簡易變位切割架設計與制作

孫靜

摘 要：切割架適用于焊接實訓或工廠中金屬材料切割，主要針對板件、管件、棒材等帶有坡口或者形狀復雜、厚度較大的構件，是一種簡易、方便切割的變位胎具。通過調整夾持器的角度、高度和主、從動輪的高度，能夠夾持不同尺寸的管、板、棒等型材，同時能夠進行不同角度坡口和形狀的切割。

關鍵詞：變位；切割架；設計；制作

中圖分類號：V261.3+4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）28-0116-02

前言

焊接實訓中重復利用耗材是提高材料利用率，降低成本的一種方法。焊接實訓過程中金屬材料的切割方法有很多種，主要有自動和手動切割兩種方式。而自動切割設備比較昂貴，維修維護費用較高，如剪板機、數控切割設備、等離子自動切割機、激光切割設備等，雖然切割速度較快，但是在切割形狀復雜、厚度、尺寸較大時設備能力受限，使用不夠方便、成本高，而氧乙炔切割、等離子手動切割比較靈活，設備價格低，長期使用中成本較低，與變位切割架配合使用后，對于形狀復雜、尺寸較大、厚度較厚的低合金鋼、低碳鋼等都能進行切割，而且切割質量較高、浪費材料少、對大批量切割下料比較適合。

1 切割架結構設計

該結構設計主要由機械傳動裝置、夾持固定裝置、切割夾持裝置、自動切割小車等部分組成。支架6是整個切割架的固定支撐部分，由四個厚度較厚角鋼構成，側面開四個導槽14，前后兩個厚度較厚的鋼板通過螺栓固定在導槽內，兩個鋼板內安裝主動輪5和從動輪8，與墊塊或者木板配合使用能夠壓緊切割板件，自重較大的板材無需配墊塊或者木板進行壓緊。在主動輪端部可安裝三抓卡盤或者四抓卡盤，夾持管材、棒材、角鋼等型材。支架6頂部安裝固定導軌1，自動切割小車2在導軌上直線行走，小車2內部安裝可調節伸出長度的導桿13，導桿13端部安裝導套12，導套12內安裝豎桿4，豎桿4端部安裝橫桿11，橫桿11在豎桿4內也可以進行長度調整，橫桿11端部安裝夾持器2，夾持器內可安裝等離子切割槍或者氧乙炔切割槍。豎桿4能夠在導套內進行360度旋轉與固定，亦可升高或者降低，夾持器2在橫桿11端部也可進行360度旋轉與固定。

2 結構特點

2.1 結構的穩定性、可靠性

該結構由厚度較厚的角鋼和板材構成，屬于剛性結構。通過地腳安裝膨脹螺栓，使結構牢固的安裝在地面上，結構十分穩定。板類工件通過支架6上部缺口，安放在主、從動輪上，加上墊塊、木板或者可移動支撐，使工件實現平穩的加持或者直線運動。夾持器2是帶鎖進裝置的錐形管制作而成，通過螺紋鎖進裝置可固定切割槍體。此外，橫桿11、豎桿4、導套12均帶鎖緊裝置，都能牢固鎖進，保證切割槍穩定的固定在某一切割位置。支架兩側的固定板也有螺栓固定在導槽內，通過螺栓的松動、鎖緊可在導槽14內上下調節，調整切割不同厚度、直徑的構件。

2.2 切割的靈活性、復雜性

該結構的靈活性主要在夾持器位置的靈活，夾持器在平面內能夠實現360度旋轉，或者手動調節導桿13、橫桿11豎桿4的長度、旋轉角度等均能改變切割槍的位置，配合自動切割小車行走軌跡，或者手動，可實現多種形狀的復雜切割。此外，板類工件尺寸較大時，可以手動進行送進，管類工件可更換卡盤進行切割，實現不同尺寸工件切割。

2.3 結構制作簡單、精度要求較低

本結構中主要就是管、板、角鋼構件，結構簡單、緊湊，除導軌、平板需要焊接外，其余部分均為機械加工，而且主要是車削、銑削加工。此外，結構中使用的主從動輪可用鋼管替代，加工出齒輪即可使用，該結構制作精度要求不高，容易制作。

2.4 結構的實用性

（1）該結構主要針對焊接技能訓練實踐教學中，需要重復利用板材、管材等耗材，并且需要開坡口時，很不方便，尤其是變形的板材開坡口時，坡口加工機加工不好，刀具損耗大時，本裝置與切割設備配合使用可解決以上問題，并且在工廠中應用也比較方便，節約成本、材料利用率高，質量好。

（2）目前切割下料設備，一般都是單一功能，如切管機、坡口加工機，或者剪板機、激光切割刨邊機等，對于大型板材切割完全靠劃線，按規定路線切割，經常因沒有限位、工人手抖而出現割據燒損、爆鳴等現象，而簡易變位切割架加工位置多、型材種類多、切割厚度、尺寸大、靈活，解決了工廠和學校的一些難題。

（3）簡易變位切割架采用手動和自動均可，手動時可根據切割狀況隨時調整切割速度，避免出現割不開現象，浪費能源和材料，提高材料利用率。切割時對于同一類型工件切割，調整好間隙、壓力后，可實現連續切割，不需停止換件，節省時間、提高效率、適合批量生產。

（4）簡易變位切割架所用材料為普通型材，角鋼、圓管等，板材可用低碳鋼，如20號鋼、Q235等都是市面上價格較低的材料，也可用工廠中的廢料、余料進行焊接拼接，就能滿足使用要求，從制造成本來看是價格較低的制作。總之，該結構具有造價低，無污染、質量輕、易操作等特點，是非常實用的工具。

3 使用方法

3.1 板材類加工方法

板材加工有兩種方式，一種是工件運動，一種是自動切割小車運動。針對尺寸小的板材，可以采用構件放置在主從動輪上，加墊塊或木板壓緊后，點燃氧乙炔或者等離子火焰，預熱工件，調整自動切割小車速度，切割后關閉火焰；對于尺寸較大的板材，由于本身自重較大，可以直接放置在主從動輪上，無需壓緊，如果板面較大，則需要輔助支撐，點燃火焰后手動搖動主動輪，從動輪做導向，從而完成切割。

3.2 管材類、棒材類加工方法

管材類、棒材類加工主要是在主動輪上安裝卡盤，比較大的構件需要輔助支撐，根據構件直徑選擇使用不同直徑的卡盤，手動搖動主動輪進行切割。對于不同厚度、直徑的構件應選擇好切割能量、氣體吹力，不能讓氧化物或者熔化的鐵水封堵割口，導致切割無法進行。

3.3 復雜零件和坡口加工

對于切割零件比較復雜的加工，難度很大，需要手動和自動同時配合，類似車床加工操作；坡口加工主要調整夾持器角度，從而獲得需要的坡口角度。

4 結束語

該結構具有三維方向運動，具備較好的切割能力，能夠切割出復雜的零件，對于焊接實訓中耗材的重復利用具有較好的效果，尤其焊接后的變形板材具有較好的坡口加工能力。雖然對于大型板材加工不如大型等離子自動切割設備切割速度快，但是對于直徑較大管材的坡口加工，棒材的切斷，其他型材加工具有較大優勢，因此，工廠中制作該結構有利于方便下料、坡口加工，降低成本，提高生產效率。

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