钢格板剪床组合刀具设计与研制.pdf

第10期
机械设计与制造
2010年10月
Machinery Design Manufacture
227
文章编号:1001-3997(2010)10-0227-02
钢格板剪床组合刀具设计与研制
具
施昱葛乐通
(江苏工业学院,常州213016)
The design and research on manufacturing the cutter for steel gratings shearing machine
SHI Yu, GE Le-tong
(Jiangsu Polytechnic University, Changzhou 213016, China)
,…:?、事4で:てに、
摘要」刀具是钢格板剪床最主要的部件之一,在实验室测试剪切力的大小和力学计算基础上,确定
了刀具材料、形状、热处理エ艺,设计中运用了横向剪切理论和差时分段剪切技术,大幅度降低了剪切カ。通
过剪切试验和破坏性试验以最终确定刀具材料和结构形状,为钢格板剪床研制打下基础。
关键词:钢格板;剪切;刀具设计
[Abstract Cutter is one of the main components of a steel gratings shearing machine. The cutter materia.
shape, and the hea treatment process are determined on the basis of the force of shear and mechanical
calculation With the application of the transuerse shear theory and the sub-shear technology in design, the force
of shear is reduced greatly. Through shear test and destructive test, the cutter material and shape are eventually;
determined, which is the basis of producing a steel gratings shearing machine
Key words: Steel gratings; Shear; The cutter design
中图分类号:TH16,TG3332+1文献标识码:B
1前
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
钢格板又叫格栅板是用扁按照一定的间距和横杆进行交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
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
要的环节,刀具设计的成败决定了钢格板剪床的成败。
将横杆压焊到扁钢上(见图1)。焊完后,还需将钢格板扁钢按切
刀貝设计建立在横向剪切理论研究基础上,经过了:确立力
学模型、计算、制作、试验、改进,组装、再试验、测试、最后定型几
割到规定长度,本钢格板剪床就是为切割钢格板的专用机床。
个过程。分了几个阶段,采取了计算、实验和试验相结合的方法,
r包边酸
在实验室进行验证和分析,然后,组装试验并定型。要确立力学计
算模型,首先需要知道剪切力的大小。
2剪切力测试
剪切力测试足在实验室完成的。用扁钢做剪切实验,测定剪
纵条
L扁旱
切力的大小、确定刀片切口形状。首先,预制斜、直、四3种形状刀
图1钢格板示意图阳
口(见图3),选取了常用的4种规格的扁钢,在压力机上测试剪
Fig. I Steel Gratings Deseription
断扁钢所需的剪切力的大小
斜刀
直刀口
凹刀口
图3刀口形状
Fig 3 Shapes of Knife-edge
(a)剪切前
(b)剪切后
将3种形状刀具分别夹持在夹具中,逐个测试(见图4)。
图2剪切原理图
Fig 2 Shears Principium
扁钢2.固定刀具3.活动刀具4.横杆
切割采用横向剪切原理,过程为:钢格板套在二排组合刀具
组中,二排组合刀具组一排为固定刀貝组,另-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F作用下将夹
持在组合刀具中的钢格板扁钢一次性剪断(见图2)
图4剪切力测试
图2中可以看出,刀具的厚度和大小取决于扁钢和横杆间
ig 4 Test of the force of shear
次来稿日期:2009-12-22次基金项目:常州市工业攻关项目(CE2008038)
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施显等:钢格板剪床组合刀具设计与研制
第10期
共测试了9组数据,測试数据见表1(单位:Kg/根)。
3.2断面形状确定
表1剪切数据表
Tab1 Table of Shear Data
断面形状不仅由钢格板的规格确定,而且其形状直接影响刀
斜刀口
直刀口
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
规格No.1No.2No.3N.4No5No.6No.7No.8No-9计至关重要的一个环节。通过力学计算可以发现,刀片的应力与弯
795689.3465.46299.0268.5259.478.466.5.4689.51
102.3293.4698.54273.41283.69279.68146.3129.5118.52
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
40x4138541345213487295.713056732687135231349614519最大。从びっ和っ计算式中可知,增加刀片截面的宽度和厚度是
4052302624527735808308267492504728643降低片应力水平的很有效的方法。但是厚度ん的值受到扁钢的
从数据中可知,斜刀口或四刀口的剪切力远远小于直刀口。面距的制约、同时还要考虑前道工序压焊的焊接变形产生的间距
但是从实验的切口来看,采用斜刀口或四刀口的剪切的扁钢切口
误差;刀具宽度b的值也受到横杆间距的制约。为使钢格板能顺利
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
插入刀具间隙,刀具厚度ん和宽度b的尺寸必须满足:h<扁钢间
定刀口采用直刀口形状。
距一扁钢厚度一间隙,b<垂直横杆间距一横杆厚度一间隙
3刀具设计
钢格板的规格限制了刀具的厚度ん的值;横杆之间的间
3.1力学模型建立
也限制了宽度b的大小。因此设计中刀片厚度ん值采用了头部小
刀具设计的实质是力学和选材的向题。組合刀具由一组活根部大变截面形状设计,如图7所示,这样设计既考虑了应力分
动刀具和一组固定刀具组成。剪切时,每个刀片可以看成是个受布又能很方便的使钢格板套上或脱下刀具:在根部最大应力处设
均布载荷q的悬臂梁,如图S所示,不考虑重力和其他附加载荷,计成圆角过渡,既降低了刀片根部应力,文大大减少了刀片在加
刀片土任一截面的剪力图和弯矩图,如图6所示。
工和热处理时峰值应力,改善了刀片受力状况。
?.
3.3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:260t。如此大的剪切力如果同时剪断所有扁钢,将
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