馬偉峰

（東北輕合金有限責(zé)任公司機(jī)電公司，哈爾濱 150060）

1 引言

碎邊機(jī)剪刃是我公司破碎鋁箔用的刀具，碎邊機(jī)工作時(shí)兩組裝有剪刃的滾筒作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，需剪碎的鋁箔在兩個(gè)滾筒間通過(guò)時(shí)，被兩個(gè)滾筒上均布的剪刃相互嚙合剪斷，從而達(dá)到切碎鋁箔的目的。在做剪切工作時(shí)，滾筒上的剪刃易磨損，需定期更換。由于剪刃的外形不規(guī)則且淬火硬度高，因此，給加工帶來(lái)很大的難度。

2 剪刃設(shè)計(jì)分析

碎邊機(jī)工作原理如圖1 所示，碎邊機(jī)剪刃根據(jù)其工作時(shí)的嚙合特點(diǎn)設(shè)計(jì)成正反兩種方向，現(xiàn)以其中之一為例加以說(shuō)明。

圖1 工作原理

圖2為碎邊機(jī)所用剪刃的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，從該剪刃的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖中可知，此剪刃的外輪廓為140mm×45.3mm×21mm，呈不規(guī)則形狀，其中起剪切作用的部分為R85mm 圓弧處，圖中設(shè)計(jì)要求剪刃弧面的表面粗糙度達(dá)Ra0.8。

為了提高剪刃的強(qiáng)度，剪刃的設(shè)計(jì)材質(zhì)選為T8，此材料為碳素工具鋼，淬火、回火熱處理后具有較高的硬度及耐磨性，適合于制造切削刃口等工具。此剪刃的熱處理后的淬火硬度設(shè)計(jì)要求為55～60HRC。

通過(guò)剪刃的設(shè)計(jì)分析可以看出，此剪刃外形復(fù)雜、表面光潔度要求較高、淬火硬度大，機(jī)械加工時(shí)的難度非常大。

3 剪刃加工工藝分析

圖2 剪刃

為了實(shí)現(xiàn)此剪刃的機(jī)械加工，其加工工藝流程編制如下：（1）刨：粗加工各面，各面均留精加工余量1mm。（2）熱處理：整體淬火、回火，硬度55～60HRC。（3）平磨：磨削各直面處，達(dá)圖紙表面粗糙度及精度要求。（4）外磨：磨削R85.41 圓弧面，達(dá)圖紙表面粗糙度及精度要求。

從工藝流程中可以看到，剪刃由于淬火硬度較高，熱處理后無(wú)法進(jìn)行常規(guī)的刀具切削精加工，因此由磨床進(jìn)行熱處理后的磨削精加工。剪刃的工作面為R85.41 圓弧面，因此其關(guān)鍵部位加工在第四道工序外磨上。

要實(shí)現(xiàn)R85.41 圓弧面的外磨加工，必須按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)一個(gè)專用胎具，此專用胎具需具有既能實(shí)現(xiàn)磨削R85.41 圓弧面、又能實(shí)現(xiàn)磨削后圓弧處尺寸測(cè)量的特點(diǎn)。

4 剪刃胎具設(shè)計(jì)

此剪刃的工作面為一段R85.41的圓弧面，其外形呈不規(guī)則形狀，按常規(guī)方法進(jìn)行外磨精加工無(wú)法正常裝夾，更不能實(shí)現(xiàn)磨削加工。因此需設(shè)計(jì)加工一套專用胎具，能將剪刃半成品固定在胎具上，然后將胎具裝夾在外磨機(jī)床上，從而完成剪刃上R85.41 圓弧的精加工。

為了實(shí)現(xiàn)此剪刃R85.41 圓弧面的磨削精加工及加工后的測(cè)量，受原設(shè)備上裝夾剪刃用的滾筒結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，將胎具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成如圖3 所示，它主要由基體、調(diào)整墊、壓板組成。由于需外圓磨削加工的只是R85.41 圓弧的一部分，為了實(shí)現(xiàn)磨削后的正常測(cè)量，將胎具設(shè)計(jì)成每次可磨削剪刃數(shù)量為偶數(shù)。為了提高加工效率，將一次磨削的數(shù)量設(shè)計(jì)成6 件（兩組）。

圖3 夾具裝配

此套胎具的核心部分是基體，其結(jié)構(gòu)如圖4 所示，基體的外形設(shè)計(jì)成階梯狀圓柱體，其φ157×140 部分為裝夾剪刃部分，長(zhǎng)度與剪刃長(zhǎng)度相同（為140mm），φ157 四周均布6個(gè)47mm 寬通槽，槽與軸徑所成角度為15°，與剪刃的工作傾斜角度相吻合，每個(gè)通槽內(nèi)設(shè)計(jì)有4個(gè)固定剪刃用螺紋孔，在基體的一端設(shè)計(jì)出一個(gè)φ50×60的圓柱部分，用于在外磨磨削加工時(shí)裝夾胎具。

圖4 基體

為了使剪刃能夠定位牢固、準(zhǔn)確，特設(shè)計(jì)了如圖5 所示結(jié)構(gòu)的壓板，此壓板的長(zhǎng)度與基體剪刃長(zhǎng)度一致，為140mm，與軸徑所成角度也設(shè)計(jì)成15°，這樣可以更好地與所磨剪刃外形相配合。壓板的寬度設(shè)計(jì)成39mm，小于剪刃厚度45mm，以避免在磨削時(shí)砂輪先接觸到壓板。在壓板與基體通槽相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)計(jì)有螺栓把合孔，從而起到壓緊剪刃、防止剪刃在磨削時(shí)發(fā)生移動(dòng)的作用。為了夾緊剪刃和調(diào)整剪刃在磨削時(shí)的相對(duì)位置，使其在磨削后外形尺寸一致，在胎具基體的通槽內(nèi)底部和側(cè)面設(shè)計(jì)并放置如圖6 所示的調(diào)整墊板。

圖5 壓板

圖6 調(diào)整墊板一、二

5 剪刃胎具加工

剪刃磨削用胎具的加工主要是胎具基體部分的加工，基體加工能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求是剪刃磨削成敗的關(guān)鍵，基體上6個(gè)放置剪刃用斜槽的加工至關(guān)重要，加工后必須確保各斜槽在軸上分布均勻且深度相同，從而保證裝夾磨削后各剪刃的尺寸一致，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。其工藝流程如下：（1）按圖設(shè)計(jì)尺寸車好外圓及各端面，兩端打頂尖孔；（2）劃斜槽外形參考線、軸中心線；（3）用分度盤銑削加工各斜槽至圖設(shè)計(jì)尺寸精度；（4）劃各斜槽內(nèi)把合螺紋孔線；（5）鉆孔各把合螺紋底孔并套絲。

6 胎具工作原理

在剪刃進(jìn)行磨削前，將待磨削剪刃放入胎具各斜槽中，利用調(diào)整墊板對(duì)剪刃進(jìn)行相對(duì)位置的調(diào)整后，裝入壓板，用螺栓、墊圈初步固定，以此類推進(jìn)行其余剪刃的裝夾。6個(gè)剪刃都裝夾完畢后，再一次進(jìn)行各剪刃間相對(duì)位置的調(diào)整，確保剪刃磨削后外形尺寸相同。調(diào)整結(jié)束后，緊固各螺栓，將胎具裝夾在外磨機(jī)床上，便可進(jìn)行剪刃的R85.41的圓弧面的正常外磨精加工。

7 結(jié)語(yǔ)

碎邊機(jī)剪刃實(shí)現(xiàn)圓弧面的磨削精加工，其胎具起著關(guān)鍵性的作用，合理的胎具設(shè)計(jì)為工件實(shí)現(xiàn)加工做好了鋪墊。由此可見(jiàn)，在機(jī)械加工業(yè)，胎夾具設(shè)計(jì)的成敗與加工密不可分。此次胎夾具的設(shè)計(jì)成功，為我們今后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，也可供同行借鑒。