中厚鋼板液壓剪切機的關鍵結構設計

武正權+王珂+韋游+王守猛

摘 要：針對截面積為矩形的中厚鋼板剪切變形量大，剪切端面不平整等問題，設計了斜刃液壓剪切機，其結構主要包括剪切機液壓缸，上下刀座，機架，導柱，導柱套，導向板，下剪切刀導軌及拉桿等。該液壓剪切機實際應用表明其工作可靠，性能優良，為其他類型的剪切機設計提供借鑒。

關鍵詞：中厚鋼板；液壓剪切；關鍵結構

中圖分類號：TH162 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）05-0101-02

Abstract： In view of the problems of large shearing deformation and uneven shear face of medium thick steel plate with rectangular cross section， a hydraulic shearing machine with oblique edge is designed. Its structure mainly includes hydraulic cylinder of shearing machine， upper and lower tool seats， frame and guide post， guide post sleeve， guide plate， lower shear knife guide rail and pull rod， etc. The practical application of the hydraulic shearing machine shows that it works reliably and has good performance， which can be used for reference for other types of shearing machine design.

Keywords： medium thick steel plate； hydraulic shear； key structure

引言

近年來隨著我國在航空、高鐵、建筑、冶金、化工、船舶、汽車、電力等行業的產值不斷增加，中厚鋼板的需求量也逐年提高，客戶對中厚鋼板板材的剪切形狀、質量和材料性能也隨之提高。剪切設備稱為剪切機，剪切機的工作原理是兩個剪刀作上下往復直線運動，兩剪切刃發生相對交錯運動，棒料或板材受到剪切力，當材料所受到的剪切力大于材料的許用剪切力，材料將發生塑形變形，最終斷裂分離棒料或板材。剪切機作為專用機械和成套設備的輔助設備，對板材進行定尺、切頭、切尾、切邊等操作[1]。

剪切機類型很多，有平刃剪切機、斜刃剪切機、多用途剪切機和專用剪切機。平刃剪切機剪切質量較好、扭曲變形小，多用于小型剪板機；滾切剪其剪切質量較平刃剪切機差，有扭曲變形，但力、能消耗較小，用于大中型鋼板的剪切；斜刃剪切機又分為匣式剪切機和擺式剪切機，相比傳統的剪切機，是一種先進的中厚鋼板剪切機，其在板材剪切質量和剪切效率方面存在諸多優點，使用較普遍[2]；多用途剪切機指在同一臺機器上可以完成兩種工藝；專用剪切機可分為液壓、氣動剪切機及腳踏式剪切機，液壓剪切機用于剪切較厚鋼板，氣動剪切機用于剪切線上，響應速度快，腳踏式剪板機用于剪切薄板、窄板。按照結構形式剪切機可分為圓盤剪切機、門式剪切機、鱷魚式剪切機等。

1 結構設計

由于斜刃剪切機中的匣式剪切機在板材剪切質量和剪切效率具有優勢，因此中厚鋼板液壓剪切機采用斜刃剪切機中的匣式剪切機。斜刃剪切機的機械結構如圖1所示。其包括剪切機液壓缸4（液壓缸型號為HSG-K-200/100*（100）-4101）、上刀座1，下刀座10，中間板5，導柱7，導柱套6，下剪切刀導軌及拉桿11等結構。中厚鋼板在剪切時，剪切力大，因此采用上刀裝在液壓缸端部；鋼板變形也比較嚴重，采用導向板13減少鋼板剪切變形；為了保證鋼板剪切時端部平整，采用下剪切刀導軌及拉桿11等結構，從而保證上下剪刀的交錯間隙。為保證上下剪刀的運動位置實現電氣化自動控制，設置了接近開關8、9。

2 工作原理

中厚鋼板首先經過13進行壓平矯正，鋼板長度達到所需要求時，液壓缸4裝在中間板5上，中間板5中間有孔，液壓桿可以從孔中伸出；中間板5四周安裝導柱套6，從而保證中間板5沿導柱7上下滑動，避免產生偏斜。當液壓缸4上腔通入高壓油，液壓桿向下運動，從而帶動上剪切刀運動。下剪刀安裝在機座上，不能上下移動，但是下剪刀可以由拉桿11讓其沿下剪切刀導軌做左右移動，從而改變上下剪刀的交錯間隙，保證中厚鋼板剪切時的端面平整度。當中間板5達到接近開關8的高度時，說明剪切動作已經完成，由接近開關8發出信號，液壓缸變為下缸腔進入高壓油，此時上剪刀向上運動；當中間板5達到接近開關9的高度時，說明液壓缸已經復位，由接近開關9發出信號，液壓缸不再運動，等待下一次的剪切，至此剪切機完成一個動作循環。

3 安裝調試

斜刃液壓剪切機在安裝過程中要保證中間板5的中間孔與液壓缸伸出的液壓桿同軸度控制在±？覫0.02范圍內，并保證中間板5與機座的平行度控制在±0.05范圍內。通過下剪切刀導軌及拉桿11來調整上下剪刀的工作間隙。首先調到手動模式下，空載運行，觀察液壓缸動作是否平順，接近開關8、9發出信號能否正確處理并使液壓缸準確動作。以上動作正常，讓其在負載下工作，觀察剪切的鋼板端部是否平整，變形量是否在合理范圍。

4 總結

針對截面積為矩形的中厚鋼板剪切變形量大，端部剪切不平整，不易實現自動化高精度控制剪切長度等問題，設計了斜刃液壓剪切機，其機械結構主要包括剪切機液壓缸，上下刀座，機架，導柱，導柱套，導向板，下剪切刀導軌及拉桿等。該液壓剪切機在實際工作中表明：其工作可靠，產品性能優良，能夠滿足不同厚度的鋼板剪切，并為其他類型的剪切鋼板機提供重要借鑒。

5 展望

為了減少剪切過程中的板料長度誤差，減少加工工時，提高生產的自動化程度，提高生產效率，并保證生產的穩定，需要設計一種基于PLC的隨動板料液壓剪切機系統。該系統要包括機械結構、液壓伺服、自動控制系統，從而在根本上解決了剪切過程中板料的定長問題，提高生產線的自動化程度，降低工人勞動強度，切實提高生產線的生產效率[3-5]。

參考文獻：

[1]李彬彬，傅波，劉德江，等.基于ANSYS Workbench的8MN液壓剪主機體的設計和分析[J].機械工程師，2016（10）：38-40.

[2]馬冰，莊峰，晁志剛，等.滾切式剪板機剪切過程有限元分析[J].沖壓，2013（5）：66-68.

[3]劉先斌，徐小明.基于PLC的雙液壓缸剪切式破碎機自動控制[J].機床與液壓，2016（44）22：135-137.

[4]丁時鋒，李清香.基于PLC的板料液壓剪切機系統設計改造[J].液壓與氣動，2017（7）：70-73.

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[6]黃琦龍，湯金生，張朋. 高精度工業剪切機控制器的設計[J].科技創新與應用，2013（12）：6-7.

[7]胡杰波，尹旭方. 剪切機自動下料碼放裝置設計[J].科技創新與應用，2012（09）：82-83.endprint