专题小论文—圆盘剪剪刃崩豁的原因及改进

1、内蒙古科技大学本科生毕业设计小论文题 目：剪切机剪刃存在的问题和解决方案学生姓名：王 利学 号：专 业：机械设计制造及其自动化班 级：机械2005-2班指导老师：乔文刚 剪切机剪刃存在的问题和解决方案 （ 内蒙古科技大学机械设计制造及其自动化专业）摘要：针对圆盘剪剪刃崩豁问题, 提出减小剪切受力和合理分配上下剪刃剪切受力的思路。并根据现场实际情况, 通过减小圆盘剪上剪刃直径的方法, 进行工艺改进, 减少崩豁, 延长了剪刃使用寿命。通过圆盘剪剪刃的改进实例可以进一步的对滚筒式剪切机作一定的改良。 关键词：圆盘剪剪刃直径剪切力 Abstract：For the collapse of disk S

2、hear blade,we come up with an idea which is reducing the shear force and a reasonable distribution of the force on up blade and down blade. According to the actual situation , we can reduce the diameter of the blade in order toimprove the process ,to reduce the collapse and to extend the life of the

3、 blade. We can improve the drum shear through improving disc blade . Keywords ：disc shear diameter of shear shear stress 1存在的问题我国刚投产的焊管机组出现了圆盘剪剪刃崩豁的情况,高速线材厂的圆盘式剪切机历年也出现过剪刃崩豁现象。剪刃生产厂家现场查看了剪刃崩豁情况后, 最终认定: 所用剪刃的剪切性能不能满足目前工况下的剪切条件,导致剪刃发生早期疲劳损坏。一方面, 改变剪刃硬度, 厚度和改进加工工艺, 制作新剪刃。另一方面我们积极从减小剪切受力, 改善剪切条件方面入手, 进行

4、工艺改进, 延长剪刃使用寿命。2圆盘剪及滚筒剪结构介绍圆盘剪上下剪刃各有一套相同的偏心套机构, 上下两套偏心套通过固定在偏心套外圆柱面上的一对齿轮相互啮合, 来调整剪刃重合量。偏心套的偏心距为17mm , 装机剪刃直径为650mm(剪刃直径范围600 650mm ) , 上下剪刃直径相等。上下剪刃的中心轴线相对于上下偏心套外圆中心连线, 上剪刃偏前15mm , 下剪刃拖后15mm , 如图1 所示。滚筒式剪切机的机架和套管为铸钢，装有两个刀架每个刀架上有三个刀片。剪切机可同时剪切（A、B线）两根轧件。其示意图如图所示3剪切状态及现象分析 圆盘剪剪刃崩豁情况几乎全都是上剪刃, 在同等材质, 同批

5、剪刃的情况下, 下剪刃使用良好, 上剪刃却频繁崩豁。说明上剪刃承受剪切力要大于下剪刃, 而且差值较大。例如圆盘剪上下剪刃偏移30mm , 上剪刃轴心向前15mm , 下剪刃轴心向后偏移15mm。如图1 所示这种偏移量的设置, 客观上可以减小剪刃剪切受力, 同时合理分配剪切受力, 使下剪刃的受力小于上剪刃。这种剪切工艺比较先进。但是从使用情况看上剪刃频繁崩豁而下剪刃却几乎无损。可见上下剪刃的剪切受力, 应该做相应调整, 减小上剪刃受力, 使上下剪刃受力更趋于合理。由此可知圆盘式剪切机的上剪刃的受力也是大于下剪刃的受力。其示意图如图2所示： 图1 上下剪刃偏移量 图2 圆盘剪示意图认真观察并测量,

6、 我们发现圆盘剪前钢带横断面上两侧边缘向上翘起, 经实测, 在钢带边缘260mm 范围内边缘翘起约15 20mm。如图3 所示, 这种板边上翘情况是钢带热轧卷板过程中形成的, 目前这套焊管机组难以完全矫平。当圆盘剪剪切钢带边缘时, 圆盘剪工作标高为900mm , 而钢带边缘标高为915 920mm。所以圆盘剪上剪刃必须将钢带压下后再进行剪切, 这样就增大了上剪刃的受力。此外由于钢带边缘倾斜, 圆盘剪实际剪切厚度增大, 如图4 所示剪刃还将承受一个水平分力,的存在进一步恶化了上剪刃的剪切状况。 图3 带钢横断面形状 图4 实际剪切时受力示意图4工艺改进思路及措施4. 1改进思路(1) 提高圆盘剪

7、工作标高由于圆盘剪实际剪切过程中, 钢带标高要高于圆盘剪工作标高15 20mm。而焊管机组设备标高已经确定, 为了改善圆盘剪剪切条件, 可以通过提高圆盘剪工作标高来实现。(2) 增大圆盘剪上剪刃咬入角剪切力公式 （1）由上式可得: （2）式中 由式(1) 可知: 随着咬入角的增大, 剪切力F 将减小。图1 中上剪刃剪切咬入角是, 下剪刃剪切咬入角是。由剪切力公式可推得上剪刃的剪切力F 1 要大于下剪刃的剪切力F 2, 即F 1> F 2。因此为减小上剪刃的剪切力, 就必须增大上剪刃的咬入角。4.2改进措施基于以上思路并结合焊管生产线实际情况,确定了减小圆盘剪上剪刃直径的工艺改进措施。我厂

8、大口径螺旋焊管机组圆盘剪上下剪刃直径相等都是650mm , 旧剪刃可修复最小直径是600mm。当使用上剪刃直径是600mm , 下剪刃直径是650mm , 在保持原有重合量数值不变的情况下, 圆盘剪工作标高将比使用等直径剪刃升高12. 5mm , 达到912. 5mm。这样就可能使圆盘剪工作标高接近钢带实际标高, 改善剪切条件。而另一方面, 圆盘剪剪刃直径的减小, 可使剪切咬入角增大, 从而减小剪切力。根据剪切咬入角公式: （3）式中剪刃直径D 减小, 剪切咬入角将增大。根据公式(1) 咬入角增大, 剪切力F 减小。从理论分析可知, 减小上剪刃直径D 会起到改善剪切受力, 减少剪刃崩豁的作用。

9、5效果对比经过一系列工艺实验。挑选前期已使用过, 已经损坏一面的剪刃, 将直径由650mm 车削到635mm , 使用另一未损坏面, 进行对比实验, 实验结果如表1。可见圆盘剪剪刃直径减小, 剪刃平均使用寿命提高了2 3 倍。试验中先后在 、 机组圆盘剪上换装 600mm 直径剪刃, 使用良好。但机组圆盘剪左下剪刃出现了剪刃带料, 钢带起波浪的情况。经分析, 是由于剪刃直径减小, 圆盘剪工作标高抬高, 剪后钢带与下剪刃接触面积增大造成。机组钢带向左跑偏导致摩擦力增大而带料, 产生钢带边缘波浪。通过上述实验, 我们重新确定圆盘剪剪刃直径: 上剪刃直径630mm , 下剪刃直径650mm , 两种剪刃配合使用。通过计算可知上剪刃的剪切力将减小27% 左右。而且圆盘剪工作标高将升高5mm , 大大改善剪切条件。6 结论生产中圆盘剪剪刃崩豁的原因比较复杂, 从工艺上作以分析探讨, 根据实际情况, 减小上剪刃直径, 使