海綿阻尼板切割刀具設(shè)計(jì)

■ 中航工業(yè)新鄉(xiāng)航空工業(yè)集團(tuán)第一三四廠 （河南 453000） 張 毅 王振宇 何予東

■ ■河南瑞遠(yuǎn)物流科技有限公司 （鄭州 450000） 劉宗強(qiáng)

我公司在對(duì)海綿阻尼板進(jìn)行切割作業(yè)時(shí)，原使用弓鋸床報(bào)廢的舊鋸條進(jìn)行開(kāi)刃改制后切割。所切割海綿阻尼板的厚度差別很大，3～30mm不等，在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

一是刀具壽命低。每隔幾天就需要進(jìn)行刀片的刃磨，特別是在切割厚度較大的海綿阻尼板時(shí)問(wèn)題就顯得更為突出，如果刀片不鋒利的話根本切割不了。

二是操作者勞動(dòng)強(qiáng)度較大。因?yàn)榈镀瑝勖?，需要頻繁對(duì)刀片進(jìn)行刃磨。

三是刀具使用壽命短。不停的刃磨過(guò)程中刀片長(zhǎng)度逐漸縮短，原來(lái)的舊鋸條隨著弓鋸床逐漸被生產(chǎn)效率更高的帶式鋸床所取代，舊鋸條已基本沒(méi)有。

由于上述問(wèn)題，必須重新設(shè)計(jì)并制作新的阻尼板切割刀具。

1.刀具的設(shè)計(jì)可行性分析

對(duì)海綿阻尼板類的軟材料切割，其切割精度和效率主要和刀具的鋒利程度有著直接的關(guān)系，刀具越鋒利所切割出來(lái)的尺寸精度越高、切割效率也越高。目前常用的切割刀具材料主要有碳鋼類材料和硬質(zhì)合金材料，原所用刀具材料屬于碳鋼類材料，對(duì)于使用硬質(zhì)合金材料刀具進(jìn)行切割，公司并無(wú)先例。一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)得知在煙支過(guò)濾嘴的切割上使用的是硬質(zhì)合金刀片，煙支過(guò)濾嘴材料和海綿阻尼板都是軟材料，于是決定試制硬質(zhì)合金材料做為刀具進(jìn)行切割。

因所切割海綿阻尼板的厚度不等，為保證其對(duì)最厚阻尼板的切割，購(gòu)買了一片成品整體硬質(zhì)合金圓刀片。外徑尺寸φ1 2 0 m m、中心安裝孔尺寸φ25.4mm、厚度1.5mm，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起來(lái)并能夠手持操作，原舊鋸條改制刀具是由操作者直接手持刀片進(jìn)行切割作業(yè)，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，然后由一心軸從中間穿過(guò)夾板和刀片再用螺母緊固，這樣便將刀片牢固地安裝固定好，手持后面的夾板（柄部）便可對(duì)海綿阻尼板進(jìn)行切割作業(yè)。

2.刀具的結(jié)構(gòu)與要求

按照上述思路所設(shè)計(jì)的刀具如圖1所示。

（1）夾板如圖2所示，已知刀片安裝孔尺寸為φ25.4mm，為便于心軸的穿入，其設(shè)計(jì)尺寸比安裝孔尺寸略大一點(diǎn)為φ25.5mm，上部的圓孔為裝配安全銷的配合插入孔，其尺寸設(shè)計(jì)比安全銷的直徑略小一點(diǎn)，以防止安全銷在插入后出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。由于刀片的表面呈鏡面狀，為防止夾板直接接觸刀片造成損傷，進(jìn)一步增大夾板與刀片的接觸面，用厚度為1.5mm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1.硬質(zhì)合金刀片 2.夾板 3.安全銷4.壓緊螺母 5.心軸

（2）心軸是整個(gè)刀具設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵零件，起到將刀片、夾板和壓緊螺母連為一體的重要作用。其設(shè)計(jì)如圖3所示。

心軸的左端設(shè)計(jì)成M16×1.5的細(xì)牙螺紋，是利用細(xì)牙螺紋在螺紋配合連接時(shí)良好的自鎖性；右端銑成27mm的方扁是便于對(duì)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，以便于螺母的手動(dòng)操作。緊鄰方扁的直徑25.4mm軸段與刀片的中心安裝孔形成小間隙配合，該軸段的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)尺寸根據(jù)兩夾板的厚度、刀片的厚度以及夾板上所粘貼的薄海綿板經(jīng)壓縮后的厚度設(shè)計(jì)計(jì)算得來(lái)。

圖2 夾板

已知：兩夾板厚度＋刀片厚度＋薄海綿板壓縮后厚度＝6＋1.5＋1＝8.5（mm）（兩薄海綿板壓縮后的厚度設(shè)為1mm），該配合軸段的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為7mm，即8.5－7＝1.5（mm），此差值1.5mm為工藝尺寸，使壓緊螺母在擰入心軸后擰緊時(shí)，保證螺母能夠壓緊夾板從而固定住中間的刀片。

（3）壓緊螺母在刀具設(shè)計(jì)中，主要是通過(guò)兩夾板夾緊刀片和更換刀片以及調(diào)整刀片位置時(shí)使用，如圖4所示。

在手動(dòng)進(jìn)行螺母的松緊操作時(shí)，應(yīng)先用固定扳手卡固住心軸的方扁，然后再擰動(dòng)螺母。為保證手動(dòng)操作的效果，在螺母外圓表面滾花，以增加操作時(shí)手與螺母之間的摩擦力，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。

（4）在由壓緊螺母與夾板的配合定位刀片后進(jìn)行切割作業(yè)時(shí)，由于刀片刃口極其鋒利，為保證操作者在手持夾板（柄部）操作時(shí)的安全，必須在刀片與手的握持位置之間增設(shè)一安全銷。使其固定住手握夾板（柄部）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，如圖5所示。

圖3 心軸

圖4 壓緊螺母

可利用普通圓柱銷G B/T119.1 8×80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的牢固可靠，使安全銷牢牢地固定在夾板上，保證切割操作時(shí)的安全。

3.結(jié)語(yǔ)

該海綿阻尼板切割刀具設(shè)計(jì)制作后實(shí)際使用效果良好，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）刀具壽命得到了極大提高。在刀片使用一段時(shí)間磨損后，僅需將壓緊螺母松開(kāi)，將刀片轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度后再將螺母擰緊，此時(shí)又形成一個(gè)新的刃口。

（2）減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，其刃磨刀片的操作徹底取消了。

（3）刀具的使用壽命得到了大大的延長(zhǎng)。按照公司目前的生產(chǎn)工作量，一片刀片正常使用的時(shí)間可以達(dá)到超過(guò)一年時(shí)間，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。

該刀具具有較好的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，值得借鑒。

圖5 安全銷