二次縫合機(jī)的開發(fā)

楊 霞

(中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

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二次縫合機(jī)的開發(fā)

楊 霞

(中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

文章主要介紹了二次縫合機(jī)的設(shè)計(jì)目的、結(jié)構(gòu)組成、工作原理及工藝流程。

二次縫合機(jī)；結(jié)構(gòu)；原理；工藝流程

隨著市場對(duì)鋁板帶材產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，帶材精整設(shè)備及精整處理技術(shù)的重要性日益突出。其中，連續(xù)生產(chǎn)工藝也逐漸成為需求非常廣的一項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)。該技術(shù)是確保整個(gè)精整機(jī)組作業(yè)時(shí)間和生產(chǎn)節(jié)奏的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時(shí)，其頭尾連接性能的好壞，會(huì)直接影響到連續(xù)生產(chǎn)中產(chǎn)品的質(zhì)量和成品率。

為實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，一般配置焊接機(jī)、沖剪式縫合機(jī)等帶材聯(lián)接設(shè)備，其中沖剪式縫合機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、維護(hù)方便而被廣泛采用。傳統(tǒng)的縫合機(jī)為單次縫合，即縫合機(jī)利用單排“凸”字形刀具，在較大壓力下將兩層帶材進(jìn)行單次沖開并鎖扣。這種結(jié)構(gòu)多適用于非連續(xù)生產(chǎn)工藝，對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)工藝，存在縫合段被拉斷的風(fēng)險(xiǎn)以及低效率問題?；谶@些原因，我公司開發(fā)設(shè)計(jì)了一種二次縫合機(jī)，對(duì)帶材頭尾快速進(jìn)行二次縫合，并使縫合頭更加牢固。

1 二次縫合機(jī)工作原理與工作載荷分析

1.1 工作原理與結(jié)構(gòu)組成

縫合機(jī)根據(jù)縫合接口形式可分為兩類：一類為簡單沖裁后人工穿絲連接材料，即沖裁式縫合機(jī)；另一類為鎖扣式縫合機(jī)，即縫合后靠帶材相互搭接。由于前者在縫合過程須人工參與，而后者縫合過程無須人工參與，因此應(yīng)用日益廣泛。下面以鋁合金鎖扣式二次縫合機(jī)為例進(jìn)行探討，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在鋁板帶精整機(jī)組中，縫合機(jī)裝設(shè)在盡量靠近開卷機(jī)一側(cè)，從而避免帶材重復(fù)穿帶，提高生產(chǎn)率。該縫合機(jī)由前夾緊裝置、側(cè)導(dǎo)輥對(duì)中機(jī)構(gòu)(1)、縫合機(jī)本體、側(cè)導(dǎo)輥對(duì)中機(jī)構(gòu)(2)、后夾緊裝置等組成(圖1)。為保證設(shè)備安裝調(diào)整的方便性，這些機(jī)構(gòu)分別通過過渡底座集中安裝在同一個(gè)大底座上，其中，縫合機(jī)本體與大底座之間通過滾輪和軌道連接，以便實(shí)現(xiàn)縫合機(jī)本體沿機(jī)列方向可來回移動(dòng)。前、后夾緊裝置和縫合機(jī)本體豎直方向的開合通過液壓缸作用實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)側(cè)導(dǎo)輥對(duì)中機(jī)構(gòu)沿帶材寬度方向的開合通過液壓馬達(dá)帶動(dòng)絲杠螺母實(shí)現(xiàn)，縫合機(jī)本體沿機(jī)列方向的移動(dòng)通過液壓缸實(shí)現(xiàn)。另外，為保證帶材運(yùn)行的順暢性和機(jī)組其它相關(guān)設(shè)備動(dòng)作的及時(shí)性，縫合機(jī)本體上還配置有料頭壓下輥和打孔裝置。

將二次縫合機(jī)與單次縫合機(jī)對(duì)比，縫合機(jī)沖裁部分的結(jié)構(gòu)與工作原理相同，二次縫合機(jī)增加了前后夾緊裝置和側(cè)導(dǎo)輥對(duì)中機(jī)構(gòu)。單次縫合機(jī)工作時(shí)機(jī)列處于非生產(chǎn)狀態(tài)，因此沖裁動(dòng)作執(zhí)行之前的料頭料尾的對(duì)中及搭接由人工執(zhí)行，效率低。二次縫合機(jī)的側(cè)導(dǎo)輥對(duì)中機(jī)構(gòu)彌補(bǔ)了這一缺點(diǎn)，適用于連續(xù)生產(chǎn)的機(jī)列(縫合時(shí)工藝段不停產(chǎn))，縫合前能對(duì)料頭料尾自動(dòng)對(duì)中，快速搭接。二次縫合機(jī)進(jìn)行第二次縫合時(shí)，帶材縫合段不動(dòng)，縫合機(jī)本體由油缸推動(dòng)前進(jìn)。為避免帶材縫合段隨著本體的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生移動(dòng)，二次縫合設(shè)計(jì)了前后夾緊裝置，在第一次縫合動(dòng)作開始之前，至第二次縫合結(jié)束直至縫合機(jī)本體由油缸拉回原位，前后夾緊裝置一直處于夾緊狀態(tài)。

側(cè)導(dǎo)輥對(duì)中機(jī)構(gòu)用于板材對(duì)中，操作側(cè)及傳動(dòng)側(cè)有絲杠同步機(jī)構(gòu)，使導(dǎo)尺同步動(dòng)作，開口度由交流變頻電機(jī)或液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)調(diào)整，配有編碼器檢測開口度，根據(jù)帶材寬度不同調(diào)整開口度的大小。

液壓夾緊機(jī)構(gòu)用于縫合動(dòng)作進(jìn)行時(shí)夾緊帶材，使帶材不隨設(shè)備移動(dòng)，同時(shí)能保持工藝段帶材的張力。該機(jī)構(gòu)由左右兩油缸同時(shí)伸縮帶動(dòng)活動(dòng)機(jī)架上下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)上下夾緊塊的加緊和松開。操作側(cè)及傳動(dòng)側(cè)有絲杠同步機(jī)構(gòu)，使左右兩油缸同步動(dòng)作。夾緊力主要是克服帶材上下表面與夾緊塊之間的摩擦力，因此，夾緊力=帶材張力×摩擦系數(shù)×2，油缸的大小根據(jù)夾緊力即可確定。

1-前夾緊裝置；2-側(cè)導(dǎo)輥對(duì)中機(jī)構(gòu)(1)；3-縫合機(jī)本體；4-側(cè)導(dǎo)輥對(duì)中機(jī)構(gòu)(2)；5-后夾緊裝置圖1 二次縫合機(jī)Fig.1 Double row strip joiner

1.2 縫合力的理論計(jì)算

縫合力P由剪切力P1和帶材塑性彎曲力P2組成。剪切力P1可用諾沙里圓盤剪剪切力計(jì)算公式計(jì)算【2】：

(1)

(2)

式中，P—縫合力 ，N；

n—切口數(shù)量 (帶材最大寬度/刀具寬度 = 28，故應(yīng)29個(gè)切口)；

h—剪切帶材厚度，mm;

ε—帶材相對(duì)切入率，ε=1.25δ；

δ—帶材的延伸率；

α—剪切角°；

式中， △—縫合刀具的重疊量，26mm；

R—刀具半徑，13mm；

b—帶材寬度，mm；

S—壓板間距，S=54mm；

根據(jù)提供的鋁合金材料特性，經(jīng)計(jì)算，P=1228kN。

2 工藝流程

結(jié)合圖1，縫合前，側(cè)導(dǎo)輥對(duì)中機(jī)構(gòu)(1)和(2)根據(jù)帶材寬度調(diào)好開口度，帶材經(jīng)過時(shí)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)正糾偏。帶材料頭和料尾在縫合本體帶材通過線處快速搭接，前夾緊裝置和后夾緊裝置通過液壓缸同時(shí)壓下，后夾緊裝置有一定的帶材張力保持作用?？p合機(jī)本體進(jìn)行沖裁動(dòng)作時(shí)，液壓缸有塞腔接通壓力油，工作形式為上刀固定，下刀油缸升降。帶材入出口各設(shè)有導(dǎo)板，縫合前導(dǎo)板先搭接帶材的頭部和尾部，避免縫合時(shí)帶材之間相對(duì)滑動(dòng)?？p合機(jī)本體采用單排“凸”字形刀具，在較大壓力下將兩層帶材沖開并鎖扣。同時(shí)設(shè)備還配有脫模機(jī)構(gòu)，使帶材縫合后能順利從刀具中脫出。為了保證縫合處的強(qiáng)度和機(jī)列的穩(wěn)定運(yùn)行，縫合機(jī)在縫完第一道后，前夾緊裝置和后夾緊裝置保持夾緊狀態(tài)不松開，保證帶材不移動(dòng)，縫合機(jī)本體延機(jī)列運(yùn)行方向通過液壓缸作用移動(dòng)200mm縫第二道，然后移動(dòng)缸迅速縮回，縫合機(jī)本體退回原位，等待下次帶材的縫合。

3 結(jié)束語

二次縫合機(jī)屬于板帶材精整設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，主要應(yīng)用于有色金屬拉彎矯直機(jī)組、連續(xù)退火線機(jī)組、清洗機(jī)組等。考慮到經(jīng)濟(jì)性，一般機(jī)組多采用單次縫合，但縫合段被拉斷的風(fēng)險(xiǎn)較大，而連續(xù)生產(chǎn)機(jī)組對(duì)該設(shè)備的可靠性要求更強(qiáng)，所以二次縫合機(jī)是更優(yōu)的選擇。

本文對(duì)二次縫合機(jī)的設(shè)計(jì)目的、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝流程及實(shí)際應(yīng)用做了簡要闡述，為今后對(duì)該機(jī)型的選用起一定的參考作用。

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[3] 王祝堂.田榮璋.鋁合金及其加工手冊(cè)[M].長沙.中南大學(xué)出版社，2002.

[4] 周國盈.帶鋼精整設(shè)備[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社，1979.

Development of Double Row Strip Joiner

YANG Xia

(China Nonferrous Metals Processing Technology Co., Ltd., Luoyang 471039, China)

The paper presented the purpose of design, structural components, working principle and process flow for double row strip joiner.

double row strip joiner; structure; principle; process flow

2014-12-31

楊霞(1982-)，女，工程師，主要從事冶金設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)工作。

TG333.4

A

1671-6795(2015)03-0046-02