第8章 剪切机 8.1 剪切机的用途与分类 8.2 平刃剪切机 8.3 斜刃剪切机  8.4 圆盘式剪切机 8.5 飞剪机的结构形式和工作原理 8.6 飞剪机剪切长度的调节  8.1 剪切机的用途与分类            用于对轧件进行切头、切尾或剪切成规定尺寸(定尺)的机械称为剪切机。根据剪切机刀片形状、配置以及剪切方式等特点，剪切机可分为平行刀片剪切机、斜刀片剪切机、圆盘式剪切机和飞剪机。表8-1(P256页)表示了这些剪切机的特点和用途。  8.2 平刃剪切机 ?§ max.book118.com 类型          根据剪切轧件时刀片的运动特点，平行刀片剪切机可分为上切式和下切式两大类。  1. 上切式平行刀片剪切机       特点：下刀固定不动，上刀则上下运动。如图8-1(P257页)所示，其剪切机构是由最简单的曲柄连杆机构组成。剪切时，上刀压着轧件下降，迫使摆动台也下降。当剪切完毕，上刀上升时，摆动台在其平衡装置作用下也回升至原始位置。此类剪切机由于结构简单，广泛用来剪切中小型钢坯。此外，随着快速换刀片的生产需要，也出现了能快速换刀的上切式平行刀片剪切机，用来剪切初轧钢坯和板坯。当然，其设备重量会有较大的增加，结构也稍复杂些。 2.下切式平行刀片剪切机           特点是：上下刀都运动，但剪切轧件的动作由下刀来完成，剪切时上刀不运动。由于剪切时下刀台将轧件抬离辊道(图8-2) (P257页)，故在剪切机后不设摆动台，而且这种剪切机的机架不承受剪切力。由于上述两个特点，下切式平行刀片剪切机普遍用来剪切中型和大型钢坯和板坯，以减轻整个剪切机组的设备重量。这种剪切机的剪切机构较为复杂，往往由多杆机构组成。       平行刀片剪切机一般都由电动机驱动，根据其工作制度，可分为启动工作制和连续工作制两种。            在大型平行刀片剪切机上，除采用电动机驱动外，也有采用液压传动的。  § max.book118.com数             平行刀片剪切机的主要参数包括两大类：一为结构参数，即刀片行程、刀片尺寸(长度、高度与厚度)和理论空行程次数；二为力能参数，即剪切力、剪切功、剪切力矩及电动机功率。  1. 刀片行程          刀片行程是剪切机最主要的结构参数，它决定了剪切机的高度。在剪切能力允许的范围内，它也决定了所能剪切的轧件最大断面高度。           刀片行程根据轧件最大断面高度、剪切终了时刀片的重叠量以及下刀片与辊道表面的距离等参数(图8-3) (P258页)，可按下式计算             H = h + f + q1 + q2 + S                             8-1  式中H——刀片行程(指刀片的最大行程)；      h ——被切轧件最大断面高度；      f ——轧件上表面与压板之间的距离，此值的选取要保证轧件有一定翘头时，仍能通    过剪切机，一般取f=50～75mm；     q1 ——为了避免上刀受轧件冲撞，而使压板低于上刀的距离，一般取q1=5～50mm；     q2 ——为了使轧件能顺利通过剪切机，下刀不被轧件磨损，使下刀低于辊道表面的    距离，一般取q2 =5～20mm； S ——上下刀片的重叠量，一般取S=5～25mm。 ?        对于采用曲柄连杆(或偏心连杆)机构的剪切机，曲柄轴半径(或偏心轴的偏心)R，等于刀片行程的一半。  2. 刀片尺寸           刀片尺寸包括刀刃长度l，刀片横断面高度h’及宽度b’。这些尺寸可以根据被切钢坯最大断面尺寸来选取。     刀刃长度可按下述经验公式确定：     对剪切方坯的剪切机，刀刃长度分两种情况计算：     1) 在小型剪切机上，考虑经常是同时剪切几个小断面钢坯，此时              l =(3～4)bmax                             2) 在大、中型剪切机上，刀刃长度按下式计算：              l =(2～2.5)bmax            对剪切板坯的剪切机，刀刃长度按下式计算：              l = bmax +(100～300)    式中 l   ——刀刃长度，mm；         bmax——被切钢坯横断面的最大宽度，mm。    刀片断面高度及宽度可按下述经验公式确定           h’ = (0.65～1.5)h     ?           b’ = h’/(2.5～3)      式中   h’  ——刀片断面高度，mm；              h   ——被切钢坯断面高度，mm；           b’  ——刀片断面宽度，mm。 3．理论空行程次数(剪切次数)           剪切机的每分钟理论空行程次数代表了剪切机的生产率。理论空行程次数(剪切次数)的提高受到电动机功率和剪切机结构型式的限制。确定剪切次数时，可根据轧钢机生产率和有关参考数据选定。            表8-2(P259页)是我国原一机部制定的热钢坯剪切机基本参数(JB2093-77)，表中列出了剪切机刀片行程、刀片尺寸和理论空行程次数等有关数据，可供设计剪切机时选用。  § max.book118.com 轧件剪切过程分析             金属的剪切过程可以分为以下几个阶段：刀片弹性压入金属阶段；刀片塑性压入金属阶段；金属塑性滑移阶段；金属内裂纹萌生和扩展阶段；金属内裂纹失稳扩展和断裂阶段。一般可粗略地分为两个阶段：刀片压入金属阶段和金属塑性滑移阶段。在不同阶段，被剪切金属剪切区域内应力状态是不同的。在整个剪切过程中，剪切区应力状态不断变化，剪切力也不断变化。实验表明，最大剪切力产生于刀片塑性压入阶段终了、金属塑性滑移阶段开始之时。因此，一般可将剪切过程分为两个阶段来建立剪切过程的受力模型。压入阶段作用在被剪切金属上的力，如图8-4(P260页)所示。  § max.book118.com 单位剪切阻力曲线与剪切力和剪切功 1．单位剪切阻力曲线        根据钢种查图表。  2．最大剪切力Pmax     在设计剪切机时，首先要根据所剪轧件最大断面尺寸来确定剪切机公称能力，它是根据计算的最大剪切力并参照有关标准和资料确定的。   最大剪切力Pmax可按下式计算             Pmax =K τmax Fmax ? 式中Fmax ——被剪轧件最大的原始断面面积，mm；      τmax ——被剪轧件材料在相应剪切温度下最大的单位剪切阻力，MPa；       K  ——考虑由于刀刃磨钝、刀片间隙增大而使剪切力提高的系数，其数值根据剪切机能力选取：     小型剪切机(P 1.6MN)         K=1.3     中型剪切机(P=2.5～8.0MN)    K=1.2     大型剪切机(P 10MN)         K=1.1  § max.book118.com 平行刀片剪切机结构       平行刀片剪切机结构型式较多，现介绍曲柄连杆、活动连杆、浮动偏心轴和曲柄杠杆(六连杆)四种剪切机的结构。  § max.book118.com.1曲柄连杆上切式剪切机      图8-13(P274页)所示为20MN曲柄连杆上切式剪切机
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