第8章 剪切機(jī)1(改)

第8章剪切機(jī)8.1剪切機(jī)的用途與分類8.2平刃剪切機(jī)8.3斜刃剪切機(jī)

8.4圓盤(pán)式剪切機(jī)8.5飛剪機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和工作原理8.6飛剪機(jī)剪切長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)

8.1剪切機(jī)的用途與分類（1）用途：切頭、切尾、切邊、切定尺。（2）分類：

1）平行刀片剪切機(jī)（平刃剪）

2）斜刀片剪切機(jī)（斜刃剪）

3）圓盤(pán)式剪切機(jī)（圓盤(pán)剪）

4）飛剪機(jī)1）平行刀片剪切機(jī)（平刃剪）：特點(diǎn)：兩個(gè)刀片彼此平行。用途：橫向熱剪切方坯、板坯、方形及矩形斷面的鋼坯；也用兩個(gè)成型刀片來(lái)冷剪管坯及小型圓鋼。2）斜刀片剪切機(jī)（斜刃剪）:特點(diǎn)：一個(gè)刀片相對(duì)另一刀片成某一角度傾斜，一般α＝1０~6０。用途：橫向冷剪或熱剪鋼板、帶鋼、薄板坯；（鋼板剪切機(jī)）也用來(lái)剪切成束的小型鋼材。3）圓盤(pán)式剪切機(jī)（圓盤(pán)剪）:特點(diǎn)：兩個(gè)刀片均呈圓盤(pán)狀。用途：縱向剪切運(yùn)動(dòng)中的鋼板（帶鋼）的邊；將鋼板（帶鋼）剪成窄條（縱切機(jī)組）。4）飛剪機(jī):特點(diǎn)：刀片在剪切軋件時(shí)跟隨軋件一起運(yùn)動(dòng)。用途：橫向剪切運(yùn)動(dòng)中的軋件（鋼坯、鋼板、帶鋼）；橫向剪切運(yùn)動(dòng)中的小型型材、線材等；（橫切機(jī)組）8.2平刃剪切機(jī)

§8.2.1類型上切式下切式平刃剪1.上切式平行刀片剪切機(jī)（如圖8-1）特點(diǎn)：下刀固定不動(dòng)，上刀則上下運(yùn)動(dòng)。剪切機(jī)構(gòu)：曲柄連桿機(jī)構(gòu)。剪切過(guò)程：剪切時(shí)，上刀壓著軋件下降，迫使擺動(dòng)臺(tái)也下降。當(dāng)剪切完畢，上刀上升時(shí)，擺動(dòng)臺(tái)在其平衡裝置作用下也回升至原始位置。用途：用來(lái)剪切中小型鋼坯。改進(jìn)：快速換刀的上切式平行刀片剪切機(jī)，用來(lái)剪切鋼坯和板坯。2.下切式平行刀片剪切機(jī)（圖8-2）特點(diǎn)：上下刀都運(yùn)動(dòng)，但剪切軋件的動(dòng)作由下刀來(lái)完成，剪切時(shí)上刀不運(yùn)動(dòng)。剪切機(jī)構(gòu)：多桿機(jī)構(gòu)剪切過(guò)程：由于剪切時(shí)下刀臺(tái)將軋件抬離輥道，故在剪切機(jī)后不設(shè)擺動(dòng)臺(tái)，而且這種剪切機(jī)的機(jī)架不承受剪切力。用途：用來(lái)剪切中型和大型鋼坯和板坯。平刃剪動(dòng)力來(lái)源：

電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或液壓傳動(dòng)。平刃剪工作制度：

啟動(dòng)工作制和連續(xù)工作制。§8.2.2平刃剪的主要參數(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù)刀片行程刀片尺寸（長(zhǎng)度、高度與厚度）理論空行程次數(shù)力能參數(shù)剪切力剪切功剪切力矩電動(dòng)機(jī)功率平刃剪的主要參數(shù)

1.刀片行程

刀片行程是剪切機(jī)最主要的結(jié)構(gòu)參數(shù)。刀片行程決定：

剪切機(jī)的高度；剪切的軋件最大斷面高度。刀片行程確定依據(jù)（圖8-3）：軋件最大斷面高度；剪切終了時(shí)刀片的重疊量；下刀片與輥道表面的距離。式中

H—刀片行程（指刀片的最大行程）；

h—被切軋件最大斷面高度；

f—軋件上表面與壓板之間的距離，此值的選取要保證軋件有一定翹頭時(shí)，仍能通過(guò)剪切機(jī)，一般取f=50～75mm；

q1—為了避免上刀受軋件沖撞，而使壓板低于上刀的距離，一般取q1=5～50mm；

q2—為了使軋件能順利通過(guò)剪切機(jī)，下刀不被軋件磨損，使下刀低于輥道表面的距離，一般取q2=5～20mm；

S—上下刀片的重疊量，一般取S=5～25mm。對(duì)于采用曲柄連桿（或偏心連桿）機(jī)構(gòu)的剪切機(jī)，曲柄軸半徑（或偏心軸的偏心）R，等于刀片行程的一半。2.刀片尺寸刀刃長(zhǎng)度l刀片橫斷面高度h’刀片橫斷面寬度b’刀片尺寸被切鋼坯最大斷面尺寸選取刀刃長(zhǎng)度l

可按下述經(jīng)驗(yàn)公式確定：

1）小型剪切機(jī)：

l=（3～4）bmax

2）大、中型剪切機(jī)：

l=（2～2.5）bmax

3）剪切板坯的剪切機(jī)：

l=bmax+(100～300)

式中l(wèi)—刀刃長(zhǎng)度，mm；

bmax—被切鋼坯橫斷面的最大寬度，mm。刀片斷面高度h’：

h’=（0.65～1.5）h

刀片斷面寬度b’：

b’=h’/（2.5～3）

式中h’——刀片斷面高度，mm；

h——被切鋼坯斷面高度，mm；

b’——刀片斷面寬度，mm。3．理論空行程次數(shù)（剪切次數(shù)）

剪切機(jī)的每分鐘理論空行程次數(shù)代表了剪切機(jī)的生產(chǎn)率。理論空行程次數(shù)（剪切次數(shù)）的提高受到電動(dòng)機(jī)功率和剪切機(jī)結(jié)構(gòu)型式的限制。顯然，剪切機(jī)在剪切軋件時(shí)的實(shí)際剪切次數(shù)，總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理論空行程次數(shù)。因?yàn)樵谲埣纱渭羟兄g，需要完成軋件運(yùn)輸、定尺等輔助工序。確定剪切次數(shù)時(shí)，可根據(jù)軋鋼機(jī)生產(chǎn)率和有關(guān)參考數(shù)據(jù)選定。

剪切機(jī)的選型：§8.2.3軋件剪切過(guò)程分析刀片彈性壓入金屬階段刀片塑性壓入金屬階段金屬塑性滑移階段金屬內(nèi)裂紋萌生和擴(kuò)展階段金屬內(nèi)裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展階段斷裂階段刀片壓入金屬階段金屬塑性滑移階段金屬的剪切過(guò)程實(shí)驗(yàn)表明，最大剪切力產(chǎn)生于刀片塑性壓入階段終了、金屬塑性滑移階段開(kāi)始之時(shí)。因此，一般可將剪切過(guò)程分為兩個(gè)階段來(lái)建立剪切過(guò)程的受力模型。壓入階段作用在被剪切金屬上的力，如圖8-4所示。§8.2.4單位剪切阻力曲線與剪切力和剪切功1．單位剪切阻力曲線根據(jù)鋼種查圖表。2．最大剪切力Pmax

在設(shè)計(jì)剪切機(jī)時(shí)，首先要根據(jù)所剪軋件最大斷面尺寸來(lái)確定剪切機(jī)公稱能力，它是根據(jù)計(jì)算的最大剪切力并參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和資料確定的。最大剪切力Pmax可按下式計(jì)算

Pmax=Kτmax

Fmax

式中Fmax

——被剪軋件最大的原始斷面面積，mm；

τmax——被剪軋件材料在相應(yīng)剪切溫度下最大的單位剪切阻力，MPa；

K——考慮由于刀刃磨鈍、刀片間隙增大而使剪切力提高的系數(shù)，其數(shù)值根據(jù)剪切機(jī)能力選?。盒⌒图羟袡C(jī)(P<1.6MN)K=1.3

中型剪切機(jī)(P=2.5～8.0MN)K=1.2

大型剪切機(jī)(P>10MN)K=1.1§8.2.5平行刀片剪切機(jī)結(jié)構(gòu)平刃剪的結(jié)構(gòu)型式活動(dòng)連桿曲柄連桿浮動(dòng)偏心軸曲柄杠桿(六連桿)§8.2.5.1曲柄連桿上切式剪切機(jī)圖8-13所示為20MN曲柄連桿上切式剪切機(jī)。

§8.2.5.2活動(dòng)連桿上切式剪切機(jī)

圖8-15為1.6MN偏心活動(dòng)連桿上切式剪切機(jī)。圖8-16表示該剪切機(jī)的剪切過(guò)程與上刀臺(tái)的形狀?！?.2.5.3浮動(dòng)偏心軸剪切機(jī)（圖8-17）

型式：下切式剪切機(jī)

用途：剪切大型方坯和板坯

類型：8MN、10MN、16MN、20MN

驅(qū)動(dòng)：上驅(qū)動(dòng)機(jī)械壓板式

下驅(qū)動(dòng)機(jī)械壓板式

下驅(qū)動(dòng)液壓壓板式圖8-18為上驅(qū)動(dòng)機(jī)械壓板浮動(dòng)偏心軸剪切機(jī)立體簡(jiǎn)圖?！?.2.5.4曲柄杠桿剪切機(jī)(六連桿剪切機(jī))

型式：下切式剪切機(jī)

用途：剪切鋼坯

類型：2.5MN、4MN、7MN、9MN、20MN

驅(qū)動(dòng)：交流電動(dòng)機(jī)或直流電動(dòng)機(jī)

工作制度：連續(xù)工作制或啟動(dòng)工作制

組成：

剪切機(jī)構(gòu)（包括上刀調(diào)整機(jī)構(gòu)）

傳動(dòng)系統(tǒng)

壓板裝置圖8-22表示了9MN曲柄杠桿剪切機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。8.3斜刃剪切機(jī)§8.3.1類型開(kāi)式閉式斜刃剪上切式下切式1.開(kāi)式機(jī)架斜刀片剪切機(jī)（圖8-26a）2．閉式機(jī)架斜刀片剪切機(jī)（圖8-26b）（1）上切式斜刀片剪切機(jī)

特點(diǎn)：下刀片固定不動(dòng)，上刀片向下運(yùn)動(dòng)剪切軋件。

設(shè)置：?jiǎn)为?dú)設(shè)置或組成獨(dú)立的剪切機(jī)組。一般是下刀片水平，上刀片具有一定的傾斜角。

驅(qū)動(dòng)：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)較多。

傳動(dòng)：?jiǎn)蚊鎮(zhèn)鲃?dòng)、雙面?zhèn)鲃?dòng)、下傳動(dòng)（如圖8-27）。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，應(yīng)用較為廣泛。上刀運(yùn)動(dòng)：是通過(guò)電動(dòng)機(jī)、三角皮帶、齒輪和曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。單面?zhèn)鲃?dòng)斜刀片剪切機(jī)：特點(diǎn)：曲軸短，受力好，制造方便。缺點(diǎn)：裝配較困難，特別是兩對(duì)齒輪的同步問(wèn)題。應(yīng)用：多用于大型鋼板剪切。雙面?zhèn)鲃?dòng)斜刀片剪切機(jī)：優(yōu)點(diǎn)：高度低、重量輕。下傳動(dòng)斜刀片剪切機(jī)：

特點(diǎn)：上刀片固定不動(dòng)，由下刀片向上運(yùn)動(dòng)。

用途：剪切板帶的頭部、尾部、分卷等。

改進(jìn)：在有的平整機(jī)組中，為了適應(yīng)能調(diào)整板帶剪切位置的需要，出現(xiàn)了上、下刀片都運(yùn)動(dòng)的下切式斜刀片剪切機(jī)。

驅(qū)動(dòng)：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或液壓傳動(dòng)

傳動(dòng)：一般采用偏心軸使下刀臺(tái)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。（2）下切式斜刀片剪切機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)下切式斜刀片剪切機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程：當(dāng)下刀臺(tái)2上升時(shí)，液壓油先進(jìn)入液壓缸7的下油腔，而將液壓缸7上油腔的油排入液壓缸6的下油腔，液壓缸6的上油腔則與回油管相聯(lián)。只要使液壓缸6下油腔的面積與液壓缸7上油腔的面積相等，就可實(shí)現(xiàn)下刀臺(tái)兩個(gè)液壓缸同步升降運(yùn)動(dòng)的要求。

命名：Q11-20×2000型上切式剪板機(jī)；Q12Y-32×4000型液壓擺式剪板機(jī)；§8.3.2結(jié)構(gòu)參數(shù)刀片傾斜角a刀片尺寸刀片行程理論空行程次數(shù)（剪切次數(shù)）結(jié)構(gòu)參數(shù)1．刀片傾斜角a理解：1）a↑→剪切力↓→刀片行程↑。2）最大允許傾斜角amax

受鋼板與刀片間的摩擦條件的限制，當(dāng)a>amax時(shí)，鋼板就要從刀口中滑出而不能進(jìn)行剪切。

3）改進(jìn)：刀片做成有雙邊傾斜角的，此時(shí)amax將不受摩擦條件的限制，上刀片采用雙傾斜角后，剪切時(shí)鋼板能保持在中間位置。

2.刀片尺寸剪切時(shí)，刀片受到擠壓、彎曲和摩擦的作用。

刀片尺寸主要由剪切力確定。

刀片長(zhǎng)度則應(yīng)比所剪切的軋件最大寬度大100～300mm。（如表8-9）

刀片材料要有一定的強(qiáng)度和韌性，并要求有較高的硬度。（如表8-10）3.刀片行程

式中H——斜刀片剪切機(jī)的刀片行程

bmax——所剪軋件的最大寬度；

a——刀片傾斜角。H=h+f+q1+q2+S+bmaxtana

4.理論空行程次數(shù)（剪切次數(shù)）剪切機(jī)的理論空行程次數(shù)(剪切次數(shù))主要根據(jù)生產(chǎn)率來(lái)確定，也與剪切機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)?！?.3.3剪切力與剪切功斜刀片剪切機(jī)的剪切力由三部分組成

P=P1+P2+P3

式中P1——純剪切力；

P2——軋件被剪掉部分的彎曲力，即被剪掉部分在剪切時(shí)被上刀片沿著AED線（圖8-32）

作用產(chǎn)生的彎曲力；

P3——鋼板在剪切區(qū)域（近似地以EF弧線為界）內(nèi)的彎曲力，在此區(qū)域內(nèi)由于上刀片的壓力使金屬形成局部的碗形彎曲。

在斜刀片剪切機(jī)上的剪切過(guò)程與平行刀片剪切機(jī)主要不同之點(diǎn)是：剪切時(shí)作用在刀片上的力不是以被剪切鋼板全部斷面來(lái)計(jì)算。在穩(wěn)定剪切時(shí)，剪切面積只限于三角形ABC內(nèi)劃陰影線部分(圖8-33)

。

§8.3.4滾切式剪切機(jī)在普通斜刀片剪切機(jī)上剪切厚度大于20mm板材時(shí)，由于刀片行程大，易使板材產(chǎn)生橫向彎曲，在剪切側(cè)邊時(shí)板邊也不齊，影響板材的剪切質(zhì)量和產(chǎn)量。而滾切式(斜刀片)剪切機(jī)（圖8-36）上刀刃是弧形的，弧形上刀刃在平直的下刀刃上滾動(dòng)剪切。此時(shí)，在整個(gè)剪切范圍內(nèi)刀片重疊量不變，被剪板材幾乎不彎曲。

滾切式剪切機(jī)剪切過(guò)程：位置a：處于最大開(kāi)口度的起始位置。位置b：當(dāng)曲柄軸等速同向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上刀片左端首先下降開(kāi)始剪切。位置c：當(dāng)上刀片與下刀片之間達(dá)到一定的重疊量后，上刀片將沿下刀片滾動(dòng)。刀片滾動(dòng)時(shí)

左端相切。位置d：刀片滾動(dòng)時(shí)中間相切。位置e：刀片滾動(dòng)時(shí)右端相切。又回到位置a：處于最大開(kāi)口度的起始位置。8.4圓盤(pán)式剪切機(jī)

用途：縱向剪切厚度小于20～30mm的鋼板及薄帶鋼。由于刀片是旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán)，因而可連續(xù)縱向剪切運(yùn)動(dòng)著的鋼板或帶鋼。改進(jìn)：兩臺(tái)串聯(lián)圓盤(pán)剪剪切厚度為40mm的鋼板，第一臺(tái)圓盤(pán)剪切入板厚的5％～10％，緊接著第二臺(tái)圓盤(pán)剪將鋼板全部切斷。

設(shè)置：在精整作業(yè)線上，用來(lái)將運(yùn)動(dòng)著的鋼板的縱向邊緣切齊或切成窄帶鋼。

型式：剪切板邊的圓盤(pán)剪和剪切帶鋼的圓盤(pán)剪。

剪切板邊的圓盤(pán)剪每個(gè)圓盤(pán)刀片均懸臂地固定在單獨(dú)的傳動(dòng)軸上，刀片的數(shù)目為兩對(duì)，這種圓盤(pán)剪用于中厚板的精整加工線、板卷的橫切機(jī)組和連續(xù)酸洗等作業(yè)線上。剪切帶鋼的圓盤(pán)剪用于板卷的縱切機(jī)組、連續(xù)退火和鍍鋅等作業(yè)線上。這種圓盤(pán)剪的刀片數(shù)目是多對(duì)的，一般刀片都固定在兩根公用的傳動(dòng)軸上，也有少數(shù)的圓盤(pán)剪刀片固定在單獨(dú)的傳動(dòng)軸上。

圓剪切機(jī)組（大縱剪）圓盤(pán)分剪機(jī)為了使已切掉板邊的鋼板在出圓盤(pán)剪時(shí)能夠保持水平位置，而切邊則向下彎曲，往往將上刀片軸相對(duì)下刀片軸移動(dòng)一個(gè)不大的距離（圖8-40a）

，或者將上刀片直徑做得比下刀片小些（圖8-40b）

，此時(shí)；被切掉的板邊將劇烈地向下彎曲。為了防止鋼板進(jìn)入圓盤(pán)剪時(shí)向上翹曲，通常在圓盤(pán)前面靠近刀片的地方裝有壓輥（圖8-40）?！?.4.1圓盤(pán)式剪切機(jī)參數(shù)

1．結(jié)構(gòu)參數(shù)圓盤(pán)刀片尺寸側(cè)向間隙剪切速度結(jié)構(gòu)參數(shù)（1）圓盤(pán)刀片尺寸

圓盤(pán)刀片直徑D：

刀片重疊量S：

一般根據(jù)被剪切鋼板厚度來(lái)選取。由圖可見(jiàn)，隨著鋼板厚度的增加，重疊量S愈小。當(dāng)被剪切鋼板厚度大于5mm時(shí)，重疊量S為負(fù)值。圓盤(pán)刀片直徑D的經(jīng)驗(yàn)選?。?/p>

1）咬入角α1=100~150：D=（40～125）h2）鋼板h=40mm：D=（22～25）h

圓盤(pán)刀片厚度δ的經(jīng)驗(yàn)選?。?/p>

δ=（0.06～0.1）D（