动。因此，机械制造企业的管理和运营尤其复杂，对企业的生产管理、规划和运营的研究大多起源于机械行业。

这包括在选择、订货、检查、安装、调试、操作、保养、修理、改造各行业中使用的机械和成套设备，以保证机械产品长期使用的可靠性和经济性。讨论了机械产品的制造过程，特别是使用过程中发生的环境污染和自然资源的过度消耗问题及其对策。这是现代机械工程中特别重要的任务，而且越来越重要。机器有很多种，根据功能的不同，可以分为动力机器、材料搬运机器、破碎机器等。根据服务业的不同，可以分为农业机械、矿山机械、纺织机械等。根据工作原理分为热机器、流体机器、仿生机器等。另外，机器在研究、开发、设计、制造、应用等过程中，要经过几个不同的工作性质阶段。根据这些阶段，机械工程可以分为机械研究、机械设计、机械制造、机械应用和维修等若干相互联系、相互协作的分支系统。

2 目前国内外的研究现状

目前中国的钢筋切断机主要有4种类型：(1)横式：横式钢筋切断机属于机械式传动，其结构简单，使用方便。(2)竖型：竖型棒材切断机，供钢筋加工线的固定使用。(3)电液式：电液式钢筋切断机主要由电机、油压传动系统、控制装置、固定刀片等构成。(4)手动液压式：手动液压切割机的液压系统由活塞、柱塞、液压汽缸、压力棒、引脚、旋转弹簧、储存筒和吸油阀等部件构成。从中国钢筋切割机的整体水平与国际先进产品相比的结果来看，中国的钢筋切割机仍显落后，而且它的生产规模小，产品技术含量低，生产效率低。所以中国的钢筋切断机的发展空间非常广阔，因此，中国业界的钢筋切断机应抓住机遇和技术，增加投资，不断进行技术革新和新产品的研究、开发，重视产品的质量和售后服务水平的提高，缩小与海外的先进企业之间的差距。

3 钢筋切断机的结构设计

图1 钢筋切断机的三维图

这次设计的钢筋切割机有3种方式使其减速，首先是带式减速，其次是两个齿轮减速，再次是传动带驱动，具有缓冲、吸收振动、稳定运转、低噪音、过载保护等优点。车床的驱动结构是曲柄滑动器，如果使用手切，会导致工作量大、效率低、定位精度低，会给大批生产造成困难。动力从马达输出，通过减速系统传递，动力输入到执行机构。由于传动系统是旋转运动，所以钢筋切割机构需要直线来回运动，为了实现该运动，采用曲柄滑动器机构、盘管凸轮从动机构、齿轮传动机构等(下图为三维建模图)。

4 钢筋切断机中偏心轴的有限元应力应变分析

在横式钢筋切断机中，承力的最关键零件是偏心轴。我们以偏心轴为例进行了压力分析(图2)。

图2 偏心轴的三维图

通过实验分析得到钢筋切断机的重要零件偏心轴的有限元应力应变分析如图3、图4所示。

图3 偏心轴的应力应变分析1

图4 偏心轴的应力应变分析2

5 结语

本文设计的这个钢筋切断机的切断钢筋直径为Ф32mm，抗拉强度为335mPa，两刃的最大开口距离37mm；最小开口距离为5mm，切断15次/min，构造简单，使用起来较为顺手，性能稳定；随着科学技术水平的提高，钢筋切割机设备在性能、成本、技术上得到了提升。