兩種典型月牙剪的裝配與剪刃間隙調(diào)整

石曉東 薛小飛 王飛鵬 張 龍 張鴻斌 孟德偉

(太原重工股份有限公司，山西030032)

近年來(lái)，隨著我國(guó)家電、汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)冷軋薄板、連退鍍鋅鍍錫板等高品質(zhì)鋼板的需求量急劇增加，包鋼、寶鋼防城港等企業(yè)新建多條帶鋼連退涂鍍生產(chǎn)線。月牙剪是其中的關(guān)鍵設(shè)備之一，位于生產(chǎn)線起始段的帶卷頭尾對(duì)焊機(jī)的后部。由于連退生產(chǎn)線的鋼板厚度較薄，因此對(duì)月牙剪的剪切精度要求較高。目前，太重軋鋼設(shè)備分公司已制造、裝配和調(diào)試了包括各個(gè)設(shè)計(jì)公司所設(shè)計(jì)的多套不同類(lèi)型月牙剪，針對(duì)其圓弧剪刃的高剪切精度要求，從裝配工藝、調(diào)試方法等多個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化。

1 月牙剪的功能及結(jié)構(gòu)

1.1 月牙剪功能

月牙剪是冷連軋、連退涂鍍生產(chǎn)線入口段的關(guān)鍵設(shè)備，主體為兩個(gè)移動(dòng)的剪切單元，對(duì)稱(chēng)分布于帶鋼寬度兩側(cè)，主要作用是在帶鋼頭尾搭接焊縫兩側(cè)切出月牙槽，一方面可切除邊部焊接缺陷及帶鋼寬度差產(chǎn)生的邊部尖角，另一方面為圓盤(pán)剪的進(jìn)刀和出刀提供空間。月牙剪剪切形狀如圖1所示。

圖1 月牙剪剪切形狀示意圖Figure 1 Shearing shape of crescent shear

1.2 月牙剪基本結(jié)構(gòu)

如圖2所示，月牙剪主要由底座、寬度調(diào)整油缸、月牙剪車(chē)體、剪刃及刀座、剪切油缸等組成，其中寬度調(diào)整油缸安裝在底座上，可根據(jù)帶鋼寬度變化同步調(diào)整月牙剪車(chē)體的位置；剪刃分為上下兩部分，剪切輪廓呈弧形，上剪刃采用整體結(jié)構(gòu)，下剪刃通常采用分體結(jié)構(gòu)；刀座主要用于上下剪刃的定位、安裝和剪刃間隙調(diào)整；剪切油缸固定于車(chē)體頂部，油缸鉸耳與上刀座相連，可驅(qū)動(dòng)上剪刃快速向下運(yùn)動(dòng)，完成剪切。

1—底座 2—寬度調(diào)整油缸 3—月牙剪車(chē)體4—剪刃及刀座 5—剪切油缸圖2 月牙剪基本結(jié)構(gòu)Figure 2 Basic configuration of crescent shear

2 某型一月牙剪的裝配與調(diào)整

2.1 裝配流程優(yōu)化

某型一月牙剪，上剪刃固定在可移動(dòng)刀座上，上剪刃在安裝完成后，其下平面為斜面；下剪刃安裝在機(jī)架剪切窗口底部，下剪刃分為左、中、右三段。上剪刃斜面邊沿的剪切刃在下移過(guò)程中，逐漸與下剪刃的內(nèi)沿切合，從而對(duì)帶鋼進(jìn)行剪切。

如圖3所示，該月牙剪的上下剪刃間隙要求裝配調(diào)整至0.1 mm±0.02 mm，而剪切單元周邊提供了共計(jì)8處精度調(diào)整點(diǎn)，各點(diǎn)可單獨(dú)調(diào)整。實(shí)際上，調(diào)整點(diǎn)越多，意味著需對(duì)調(diào)整方案做出越詳細(xì)的規(guī)劃，先調(diào)整哪一處，再調(diào)整哪一處，必須按序進(jìn)行，否則將導(dǎo)致調(diào)試周期延長(zhǎng)，且無(wú)法保證最終精度。

仔細(xì)研究設(shè)備結(jié)構(gòu)和使用方法后，得出以下調(diào)試方案，簡(jiǎn)單概括為“從后往前，從上向下”，即總體上先裝配和調(diào)整上刀座后部各處尺寸和間隙，然后依次往前推進(jìn)，保證前后尺寸鏈封閉和尺寸精度，同時(shí)，按照先裝調(diào)上剪刃，后裝調(diào)三片下剪刃的順序依次進(jìn)行。具體如下：

第一步，安裝上刀座、背部滑板和兩側(cè)銅壓板等。圖紙要求背部滑板和銅壓板的配合尺寸留出調(diào)整余量，在裝配階段根據(jù)需要進(jìn)行修配，以保證上刀座兩側(cè)的滑動(dòng)間隙適當(dāng)，且運(yùn)動(dòng)靈活，但這種方法所消耗的裝配時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，并不可取。最終，根據(jù)0.05 mm滑動(dòng)間隙配置，對(duì)背部滑板和銅壓板上的相關(guān)尺寸進(jìn)行公差約束，然后直接精加工至工藝要求尺寸，安裝后，使用千斤頂將上刀座與背部滑板壓緊，再用塞尺分別測(cè)量?jī)蓚?cè)的滑動(dòng)間隙，當(dāng)間隙偏小時(shí)，使用0.05 mm墊片進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)間隙偏大時(shí)，修配銅壓板的相應(yīng)配合尺寸。此項(xiàng)改進(jìn)減少了不必要的裝配調(diào)整工作量，可將剪刃間隙調(diào)整工作集中到更方便調(diào)整的下剪刃位置，縮短調(diào)整時(shí)間。

第二步，安裝三片下剪刃(圖3中序號(hào)3、4、6)和相應(yīng)調(diào)整墊板(圖3中序號(hào)2、5、7)。由于三塊調(diào)整墊板均留有裝配調(diào)整量，因此需根據(jù)實(shí)際剪刃間隙值分別修配墊板厚度。測(cè)量和修配過(guò)程：首先，安裝下剪刃1，并用千斤頂?shù)容o助設(shè)備調(diào)整上剪刃與之逐漸切合，用塞尺逐段檢查剪刃間隙，適當(dāng)緊固螺釘并根據(jù)塞尺檢查值微調(diào)下剪刃1的位置，反復(fù)多次，螺釘緊固后再次測(cè)量，直至沿剪刃全長(zhǎng)滿足要求；然后，按上述方法依次安裝和調(diào)整下剪刃2和下剪刃3；最后，依次分段測(cè)量墊板需修配的厚度尺寸。

最終，所有精度調(diào)整點(diǎn)都得以合理利用，最大程度保證了剪刃裝配精度。

2.2 剪刃間隙調(diào)整方法優(yōu)化

剪刃輪廓度要求±0.02 mm，而所采購(gòu)的剪刃無(wú)法達(dá)到上述加工精度要求，尤其是圓弧部分，經(jīng)過(guò)多次嘗試后，沿剪刃周長(zhǎng)方向的間隙偏差值仍較大，無(wú)法正常使用。因此，結(jié)合當(dāng)前設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，對(duì)現(xiàn)有剪刃間隙調(diào)整組件進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造：

(1)將圖3中墊板分為三段，分別與三片下剪刃寬度對(duì)應(yīng)，以方便各下剪刃單獨(dú)調(diào)整；

1—上剪刃 2—墊板1 3—下剪刃1 4—下剪刃25—墊板2 6—下剪刃3 7—墊板3圖3 剪刃結(jié)構(gòu)及剪刃間隙要求Figure 3 Configuration and clearance requirementsof shear blade

(2)在圖4所示位置臨時(shí)增加兩處調(diào)整頂絲(對(duì)側(cè)也增加兩處)，可使下剪刃圓弧部分輕微轉(zhuǎn)角調(diào)整，以補(bǔ)償加工誤差。

圖4 某型一月牙剪裝調(diào)現(xiàn)場(chǎng)Figure 4 Assembly and commissioning worksite of model Number One of crescent shear

通過(guò)以上技術(shù)方案的優(yōu)化，最終滿足了剪刃間隙調(diào)整要求。

3 某型二月牙剪的裝配與調(diào)整

3.1 裝配流程優(yōu)化

某型二為熱鍍鋅線設(shè)計(jì)的月牙剪，總體結(jié)構(gòu)與某型一月牙剪相似，但剪切單元結(jié)構(gòu)差異較大，其剪切單元為獨(dú)立機(jī)構(gòu)，如圖5所示，兩片下剪刃固定在專(zhuān)用下刀座上，上剪刃固定在上刀座上，上刀座可在與下刀座裝配連接的背部框架內(nèi)上下滑動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)的月牙剪對(duì)車(chē)體框架的加工精度要求較低，但對(duì)剪切單元各刀座的加工和裝配精度要求較高。由于剪切單元可獨(dú)立調(diào)整，因此其安裝和調(diào)試難度相對(duì)較小。

1—上刀座 2—下刀座 3—下剪刃(兩件) 4—上剪刃5—調(diào)整墊板 6—壓塊(兩件) 7—滑板8—背部框架 9—支撐螺柱圖5 某型二月牙剪剪切單元結(jié)構(gòu)Figure 5 Shearing unit configuration of model Number Two of crescent shear

該月牙剪的剪刃間隙要求調(diào)整至0.1 mm±0.02 mm，精度調(diào)整點(diǎn)包括序號(hào)5、6、7共5個(gè)零件，各處調(diào)整點(diǎn)均需配磨尺寸。在某型一月牙剪裝調(diào)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出：首先對(duì)核心剪切單元進(jìn)行單獨(dú)裝配和調(diào)試，并使剪刃間隙滿足設(shè)計(jì)要求，然后再與車(chē)體總裝，以節(jié)省裝配時(shí)間，同時(shí)提高裝配精度。實(shí)踐證明，該方案可最大程度發(fā)揮操作的能動(dòng)性，測(cè)量和安裝也較為方便，可減少裝調(diào)時(shí)間約1倍，并節(jié)省大量專(zhuān)用工裝投入。

3.2 剪刃間隙調(diào)整方法優(yōu)化

如圖5所示，由于序號(hào)5、6、7零件在設(shè)計(jì)圖紙上均留有裝配調(diào)整量，因此，按照傳統(tǒng)方法，需經(jīng)過(guò)多次裝配、間隙檢測(cè)、拆卸、配磨，反復(fù)進(jìn)行，直至測(cè)量間隙滿足要求，過(guò)程繁瑣費(fèi)時(shí)。

為提高調(diào)整效率，經(jīng)過(guò)對(duì)剪切單元結(jié)構(gòu)的仔細(xì)研究，提出了“先用塞尺定剪切間隙，再測(cè)量確定配磨尺寸”的剪刃間隙調(diào)整方案，具體如下：

(1)首先將圖5中滑板加工至理論尺寸(厚度兩面平行度要求≤0.02 mm)，并安裝在背部框架上(序號(hào)2和序號(hào)8已加工符圖)；

(2)實(shí)測(cè)上刀座各處與序號(hào)6間滑動(dòng)接觸面的加工尺寸，然后按單側(cè)0.05 mm滑動(dòng)間隙配置，對(duì)壓塊的設(shè)計(jì)留量尺寸進(jìn)行公差約束，然后直接精加工至工藝要求尺寸，再將壓塊和上刀座安裝至背部框架上；

(3)將上剪刃完全緊固在上刀座上，下剪刃用30%的螺釘緊固安裝到在刀座上，然后以背部框架做底放置剪切單元，如圖6所示，并將上刀座安放在滑板面上，塞尺檢查上刀座與滑板接觸間隙，保證周邊一絲不入，否則修平相關(guān)接觸面，繼續(xù)檢查；

圖6 剪刃間隙調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)示意圖Figure 6 Shear blade clearance adjustment worksite

(4)推動(dòng)上刀座，移動(dòng)至上、下剪刃剪切位置，在上刀座與壓塊之間的滑動(dòng)間隙內(nèi)塞入厚度0.03～0.05 mm塞尺(兩側(cè))，然后在上、下剪刃的全部剪切周長(zhǎng)內(nèi)選取4處位置(每件下剪刃對(duì)應(yīng)兩處)，塞入厚度0.1 mm的塞尺，以保證剪切間隙0.1 mm要求，然后調(diào)整兩片下剪刃的位置，使之與上剪刃將0.1 mm的塞尺夾緊，最后完全緊固下剪刃固定螺釘，并復(fù)查剪刃間隙；

(5)實(shí)測(cè)圖5中兩處調(diào)整墊板安裝位置的間隙值，然后按測(cè)量值配磨墊板厚度(墊板可能配磨成斜楔狀)。

該創(chuàng)新方案，一方面有效保證了裝配精度，另一方面極大提高了生產(chǎn)效率。剪切單元安裝至機(jī)架后，再?gòu)?fù)測(cè)剪切間隙滿足要求。

4 結(jié)論

月牙剪是冷軋薄板生產(chǎn)線的重要剪切設(shè)備，其裝配精度要求較高，針對(duì)制造過(guò)程中的裝配和調(diào)試難點(diǎn)，分別對(duì)兩種結(jié)構(gòu)月牙剪的裝調(diào)過(guò)程進(jìn)行了研究，并從裝配流程和剪刃間隙調(diào)整方法等方面，針對(duì)性地提出了多種創(chuàng)新優(yōu)化方案，有效保證了月牙剪的裝配精度和質(zhì)量要求，為同類(lèi)型產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。