海綿阻尼板切割刀具的設(shè)計(jì)

□ 張秀文 □ 張 毅 □ 高彥廣

1.中航工業(yè)集團(tuán)第一三四廠 河南新鄉(xiāng) 453000

2.新鄉(xiāng)市宇翔車輛有限公司 河南新鄉(xiāng) 453000

1 設(shè)計(jì)背景

筆者所在單位將弓鋸床報(bào)廢的舊鋸條開(kāi)刃改制成刀具后，對(duì)海綿阻尼板進(jìn)行切割。海綿阻尼板厚度差別很大，從3 mm到30 mm不等，在切割過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題：①刀具的耐用度低，每隔幾天就需要進(jìn)行刀片刃磨，特別是在切割厚度較大的海綿阻尼板時(shí)問(wèn)題顯得較為突出，如果刀片不鋒利根本無(wú)法切割；②操作者勞動(dòng)強(qiáng)度較大，因?yàn)榈镀哪陀枚鹊停枰l繁對(duì)刀片進(jìn)行刃磨，所以無(wú)形中增加了勞動(dòng)強(qiáng)度；③ 刀具的使用壽命短，在不停的刃磨過(guò)程中，刀具刀片長(zhǎng)度逐漸縮短，且隨著弓鋸床逐漸被生產(chǎn)效率更高的帶式鋸床所取代，原有的舊鋸條已基本沒(méi)有庫(kù)存。

綜上所述，必須重新設(shè)計(jì)并制作海綿阻尼板切割刀具。

2 可行性分析

對(duì)海綿阻尼板軟材料進(jìn)行切割，切割精度和效率與刀具的鋒利程度有直接關(guān)系，刀具越鋒利，切割出的尺寸精度就越高，切割效率也就越高。目前常用切割刀具的主要材料有碳鋼類和硬質(zhì)合金，筆者所在單位原有的刀具材料是碳鋼類，由于煙支過(guò)濾嘴材料和海綿阻尼板都是軟材料，因此受煙支過(guò)濾嘴采用硬質(zhì)合金刀片切割的啟發(fā)，筆者決定試制硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行切割。

所切割的海綿阻尼板厚度不等，為保證可以對(duì)最厚海綿阻尼板進(jìn)行切割，購(gòu)買了一片整體硬質(zhì)合金圓刀片成品。

刀片外徑尺寸為120 mm，中心安裝孔尺寸為25.4 mm，厚度為1.5 mm。整個(gè)刀片表面呈鏡面狀，最外沿的圓周刃口經(jīng)過(guò)精密磨削，非常鋒利。刀片到位后，需要將刀片安裝并能夠手持操作。原舊鋸條改制的刀具由操作者直接手持刀片進(jìn)行切割，使用非常方便。新刀具的設(shè)計(jì)也借鑒這種操作方式，采用兩片夾板將刀片夾持在中間，然后將心軸從中間穿過(guò)夾板和刀片，再用壓緊螺母緊固，這樣便可以將刀片安裝固定好，手持后部夾板便可以對(duì)海綿阻尼板進(jìn)行切割。按照上述思路所設(shè)計(jì)的刀具如圖1所示。

3 刀具結(jié)構(gòu)與要求

在海綿阻尼板切割刀具中，刀片被緊緊地夾持在兩夾板中間，以下對(duì)組成刀具的各部件進(jìn)行介紹。

3.1 夾板

夾板如圖2所示。已知刀片安裝孔為φ25.4 mm，為便于心軸穿入，夾板上芯軸孔比刀片安裝孔略大，為φ25.5 mm。上部的圓孔為裝配安全銷的插入孔，其尺寸設(shè)計(jì)比安全銷的直徑略小，以防止安全銷在插入后出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。刀片的表面呈鏡面狀，為防止夾板直接接觸刀片造成損傷，且進(jìn)一步增大夾板與刀片的接觸面，用厚度為1.5 mm的薄海綿阻尼板粘貼在夾板的刀片安裝孔處。

▲圖1 海綿阻尼板切割刀具

3.2 心軸

心軸是海綿阻尼板刀具設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部件，起到將刀片、夾板和壓緊螺母連為一體的重要作用，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

心軸的一端設(shè)計(jì)成 M16×1.5的細(xì)牙螺紋，具有良好的自鎖性。另一端銑成27 mm的方扁結(jié)構(gòu)，便于對(duì)壓緊螺母進(jìn)行緊固或松開(kāi)操作時(shí)用固定扳手卡固住心軸。緊鄰方扁端直徑25.4 mm的軸段與刀片的中心安裝孔形成小間隙配合，該軸段的長(zhǎng)度根據(jù)兩夾板的厚度、刀片的厚度及夾板上所粘貼的經(jīng)壓縮后薄海綿板的厚度計(jì)算得到。已知兩夾板厚度+刀片厚度+壓縮后薄海綿板厚度=6+1.5+1=8.5 mm，配合軸段的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為7 mm，則差值1.5 mm為工藝尺寸，這樣在壓緊螺母擰入心軸緊固時(shí)，能夠保證壓緊螺母壓緊夾板，從而固定住中間的刀片。

▲圖2 夾板

▲圖3 心軸

3.3 壓緊螺母

壓緊螺母在海綿阻尼板切割刀具中的主要作用是通過(guò)兩夾板夾緊刀片，可在更換刀片及調(diào)整刀片位置時(shí)發(fā)揮作用，如圖4所示。

▲圖4 壓緊螺母

在手動(dòng)進(jìn)行壓緊螺母的松緊操作時(shí)，應(yīng)先用固定扳手卡固住心軸的方扁端，然后再擰動(dòng)壓緊螺母。為保證手動(dòng)操作的效果，在壓緊螺母外圓表面滾花，以增大操作時(shí)手與壓緊螺母之間的摩擦力，但操作時(shí)嚴(yán)禁使用工具借力，以避免對(duì)刀片造成損壞。

3.4 安全銷

壓緊螺母與夾板配合定位后，可以進(jìn)行切割作業(yè)。由于刀片刃口極其鋒利，為保證操作者在手持夾板操作時(shí)的安全性，必須在刀片與手的握持位置之間增設(shè)一個(gè)安全銷。使安全銷固定住手握夾板的位置，避免出現(xiàn)手向前滑動(dòng)被刀片刃口劃傷的安全事故問(wèn)題。安全銷如圖5所示。

▲圖5 安全銷

安全銷可利用普通8 mm×80 mm圓柱銷進(jìn)行改制，在銷的中間滾上斜紋滾花，以進(jìn)一步保證銷在打入兩夾板孔后牢固可靠，使安全銷牢牢地固定在夾板上，保證切割操作時(shí)的安全性。

4 總結(jié)

筆者所設(shè)計(jì)的海綿阻尼板切割刀具經(jīng)實(shí)際使用，效果良好，具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）刀具的耐用度得到了極大提高。在刀片使用一段時(shí)間刀刃被磨損后，僅需將壓緊螺母松開(kāi)，使刀片轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度后再將壓緊螺母擰緊，便又形成了一個(gè)新的刃口。

（2）減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。由于刃磨刀片的操作徹底取消，因此避免了原來(lái)要經(jīng)常刃磨刀片的問(wèn)題，減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）刀具的使用壽命得到了延長(zhǎng)。按照筆者所在單位目前的生產(chǎn)工作量，一片刀片的正常使用時(shí)間可以達(dá)到甚至超過(guò)1年，節(jié)約了生產(chǎn)采購(gòu)成本。

（4）刀具制作成本低廉，利用車間剩余的邊角余料即可制作完成。