一种导流片剪切机构设计与分析

一种导流片剪切机构设计与分析

靳宇翔连和杨志豪

(国网福建电力有限公司泉州供电公司福建省泉州市362000)

摘要：通过分析比较目前比较流行的导流片剪切结构，分析发现，现有的导流片剪切机的整机结构下料方法，分析精密剪切原理以及铰链机构的运动特点后，设计了一种能够较好的应用于导流片的机械压力机的铰链式精密剪切装置，根据该装置的结构形式、工作过程和工作原理，分析了剪切装置结构对剪切质量的影响因素，设计了一种导流片剪切机，其剪切装置的主要组成部分:动刀架、定刀架和剪刃。设计的这一装置能够更好的保证对不同宽度，不同厚度的导流片进行精密剪切，该装置具有结构简单，工作可靠的特点。

关键词:导流片；结构设计；剪切装置

0前言

目前在导流片的剪切作业过程中，选用径向夹紧剪切机构可以在很大范围内得到应用。并且对于剪切导流片过程中，需要对毛坯材料进行分别夹紧、错移和切断，这种结构特点具有较好的使用价值.斜块式板材剪切装置，是一种径向卡紧的剪切装置，它的剪切卡紧是靠内部的立柱、滑块、卡紧块之间的相对滑移实现力和运动的传递.该装置的物理样机在几年前己经生产出来，但在实际的应用中发现常常出现卡死现象不能正常工作。

板材的径向夹紧精密剪切模是一个力封闭机构，可剪切较大厚度范围内的板材。但是剪切时动刀架和定刀架接触面积较大，且缺少导向装置，易产生大的摩擦力，磨损后更换部件的体积较大，造成模具资源浪费。在设计的基础上设计的杠杆式精密剪切装置有效的解决了以上问题，但杠杆两端与接触面是线接触，磨损问题还是存在。以下根据剪切机构的低副连接可以承受很大的载荷，以及运动形式多样性，运动过程流畅等优势，设计了一种新型的导流板剪切机构。

1设计原理

导流片剪切结构设计过中，所需要实现的剪切过程是导流片经过定长的送料机构送入剪模的剪刃中，之后该机构能够利用压力机压下剪切模的上压板，使动刀架向下运动，动刀架剪刃开始夹紧导流片。棒料在夹紧之后带动定刀架向下运动，使定刀架的剪刃也夹紧导流片.当导流片同时被动刀架和定刀架的剪刃完全夹紧时，定刀架停止运动，而动刀架继续向下运动直到导流片被剪断。在整个过程中送料机构随着导流片上下浮动。这种零间隙约束剪切法获得的坯件切口面光整、垂直度好，大大提高了切口面的质量。

2.动刀架结构设计

通过设计导流片剪切结构，需要按照剪切结构的特点设定所对应的动刀架的结构，按照主要的工作内容设计的导流片剪切结构为一个柱式结构，并且需要4根直径为50mm的导杆由M27×2螺栓固定在底板上，利用导杆顶端装上限位块向下抵住上压板不被弹簧弹出。导杆上套装宽度为70mm的回位弹簧，弹簧两端都装上容易更换的垫圈防止底板、上压板的过度磨损。进而实现动刀架的结构设计。

3.结构特点

3.1剪刃结构特点

装置采用导流片的刀片刃口，能够在很大程度上拓宽剪刃同导流片的接触面积，使剪切面处材料的横向流动受到限制，比较容易产生夹紧剪切所需要的多向压应力状态，进一步确保剪切断面的压力能够与导流片之间产生应力，以便于剪切，导流片剪刃的径向截面。

(1)剪刃的最大宽度为D，上下剪刃最大宽度相等，均设为D，按照下式确定:D>d+Q+0.1或D>d+Q+0.0024

其中d为导流片的名义宽度，mm；Q为待加工型材的公差上限，mm。

(2)剪刃的厚度a。对于工具钢刀片，a>0.3d;对于普通硬质合金和钢结硬质合金剪刃，0.2d<a<0.25d.这里剪刃采用Cr12材料，剪切棒料直径为30mm，故a>9mm，取a=15mm.

(3)上下剪刃高度h。其大小也按照所选的剪切导流片的直径大小而改变，通常情况下，依据以下公式进行计算:h=0.1d-1故取h=2mm.

3.2定刀架的结构特点

通过对整机结构的分析，对于定刀架的结构设计也是非常重要的，尤其是对对定刀架结构在进行简单的运动过程中，通过这一方式，可以更好的获得这一结构设计的合理性及可行性。通过对整机定刀架的分析，主要是由曲柄滑块机构组成。通过分析以上发现，设计的这一机构，主要有3个杆件、1个滑块用3个转动副、1个移动副连接而成。设计的这一定刀架的运动特点是棒料带动B点以速度二向下运动，同时机构最高点点做速度更大的向下运动，当左右所对正的两点间的竖直距离缩短2mm，之后机构锁死不再运动.由此可知连杆为原动件，连杆和滑块都是从动件。

3.3轴向间隙的确定

动刀片和定刀片的轴向间隙△对剪切质量有较大影响。合理的△值与剪切材质和导流片的宽度及厚度大小有关。为了更好的获得导流片厚度的影响，采用相对间隙δ，其值为轴向绝对间隙与棒料直径之比，即δ=△/d.对于热轧45导流片:δ=1%~1.5%，△=(1%~1.5%)d;对20Cr、20CrMnTi、40Cr钢:δ=1.5%~2%，即△=(1.5%-2%)d.在上述取值范围内，对较大的直径d取较大的相对间隙，这里取△=0.3mm。

4结语

通过比较分析目前现有的导流片剪切下料方法，得出结论:剪切法获得的坯件切口面光整、垂直度好，大大提高了切口面的质量，而且既能用专用机床也能用通用压力机实现剪切.在此基础上根据精密剪切原理和铰链结构的优势设计了一种新型的精密剪切装置，介绍了这一装置的整体结构及工作原理，阐述了先关的主要核心零部件动刀架、定刀架、剪刃等的设计过程以及其使用的合理性。通过分析发现这一装置能实现对导流片的精密剪切，具有结构简单，工作可靠的特点。

参考文献

[1]贾韶丽,高仕赵,王明斌,周庆坡.波形钢腹板PC组合箱梁中钢腹板的抗剪设计方法[J].公路工程,2015,05:96-100+123.

[2]曹冲振,赵春雨,王凤芹,张华宇,张明辉.小尺度注塑件浇道剪切机构综合[J].制造业自动化,2013,10:122-125.

[3]雷闻宇,王正燧,陈健.滚动式剪切机滚切原理分析及剪切机构最优化设计[J].重型机械,2013,06:7-14.

[4]张宝成,刘磊.基于ADAMS的滚切剪运动模型构建与分析[J].机械工程与自动化,2014,05:25-27.