专题小论文—圆盘剪剪刃崩豁的原因及改进

1、内蒙古科技大学毕业设计专题论文i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：200540401228200540401228专业：机械设计制造及其自动化班 级：机械 20052005-2-2 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毕业设计专题论文2（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

2、一定的改良。关键词： 圆盘剪剪刃直径剪切力Abstract : For the collapse of disk Shear blade,we comeup with an idea which is reducing the shear force and a reas on able distributio n of the force on up blade and dow nblade. Accordi ng to the actual situati on , we can reduce the diameter of the blade in ordertoimprove the

3、process ,to reduce the collapse and to extend the life of the blade. We canimprove the drum shear through impro ving disc blade .Keywords : disc shear diameter of shear shear stress1 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 劳损内蒙

4、古科技大学毕业设计专题论文3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 600650mm ）,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

5、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 1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

6、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 2 所示：内蒙古科技大学毕业设计专题论文4图 1 上下剪刃偏移量图 2 圆盘剪示意图认真观察并测量，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 1520mm 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 915920mm 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，

7、如图 4 所示剪刃还将承受一个水平分力内蒙古科技大学毕业设计专题论文5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 1520mm 而焊管机组设备标高已经确定，为了改善圆盘剪剪切条件高来实现。(2)增大圆盘剪上剪刃咬入角剪切力公式F=厶制,/2 堆(X(l- ZtgO/丘)(1)由上式可得：可以通过提高圆盘剪工作标上内蒙古科技大学毕业设计专题论文6F=(55GGft2/2tgO(- Zah2/2(2)内蒙古科技大学毕业设计专题论文7式中西一

8、延伸率,懾一屈服强度M Pah钢N:厚度,mm:(X咬入角，Q；Z取L 4o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：-1,下剪刃剪切咬入角是2 二1。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

9、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：cosOF 尹尹 /? (1 - &/2)/D式中剪刃巫合址剪刃巫合址 升一升一钢钢带厚度带厚度.nnn & &一相对一相对切入深切入深度度 mm: D 剪剪刃直径刃直径.mmo减小上剪刃直径 D 会起到改善剪切受力，减少剪刃崩豁的(3)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

10、。从理论分析可知内蒙古科技大学毕业设计专题论文8作用。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 23 倍。表表 1 剪刃改进前后效果对比剪刃改进前后效果对比换装部位换装部位生产钢管根数生产钢管根数改进后改进后改进前改进前I 机机组左上组左上5825】机组右上】机组右上7124J1 机组右上机组右上6522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。11 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