自动上料的剪断机生产线及其规格与公差说明

时间：2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：剪断机生产线还设有自动上料装置。第二重型集团生产的KS系列有8种规格，第一重型集团生产的有10MN、12.5MN和16MN三种规格，其他一些锻压设备制造厂也生产中小型棒料剪断机。在剪断机、压力机下料，其坯料的长度公差列入表1-2-6。东汽公司锻造厂和丹江口湖北神力锻造厂的5MN、12.5MN棒料剪断机均配备有750kW工频感应加热电炉加热待剪棒料。

1.棒料剪断机系列

近年我国棒料剪断机有所发展，沈阳市求实精密剪切机厂经过多年调研，开发出两个系列14种规格棒料剪断机。有精密的、高速的；有普通的、立式的和卧式的。其中Q45系列精密棒料剪断机和S-Q45系列精密棒料剪断生产线有6种规格，其技术规格列于表1-2-3；Q45系列普通棒料剪断机和其生产线系列有：300kN、630kN、1250kN、2200kN、2500kN、5000kN、7500kN共7种规格。

Q45系列精密棒料剪断机采用约束剪切，坯料在剪切过程中，径向和轴向都受到强力约束，迫使坯料沿着滑块运动方向平行移动，故剪切断面平整。剪切45热轧钢时，断面斜度≤1.5°，质量误差≤±0.5%，断面圆度≤0.96mm，夹持端剩余料头短，生产率比较高，剪切短料时，每分钟最多可达38～60次。该系列剪断机设有未达到规定剪切长度，不剪切的功能，因此能确保下料长度的一致性，并可实现粗料精剪。该系列精密棒料剪断机还设有自动送料、自动剪切、自动计数、PLC控制、气压不足报警、不泵油不能开机等功能。在剪切软钢时，设有预偏角功能附件。剪断机生产线还设有自动上料装置。

原沈阳锻压机床厂生产的QA42系列和Q42系列棒料剪断机由20世纪50年代结构发展而成，前者有1.6MN、2.5MN、3.15MN、4.0MN、5.0MN、6.3MN、8.0MN、10.0MN共8种规格，后者有2.5MN、3.5MN、5.0MN、10.0MN4种规格，规格系列较齐全，但结构老化。第二重型集团生产的KS系列有8种规格，第一重型集团生产的有10MN、12.5MN和16MN三种规格，其他一些锻压设备制造厂也生产中小型棒料剪断机。

表1-2-3 Q45系列精密棒料剪断机、S-Q45系列精密棒料剪断生产线技术规格

注：括号中为S-Q45的技术规格。

KS系列棒料剪断机为引进Eumuco公司制造技术而生产的。设备结构较完善，定位档带缓冲装置，坯料定位精度较好，刀片与压紧头之间距离短，因而棒料剪切后，剩余料头短，节约材料。据制造厂资料记载：在9MN棒料剪断机上进行剪切工艺试验，热切20CrMnTi，坯料尺寸为ϕ130mm×295mm，剪切端面斜度小于1°45′，对称长度误差为1%。

KS系列棒料剪断机的技术规格列入表1-2-4。

表1-2-4 KS系列棒料剪断机的技术规格

2.剪切力

剪切力F可用下式计算：

F=KAτ_b

式中 A——剪切坯料的截面积（mm²）；

τ_b——材料的抗剪强度（MPa）；

K——考虑刀片钝利情况及刀片间隙大小变化的一个系数，可取K=1.0～1.2。

对于某些材料缺乏试验数据时，可取：

τ_b=（0.55～0.9）R_m

对塑性高的材料取大值，塑性低的取小值，对于钢可取：

τ_b=（0.7～0.8）R_m

有些剪断机只给出抗拉强度R_m为450MPa冷剪切时的最大直径或边长，对于其他强度极限的材料，所能剪切的最大直径或边长可按下式换算：

式中 d——可剪切的最大棒料直径或方形截面边长（mm）；

d₄₅——抗拉强度R_m等于450MPa时可剪切棒料的最大直径或方形截面的边长（mm）。

对于其他截面形状的材料，可换算成圆形截面直径或方形截面的边长。

3.衡量剪切断面的质量和剪切精度的参数

一般情况下，在剪断机、压力机上剪切的坯料，其端部有压扁、断面不圆、断面不平等现象，坯料尺寸有一定的误差，用于有飞边和开式模锻的坯料下料。剪切的坯料还可用于齿轮热精锻（带齿模锻），但不能直接用于冷挤压，冷挤压往往需要预压等工序来平整端面。图1-2-1为剪切坯料图。

图1-2-1 剪切坯料

各种锻造工艺对坯料的质量要求列于表1-2-5。

表1-2-5 锻造工艺对坯料的质量要求

注：1.V——坯料的计算体积（mm³）；

ΔV——坯料的实际体积与计算体积之差（mm³）。

2.其余符号见图1-2-1。

在剪断机、压力机下料，其坯料的长度公差列入表1-2-6。

在剪断机、压力机、锯床下料等按质量验收的坯料，其质量公差见表1-2-7。

在剪断机、压力机上剪切的坯料，其端部变形许可值，应符合表1-2-8的规定。

4.热剪切下料

可根据钢材的抗拉强度和直径大小（见表1-2-9），将棒料预热至400～500℃。

预热温度的高低与材料硬度有关，硬度越高，预热温度也应越高（见表1-2-10）。

将低碳钢加热至250～350℃可以得到较为匀整的切割端面，即所谓蓝脆下料。含锰量高的钢、铬钢和其他牌号直径比较大的合金钢，剪切前必须预热，这些钢如果冷切，在切口处会产生裂纹，而导致锻件产生缺陷。

几种常用钢材棒料的预热温度与直径范围列于表1-2-11。

用热电偶很难测出棒料预热的正确温度，可根据棒料剪切后的端面颜色判断，见表1-2-12。

剪切前棒料加热可采用火焰炉、电阻炉、感应加热或直接电阻加热，也可用远红外加热等。但长棒料的弯曲度大于3/1000时，穿过一系列感应线圈时会发生困难，其他加热方式则不受此限制。最经济和用得最广的是煤气火焰炉加热。

表1-2-6 剪断机、压力机下料坯料的长度公差

注：按长度验收的坯料，其长度以两端面间的短边为准。

表1-2-7 剪断机、压力机、锯床下料坯料的质量公差

表1-2-8 剪切端部变形公差

表1-2-9 棒料的抗拉强度与直径

表1-2-10 材料硬度与预热温度

表1-2-11 钢材棒料预热温度（单位：℃）

注：炉温应保持在600℃左右。

表1-2-12 由端面颜色判断棒料预热温度（单位：℃）

火焰炉可用推杆式、传送带式、步进式和多段隧道式。用得最广的是传送带式炉，设计最高炉温为600～700℃，炉子工作温度一般在400～500℃之间，当燃用重油时，由于炉子是低温工作，重油雾化不良，导致烟雾弥漫，单位热耗比煤气炉大。当采用多段隧道式炉时，重油能完全燃烧，车间环境卫生条件得以改善。

传送带式机械化棒料预热炉的基本参数列入表1-2-13。

关于采用电加热：(www.xing528.com)

①工频感应加热电炉加热。东汽公司锻造厂和丹江口湖北神力锻造厂的5MN、12.5MN棒料剪断机均配备有750kW工频感应加热电炉加热待剪棒料。但因工频感应加热电炉无专业厂生产，加之成套装置的价格不低，且现有更先进的中频感应加热电炉可供选用，国内使用厂家较少。

②中频感应加热电炉加热。由于中频技术发展迅速，棒料剪断机采用中频电炉加热，愈来愈普遍。南汽西岗锻造厂KS-90型9MN棒料剪断机配有250kW、1kHz晶闸管中频电源设备两台（在工厂设计中能用1台500kW电源，不推荐用2台250kW电源代替，其余类推）。河南中原轴件厂10MN棒料剪断机配有KGPS750型750kW、500～700Hz晶闸管中频电源设备1台；山东济宁推土机有限公司10MN棒料剪断机配有500kW、1kHz晶闸管中频电源设备；洛阳轴承厂从日本栗本铁工所（KURIMOTO LTD）进口的SB-200型2MN棒料剪断机下料线，配有400kW、3kHz晶闸管中频电源设备。下料温度500～600℃，坯料直径30～50mm。以上各厂使用情况均良好。

晶闸管中频电源设备功率的计算：

Q=Ptc

式中 P——棒料剪断机生产率（t/h）；

c——钢的比热容（kJ/kg·K）；

t——钢的加热温度（℃）。

假定10MN棒料剪断机的平均生产率为10t/h，一般剪切前，钢的加热温度在400℃以下，当钢的加热温度在400℃时，钢的比热容为0.54kJ/kg·K。

表1-2-13 棒料预热用机械化煤气炉的基本参数

所需加热炉功率q=[10.000×（400-20）×0.129/860]kW=570kW，晶闸管中频电源感应加热炉的总效率一般在0.65～0.75之间。Q=[570/（0.65～0.75）]kW=760～877kW。取整数，采用中频功率系列中最接近的规格即可。

个别特殊钢硬质棒料，因材料本身比较脆，剪切时断面上易产生裂纹，不利于锻造。普通钢棒料（w（C）＞0.25%C碳钢和锰钢），当室外温度低于10℃时，为避免应力裂纹，一般应由室外搬入车间存放一昼夜，若室内温度仍低于10℃，则应采用预热。在这两种情况下，加热方法之一是采用蒸汽或沸水，把材料浸在80～90℃水中，边温暖、边剪切，可防止产生裂纹。

在20～100℃的温度范围内，钢材抗拉强度不会有重大的变化，但它可以大大改善冲击性能。

5.刀片设计与刀片间隙

刀片的类型与特点见表1-2-14。

表1-2-14 刀片的类型与特点

单槽下料时，长棒料对准前定位挡板较准确，下料精度较高。多槽下料时，剪断机送料辊道的辊子槽数要与刀片槽数相适应。多槽下料，由于原材料长短不齐，会影响最后一件的压紧，使剪断机受力不均；原材料弯曲，影响定位的准确性，影响剪切同时进行，造成先后剪切，影响刀片寿命。因而单槽下料应用广泛。同时剪切两根时，则其生产率是单根的1.5倍。

刀片设计主要根据剪断机的装模空间与剪切坯料的形状及尺寸。

1）圆形刃口刀片（见图1-2-2）可按下式计算：