一种剪板机刀片的加工方法及其安装工艺与流程

本发明涉及剪板机加工技术领域，更具体地说，涉及一种剪板机刀片的加工方法及其安装工艺。

背景技术：

剪板机用于金属板材的剪切，剪板机的剪切动力来源于液压传动或机械传动，剪板时，必须根据被剪切金属板材的剪切强度和金属板材的厚度调整上刀片刃口和下刀片刃口之间的间隙，并要保持间隙的均匀一致，如果间隙不同或者刀片自身有一定的变形，在进行板材剪切时，很容易造成切口不均匀、板材变形以及刀片崩刃等情况发生。

现有技术中造成刀具损坏的最基本原因主要有两个，一方面是刀片自身综合性能差，使用时易变形或者是崩刃；另一方面是剪板机的安装过程对刀具性能造成的影响。

剪板机所使用刀片，一般要求具有较高的硬度和耐磨性能。如果硬度不足，很难进行板材剪切，容易在剪切过程中发生变形和崩刃。对于剪板机刀片，影响刀片性能的主要因素是其加工制造工艺，包括材料的选择、锻打工艺、热处理工艺等，不同的处理过程，均会对刀片的性能造成较大的影响。

在剪板机的安装过程中，对于刀具后续使用寿命影响较大的是机架及下刀座的组装工艺，机架是整个装置的承载部分，机架两侧的墙板用于安装上刀架，如果机架在焊接安装过程中存在较大的内应力，那么在刀片工作时，受到剪切力的影响，会严重影响到刀片的使用稳定性，容易产生崩刃现象；此外，若机架安装不合格，剪板机在上下刀片剪切作用时，受到板材内应力、上下和前后剪切力和剪切塑性弹性变形等共同影响，形成的板料剪切边缘并不是与刀具边缘完全相同，而是变形的曲线。

刀片及加工板材的形变之所以会受到剪板机的安装过程的影响，主要原因在于剪板机长度较大，一般在2m以上，导致变形难以控制。例如剪板机中的压料座，其长度大，厚度小，焊接时，刀座中部很容易出现内拱或外凸现象，而挡料板与压料座连接，可能会影响其挡料准确度；同时会使墙板形变，进而影响刀具的形状。当然，这种现象的外部表现并不是很突出，但对于安装要求而言，可能是严重的偏离了标准。

综上所述，无论是刀片本身的加工工艺，还是刀片所应用到的剪板机的安装过程，都会影响到板材的剪切精度，同时会影响到刀片和设备的使用寿命。因此，如何合理的设计刀片和剪板机加工时的各种工艺，使刀片能够克服现有技术中存在的各种问题，是目前所面临的主要难题。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中板材剪切精度差、剪板机刀片易变形崩刃的不足，提供了一种剪板机刀片的加工方法及其安装工艺。本发明的刀片硬度高，耐磨性好，同时对剪板机的安装工艺做了优化，降低了刀片自身性能和刀片在剪板机上的安装工艺对剪板效果的影响，提高了板材剪切口的平直度，延长了刀具的使用寿命。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种剪板机刀片的加工方法，采用9GrSi工具钢下料，9GrSi包括的组分及重量含量为C：0.86～0.90％，Mn：0.38～0.5％；Cr：1.00～1.22％，Si：1.3～1.5％，Ni：0.14～0.16％，Cu：0.07～0.13；其余为Fe和不可避免杂质；其加工步骤为：

步骤1、采用9GrSi材料进行下料，然后锻打成刀片毛坯；

步骤2、把毛坯进行退火，退火温度810～850℃，保温3～4小时，然后随炉冷却；

步骤3、对冷却后的刀片进行刨削加工，然后在机床进行加工，并在刀片上打孔；

步骤4、进行淬火处理，然后在180～200℃进行两次回火，每次回火保温1～1.2小时，回火后硬度为52～54HRC；

步骤5、对刀片精磨处理。

作为本发明更进一步的改进，步骤4中淬火工艺为：在加热炉中把刀片加热至840～860℃，保温3.5～4小时；油冷，或放入210～220℃硝盐浴保温30～35分钟，然后空冷。

本发明的一种剪板机刀片的安装工艺，在剪板机上安装如权利要求1～2所述的刀片，具体安装工艺为：

步骤一、在两个墙板之间焊接支撑梁、压料座，形成机架；

步骤二、在机架上安装刀架、油缸、回程缸、挡料架；在压料座上安装压料缸；所述刀架上安装有刀片，刀架上的安装面为螺旋面，通过压紧螺栓把刀片压紧在螺旋面上；

步骤三、焊接托架，把焊接好的托架吊装到机架的墙板上，并调整好托架的位置；

步骤四、在主支板与第一墙板的结合处点焊定位；然后对辅助支板与第二墙板的结合处进行点焊定位；然后依次对主支板与第二墙板、辅助支板与第一墙板在结合处点焊定位；

步骤五、在托架的工作台上安装下刀座机构，调整好下刀座机构中下刀体的直线度；

步骤六、按照步骤四中的对角焊接顺序进行第一层焊接，焊接完毕后，检测并调节下刀体的直线度，按照第一层焊接顺序进行第二层焊接，通过第二层焊接进行形变调整；

步骤七、完成操作装置、液压管路、配电线路的安装，最后调整刀片与下刀体的间隙。

作为本发明更进一步的改进，步骤一中在焊接压料座过程中，先对压料座与机架进行点焊定位，然后进行第一层焊接；焊接后检测压料座中上座板的直线度，利用第二层焊接进行形变调整。

作为本发明更进一步的改进，步骤一中点焊顺序为：从外侧点焊第一墙板与上座板的结合处，然后从外侧点焊第二墙板与上座板的结合处；再从内测点焊第一墙板与上座板的结合处，然后点焊第二墙板与上座板的结合处。

作为本发明更进一步的改进，步骤一中的第一层焊接中，采用交错式焊接方法对墙板外侧部分进行焊接，

作为本发明更进一步的改进，在利用第二层焊接进行形变调整时，若上座板外凸，则在墙板内侧进行第二层焊接；若上座板内拱，则在墙板外侧进行第二层焊接。

作为本发明更进一步的改进，步骤二中所述刀架安装在刀架摆轴上，通过油缸和回程油缸驱动刀架绕刀架摆轴摆动。

作为本发明更进一步的改进，步骤三中所述托架主要由工作台、主支板和辅助支板组成，焊接时，先在工作台上焊接刀座调节板，再将工作台、主支板和辅助支板焊接在一起，焊接后的工作台位于水平位置。

作为本发明更进一步的改进，步骤五中所述下刀体固定在下刀座上，该下刀座通过外拉螺栓和内抵螺栓与刀座调节板连接，通过外拉螺栓和内抵螺栓调节下刀体的直线度。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种剪板机刀片，采用9GrSi工具钢材料，通过对工艺的控制，所加工刀片具有较高的硬度和耐磨性能，避免了使用时变形、崩刃现象的产生，能够延长刀具的使用寿命；

(2)本发明的一种剪板机刀片的安装工艺，一方面对刀片的加工方法进行改进，提高刀片性能；另一方面对剪板机的安装工艺进行改进，并且用螺栓把刀片压紧在螺旋面上，降低了刀片的自身缺陷和设备的安装工艺对剪板机使用时的影响，延长了刀具的使用寿命，获得了较好的剪切效果；

(3)本发明的一种剪板机刀片的安装工艺，采用交错式焊接方法对压料座进行焊接，更利于焊接热变形的相互矫正；如果是先进性一侧焊接在进行另一侧的焊接，由于整条焊缝较长，可能会出现整体形变，而且难以矫正；而采用交错式焊接方法，由于中间存在间断部分，焊缝相对较短，一方面形变量较少，另一方面在交错焊接过程中能够相互进行热变形矫正，有助于焊接质量的提高；此外，利用二层焊接进行内拱或外凸形变的调节，大大降低了上座板存在的应力，直线度得到保证；

(4)本发明的一种剪板机刀片的安装工艺，在进行托架的焊接时，采用对角焊接工艺，有助于消除形变错位；每次进行对角焊时，均是先焊接主支板，主支板对工作台起主要支撑作用，辅助支板只是进一步提高结构强度，因此，必须是先焊接主支板，确保其位置准确性和结构稳定性，进而保证工作台下刀座的位置精度，提高整体焊接质量。

附图说明

图1为剪板机的安装流程图；

图2为剪板机的截面结构示意图；

图3为剪板机上墙板的分布位置示意图；

图4为压料座的结构示意图；

图5为交错式焊接方法示意图；

图6为刀架的结构示意图；

图7为图6中的A向视图；

图8为托架的结构示意图；

图9为下刀座机构的结构示意图；

图10为外拉螺栓与内抵螺栓的位置分布示意图。

示意图中的标号说明：1、机架；11、第一墙板；12、第二墙板；13、刀架；131、刀片；132、压紧螺栓；14、刀架摆轴；15、支撑梁；2、托架；21、工作台；22、辅助支板；23、主支板；24、横板；25、下刀座机构；251、刀座调节板；252、进料支板；253、下刀座；254、下刀体；255、外拉螺栓；256、内抵螺栓；26、加强板；3、压料座；31、上座板；32、压料连接板；33、压料缸。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例的一种剪板机刀片的加工方法，采用9GrSi工具钢下料，9GrSi包括的组分及重量含量为C：0.86％，Mn：0.38％；Cr：1.14％，Si：1.3％，Ni：0.16％，Cu：0.09％，其余为铁和不可避免杂质；其加工步骤为：

步骤1、采用上述配比的9GrSi材料进行下料，然后锻打成刀片毛坯；

步骤2、把毛坯进行退火，退火温度840～850℃，保温3.5小时，然后随炉冷却；

步骤3、对冷却后的刀片进行刨削加工，然后在机床进行加工，并在刀片上打孔，用于安装压紧螺栓；

步骤4、把加工后的刀片进行淬火处理，采用等温淬火工艺，在加热炉中把刀片加热至855～860℃，保温3.5小时；然后放入215～220℃硝盐浴保温30分钟，然后空冷，完成淬火；把淬火后的刀片进行第一次回火，回火温度190～200℃；保温1小时，回火后硬度为58HRC；然后进行第二次回火，回火温度185～190℃；保温1.1小时，回火后硬度为58HRC。

步骤5、对刀片精磨处理。

本发明中铬(Gr)能增加钢的淬透性并有二次硬化作用，可提高钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆；硅(Si)能够提高钢的淬透性，对于提高刀片的强度有显著作用；锰(Mn)是钢材中重要合金元素，可形成含锰的合金渗碳体，能降低珠光体转变时候合金渗碳体的形核和长速，提高淬透性。通过回火处理，消除了应力集中现象，避免裂纹的产生；采用等温淬火方法，能够使刀片获得较高的硬度和韧性。

实施例2

本实施例的一种剪板机刀片的加工方法，采用9GrSi工具钢下料，9GrSi中碳重量含量为0.88％，铬重量含量为1.18％，硅重量含量为0.9％，锰重量含量为0.45％，其与为铁和不可避免杂质，其加工步骤为：

步骤1、采用上述配比的9GrSi材料进行下料，然后锻打成刀片毛坯；

步骤2、把毛坯进行退火，退火温度850℃，保温3小时，然后随炉冷却；

步骤3、对冷却后的刀片进行刨削加工，然后在机床进行加工，并在刀片上打孔，用于安装压紧螺栓；

步骤4、把加工后的刀片进行淬火处理，采用等温淬火工艺，在加热炉中把刀片加热至855～860℃，保温3.5小时；然后放入210～220℃硝盐浴保温30分钟，然后空冷，完成淬火；把淬火后的刀片进行第一次回火，回火温度180～200℃，保温1小时，回火后硬度为58HRC；然后进行第二次回火，回火温度190～200℃，保温1.1小时，回火后硬度为57HRC。

步骤5、对刀片精磨处理。

实施例3

结合图2，剪板机一般包括由两个墙板及支撑梁组成的机架、与墙板相连的压料座、刀架、油缸等，虽然结构较为常规，但是其安装过程对于设备的使用寿命影响较大，本实施例提供了一种剪板机刀片的安装工艺，如图1，其具体过程为：

步骤一、在两个墙板之间焊接支撑梁15、压料座3，形成机架1。

如图3所示，墙板包括第一墙板11和第二墙板12，先将两个墙板用机架固定，然后焊接支撑梁15，然后焊接压料座3。在压料座3焊接过程中，先对压料座3与机架1进行点焊定位，即把压料座3固定在两个墙板之间，然后进行第一层焊接；焊接后检测压料座3中上座板31的直线度，利用第二层焊接进行形变调整。

如图4所示，压料座3主要由上座板31和压料连接板32组合而成，两者形成T型结构，其中，压料连接板32主要是用来安装压料机构，而上座板31则是用来固定压料连接板32，使其固定在机架上。上刀座常常是安装在机架上靠近上座板31的位置，如果上座板31焊接时形变较大，会使整个机架都存在应力集中现象，导致结构强度不足，在使用时，很容易产生裂纹；对剪切效果影响较大，甚至可能会出现刃裂现象，严重影响刀具和设备使用寿命。因此，需要利用第二层焊接拉保证整体的焊接质量。

值得说明的是，在利用第二层焊接进行形变调整时，若上座板31外凸，即上座板31中部向偏离机架的一侧凸出，则在墙板内侧进行第二层焊接，且焊脚可向上座板31一侧偏移；若上座板31内拱，即上座板31中部向靠近机架的一侧凹陷，则在墙板外侧进行第二层焊接。第二层焊接后会增加焊脚的铺口面积，由于焊接位置的不同，达到从不同方向矫直上座板31的目的，从而让保证焊接质量。

此外，在进行第二层焊接前，若上座板31形变量较大，可对支撑梁15进行二层焊接。支撑梁15的主要作用是加强结构强度，而且与压料座3分布在机架的前后两侧，在形变较大的情况下，单纯的通过对压料座3的焊缝调节难以使其恢复形状，而通过对支撑梁15的二层焊接，可以内部应力得到调节，有助于应力的释放，减少支撑梁对变形的影响。

步骤二、在机架1上安装刀架13、油缸、回程缸、挡料架；在压料座3上安装压料缸33。

所述刀架13安装在刀架摆轴14上，通过油缸和回程油缸驱动刀架13绕刀架摆轴14摆动，油缸和回程缸用于驱动刀架13运动，通过刀架13上的上刀体进行板材剪切，该上刀体即为刀片131；结合图6、图7，本实施例中刀架13上的安装面为螺旋面，通过压紧螺栓132把刀片131压紧在螺旋面上，无需设置垫板来调整刀片工作面形状，降低了维护难度，同时有助于提高剪切精度。

挡料架上装有挡料板，用于控制板材长度。压料缸33等间距设置在压料座3底部，并通过螺栓固定；在压料缸33的活塞轴上连接有弹簧。压料缸33用于压紧板材，防止在剪切过程中板材错位。如果压料座3存在变形，一方面会在压料过程中会使板材有一定的形变，另一方面会导致墙板产生微弱形变，而刀架13是安装在墙板上，影响加工精度和刀具的使用寿命。

步骤三、焊接托架2，把焊接好的托架2吊装到机架1的墙板上，并调整好托架2的位置。

如图8所示，托架2的主要作用是承载下刀座，主要由工作台21、主支板23和辅助支板22组成。焊接时，先在工作台21上焊接刀座调节板251，再将工作台21、主支板23和辅助支板22焊接在一起，焊接后的工作台21位于水平位置。

主支板23竖直设置，辅助支板22可竖直设置，也可倾斜设置，由于其主要起到辅助支撑作用，没有具体限制。

为了增加结构强度，在主支板23与辅助支板22的底部位置连接有横板24，该横板24能够防止焊接时主支板23和辅助支板22向内部形变，具有一定的热变形支撑作用。

步骤四、步骤三调整好位置后，需要进行点焊定位。由于托架整体尺寸较大，其变形很小，主要形变出现在第一层焊接时的位置偏移而引起的变形，因此，需要在点焊时确定好焊接位置。具体操作时，采用对角焊接方式进行点焊，在主支板23与第一墙板11的结合处点焊定位；然后对辅助支板22与第二墙板12的结合处进行点焊定位；然后依次对主支板23与第二墙板12、辅助支板22与第一墙板11在结合处点焊定位。

步骤五、在托架2的工作台21上安装下刀座机构25，调整好下刀座机构25中下刀体254的直线度。

步骤六、按照步骤四中的对角焊接顺序进行第一层焊接，焊接完毕后，检测并调节下刀体254的直线度，按照第一层焊接顺序进行第二层焊接，通过第二层焊接进行形变调整；

步骤七、完成操作装置、液压管路、配电线路及其余部分的安装，其步骤可按照常规方法进行操作，不再赘述。

本发明通过对组装、焊接工艺的合理安排，把剪板机的各部件安装到一起，而且通过二层焊接工艺的相互作用降低了形变和内应力，从而克服焊接安装时刀座变形的难点，提高了焊接质量，消除了剪板刀具使用时的形变及应力集中现象，延长了刀具和设备的使用寿命。

实施例4

本实施例的一种剪板机刀片的安装工艺，其基本过程与实施例3相同，其不同之处在于：步骤一中点焊顺序为：从外侧点焊第一墙板11与上座板31的结合处，然后从外侧点焊第二墙板12与上座板31的结合处；再从内测点焊第一墙板11与上座板31的结合处，然后点焊第二墙板12与上座板31的结合处。

实施例5

结合图5，本实施例的一种剪板机刀片的安装工艺，其基本过程与实施例4相同，其不同之处在于：步骤一中的第一层焊接中，采用交错式焊接方法对墙板外侧部分进行焊接，交错式焊接顺序为：

A、在第一墙板11与上座板31的上、下结合点焊接，然后焊接第二墙板12与上座板31的中部结合点；

B、焊接第一墙板11与上座板31的中部结合点；

C、焊接第二墙板12与上座板31的上、下结合点。

先在一侧墙板的位置①处进行焊接，中间形成间隔点；然后在另一侧的墙板位置②处进行焊接，与位置①处焊接形成互补；然后在位置③处进行焊接，最后焊接位置④处，该方式既能缩短焊缝，减少热变形，又能够使两侧的热变形相互抵消，获得较好的焊接质量。

如果是先进行一侧焊接再进行另一侧的焊接，由于整条焊缝较长，可能会出现整体形变，而且难以矫正；而采用交错式焊接方法，由于中间存在间断部分，焊缝相对较短，一方面形变量较少，存在一定的冷却收缩时间；另一方面在交错焊接过程中能够相互进行热变形矫正，有助于焊接质量的提高。

实施例6

本实施例的一种剪板机刀片的安装工艺，其基本过程与实施例5相同，其不同之处在于：

结合图8，在步骤三中进行托架的焊接时，为了保证主支板23的结构强度，在主支板23与工作台21之间焊接有加强板26，主支板23、工作台21与加强板26之间形成一个三角结构。

在具体焊接时，焊接完主支板23后，调整好加强板26的位置，可设置其与主支板23的夹角为38°，也可设置为30～48°内的其他角度值，没有具体限制；然后把加强板26点焊定位，再对两条来接缝进行焊接。

由于要起到强度支撑作用，而且与工作台21连接，所以需要角度在30～48°之间，如果角度过大，所能分担的横向承载分力变大，而纵向承载分力变小，所能起到的稳定支撑作用不大，因此要对角度做出限制。

具体使用时，还可采用两块分板的形式作为结构加强板，但采用分板的焊接过程较为麻烦，不容易控制整体形变，因此，操作较为繁琐，难以达到预期效果，具体使用时可根据需要选择加强板的结构形式。

实施例7

本实施例的一种剪板机刀片的安装工艺，其基本过程与实施例6相同，其不同之处在于：

结合图9、图10，步骤五中下刀体254固定在下刀座253上，下刀座253上部固定有进料支板252，刀座调节板251焊接在工作台21上表面，该下刀座253通过外拉螺栓255和内抵螺栓256与刀座调节板251连接。其中，外拉螺栓255能够向右侧拉紧下刀座253；内抵螺栓256能够向左侧抵住下刀座253；通过外拉螺栓255和内抵螺栓256可调节下刀体254的直线度，同时能够调整下刀体254的位置，改变上刀体与下刀体的间距，适应不同厚度板材的剪切。

在步骤六的第二层焊接过程中，需要根据检测结果进行焊脚尺寸的调整，该调整主要体现在主支板23处焊脚尺寸的调整。由于存在辅助支板，在进行第二层焊接时，一般是将焊脚向主支板侧偏移，从而获得较大的铺口面积，即焊脚的外表面面积，从而克服存在的微弱热变形。

本发明通过对刀片加工方法，以及组装、焊接工艺的合理安排，把剪板机的各部件安装到一起，而且通过焊接工艺的相互作用降低了形变和内应力，从而降低了剪板机焊接安装工艺对刀片的影响，提高了焊接质量，克服了刀片自身缺陷和剪板机机架对剪切加工的影响，消除了剪板机刀片使用时的变形、崩刃现象，剪切精度更高，延长了刀具和设备的使用寿命。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。