冷鐓機剪切系統(tǒng)大修一例

文／冀晉輝，陳攀，李文奇，史士鵬·北京新光凱樂汽車冷成型件股份有限公司

某德國進口冷鐓機剪切系統(tǒng)磨損嚴重，故進行了徹底的拆解檢查和大修，重點為機械傳動部分和剪切工作部分，采用了更換備件、局部修配磨損區(qū)域等方式，高效節(jié)約地完成了修復(fù)工作，修復(fù)前剪切重量偏差1.3%，修復(fù)后可達0.58%，基本恢復(fù)了新設(shè)備的狀態(tài)。修復(fù)中摸索出剪切刀板與剪切管的對中調(diào)整方法，提高了工效約3 倍。

我公司是一家中德合資企業(yè)，冷鐓設(shè)備裝備水平較高，均為世界一線品牌。該德國進口冷鐓設(shè)備經(jīng)過18 年的持續(xù)運行，雖然保養(yǎng)到位，但局部磨損是難以避免的。其中剪切系統(tǒng)故障現(xiàn)象明顯，性能下降，調(diào)試和生產(chǎn)難度增加，經(jīng)過我公司徹底檢修，最終排除了問題，恢復(fù)了設(shè)備最初的性能?，F(xiàn)將整個檢修過程總結(jié)分享如下。

冷鐓機剪切系統(tǒng)初始狀態(tài)

我公司某型冷鐓機是2005年進口自德國的設(shè)備，總體性能先進，故障率較低，一直穩(wěn)定運行，生產(chǎn)了超過2 億件產(chǎn)品。該機有效壓力500t，6 個成形工位，最大剪切原料鋼線材直徑φ30mm(600MPa)或φ33mm(400MPa)。該機采用封閉式剪切系統(tǒng)：四個夾送輪送料，數(shù)控線材調(diào)整長度，數(shù)控線材頂料器調(diào)整位置。剪切原料長度調(diào)整可在控制電腦上輸入來完成操作，還可在生產(chǎn)過程中，在不停機的情況下調(diào)整剪切下料長度。在新機時期，剪切下料長度精度較高，整體性能優(yōu)秀。

剪切系統(tǒng)故障現(xiàn)象

在日常生產(chǎn)中，現(xiàn)場操作人員反饋該冷鐓機存在一些非正常的現(xiàn)象：經(jīng)過采取臨時措施處理和設(shè)備調(diào)整，可以維持生產(chǎn)，但是效果不理想，設(shè)備狀態(tài)不穩(wěn)定，影響了生產(chǎn)效率，且處理難度較大，需要有經(jīng)驗的操作人員才可以完成。

剪切出的原料表面有劃傷

冷鐓機剪切系統(tǒng)剪出的原料段上，側(cè)面常見通長的縱向擦劃痕跡，深度和寬度不一，如圖1 所示。此類擦劃痕跡中，其中較淺者，目測是傷及了表面的磷化皂化層，這樣在較高壓力成形的工位，原料此處沒有磷化皂化層的保護，容易發(fā)生原料和模具表面粘合的現(xiàn)象，造成零件表面不良，有明顯的擦劃傷，致使零件報廢。同時模具表面粘合原料鋼鐵的薄層，會逐漸堆積，產(chǎn)生較多的摩擦熱量，最終導(dǎo)致模具表面破裂，模具報廢。

圖1 原料段側(cè)面的擦劃痕跡

至于較深的擦劃痕跡，除了上述危害以外，還可能直接導(dǎo)致零件在擠壓成形過程中，從擦劃痕跡發(fā)生開裂，導(dǎo)致零件報廢。

剪切原料柱重量波動較大

為了檢查該冷鐓機剪切系統(tǒng)的穩(wěn)定性，特進行了剪切重量稱量統(tǒng)計，原料線材直徑φ20mm，長度51.3mm，重量51g，稱量的剪切原料件數(shù)及每件的重量稱量結(jié)果見表1，柱狀統(tǒng)計圖如圖2 所示。

表1 剪切原料稱量

圖2 剪切原料重量稱重統(tǒng)計-1(修復(fù)前)

重量波動值51.25-50.6=0.65 克

0.65/51=1.3%

剪切系統(tǒng)中有異響

設(shè)備運行時，仔細傾聽，在切刀板下降過程中，有異常的撞擊和摩擦聲音，懷疑設(shè)備內(nèi)部存在間隙配合或者其他問題。

剪切系統(tǒng)的拆卸

由上而下，由外及內(nèi)，依次拆除電氣控制元件、線路、潤滑管路、液壓管路、設(shè)備外殼。拆除過程中作好標記，拍照記錄，方便后續(xù)裝回。潤滑管路、液壓管路接頭處等采用專用物品堵塞，防止灰塵、雜物入內(nèi)。拆卸直到露出該冷鐓機剪切系統(tǒng)內(nèi)部主要部件。主要部件外形示意圖，如圖3 所示；剪切系統(tǒng)主要部件結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4 所示。

圖3 該冷鐓機剪切系統(tǒng)主要部件外形示意圖

圖4 該冷鐓機剪切系統(tǒng)主要部件結(jié)構(gòu)示意圖

清理設(shè)備外殼油污、擦拭剪切系統(tǒng)內(nèi)部主要部件外表面，便于觀察。

重點部位檢查

清理周邊部件和雜物，撤離維修人員，做好各種預(yù)案，確保安全。在此基礎(chǔ)上進行剪切系統(tǒng)的全面檢查，并作好記錄。

剪切系統(tǒng)傳動部分的檢查

采用低速寸動的模式，緩慢轉(zhuǎn)動冷鐓機，按照冷鐓機主軸角度，間隔15°暫停一次，進行傳動部分的檢查，傾聽設(shè)備運行過程中，從剪切系統(tǒng)部件中發(fā)出的噪聲。拆解觀察分析，頂部的上下共4 塊耐磨銅塊摩擦表面，均有不同程度的磨損，致使配合間隙較大，在設(shè)備運行過程中，配合間隙較大，可能是產(chǎn)生沖擊噪聲的原因之一。

剪刀柱和石墨銅套之間也存在較為嚴重的磨損情況，剪刀柱材質(zhì)為鋼鐵，且表面淬火，因此磨損程度較小，石墨銅套內(nèi)部磨損程度則較大，且由于施力方向的原因，磨損程度也有明顯的方向性。

搖臂以及之前的傳動部分，未見異常。

重點部位測量所獲得數(shù)據(jù)，詳見表2。

表2 重點部位測量數(shù)據(jù)

剪切系統(tǒng)剪切管、剪切板和剪切模座的檢查

該部分為剪切原料線材功能部件，其中剪切管、剪切板為消耗品，經(jīng)常更換，檢查未見異常。剪切模座前端內(nèi)孔檢查發(fā)現(xiàn)其變?yōu)榱死刃螤?，且不?guī)則，從前端測量不同深度處的內(nèi)徑，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)由新設(shè)備的φ110mm 變?yōu)榱甩?10.2mm ～φ110.6mm，越靠近前端面的位置，內(nèi)徑越大。當剪刀管放入剪切模座的時候，由于存在較大的配合間隙，剪刀管固定并不牢固，并且，剪刀管內(nèi)孔軸線已經(jīng)偏離了原設(shè)備的設(shè)計值，導(dǎo)致了剪刀管內(nèi)孔和剪刀板內(nèi)孔之間在上死點位置同軸度不良，這也造成剪切原料塊表面有縱向劃痕。

重要部件的修復(fù)

剪切系統(tǒng)傳動部分的更換和修復(fù)

⑴對于摩擦銅塊，進行了備件的更換，恢復(fù)了出廠設(shè)置尺寸。

⑵石墨銅套也進行了更換，修磨銅套內(nèi)孔和剪刀柱的外徑，保持銅套與剪切柱之間的配合間隙為H7/f6 級別。

⑶更換所有的緊固件，按照推薦扭矩緊固。

⑷更換新的制動器。

如上更換或修復(fù)部件組裝完畢之后，重新測量重點部位數(shù)值，所獲得的數(shù)據(jù)見表3。

表3 修復(fù)后重點部位測量數(shù)值

剪切系統(tǒng)剪切模座的修復(fù)

由于剪切模座沒有備件，且無法短時間內(nèi)自行制造，因此只能選擇修復(fù)。我們分析其功能損壞情況后，決定采用鑲套的方式修復(fù)，將剪切模座內(nèi)孔前端100mm 范圍內(nèi)，擴孔至φ130mm，另行制造一個耐磨套，外徑φ130.2mm，用壓力機壓入剪切模座內(nèi)孔前端，之后修磨剪切模座內(nèi)孔到φ110mm。剪切模座鑲套修復(fù)示意圖，可參照圖5 所示，這樣可以恢復(fù)剪切模座內(nèi)孔直徑和功能。

圖5 剪切模座鑲套修復(fù)示意圖

剪切刀板的對中調(diào)整

上述所有工作完成后，安裝刀板，發(fā)現(xiàn)由于許多備件更換和修理，其尺寸和修復(fù)之前狀態(tài)多少存在著差異，尤其是剪切模座鑲套之后，其內(nèi)孔軸線與原來的軸線有很大的偏離，這些因素造成在剪切刀柱上死點位置，剪切管和剪切刀板內(nèi)孔不同軸，肉眼可見估計約有1mm 的偏心距離。只能通過修磨剪切刀板調(diào)整片的厚度來進行調(diào)整對中。

剪切刀板調(diào)整片的示意圖，如圖6 所示，調(diào)整片共有3 片，分別位于剪切刀板的左右兩側(cè)和頂部，采用螺栓與剪切刀柱下方空腔內(nèi)部連接。修改其厚度，可以調(diào)整剪切刀板在剪切刀柱的固定位置。但是此處空間狹小，難以使用測量儀器觀察，以前均采用反復(fù)目視檢查，修磨調(diào)整片、試驗裝配、試驗剪切、觀察效果，如此周而復(fù)始，需要十余次的摸索才能調(diào)整到滿意的效果。

圖6 剪切刀板調(diào)整片示意圖

為了縮短調(diào)整時間，特采用了新的方法。制造了一個特殊的工具，我們叫做對中柱，其后端外部直徑與剪刀管內(nèi)部緊密配合。使用方法：將其塞入剪切管中，保持前端不露出剪刀管。將剪切刀柱調(diào)整到上死點位置，安裝剪切刀板，開啟進料功能，將對中柱后端用原料線材頂死，則其前端進入了剪切刀板內(nèi)孔之中，然后用塞尺測量兩者之間的環(huán)周方向的間隙，作好記錄，從中我們可以分析出來剪切管與剪切刀板之間的偏心距離和方向，然后根據(jù)這個數(shù)值，反復(fù)修磨和測量幾次，就可以較為快捷地完成調(diào)整工作。剪切刀板對中調(diào)整示意圖，可參照圖7。

圖7 剪切刀板對中調(diào)整示意圖

修復(fù)效果

經(jīng)過大修，該冷鐓機剪切系統(tǒng)性能得到了恢復(fù)，運行噪聲明顯減小，切出的原料柱上沒有擦劃痕跡，原料柱兩端面平整，整體形狀較為規(guī)則。修復(fù)后剪切原料稱量數(shù)據(jù)見表4，柱狀統(tǒng)計圖，參照圖8，從中可以看出，修復(fù)后的剪切機所切出的原料剪切重量也比較穩(wěn)定。

表4 修復(fù)后剪切原料稱量

圖8 剪切原料重量稱重統(tǒng)計-2(修復(fù)后)

重量波動值51.1-50.8=0.3 克

0.3/51=0.58%

總之，該冷鐓機剪切系統(tǒng)大修工作達到了預(yù)定的目的，修復(fù)如新。