劉新林

摘 要：文章主要通過對液壓剪在熱軋作業(yè)中的設(shè)計要求以及作用做了詳細(xì)介紹，通過對中型液壓剪的結(jié)構(gòu)和性能的論述，對現(xiàn)代鋁熱板加工工藝的改善提出了一些合理化的建議。

關(guān)鍵詞：液壓剪；鋁熱板；熱軋

目前我國所使用的熱軋機(jī)中根據(jù)產(chǎn)品種類的差異在布置上主要有以下三種形式：（1）以全彩生產(chǎn)為主的熱連軋機(jī)組，特征為大批量生產(chǎn)，主要代表為1+4機(jī)組。（2）以中厚板材生產(chǎn)為主的熱軋機(jī)，特征為單機(jī)架可逆機(jī)組。（3）綜合性熱軋機(jī)組，兼顧板材生產(chǎn)、卷材生產(chǎn)1+1機(jī)組。

上述機(jī)組中都配置了輕型剪以及重型剪。軋制過程中鋁錠容易在頭尾出現(xiàn)張嘴現(xiàn)象，從而影響板坯的咬入以及運(yùn)輸，甚至?xí)谝胫蟪霈F(xiàn)分層。在1+4式的熱軋機(jī)組中，重型剪主要用于將軋制中出現(xiàn)在帶材上開裂的頭部、尾部剪切掉，以便止嘔的軋制；而在板材加工機(jī)組中，重型剪主要用于定尺分切。而輕型剪則主要用于對帶材中舌型頭部以及開裂頭部進(jìn)行剪切，保證帶材能夠順利精軋，而輕型剪同樣能夠應(yīng)用到板材機(jī)組的定尺分切上，主要對象薄板。液壓剪主要有上切式液壓剪以及下切式液壓剪，上切是向下運(yùn)動從而實(shí)現(xiàn)對板材的剪切，而下切式則為向下運(yùn)動對板坯實(shí)現(xiàn)剪切。目前熱軋機(jī)組中上切式機(jī)組和下切式機(jī)組使用都很廣泛。

對剪切機(jī)的驅(qū)動主要有兩種方式，即液壓式、電動式。通常將以液壓為驅(qū)動動力的剪切機(jī)稱為液壓剪。液壓剪在投資上較少，且由于結(jié)構(gòu)簡單，因此在維護(hù)上更加方便；但是動作相對電動驅(qū)動較慢，不能連續(xù)動作，并且耗能較多；機(jī)械剪即為電力驅(qū)動剪切機(jī)，但是動作較快，并且能夠進(jìn)行連續(xù)動作，且能耗較小，但是因?yàn)闄C(jī)械剪切機(jī)體積龐大且結(jié)構(gòu)較大，投資較液壓剪也高，在維護(hù)上的要求更大，因此適用范圍具有局限性

1 結(jié)構(gòu)選擇以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 機(jī)架

剪切機(jī)的整體剪切力主要由機(jī)架承載，因此對于機(jī)架的強(qiáng)度以及剛度有著一定的要求。而為了方便安裝刀座和剪刃，將機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計為U型上開口結(jié)構(gòu)。而其底部則由鋼結(jié)構(gòu)的箱型梁予以連接，同時其頂部衡量設(shè)計成可移出式結(jié)構(gòu)。對于整個剪切機(jī)，預(yù)緊螺栓的連接質(zhì)量將會直接影響到剪切機(jī)工作質(zhì)量以及機(jī)器本身的壽命。

1.2 剪刃

剪切機(jī)使用效果直接受到剪刃的設(shè)計以及質(zhì)量影響。耐高溫性、耐磨性以及耐沖擊性是對剪刃材質(zhì)進(jìn)行選擇的考慮因素，應(yīng)當(dāng)保證剪刃在經(jīng)過熱處理后仍舊能夠滿足剪切硬度需求。目前剪刃的設(shè)計較為常見的是四邊刃形式，這種設(shè)計的有點(diǎn)就在于剪刃四面能夠交替使用，從而延長了剪刃的使用時間，對備件數(shù)量進(jìn)行減少，但是其缺點(diǎn)就在于容易在剪切材料上留下壓痕，且較為明顯。重型液壓剪在1+4機(jī)組中主要用于去掉材質(zhì)的頭尾，由于還有后續(xù)的加工程序，因此壓痕對于產(chǎn)品的質(zhì)量并沒有太大影響。但是由于厚板成品生產(chǎn)中，液壓剪還好承載板材的作用，因此需要將壓痕去除，因此會對成品率造成影響。針對此類機(jī)組其剪刃應(yīng)當(dāng)具有一定的傾斜角度，用以保證剪刃的后部不會在剪切時接觸帶材。

單傾斜剪刃設(shè)計是液壓剪中常見的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在1+4以及1+1熱軋機(jī)組中多將輕型液壓剪設(shè)置在靠近精軋機(jī)處，主要用于將加工過程中開裂的帶材頭部剪切掉，保證精軋質(zhì)量，其剪刃形狀多為“Λ”形。經(jīng)過輕型液壓剪剪切過的板材中間會微微上翹，防止了單邊下斜，并且能夠保證帶材的位置保持正確，方便精軋機(jī)咬入，但是雙斜刃剪較之單斜刃剪剪切力要大一倍，因此只能適用在輕型液壓剪上。本文論述的重型液壓剪為單刃傾斜剪，傾角在1-6度。并且隨著傾斜角的加大，剪切力會變小，刀片形成反而會增加。剪切角的確定收到了剪刃以及帶材之間的摩擦條件影響，當(dāng)傾斜角大于最大角度允許值時，帶材會從剪口劃出，剪切動作無法完成，因而可以看出，傾斜角會對剪切質(zhì)量造成一定影響。傾斜角過小容易撕裂剪切斷面，傾斜角過大，會影響到帶材的平整度。結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，可以將剪切角確定為3.5度。但是若是將剪刃改為斜刃剪時就不會受到該種條件限制。因此對于剪切機(jī)的剪切質(zhì)量的改善可以通過改變剪刃傾斜角進(jìn)行調(diào)整。

1.3 剪刃間隙調(diào)整裝置

在有成品板材的機(jī)組中，T1重型液壓剪實(shí)際剪切厚度一般為40～120mm，T2輕型液壓剪的實(shí)際剪切厚度一般為10～60mm，由于重型剪剪材厚度變化范圍大，成品板對切口質(zhì)量要求高，故需要增設(shè)可在線調(diào)整剪刃間隙的裝置。文章液壓剪下剪刃固定，通過調(diào)整上剪刃來實(shí)現(xiàn)剪刃間隙的調(diào)整。

1.4 剪刃鎖緊裝置

文章液壓剪的一個創(chuàng)新點(diǎn)就是采用了碟簧式機(jī)械鎖定液壓解鎖裝置。剪刃做為剪切直接受力部位，在剪切中其相對位置的穩(wěn)定必須得到保證，否則在剪切過程中剪刃的相關(guān)參數(shù)如剪刃間隙、剪刃重合度就會發(fā)生變化，從而造成剪切事故。碟簧式剪刃液壓鎖緊裝置主要用來完成剪刃的鎖定以及更換剪刃時對剪刃鎖定的解鎖。

支座通過螺栓把合在剪子刀座上；剪切機(jī)正常工作時，碟簧產(chǎn)生的作用力通過帶法蘭盤的拉桿作用于剪刃，將剪刃固定在剪子刀座上，從而實(shí)現(xiàn)對剪刃的鎖定。當(dāng)更換剪刃，需要對剪刃解鎖時，由于液壓傳動推桿與帶法蘭盤的拉桿是通過斜面接觸的，由液壓傳動推桿帶法蘭盤的拉桿抵抗碟簧的作用力并向左移動，即可實(shí)現(xiàn)對剪刃的解鎖。文章液壓剪每個剪刃上各配備有10組這樣的機(jī)構(gòu)。碟簧式機(jī)械鎖定液壓解鎖裝置能夠產(chǎn)生足夠的鎖緊力，使剪刃長期鎖緊，工作可靠，結(jié)構(gòu)合理，使用壽命長，剪刃更換簡捷方便，工作效率高。

1.5 剪刃行程

剪刃行程以及液壓剪的開口度應(yīng)保證在剪切時板材頭部能夠從上、下剪刃間順利通過。行程太小，翹頭的板材不易通過；行程太大，則使液壓剪的行程增加，影響剪子的剪切頻率。有些用戶還要求設(shè)計液壓剪的開口度時要考慮到液壓剪能通過最厚板坯，主要是從以下兩點(diǎn)考慮：一是考慮預(yù)熱軋機(jī)及輥道時，可能要用到厚板坯通過；二是防止輥道誤操作，使板坯撞壞剪子。

2 剪切力的計算

剪切力計算公式較多，國外一些設(shè)計商推薦使用富姆公式，認(rèn)為從計算結(jié)果比較來看，該公式較符合實(shí)際情況。

3 剪材的長度尺寸控制

3.1 在液壓剪的前面安裝一臺接觸式測溫儀，當(dāng)帶材停止時，接觸式測溫儀測量板材溫度，并通過冷縮量公式δ=α×Δt×L0（其中α 為線膨脹系數(shù)，Δt為溫度差，L0為帶材長度）計算出帶材在當(dāng)前溫度時和常溫狀態(tài)之間的冷縮量，確定剪切長度L=L0+δ+ΔL/2（L0為公稱長度，ΔL為公差）。

3.2 液壓剪前設(shè)置激光測速儀。當(dāng)激光測速儀測出的長度與目標(biāo)值接近時，液壓剪前輥道的轉(zhuǎn)速逐漸降低，直至達(dá)到目標(biāo)值后準(zhǔn)確停止，液壓剪壓緊裝置壓緊帶材完成剪切。此種定尺方法，精度能達(dá)到±5mm，剪切精度高，避免了后續(xù)鋸切板材時因前面液壓剪剪切不準(zhǔn)確而造成的短尺或長尺，提高了產(chǎn)品成材率。

4 結(jié)束語

文章從生產(chǎn)工藝角度出發(fā)，介紹了各種鋁板熱軋機(jī)組中液壓剪不同的設(shè)計要求，希望能對液壓剪的設(shè)計能有所幫助。但目前能獲得的液壓剪設(shè)計資料還很有限，需要設(shè)計者和使用方在生產(chǎn)實(shí)踐中相互協(xié)作，以對其改進(jìn)和完善，滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。

參考文獻(xiàn)

[1]周建剛，任學(xué)平.熱帶鋼連軋機(jī)主傳動系統(tǒng)的動態(tài)研究[J].鞍鋼技術(shù)，2007.

[2]孟令啟，彭光明.中厚板軋機(jī)非線性控制過程分析[J].安徽科技學(xué)院學(xué)報，2011.

[3]鄭文廣，徐澤寧，胡素影.基于PLC控制的包裝鋼帶卷取機(jī)的研制[J].遼寧科技大學(xué)學(xué)報，2009.