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钢格栅剪床刀具的特点与设计
2018-03-29 13:59:24

钢格栅又叫格栅板是用扁钢按照一定的间距和横杆进行交叉排列焊接而成, 制作时, 首先将扁钢按一定间距排列整齐, 然后将横杆压焊到扁钢上。 焊完后, 还需将钢格栅扁钢按切割到规定长度,钢格栅剪床就是为切割钢格栅的专用机床。
       切割采用横向剪切原理, 过程为: 钢格栅套在二排组合刀具组中, 二排组合刀具组一排为固定刀具组, 另一排为活动刀具组,每组组合刀具由36个刀片组成。 活动刀具在推力, 作用下将夹持在组合刀具中的钢格栅扁钢一次性剪断。可以看出, 刀具的厚度和大小取决于扁钢和横杆间距。 刀具设计中必须使刀具具有较高的强度、 良好的韧性、 较长的寿命以及良好的工艺性。 因此, 刀具的设计成为剪床设计的最重要的环节, 刀具设计的成败决定了钢格栅剪床的成败。
         剪切力测试
         剪切力测试是在实验室完成的。 用扁钢做剪切实验, 测定剪切力的大小、 确定刀片切口形状。 首先, 预制斜、 直、 凹3种形状刀口, 选取了常用的4 种规格的扁钢, 在压力机上测试剪断扁钢所需的剪切力的大小。从数据中可知, 斜刀口或凹刀口的剪切力远远小于直刀口。但是从实验的切口来看, 采用斜刀口或凹刀口的剪切的扁钢切口呈斜或凹型翘曲状况, 不能满足工程需要。 因此在多次实验后, 确定刀口采用直刀口形状。
   
          断面形状确定
          断面形状不仅由钢格栅的规格确定, 而且其形状直接影响刀具材料的所受的应力水平的大小, 因此, 断面形状的设计是刀具设计至关重要的-个环节。 通过力学计算可以发现, 刀片的应力与弯矩分布成正比, 也就是在刀片头部应力最小, 而到根部为应力值为最大。 增加刀片截面的宽度和厚度是降低刀片应力水平的很有效的方法。 但是厚度受到扁钢的问距的制约, 同时还要考虑前道工序压焊的焊接变形产生的间距误差; 刀具宽度也受到横杆间距的制约。 为使钢格栅能顺利插入刀具间隙, 刀具厚度和宽度的尺寸必须满足: 厚度< 扁钢间距一扁钢厚度-间隙,宽度< 垂直横杆间距-横杆厚度-间隙。
          钢格栅的规格限制了刀具的厚度; 横杆之间的间距也限制了宽度的大小。 因此设计中刀片厚度值采用了头部小根部大变截面形状设计, 这样设计既考虑了应力分布又能很方便的使钢格栅套上或脱下刀具; 在根部最大应力处设计成圆角过渡, 既降低了刀片根部应力, 又大大减少了刀片在加工和热处理时峰值应力, 改善了刀片受力状况。
         差时分段剪切设计
         横向剪切时, 组合刀架最大受力达216t, 考虑设计12的设计余量, 设计推力达到: 260to 如此大的剪切力如果同时剪断所有扁钢, 将使机架不可避免承受强烈的冲击力, 这对机架和刀架的强度和稳定性都是极大的考验, 在刀具设计时为了减少剪切时产生的冲击力, 设计中采用差时剪切技术将钢格栅分几段剪切, 这样大大降低了剪切时对机架和刀架冲击力, 大大提高了剪床的稳定性和寿命。
         材料和热处理工艺
        刀具受力特点决定了材料需要有好的韧性而刀刃部分必须有高的表面硬度。 硬度要求: 刀刃H R C 55- - 60, 材料H R C 35- - 4 5。 材料选择高速钢, 高速钢比-般的碳素工具钢和低合金钢具有更高的强度和耐磨性日。 在选择热处理工艺时。 要提高材料的表面硬度针对不同材料, 采用不同的热处理方法。 经过多次试验, 最终选择的材料加工工艺为: 下料-锻造-退火-线切割-淬火+ 回火-表面渗碳。
        刀具试验
        刀具加工好后, 还必须试验材料的强度、 硬度、 韧性, 及抗疲劳性能。 通过剪切试验, 测定刀具材料在剪切不同厚度的钢格栅下应变, 分析刀具材料所受应力, 绘制应力应变曲线, 根据应力水平调整刀具断面尺寸; 实验时采用了多种材料和热处理工艺, 通过试验最终确定材料和加工工艺。
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(作者:钢格板厂 文章地)

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