鋼格板切斷剪床的設(shè)計(jì)和工作原理

    鋼格板剪床鋼格板生產(chǎn)制作的主要加工機(jī)械,是在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試剪切力的大小和力學(xué)計(jì)算基礎(chǔ)上,采用橫向剪切理論、差時(shí)分段剪切技術(shù)和自動(dòng)消除間隙技術(shù)的設(shè)計(jì)制造的,解決了刀具設(shè)計(jì)、液壓推力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、消除刀具與鋼格板間隙機(jī)構(gòu)、升壓架系統(tǒng)和進(jìn)料自動(dòng)定位系統(tǒng)和機(jī)架設(shè)計(jì)等關(guān)鍵問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼格板的整體一次性切斷。鋼格板高效剪切機(jī)的研制可以使鋼格板行業(yè)的整體加工水平上一個(gè)新臺(tái)階， 為整個(gè)行業(yè)的發(fā)展起重要的作用，為社會(huì)節(jié)約了大量的能源，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起促進(jìn)作用，能節(jié)省勞動(dòng)力，把勞動(dòng)力從惡劣的工作環(huán)境中解放出來(lái)，對(duì)提高整個(gè)行業(yè)勞動(dòng)力水平起積極作用。

    鋼格板剪床的設(shè)計(jì)要把沒(méi)個(gè)相關(guān)要素通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握清楚。比如剪床的剪切力試驗(yàn)、斷面形狀的確立等等。

     剪切力測(cè)試

     剪切力測(cè)試是在實(shí)驗(yàn)室完成的。 用扁鋼做剪切實(shí)驗(yàn)， 測(cè)定剪切力的大小、 確定刀片切口形狀。 首先， 預(yù)制斜、 直、 凹3種形狀刀口, 選取了常用的4 種規(guī)格的扁鋼， 在壓力機(jī)上測(cè)試剪斷扁鋼所需的剪切力的大小。從數(shù)據(jù)中可知， 斜刀口或凹刀口的剪切力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于直刀口。但是從實(shí)驗(yàn)的切口來(lái)看， 采用斜刀口或凹刀口的剪切的扁鋼切口呈斜或凹型翹曲狀況， 不能滿(mǎn)足工程需要。 因此在多次實(shí)驗(yàn)后， 確定刀口采用直刀口形狀。

    斷面形狀確定

   斷面形狀不僅由鋼格板的規(guī)格確定， 而且其形狀直接影響刀具材料的所受的應(yīng)力水平的大小， 因此， 斷面形狀的設(shè)計(jì)是刀具設(shè)計(jì)至關(guān)重要的-個(gè)環(huán)節(jié)。 通過(guò)力學(xué)計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)， 刀片的應(yīng)力與彎矩分布成正比， 也就是在刀片頭部應(yīng)力最小， 而到根部為應(yīng)力值為最大。 增加刀片截面的寬度和厚度是降低刀片應(yīng)力水平的很有效的方法。 但是厚度受到扁鋼的問(wèn)距的制約， 同時(shí)還要考慮前道工序壓焊的焊接變形產(chǎn)生的間距誤差; 刀具寬度也受到橫桿間距的制約。 為使鋼格板能順利插入刀具間隙， 刀具厚度和寬度的尺寸必須滿(mǎn)足: 厚度＜ 扁鋼間距一扁鋼厚度-間隙，寬度＜ 垂直橫桿間距-橫桿厚度-間隙。

   鋼格板的規(guī)格限制了刀具的厚度; 橫桿之間的間距也限制了寬度的大小。 因此設(shè)計(jì)中刀片厚度值采用了頭部小根部大變截面形狀設(shè)計(jì)， 這樣設(shè)計(jì)既考慮了應(yīng)力分布又能很方便的使鋼格板套上或脫下刀具; 在根部最大應(yīng)力處設(shè)計(jì)成圓角過(guò)渡， 既降低了刀片根部應(yīng)力， 又大大減少了刀片在加工和熱處理時(shí)峰值應(yīng)力， 改善了刀片受力狀況。

    差時(shí)分段剪切設(shè)計(jì)

     橫向剪切時(shí)， 組合刀架最大受力達(dá)216t， 考慮設(shè)計(jì)12的設(shè)計(jì)余量， 設(shè)計(jì)推力達(dá)到: 260to 如此大的剪切力如果同時(shí)剪斷所有扁鋼， 將使機(jī)架不可避免承受強(qiáng)烈的沖擊力， 這對(duì)機(jī)架和刀架的強(qiáng)度和穩(wěn)定性都是極大的考驗(yàn)， 在刀具設(shè)計(jì)時(shí)為了減少剪切時(shí)產(chǎn)生的沖擊力， 設(shè)計(jì)中采用差時(shí)剪切技術(shù)將鋼格板分幾段剪切， 這樣大大降低了剪切時(shí)對(duì)機(jī)架和刀架沖擊力， 大大提高了剪床的穩(wěn)定性和壽命。

     材料和熱處理工藝

   刀具受力特點(diǎn)決定了材料需要有好的韌性而刀刃部分必須有高的表面硬度。 硬度要求: 刀刃H R C 55- - 60， 材料H R C 35- - 4 5。 材料選擇高速鋼， 高速鋼比-般的碳素工具鋼和低合金鋼具有更高的強(qiáng)度和耐磨性日。 在選擇熱處理工藝時(shí)。 要提高材料的表面硬度針對(duì)不同材料， 采用不同的熱處理方法。 經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)， 最終選擇的材料加工工藝為: 下料-鍛造-退火-線(xiàn)切割-淬火+ 回火-表面滲碳。

     刀具試驗(yàn)

   刀具加工好后， 還必須試驗(yàn)材料的強(qiáng)度、 硬度、 韌性， 及抗疲勞性能。 通過(guò)剪切試驗(yàn)， 測(cè)定刀具材料在剪切不同厚度的鋼格板下應(yīng)變， 分析刀具材料所受應(yīng)力， 繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)， 根據(jù)應(yīng)力水平調(diào)整刀具斷面尺寸; 實(shí)驗(yàn)時(shí)采用了多種材料和熱處理工藝， 通過(guò)試驗(yàn)最終確定材料和加工工藝。

   高效節(jié)能型鋼格板剪床和移動(dòng)式圓盤(pán)冷鋸機(jī)相比，采用剪切原理的鋼格板剪切機(jī)既克服了圓盤(pán)冷鋸機(jī)的種種缺陷，同時(shí)又具有以下的優(yōu)越性：

　　(1)高效：扣除上料、定位和壓料的時(shí)間，實(shí)際剪斷只需(10～15)s/次，一臺(tái)鋼格板剪床完全可以滿(mǎn)足自動(dòng)壓焊機(jī)產(chǎn)量需求;

　　(2)節(jié)能：用液壓油缸推動(dòng)移動(dòng)刀具使鋼格板剪斷，動(dòng)力為液壓柱塞泵，2.2kw電機(jī)，工作時(shí)間僅為(15～20)s/次，電能消耗為15度/天，相當(dāng)于圓盤(pán)冷鋸機(jī)能耗的3.75%。與圓盤(pán)冷鋸機(jī)相比，每臺(tái)節(jié)能385度/天;

　　(3)無(wú)損：由于是利用剪切原理，不產(chǎn)生任何廢料，真正做到無(wú)損剪切，且切口光凈，平直度高;

　　(4)操作簡(jiǎn)單：整個(gè)設(shè)備自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，操作安全可靠;

　　(5)無(wú)需后續(xù)加工：經(jīng)剪切的鋼格板切口平整光滑，不會(huì)產(chǎn)生毛刺，一次成型無(wú)需后加工;

　　(6)無(wú)污染：工作優(yōu)越，潔凈，對(duì)環(huán)境友好;

　　(7)產(chǎn)品精度高：所有動(dòng)作都采用液壓和氣動(dòng)控制，自動(dòng)化程度高，自動(dòng)檢測(cè)自動(dòng)控制，工作可靠，產(chǎn)品精度高。

     鋼格板剪床能夠最大限度的減輕焊接工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，其半封閉式構(gòu)造又能減輕切割粉末對(duì)工人的呼吸引起的刺激。鋼格板剪床的批量能帶來(lái)意想不到的社會(huì)效應(yīng)。