王文成

(大連匯程鋁業(yè)有限公司， 遼寧 大連 116600)

拉伸機(jī)鉗口咬合不均勻研究

王文成

(大連匯程鋁業(yè)有限公司， 遼寧 大連 116600)

本文詳細(xì)介紹了拉伸機(jī)拉伸過(guò)程中出現(xiàn)板材表面鉗口咬合不均現(xiàn)象，針對(duì)此問題進(jìn)行的了詳細(xì)分析，并提出解決方案。實(shí)踐證明效果良好。

拉伸機(jī)； 咬合； 不均勻

0 引言

某公司現(xiàn)場(chǎng)使用的60 MN鋁板張力拉伸機(jī)是于2010年從意大利DANIELI公司引進(jìn)，是目前為止國(guó)內(nèi)第3臺(tái)大噸位的鋁板材拉伸機(jī)。隨之帶動(dòng)了輕合金領(lǐng)域的發(fā)展，所以近期，鋁合金拉伸板的需求量急劇加大。某公司60 MN的拉伸機(jī)承擔(dān)的任務(wù)量也隨之加大，因該設(shè)備是某公司的重點(diǎn)設(shè)備，筆者每天多次到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行點(diǎn)檢，同時(shí)對(duì)拉伸后的板材也進(jìn)行相應(yīng)考證，由于拉伸機(jī)的負(fù)荷量加大拉伸機(jī)近期出現(xiàn)板材咬合不均勻現(xiàn)象。筆者針對(duì)該問題進(jìn)行分析研究，最終解決了該問題，對(duì)后續(xù)生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 出現(xiàn)問題

60 MN鋁板拉伸機(jī)近期拉伸板材過(guò)程中，在每張板材上均出現(xiàn)鉗口咬合不均勻現(xiàn)象，主要表現(xiàn)形式如圖1鉗口咬合不均勻照片所示。拉伸機(jī)的關(guān)鍵要素是鉗口咬合均勻，拉伸時(shí)同步精度保證在一定公差范圍內(nèi)。此問題的出現(xiàn)公司上下都非常重視，特別是做為專業(yè)主管人更是壓力較大。

圖1 鉗口咬合不均勻照片

2 原因分析

在原因分析之前，先介紹拉伸機(jī)的組成及工作原理，拉伸機(jī)主要有移動(dòng)夾頭、固定夾頭、拉伸梁、主拉伸油缸、斷帶保護(hù)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及電控系統(tǒng)組成。工作原理是經(jīng)過(guò)固溶熱處理或需要拉伸矯直的板材，由上、下料裝置(行車、吸盤吊)將板材放入拉伸機(jī)夾頭之間的輥式托架上，經(jīng)過(guò)對(duì)中，前、后夾頭鉗口夾緊，并按工藝要求進(jìn)行拉伸(部分板材通過(guò)板材支架矯正)，然后由上、下料裝置將板材由上料側(cè)吊出，經(jīng)檢查后送往后部工序進(jìn)行處理。拉伸機(jī)全貌圖如圖2所示。

圖2 拉伸機(jī)全貌圖

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的現(xiàn)象對(duì)拉伸機(jī)的鉗口進(jìn)行了各項(xiàng)檢查：

(1)鉗口平整度檢查，鉗口平整度要求公差在0～0.1 mm范圍內(nèi)。將平尺放在鉗口的表面，利用塞尺進(jìn)行檢查鉗口的平整度，檢查結(jié)果如表1所示，經(jīng)過(guò)檢查平整度基本都在公差范圍內(nèi)，沒有問題，所以平整度導(dǎo)致該問題得可能性可以排除。

(2)上下鉗口前后高度檢查，檢查方法是將鉗口全部打開到最大開口度，利用伸縮尺在每對(duì)鉗口取兩個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量并記錄，記錄數(shù)據(jù)如下表2所示。

表1 鉗口平整度檢查記錄表 單位：mm

表2 鉗口開度測(cè)量記錄表 單位：mm

(3)原因分析

從表2中數(shù)據(jù)結(jié)果可見拉伸機(jī)上下鉗口分別存在著外口大、里口小的問題，差值約1 mm左右，說(shuō)明鉗口在夾緊板材時(shí)鉗口的后半部分先接觸到板材表面，同時(shí)受力較大，前半部分后接觸到板材，受力較小或根本不受力。拉伸過(guò)程中鉗口的受力分析如圖3所示。

圖3 拉伸機(jī)鉗口受力分析圖

假設(shè)拉伸力為T，在板材夾緊過(guò)程中，推桿的推力T通過(guò)鉗口斜塊作用在半月板上，通過(guò)作用與反作用力的原理可知，作用在半月板上的力T與半月板作用于鉗口的同方向的力F相等。通過(guò)力學(xué)分析可知F在斜面作用下可以分解為垂直于板材表面的力FS和垂直于半月板斜面的力N，已知鉗口與半月板的斜角a=20°。

通過(guò)力學(xué)公式可推算處作用在板材表面的力

sina=F/N，可導(dǎo)出N=F/sina
cosa=Fs/N，可導(dǎo)出Fs=N.cosa
最終可導(dǎo)出Fs=F.cosa/sina

式中T—拉伸力；Fs—鉗口作用于板材的夾緊力；N—半月板作用于鉗口斜面的力；a—鉗口斜塊的傾斜角度；

假設(shè)拉伸T為30 MN，已知a=20°，

Fs=30/tg20=30×0.939 7/0.342 0=82.431 0 MN

通過(guò)計(jì)算作用在板材表面的夾緊力非常大，而板材實(shí)際咬合的痕跡根部較深，前端較淺或沒有，結(jié)合表2的測(cè)量數(shù)據(jù)中和分析后初步可以斷定造成鉗口咬合不均勻的原因是上下鉗口夾緊時(shí)外口大、里口小即上下鉗口的咬合面不平行造成。為解決鉗口不平行的問題，應(yīng)調(diào)整鉗口的角度。筆者認(rèn)真研究了鉗口的裝配圖，拉伸機(jī)鉗口裝配圖見圖4所示，裝配圖中三塊半月板組合在一起，三塊半月板的相接位置分別是圖中的A點(diǎn)和B點(diǎn)。為解決上下鉗口不行問題，需將上半月板向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)一定角度。下半月板向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)一定角度。經(jīng)過(guò)計(jì)算上下半月板需各旋轉(zhuǎn)0.7度，用以修正鉗口的平行度。

圖4 拉伸機(jī)半月板旋轉(zhuǎn)圖

3 解決措施

通過(guò)角度計(jì)算，分別在A、B點(diǎn)處增加兩塊通長(zhǎng)的1.5 mm墊片，并把墊片固定在半月板的端頭。由于半月板的角度發(fā)生變化，使位置鎖定鍵也會(huì)有變形，當(dāng)半月板調(diào)整完成后，根據(jù)最終的尺寸情況重新配制了新的異形鍵(異型件要進(jìn)行磨削)將調(diào)整鍵更換下來(lái)。

4 綜合效益

通過(guò)此次方案的實(shí)施，拉伸完成后的板材鉗口咬合非常均勻，板材縱向延伸率一致，從而有效的消除了淬火產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。截至目前未出現(xiàn)表面咬合不均勻現(xiàn)象。為拉伸機(jī)的成品率提高給與有效保證，為公司乃至輕合金領(lǐng)域提供優(yōu)質(zhì)拉伸板做出了貢獻(xiàn)。

[1] 馮立富，申向東，張偉，邢國(guó)平.材料力學(xué)[M]西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

[2] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2002.

Research on the Uneven Bite of Stretcher Jaw

WANG Wen-cheng

This article describes the uneven jaw bite occurred on the plate surface during the stretcher stretching. A detailed analysis is proceeded aiming at this problem, and a solution is proposed. It has been proved good effect.

stretcher； bite； uneven

2015-05-19

王文成(1981-)，男，內(nèi)蒙古通遼人，工程師，大學(xué)本科，主要從事鋁合金拉伸板車間設(shè)備的技術(shù)改造、運(yùn)行及維護(hù)工作，現(xiàn)任大連匯程鋁業(yè)有限公司設(shè)備部長(zhǎng)。

TH871

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1003-8884(2015)05-0029-02