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　　剪切机是用于切断金属材料的的一种机械设备。在轧制生产的全部过程中，大断面的钢锭

　　和钢坯经过轧制过程后，其断面变小，长度增加。为满足后续工序和产品尺寸规格的

　　要求，各种钢材生产的基本工艺过程中都必须有剪切工序。剪切机是轧钢机械中重要的辅助设

　　备之一，因为，剪切机的能力的大小直接影响轧机生产能力能否充分的发挥以及轧制生产

　　剪切机的种类很多。对剪切机的分类，从不同的方面出发，有不同的分发。按剪切

　　方式可大致分为横剪和总纵剪；按剪切轧件的温度能分为热剪和冷剪；按剪切机的驱动

　　方式可大致分为机械剪、液压剪和气动剪；按机架的形式可大致分为开式剪切机和闭式剪切

　　机；按剪切轧件的品种又可大致分为钢坯剪切机、钢板剪切机、型钢剪切机和切管机。通

　　常，按剪切机的剪刃形状与配置等特点可大致分为平行刃剪切机、斜刃剪切机和圆盘式剪

　　在板带车间轧制线及其辅助作业线上，装有各种各样的形式的剪切机，其中大多数是斜刃

　　剪切机。斜刃剪切机主要用来剪切板带材的头部、尾部和分切。传动方式分为机械传动

　　（曲轴、曲柄和肘节式）、液压传动和压缩空气传动三种。在实际生产中多采用前两种

　　近几年来，随着液压传动的广泛应用，在现代化连轧板带车间里，慢慢的变多地采用

　　液压传动的剪切机。液压传动的剪切机具有结构相对比较简单、重量轻等一系列优点。如某厂1700

　　冷连轧厂二十一台斜刃剪切机中，液压传动的有十六台之多，约占总数的76%。

　　液压传动的剪切机虽然有许多优点，但是在应用上受到条件的限制。剪切机附近没

　　有可以利用的液压站。需要设置专用的液压站，采用物理运动更为合理。采用液压传动

　　上切式剪切机经常单独使用或用于独立的机组之中。但是对于比较大型的剪切机、

　　剪切钢板厚度大于6毫米的剪切机以及需要设置专用的小车收集切头的场合时，也可以

　　考虑采用上切式剪切机。下切式剪切机则经常用在连续作业线的前面、后面和中间，进

　　剪切次数影响剪切质量。剪切次数越多，则剪切面整个长度比较光滑，而且断面和

　　板带表面成直角。如剪切次数比较少，由于剪切过程结束前，板带材有足够时间在自重

　　的作用下向下弯曲，指使剪切的最后部分的断面与板带表面不成直角。物理运动的剪切

　　机可以采取了比较小的刀刃倾斜角和比较多的剪切次数。液压传动的剪切机则需要采用比

　　较大的刀刃倾斜角，因此只能采取了比较少的剪切次数。物理运动的剪切次数一般是液压

　　斜刃剪切机的一个剪刃相对另一个剪刃成某一角度放置。斜刃剪切机按照剪切机构

　　（1）上切式剪切机：这种剪切机的下剪刃平直而固定，上剪刃是倾斜的并上下移动

　　实现剪切。上切式斜刃剪通常是作为单独设备，用采剪切宽的板带，当板材的厚度大于

　　20毫米时，可用在连续作业线上横切板材，但要有摆动辊道，另外，当板材厚度大于

　　25毫米不能用圆盘剪切边时，在连续作用线上的两边设置上切式斜刃剪进行切边。

　　（2）下切式斜刃剪：这种剪切机的上剪刃是固定的，由下剪刃上下运动进行剪切。

　　由于它是下剪刃向上运动进行剪切，故不需要设置摆动辊道，一般多用于连续作业线上

　　横切带材。这种剪切机的剪刃通常上剪刃是倾斜的，下剪刃是水平的。但近来采用上剪

　　刃是水平的，下剪刃是倾斜的慢慢的变多，生产经验证明，这种形式能确保剪切面相对

　　（3）复合式斜刃剪：在连续式作业线上的尾部，为了将原来焊接起来的长带材分

　　成一定重量的卷材，设有复合式斜刃剪。这种剪切机中间有固定的双刃刀架，也称上下

　　双层斜刃剪切机。当带材通过固定双刃刀架上部，带材由1号卷取机卷取。当需要分卷

　　时，上活动刀架下降切断带材，后面的带材通过固定双刃刀架下部，由另一台卷取机卷

　　液压斜刃剪切机是有色金属加土生产线中常用的设备，其基本功能是将一定厚度和

　　宽度范围内的板带材切断，以满足生产和工艺技术要求，在冷轧和铸轧生产线中均有应用。

　　有许多资料对其进行了详尽的探讨，但在实际生产的全部过程中，发现了一些特殊情况，现根

　　图I所示为此类剪切机的典型常用结构。上固定横梁1、立式导柱3及下固定横梁6形

　　成封闭式框架，用以承受剪切力，液压缸7的缸体和下固定横梁6连接在一起，活塞杆驱

　　动活动横梁4上下运动，带动镶嵌在活动横梁上的下刀刃5，使之与镶嵌在上固定横梁上

　　的上刀刃2重叠将板材剪断。在液压缸的无杆腔管路上安装了分流集流阀，以保证在剪

　　该剪切机在使用的过程中出现了意外的情况。我们用宽800mm、厚8mn。的纯铝板来检

　　验剪切机的最大剪切能力时发现，当板材为热态(400℃左右)时可以顺利地被剪断，但

　　当板材为常温时，却无法沿整个板材宽度上剪断，最后剩余一段不能剪掉。其原因有以

　　下几方面:①机械制造的精度不符合标准要求;②剪切力不够;③结构设计不合理。通过现场

　　在最初确定设计的具体方案时，根据机组具体实际的要求和以前的设计经验，确定的方案是:上

　　刀刃倾角20，刀刃长l000mm，压板压力8000N，双液压缸驱动，则液压缸的直径为：

　　在这里，只需计算出剪切力，便可确定液压缸的工作直径，剪切力可以由下式算出：

　　S一与切头长短有关的系数，由于实际生产的全部过程中切板较(1000-1500mm)，

　　x— 剪切面到压板中心之间的距离与被切板厚的比值，初步计算取 x =10.

　　在实际设计过程中，为了确认和保证有足够的剪切力，选用了两个直径为 125mm 的液压

　　从图1能够准确的看出，由于结构的限制，两侧液压缸的中心距小于板材最大宽度，仅为

　　580mm。当剪切宽度为800mm的板材时，在剪切开始和结束时，其受力点均在两液压缸的

　　外侧，故使得剪切开始时h刀刃有顺时针扭转的趋势(图2 a),剪切结束时下刀刃有逆时

　　从图 2可 以看出，在不同的剪切阶段，两液压缸所承受的剪切阻力是不同的，靠

　　受力点较近的液压缸其所承受的剪切阻力也较大。分流集流阀使液压缸同步的原理，是

　　使两侧液压缸工作腔的进油量相等，由于缸径相同，其速度也会一样。但由以上分析知

　　道，在剪切开始时，右侧液压缸所承受的剪切阻力远大于左侧缸，结束时的情况则相

　　反，且由于增加了板材被切掉部分弯曲力的联合作用，使偏载现象更为严重，造成液压

　　油进入其工作腔以后产生的压缩变形不一样，受力大的液压缸液压油产生的压缩变形也

　　大，受力小的液压缸液压油产生的压缩变形也小，结果导致两液压缸的实际运行速度不

　　同，活动横粱慢慢的出现倾斜。由于两侧立式导柱的约束，当倾斜达到某些特定的程度后，便出

　　现了卡阻。剪切终了时液压缸未达到全行程，而使冷态板材无法被剪断。尽管板材处于

　　热态时也存在同样的问题，但在400℃时，其强度只有常温时的1/3左右，而且由于所选

　　①、采 用 机 械同步机构。由于机械同步精度较高，具有强制性，可以最大限度

　　②、配 置 两 液压缸的间距要大于最大板宽或将两液压缸分别布置在立式导柱的

　　外侧。这种方式能适当地改善活动刀刃在剪切开始和结束时的受力状况，减小其所承

　　③、采用双斜刃切刀，但双斜刃切刀使得剪切力显著提升，会使剪切机各部分的结

　　斜刃剪切机在实际的生产中也有一系列的质量上的问题，一定要进行解决。下面以某厂斜

　　刃剪切机剪切钢板过程中出现的一系列质量上的问题，分析剪切缺陷产生的原因，并提出了

　　某中板厂现有4架剪板机，分别为2架4m纵剪，1架2.8m横剪，1架3m横剪，见图1。

　　在剪切过程中，存在着各种质量上的问题。通过一系列分析其产生原因，提出了相应的解决办法。

　　—10mm以内。这在生产中难度很大，尺寸易超差，经多年总结，采取了以下措施可解决

　　（3）剪切时运用辊道、剪刃、推板机，保证剪切按直线mm以内）剪切，基本可保

　　长度剪切要求剪切公差小于25mm，两边偏差小于10mm，长度剪切主要在3

　　钢板尾部。钢板剪切尺寸精度，取决于下列因素：（1）根据钢温所放的冷缩余量；（2）

　　此中板厂定尺钢轨是用工字钢制作的，本身不是很直，在调整与剪刃垂直时，实际焊制

　　定位难度较大，很难与剪刃完全垂直，实际剪切时，因此因素造成的偏差一般为2—4mm。

　　控制剪切长度的另一个难题是对线困难，完全靠辊道与钢板间的摩擦力对线s。同时，冷缩量不易控制，因其是随钢温变化的变量，针对这 些问题，

　　式中， 为线线胀系数； t  为温差；L0为钢板长度； L为长度公差。

　　由于4m纵剪剪1条边（10—20mm）通常需剪多刀，如刀未对好，板面上将出现台阶

　　的，台阶的去除是将靠钢板头部宽度定尺机的立辊向里调；反咬的解决办法与之相反。

　　并且，只要充分的利用剪刃、辊道、推板机、宽度定尺机，将刀对好，缺陷可控制在0.5mm

　　垂直断面台阶是由于上剪床内衬板下半段剪切受力磨损比上半段大，上剪床和内衬

　　板间隙在剪切过程中逐渐变大造成的。调整剪刃间隙在不剪钢板情况下进行，先将上剪

　　刃落下，然后将下剪床靠上，使上剪床剪刃和下剪床剪刃间隙为0.3—0.5mm。如果此时

　　上剪床与内衬板下半段间隙过大，因剪切力作用，上剪床有向内衬板移靠的过程，从而

　　垂直断面台阶的消除，不能通过在调整间隙时，用下剪床把上剪床往里挤的方法解

　　决。因为当上剪床抽上来后，空剪时会与下剪床相啃，剪崩剪刃。正确的方法是更换内

　　钢板上表面呈直线，下半部呈台阶，是由于上剪床靠钢板头部方向，其与内衬板间

　　隙过大，而靠尾部方向，其与内衬板间隙正常而造成的。因此，需调整头部方向的内衬

　　当剪切钢板头尾时，钢板位于摆动辊道上，上剪床在剪切过程中向下压钢板，使其

　　沿宽度方向向下弯曲，产生塑性变形。剪切厚20mm以上厚板时，塑性变形最明显，弯曲

　　程度最大可达4—5mm。用1台横剪剪钢板，一般在剪头部时，钢板放于剪前辊道上，不

　　会产生下弯；而当剪尾部时钢板置于摆动辊道上，会产生下弯。用2台横剪剪切时，如

　　为了避免钢板沿宽度方向下弯，应将钢板置于剪前辊道剪头、尾，但在剪前辊道上钢板

　　易产生上弯。其原因是当上剪床压着切头逐渐下弯时，未剪到的切头部分逐渐上弯，并

　　带动相连的钢板逐渐上弯。但上弯程度较下弯轻微得多，一般在1—2mm以内。上弯程度

　　剪刃间隙过大或过小均易造成塌边、毛刺，只要将间隙调整至0.3—0.5mm即可。例

　　如剪厚6—8mm 钢板时，间隙应控制在0.3—0.4mm，剪厚板时往上限靠。

　　如剪切时钢板温度处于蓝脆区，或需带温剪切的钢板温度太低，如切边量不够时都

　　会引起剪裂。处理方法：根据钢种控制剪切温度。另外，将切边量控制在35—60mm。

　　斜刃剪切机倾斜角的大小，直接影响着剪切力的大小以及剪切质量的好坏。倾斜角

　　越大，剪切力越小，但与此同时，剪切时产生的侧向推力也大，以至被剪切轧件可能被

　　推出。因此，最大倾斜角受到轧件与剪刃间摩擦条件的限制，当倾斜角大于最大许用值

　　时，钢板就会从刀口中滑出没办法实现剪切。因此，倾斜角的实际选用值是有一定的范围

　　的。另外，倾斜角的大小对剪切质量也有影响，当倾斜角很大时，剪切断面会产生撕裂

　　现象，轧件也产生比较大的变形。所以目前，倾斜角的设计倾向于较小值。 倾斜角的

　　上下刀刃的侧向间隙也直接影响剪切质量。侧向间隙选取正确，可以使剪切面与带

　　材表面成九十度直角。侧向间隙的大小与被剪切的材质和带厚有关。刀刃侧向间隙为板

　　带材厚度的7～10%，剪切面接近垂直，因此，一般选取刀刃的侧向间隙为板带材的厚度

　　的5～10%。所以，本剪切机的侧向间隙为：（5～10%）h=10%×25=2.5毫米。

　　许多文献对剪切过程的分析都是将剪切力看作是纯剪切力，实际上，斜刃刀片剪切

　　机剪切板带材时，会使被剪切金属弯曲而产生弯曲抗力以及局部的碗形弯曲里等。此外，

　　还有一些因素比如剪切断面、切入深度以及分离面的摩擦力等，对剪切力也有影响。下

　　x——剪切面到压板中心之间的距离与被剪切板带材厚度的比值，初步计算时可以

　　剪切时为了尽最大可能避免板带尾部翘起，一般都设有压板装置。压板装置有弹簧式、液压式、

　　气动-液压式和氯丁橡胶管胀压式等。压紧装置与剪刃的动作连锁，比剪刃约提前2°～

　　在此次设计中，上剪刃和压板设计在一起用同一套油缸来来控制，所以上剪刃的

　　压力相当于压板的压力，但是它的力必须比下剪刃的剪切力大。所以，取上剪刃和压板

　　剪切力以85吨计算；剪切次数是12次/分，每次5秒；板厚以25毫米计算；重叠量是