1、第 1 章 绪论 1 第第 1 1 章章 绪论绪论 1.1 1.1 课题来源课题来源 近年来，我国中厚钢板的产量逐年提高，随之对滚切剪设备的需求也急剧 增加，到 2010 年底全国中厚钢板轧机将近百套，其年产能力将达到 7160 万吨。在新建热轧生产线、热处理线及落后生产线扩能的过程中，由于受全 球经济危机的影响，企业对旧线设备进行升级改造，中厚钢板企业对滚切剪 设备的需求量非常大。另外，随着板材剪切断口质量要求的不断提高，对滚 切剪设备的剪切质量提出了更高要求。 相比传统斜刃剪，滚切剪是一种先进的中厚钢板剪切机，不论是在剪切质 量、剪切速度、还是在能耗和设备的自动化程度方面都存在诸多优点。但
2、是 我国企业的滚切剪生产技术大多是引进国外西马克(SMS)、日本石川岛播磨 重工业株式会社（IHI） 、达涅力（Danieli） 、奥钢联（VAI）等公司的技术。 由于外商的技术保护，加之国内对滚切剪机构学理论的研究很少，缺乏有效 的滚切剪机构设计方法，对我国滚切剪设备的研究理论支持不足，制约了我 国滚切剪设备的自主研发过程。 基于上述现状，本文在分析滚切剪剪切工艺特性的基础上，总结了与滚切 剪机构设计相关的工艺特性，关键的是上剪刃的纯滚运动剪切特性。本文设 计滚切剪机构将以实现上剪刃的纯滚运动为主要目标， 其他的工艺特性为辅 助设计要求，提出系统有效的滚切剪机构设计方法，并用优化设计的思想来
3、 实现这些设计方法，求解出符合剪切要求的最优滚切剪机构尺寸，为滚切剪 机构的系列化、智能化设计提供方法。 1.2 1.2 滚切剪国内外研究现状滚切剪国内外研究现状 用于对轧件进行切头、切尾或剪切成规定尺寸的机械成为剪切机。根据剪 切机刀片形状、配置以及剪切方式等特点，剪切机可分为平行刀片剪切机、 斜刀片剪切机、圆盘式剪切机和飞剪机。滚切剪是在斜刀片剪切机的基础上 发展起来的新型剪切机， 其特点是上刀片为圆弧形， 能实现轧件的滚动剪切。 滚切剪继承了斜刀片剪切机剪切力小等剪切优点， 并改善了斜刀片剪切机剪 2 切轧件时上剪刃在板宽方向上切深不一致的缺点。 在 1971 年，西德摩纳.纽曼公司（简
4、称 MDN）首次研制成功滚切剪，此后 该技术装备在欧洲、 美国、 韩国、 日本等发达国家的钢铁企业得到迅速推广。 目前，欧美等国在 2300-5500mm 宽厚板轧机生产线上，逐渐用滚切剪取代了 老式的斜刀片剪切机和圆盘式剪切机， 滚切剪在轧机生产线上取得了非常好 的实际应用效果。此项技术由德国西马克公司（SMS）和日本石川岛播磨重 工业株式会社（IHI）完善成熟，随后被奥钢联（VAI） 、达涅力（Danieli） 、 三菱日立制铁株式会社（Mitsubishi2Hitachi） 、日本川崎制铁株式会社 （KHI） 、俄罗斯 NKMZ 等公司掌握。 目前滚切剪机构分为曲柄连杆式和液压缸驱动连杆
5、式两种， 其中曲柄连杆 式又可分为双轴双偏心式和单轴双偏心式两种； 液压驱动连杆式分为液压缸 直推连杆式和液压缸齿轮齿条式两种。4300 轧机滚切式定尺剪为双轴双偏 心式曲柄连杆机构。 双轴双偏心曲柄连杆式滚切剪机构如图 1.1 所示，两台电动机带动左右 图 1.1 双轴双偏心曲柄连杆式滚切剪机构 Fig.1.1 Rolling shear mechanism of double-crank 第 1 章 绪论 3 曲柄回转,曲柄再带动连杆和上刀架运动，上刀架在导向杆的约束下做平面 运动，实现滚动剪切。随着滚切剪技术的进一步发展，在曲柄连杆式滚切剪 机构的基础上又衍生出了液压缸驱动连杆式滚切剪机
6、构，如图 1.2 所示，该 种滚切剪机构由左右两个液压缸驱动，为 2 自由度机构。 图 1.2 液压缸连杆式滚切剪机构 Fig. 1.2 Rolling shear mechanism driven by hydraulic cylinder 日本工业大学的村川正夫教授介绍了一种液压缸齿轮齿条滚切剪机构。 该 滚切剪机构由液压缸带动齿条运动，再由齿条带动齿轮曲轴回转，曲轴带动 上刀架实现滚切运动。该项技术由于液压缸驱动装置返程时，带动上剪刃还 要进行一次返回剪切，在剪切厚板时容易造成二次剪切，所以比较适用于薄 板剪切。 1993 年，我国沈阳重型机器厂与德国 MDS 公司合作为舞阳钢厂提供的三 曲轴滚切式双边剪是我国第一台滚切剪设备，随后第二重型机器厂与日本 IHI 公司合作为重钢五厂提供了国内第二台滚切式双边剪。近年来，我国一 些重型制造企业先后通过与外国公司合作制造的方式为我国的舞钢、首秦、 宝钢、沙钢、莱钢、鞍钢等一大批中厚钢板轧机生产线配备了滚切剪设备， 极大提高了我国中厚钢板轧钢的生产能力。与此同时，国内也涌现了一些研 究滚切剪机构的个人或单位， 为我国开发具有自主知
