小型立式双工位钢筋成型机的设计

毕业设计(论文)开题报告

题 目： 小型立式双工位钢筋成型机的设计 学生姓名： 何雷坡 学 号：090501216 专 业：机械设计制造及其自动化 指导教师： 雒运强(副教授)

2013年04月08日

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1 文献综述：

1.1课题意义

从20世纪以来，中国经济处于一个高速发展时期，各种建筑项目如火如荼进行着。例如城市建设，新农村建设，公路建设，桥梁建设，然而这一切都是无法离得开钢材的，特别是钢筋。但如何使钢厂生产的钢筋变成各种不同形状成为现代建设面临的重要难题。因而就需要弯曲机来将其加工成满足使用要求尺寸的形状。因此钢筋切断机是钢筋加工必不可少的设备之一。

但是，目前市场上使用的钢筋弯曲机仍然存在许多的问题。首先经过多次调查研究可以发现现在的钢筋弯曲机工作效率低下，而且劳动强度大。这严重影响了工人的劳动的积极性。再者就是钢筋弯曲机的精度低，这降低了建筑工程中的施工质量，对建筑安全造成了隐患。这次课题我们将在当前市场钢筋弯曲机的基础上开阔思路，解决这两个阻碍建筑工程发展的难题。

1.2钢筋弯曲机的发展现状

为了适应建筑工程中的不同的需求，把已切断的钢筋弯曲成所需要的尺寸形状是钢筋加工中一道很重要的工序。钢筋弯曲速度快，弯曲精度高，效率高对工程质量的提高起着至关重要的作用。目前，建筑工地上常用的弯曲钢筋成型的方法主要有两种：（1）手工弯曲。（2）机械弯曲。比较两者，前者设备简单，操作容易，但工作效率低，而且手工弯曲精度不高。不适合大批量生产。后者弯曲容易，而且减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率，适合于大批量生产。现在已经逐步代替了手工弯曲。

我国建筑用钢筋弯曲机的总体水平与国际先进产品相比还是比较落后的。主要表现在：生产企业小，产品技术含量低，生产效率低下，弯曲精度不高，自动化水平低。

钢筋弯曲机现在主要分两大类型：自动型和人工操作型。自动型价格贵，结构复杂，维修不便，需要专业人员。人工操作型存在上料困难，划分劳力等难题，但价格便宜，操作简单，易于维修，结构简单。

1.3钢筋弯曲机技术的发展与改良方向

1.31 市场上产品存在的典型问题分析

1）机体过重

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钢筋弯曲机机体在整个机械中所占的重量和成本过高，造成钢筋弯曲机成本高，运输不便。

当前，蜗轮变速箱体或者齿轮变速箱体的材料一般采用铸铁,通过建立有限元分析模型从而在不需要制造出箱体实体的条件下,得到箱体的受力分析的结果。并依据这些结果对箱体进行优化。通过减轻产品的质量来降低成本, 这对于提高钢筋弯曲机的市场竞争力非常有利。

2）配用电机问题

有些生产厂家使用质量差的电机，造成钢筋弯曲机工作效率低，工作易过热。 3）采用一次性结构

钢筋弯曲机采用不可拆修的结构,造成在出现问题是无法维修或维修困难。 1.32改良方向 1）结构与造型问题

目前的钢筋弯曲机有闭式与开式两大类开式由于积大, 搬移不便润滑差等, 已经很少生产使用，市场生产销售主要以闭式为主。在闭式结构中又以整体闭结构为主，但如果弯曲机出现问题维修困难。因此需要设计一种易于拆卸维修的闭式整体型的钢筋弯曲机。

2）轻量化设计问题

轻量化设计问题,可以节省资源，降低生产和运输成本，提高性价比。在这个问题上可以从两个方面解决

a采用有限元技术对机体进行轻量化

通过建立有限元分析模型可以使我们在不需要制造出弯曲机机体实体的条件下, 得到机体的受力分析结果并根据这些结果对弯曲机机体进行优化, 改进结构的设计参数, 选择不同的材料这对于提高产品的竞争力非常有益 b对传动系统的齿轮传动优化

对钢筋切断机进行轻量化设计的又一个思路是对传动系统的齿轮传动优化。以齿轮传动的总中心距最小为目标函数, 通过优化技术来获得满足传动要求的各齿轮参数 c提高弯曲精度

开发自动控制角度钢筋弯曲机是一个方向，也是钢筋弯曲机走出国门、参与国际竞争的关键，设计制造简单可靠的角度控制系统是关键，在钢筋弯曲机上，开发完善角度

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控制系统，可以使钢筋弯曲机与钢筋弯箍机的功能相重叠。为了钢筋弯曲机工作后可以自动归位，可以采用离合器单向传动技术，并通过扭力弹簧使工作盘归位[7]。也可采用液压传动的钢筋弯曲机，可以设计为既可以弯钢筋，又可以弯圆箍[8]。但这样的传动已经与常用的钢筋弯曲机不属于一类机型，结构更复杂。

通过安装刻度盘(如图所示)，加以人工调整，从而保证弯曲精度误差在一定范围

1.角度刻度盘 2.工作台板 3.弯曲中心轴及套 4.压滚轮 5.钢筋靠台组件 6.0碰撞橡胶 7.操作按钮

8.踏板开关 9.摇臂 10.机体 11.行程开关 12.指针组件

图1.1 钢筋弯曲机外形图

1.4改革创新

钢筋弯曲机的改造

在改造创新中我们可引用[6]《钢筋弯曲机的改造》中的方法，在传统的环形钢筋的制作中，一种是把钢筋用模具压或敲打成弧形; 但这种方法费工费时速度慢。另一种是用钢筋弯曲机把钢筋弯曲成弧形。大多数的钢筋弯曲机能使钢筋弯曲成一定的角度, 但制作速度慢, 并且曲率不精确, 还需人工辅助, 不能满足现代建筑加工的要求。特别是粗直径钢筋弯曲。已有研究机构通过对传统钢筋弯曲机进行改造使这些问题迎刃而解。其方法如下,见下图1.2、图1.3。

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图1.2原弯曲机 图 1.3改造后的弯曲机 在原有钢筋弯曲机的工作盘中央,固定一圆盘,。该圆盘通过其下的两个芯轴插人工作盘的两个插孔内。这样,该圆盘就可随工作盘一起转动,起主动作用。把原有两个插座板去掉,在该位置各连接一燕尾槽,以便于固定顶轴方向。在燕尾槽内,各嵌人一个滑动体,滑动体上带有固定芯轴,芯轴上插套筒,起挡轴顶弯作用,高低同工作盘上圆盘。这样,钢筋通过圆盘和两个套筒后,随着圆盘的转动,就会自然弯成弧形,其曲线半径的大小,可通过调整滑动体的位置而解决。

另外如果把工作盘与齿轮合并为一, 把工作盘两侧的插座板改为轨道板, 在轨道板上刻上数据( 比如半径为多少的圆弧定位数据等) , 这样就可以更精确的控制钢筋弯曲机的精度，使其应用更加广泛了。事实证明改造过的弯曲机对圆弧钢筋加工效果极为明显。

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参考文献

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[4] 王良文, 郭志强, 王俊涛, 等。基于Matlab的钢筋弯曲机齿轮传动系统的优化设计[ J]. 建筑机械, 2008( 4): 83.

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Straightening Using Gnetic Programming. Engineering Applications of Artifial Intelligence, 2008, 15(6):559-565

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2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径：

2.1 本课题要研究的问题

我这次课题是设计一台小型双工位立式钢筋弯曲机，用于成型建筑所用的钢筋。我通过调查发现现在市场所用的钢筋弯曲机的工作过程如图2.1所示。首先将钢筋放到工作盘的芯轴和成形轴之间，开动弯曲机使工作盘转动，由于钢筋一端被挡铁轴挡住，因而钢筋被成形轴推压，绕芯轴进行弯曲。当达到所要求的角度时，自动或手动使工作盘停止，然后使工作盘反转复位。如要改变钢筋弯曲的曲率，可以更换不同直径的芯轴。

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（a）装料；（b）弯90°；（c）弯180°；（d）回位 1-芯轴；2-工作盘；3-成形轴；4-挡铁轴；5-钢筋

图2.1钢筋弯曲机工作原理图

通过相关文献资料及实际情况调研，我们发现现在国内各个建筑场地使用的弯曲机的主要缺陷是工作效率低和精度不足。

目前国内所使用的弯曲机效率低下，一方面是由于设备运转速度的限制，另一方面，由于大多都是采用的单工位的工作模式，这一选择直接限制了弯曲机的加工速度，这也是我们这次毕业设计主要研究的方向。

此外，目前国内的钢筋弯曲机大多数只能加工少数的几个角度，例如30、45、90等。加工的角度范围太小，在加工一些比较少见的角度时，大多数的钢筋弯曲机无法满足加工要求。这将严重影响建筑中的施工质量和施工速度。

2.2解决途径

我们可以采用一套曲柄摇杆和齿轮齿条机构来控制加工的角度，在曲柄上安装一个可移动的滑块，通过调节滑块的不同位置来使曲柄有不同的直径，再通过连杆传动使齿条有不同的行程，从而使钢筋弯曲机有不同的转动角度由于滑块的位置是连续可调的，因为加工的角度值是连续可调的，从而使加工角度不在局限于

几个特定值，以满足不同的使用要求。我们可以在连杆上刻上刻度，这样就可以更精准更方便的控制转动角度，提高了钢筋弯曲机的加工精度。如图2.2所示

图2.2钢筋弯曲机连杆传动

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如何刚筋提高弯曲机效率，经过调查我们发现，目前国内所使用的钢筋弯曲机大都为单工位,一次只能加工一个零件,且只能加工一个或特定几个角度,因而我们可以采用双工位加工的方法,这样就可以用刚筋弯曲机同时加工一次装夹中零件到相同或不同的角度，大大加快了加工速度，降低了成本。

图2.3钢筋弯曲机结构图

如图2.3所示,采用对称的两个工位,可以同时在立式弯曲机的两侧进行加工大大提高了加工效率,同时由于两个工位独立运作,可以分别调整其去并长度从而控制器弯曲角度,实现同时加工不同的角度。

在钢筋弯曲机的加工作业表面有两个加工工作台，操作人员可以分别站在左右两侧同时加工不同的工件，这样大大提高了钢筋弯曲机的工作效率。我们还可以在工作台边设置一个滑动轨道，在轨道上安装可以滑动的挡板，这样就可以根据不同加工钢筋的长度，调节挡板在不同的位置，加快了加工的速度，还节省了人工测量钢筋长度的时间和人力。

动力由电动机提供，通过齿轮减速系统传动，把动力输入执行机构作回转运动。 从整体上说，双工位立式钢筋弯曲机占地少，效率高，可加工角度范围大，加工精度高。从结构上看，采用了一级三角带传动和齿轮组减速传动，传动平稳可靠。机体拟

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采用铸铁以获得足够的刚度。

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指导教师意见： 指导教师： 雒运强 2013年04 月08 日

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