柳州钢铁集团有限公司 545002
摘要：本文分析斜剪刃剪切机在剪切过程中引起钢板跑偏的相关因素，主要引起钢板跑偏的机构为刀间隙机构和夹送辊机构。在实际生产中，刀间隙过大则产生毛刺、塌边、剪切端口凸台；刀间隙过小则出现剪切端面不整齐、二次剪断面。采用控制变量法的方式分别对夹送辊的平行度和转速进行运动仿真。通过solid works motion插件分析证实夹送辊的状态会影响钢板的走势。通过采用软件模拟分析可以直观的了解生产存在的问题并能够及时准确的设备进行调整。
关键词：刀间隙；夹送辊；剪切质量；跑偏
引言
中厚板是国家现实现代化必不可少的一种钢材，其广泛使用于大口径输送管道、大型容器、高炉、船舶、桥梁、汽车等多方面领域[1]。双边剪是中厚板生产线精整区最重要的设备之一，其结构相对其他设备要复杂许多。柳州钢铁集团有限公司（以下简称“柳钢”）中板厂斜剪刃剪切机双边剪是由意大利进口回来的中厚板剪切设备。该设备属于老旧设备，在操作和维护都存在一定的难度。为了在生产过程中达到高效和高质生产，本文对斜剪刃双边剪进行结构介绍和剪切过程出现的钢板跑偏问题进行原因分析。
斜剪刃双边剪的主要机构分析
刀间隙机构
剪刃刀间隙机构对钢板剪切质量起到关键作用。柳钢中板厂斜剪刃双边剪通过叉头楔形块来调整剪刃间隙，整台剪机共有4块叉头楔形块，楔形块分别分布在移动剪和固定剪的剪尖及剪根上方。通过电机带动变速机构（蜗轮蜗杆箱）来调整楔形块的位置。楔形块上升刀间隙增大，反之减小。由于涡轮蜗杆在传动时存在不可避免的反转间隙，因此加入刀间隙补偿缸是为了弥补这一缺点。为了使剪尖和剪根能够达到同步的目的，变速箱之间采用同步轴连接并由一台电磁制动异步电动机驱动。同时为了防止操作失误导致的叉头楔形块冲顶或者过低，因此在涡轮蜗杆箱上方设有限位装置，时刻控制蜗杆的运动范围，避免涡轮崩齿的发生。通过改变上刀口和下刀口之间的间隙，调整好刀间隙，使得剪出来的钢板质量更好。
夹送辊机构
夹送辊机构在剪切时起到至关重要的作用直接影响钢板的剪切质量。剪机夹送辊分机前后夹送辊，也分上下夹送辊，总共8套，机前4套，分别为机前定剪上下夹送辊，机前动剪上下夹送辊。机后4套，分别为机后定剪上下夹送辊，机后动剪上下夹送辊。下夹送辊是可以微调的，上夹辊通过安装在上、下夹送辊之间的液压缸来实现下降（夹紧）和抬升（松开），夹送辊轮是装在低速轴上，通过电机带动高速轴把转速传递给中速轴，中速轴再传递给低速轴，实际上它就是变速箱机构；为了防止移动侧和固定侧的辊轮出现差速的问题导致钢板出现跑偏的现象，机构下夹送辊是通过长花键同步轴，使定剪和动剪之间的夹送辊轮实现同步相速度，上夹送辊没有同步轴，它是通过电控来实现同步。
“刀口”产生原因及主要影响因素
目前柳钢中板厂钢板的边部剪切质量缺陷主要是“刀口”。导致这种缺陷发生的主要因素有剪刃刀间隙和夹送辊的不合理使用。
刀间隙对边部质量的影响
刀间隙过大，在剪切硬度不高的钢板时就会产生毛刺、塌边、剪切端口凸台；刀间隙过小，钢板边部会出现剪切端面不整齐、出现二次剪断面[2]。在剪切过程中容易和刀床撞到一起，影响刀刃的使用寿命。因此，在实际生产过程中根据要剪切的钢板厚度的不同以及不同的材质，在进行剪切工作之前必须调整刀间隙。
夹送辊不同因素对边部剪切质量的影响
目前柳钢中板厂存在的主要边部剪切质量为“刀口”，产生“刀口”的因素有夹送辊的平行度、线速度以及压紧力。为了分析上述因素对钢板跑偏的影响，本文采用控制变量法的方式和结合solid works motion插件对夹送辊不同状态下夹送钢板时的运动仿真。
夹送辊平行度
采用切线的方法来测量上下夹送辊中心线的竖直重合度，通过测量数据来对三维模型进行装配约束。并对夹送辊和钢板进行材料编辑，保证在仿真的时候对最大程度上贴合钢板的实际运动状态。基于夹送机构的整个运动状态对夹送辊和钢板添加动力马达、引力以及接触摩擦等约束。同时，通过关键帧来控制两上下夹送辊的抬升和压下状态。运算分析得出钢板质心的位移图解（如图 8所示），由图解可以得出钢板跑偏主要分三个阶段，分别为输入夹送辊压下、输出夹送辊压下和输入夹送辊抬起。其中1~3秒为输入夹送辊压下的时间段，3~6秒为输入输出夹送辊共同夹送的运动效果，6~10秒为输出夹送辊单独夹送钢板的运动状态。
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图8 钢板质心位移
夹送辊线速度
辊轮的磨损和电气系统的同步性都会影响夹送辊的线速度。根据设备的真实情况考虑在装配时下夹送辊的面高都是在一个水平线上，因此如果通过辊径来作运动仿真则会增加同轴度变量，分析出来之后就说不清是线速度还是同轴度造成的钢板跑偏。通过测量出辊径的尺寸后再由公式
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进行线速度转换（如表 2所示）。经过装配约束和动力输入得出钢的质心位移图解（如图 10所示）。从图示可以了解到当只有输出夹送辊独自夹送钢板时，钢板就会出现明显跑偏状态。因此辊径的磨损是影响钢板运动状态的因素之一。
结束语
通过上述的讨论分析，可以得出结论：影响钢板跑偏的主要因素有夹送辊的平行度、线速度以及夹紧力，采用软件分析是因为通过修改夹送辊状态数据数据可以直观的反应出钢板的运动状态，从而找到一个合适的参数，在实际的生产中很大程度上减少人力的付出同时也提高了生产效率。
参考文献：
[1]刘义，宋协春，王东.滚切式双边剪的设计与结构分析[J].中国重型装备，2008（02）：4-6+14.
[2]尹训强，尚超.提高钢板剪切质量的工艺研究及生产应用[J].科技信息，2010（18）：382+384.
[3]张建军，黄新，王磊，崔恒鑫.双边剪-剖分剪夹送辊运送钢板状态分析[J].宽厚板，2007（04）：34-3