开卷线中液压剪板机的设计要点

　　前言

　　随着近年来，制造业的不断发展，开卷校平定尺剪切线得到了广泛的应用，市场上出现了各种结构、各种配置的开卷线。通过相关的统计以及试验，我们发现，使用开卷线来进行剪切下料比普通的剪板机拥有相当多的优点。尤其是液压剪板机的成本低廉、结构简单、便于操作。所以笔者再次对在设计中容易出现的问题进行分析，希望可以起到警示大家的作用。

　　1　刀架受力分析

　　液压剪板机（图1）刀架1的左右两端下部有铰链轴与左右油缸2和3的活塞杆连接，左右油缸都是标准的双作用单杆活塞式油缸，连接方式是缸头耳环带衬套，活塞杆端外螺纹，杆头耳环带关节轴承。这种连接方式降低了刀架和机身上铰链轴孔的加工要求，在刀架上下运动过程中油缸可以在互相垂直的两个平面内摆动，活塞杆不会对油缸产生扭转力矩。刀架左右两端的上部固定有齿条4与同步扭轴6上的两个齿轮5相啮合，使刀架在进行自左向右剪切的过程中能同步运动而不产生倾斜。上刀片固定在刀架上，与工作台上的下刀片形成剪切角α。

　　刀架开始进行剪切时，上刀片的左端先接触板料，即剪切力P先出现在刀架的左端（见图2）。左右油缸的作用力为F1和F2。不考虑导轨的摩擦阻力、压料力等因素的影响，由刀架的力平衡条件可得到：

　　很明显，在这时F1＞F2，即只需较小的F2力就可以保持刀架的平衡进行剪切。但是左右油缸是并联进油的，油缸中的油压是相同的。右油缸实际的作用力远大于保持刀架平衡所需的F2。这样，刀架就受到一个顺时针方向的扭转力矩T，使刀架有顺时针回转的趋势。齿轮齿条和同步扭矩的作用就是阻止刀架的顺时针回转，保持刀架的平衡。

　　假设左右油缸的大小尺寸相同，对刀架产生的拉力也相等。当左右油缸的拉力都达到F1时，就能够顺利进行剪切。但是由于右油缸的拉力已超过F2，使刀架产生的顺时针方向的扭转力矩为：

　　如果刀架没有上述扭转力矩T1，同步扭轴上的左右齿轮对刀架上的齿条没有作用力。刀架上出现扭转力矩T2时，同步扭轴上的左右齿轮就对齿条产生一对作用力F3，其大小相等，方向相反，形成一个反时针方向的扭转力矩T2。根据刀架的平衡条件：

　　通过上述的计算，我们发现只有在刚性体的前提下才能保持同步扭轴不发行形变，但是在实际工作中无法做到这点，同步扭轴都会发生或大或小的扭转变形。变形的后果就是减小了剪切角，是的刀架产生了顺时针的回转现象。而又相应的计算公式我们可以知道剪切角越小则剪切力由于成反比则越大，继而造成了两个油缸中油压的增加以及拉力的增大，最后造成了扭转力矩的不断变大继而扭转变形也越来越大，剪切角则越来越小。随着刀架上剪切力P的作用点向右移动，刀架上的扭转力矩逐渐减小，这个过程就结束了。当刀架的剪切过程快结束时，刀架上剪切力P的作用点靠近右端，出现了相反的变化。这时左油缸的实际拉力大于所需的拉力，刀架产生反时针回转，使剪切角增大，剪切力减小。