文/楊慶高·常州曠達(dá)威德機(jī)械有限公司

一種封頭機(jī)械剪圓的自動(dòng)化設(shè)備

文/楊慶高·常州曠達(dá)威德機(jī)械有限公司

楊慶高，副總經(jīng)理，主管公司封頭的生產(chǎn)、技術(shù)和設(shè)備工作，曾領(lǐng)銜主持公司主要大型成形設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試和試運(yùn)行工作，取得了多項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利。

隨著封頭行業(yè)的蓬勃發(fā)展，一種新型的封頭圓片剪圓機(jī)正逐步得到應(yīng)用，由于其采用的是機(jī)械剪圓，使用上下滾刀剪切，屬冷加工范疇，基本克服了等離子切割的所有弊端，是一種高效、環(huán)保、節(jié)能和優(yōu)質(zhì)的剪圓方式。

生產(chǎn)流程及加工優(yōu)勢(shì)

封頭下料剪圓生產(chǎn)線(xiàn)工序流程

⑴剪板。將鋼板剪角，剪去鋼板邊緣的老邊。

⑵焊接。將兩塊或多塊鋼板先預(yù)組對(duì)點(diǎn)焊后進(jìn)行正式焊接，焊接方式分等離子焊接和自動(dòng)埋弧焊接，等離子焊接最厚達(dá)8mm，其他板厚則需用埋弧自動(dòng)焊接。

⑶剪圓。使用自動(dòng)化機(jī)械剪圓設(shè)備進(jìn)行剪切，方便高效。

⑷沖壓。用6600t雙動(dòng)油壓機(jī)進(jìn)行沖壓，所用模具分上模和下模以及壓邊圈，上模分橢圓和碟形等不同形狀，下模和壓邊圈是AB模，即帶有臺(tái)階的模具，主要是加大沖壓拖動(dòng)的阻力，減少鼓包和起皺的產(chǎn)生。

⑸坡口。利用等離子坡口機(jī)將封頭的端口毛邊與坡口切齊，然后根據(jù)封頭圖紙要求的總高值進(jìn)行最終切齊，同時(shí)將坡口角度切出，方便以后和筒體的對(duì)接。

⑹旋壓修正。坡口工序完成后，封頭尺寸反彈一般會(huì)略大于圖樣值，用旋壓機(jī)進(jìn)行少量的旋壓修正即可滿(mǎn)足圖樣的要求。

⑺研磨。將坡口后的毛邊磨平磨亮且進(jìn)行倒角。

⑻探傷。使用射線(xiàn)（RT）和表面滲透(PT）來(lái)檢驗(yàn)焊縫的質(zhì)量，如有缺陷及時(shí)返修后再使用射線(xiàn)和表面滲透進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。

⑼酸洗。將封頭表面的灰塵和油污洗凈，且同時(shí)對(duì)不銹鋼表面進(jìn)行鈍化處理，以提高其耐腐蝕性。

⑽檢查。對(duì)封頭的所有尺寸和外觀以及資料進(jìn)行驗(yàn)收確認(rèn)。

⑾入庫(kù)。將檢查好的封頭集中放到成品倉(cāng)庫(kù)等待包裝發(fā)貨。

封頭機(jī)械剪圓優(yōu)勢(shì)

封頭制作的材料主要分不銹鋼類(lèi)和碳鋼類(lèi)。不銹鋼類(lèi)分普通不銹鋼（304、316等）和特材不銹鋼（鎳基合金、雙相鋼等）；碳鋼類(lèi)分普通碳鋼（Q235B）、低合金鋼（Q345R）、高合金鋼（WH590E）和鉻鉬鋼（15CrMoR），特材不銹鋼和高合金鋼以及鉻鉬鋼要盡量采用冷加工機(jī)械剪圓，這樣就不會(huì)改變切口的材料性能，不會(huì)掛渣。

由于設(shè)備和技術(shù)的限制，目前封頭圓片的切割基本都是用等離子切割，切割時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量煙霧，且伴有較高噪聲，切割后掛渣和毛刺嚴(yán)重，需砂輪打磨去除，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度較大。如打磨不徹底會(huì)導(dǎo)致封頭沖壓時(shí)的拉傷，且會(huì)加劇模具的損壞。同時(shí)切割的高溫使切割面周?chē)匿摪逍阅芰踊?，增加沖壓難度。雖然也可用激光切割或水切割，但高昂的設(shè)備購(gòu)置經(jīng)費(fèi)和較高的日常消耗，使其在封頭行業(yè)中實(shí)際應(yīng)用很少。機(jī)械剪圓使用上下滾刀剪切，屬冷加工范疇，基本全部克服了上述等離子切割的所有弊端，是一種高效、環(huán)保、節(jié)能和優(yōu)質(zhì)的剪圓方式。

自動(dòng)化設(shè)備工作原理

如圖1所示，首先根據(jù)圓片規(guī)格大小設(shè)定機(jī)架9的位置，開(kāi)動(dòng)機(jī)架移動(dòng)裝置10將機(jī)架開(kāi)到位，開(kāi)動(dòng)機(jī)架旋轉(zhuǎn)油缸7將機(jī)架旋出，將八角料放到尼龍萬(wàn)向輪平臺(tái)8上，往機(jī)架中推入，開(kāi)動(dòng)對(duì)中心裝置6將八角料調(diào)中，將上夾緊油缸14加壓至5MPa，緊接著根據(jù)板厚調(diào)整上刀盤(pán)上下調(diào)節(jié)裝置5，開(kāi)動(dòng)上減速機(jī)和電動(dòng)機(jī)裝置2和下減速機(jī)和電動(dòng)機(jī)裝置1，開(kāi)動(dòng)剪廢料裝置3，再接著開(kāi)動(dòng)機(jī)架旋轉(zhuǎn)油缸將機(jī)架旋入到位，轉(zhuǎn)動(dòng)八角料，當(dāng)其一個(gè)角旋入旋轉(zhuǎn)中的上下剪刀口，順勢(shì)被剪刀帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，交替實(shí)施壓入變形和剪切滑移，逐步按圓形軌跡將八角料剪斷，最后開(kāi)動(dòng)機(jī)架旋轉(zhuǎn)油缸將機(jī)架旋出，松開(kāi)上夾緊油缸，把剪好的圓片移動(dòng)到尼龍萬(wàn)向輪平臺(tái)上用行車(chē)吊走，至此整個(gè)剪圓工作完成。

圖1 剪圓機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

自動(dòng)化設(shè)備剪圓原理

圖1中，上剪刀13逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，下剪刀12順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，將八角狀圓片邊緣壓入上下旋轉(zhuǎn)的剪刀口后，順勢(shì)被剪刀帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，逐步按圓形軌跡剪斷。剪切進(jìn)程是由壓入變形和剪切滑移兩個(gè)期間組成，其本質(zhì)是金屬塑性變形的進(jìn)程，當(dāng)上下剪刀剛接觸鋼板時(shí)，剪刀邊開(kāi)始?jí)喝脘摪?，由于剛開(kāi)始?jí)毫較小，小于鋼板自身的抗剪能力，因而鋼板只能發(fā)生部分塑性變形，故這一期間稱(chēng)為壓入變形期間，隨著鋼板被上下旋轉(zhuǎn)的剪刀壓著繼續(xù)往里移動(dòng)，鋼板壓入變形增大，壓力P也不斷增大，當(dāng)剪切壓入到一定的深度，鋼板的部分壓入變形阻力與剪切面的剪切力達(dá)到持平，剪切進(jìn)程處于由壓入變形間斷過(guò)渡到剪切滑移期間的臨界狀況，當(dāng)剪切力大于鋼板自身的抗剪能力時(shí)，鋼板沿著剪切面發(fā)生相對(duì)滑移，開(kāi)始了真實(shí)的剪切，這一期間被稱(chēng)作剪切滑移期間。在這期間，因?yàn)榧羟忻娌粩嘧冃。羟袘?yīng)力也不斷變小，直到鋼板被剪斷為止，完成一個(gè)剪切進(jìn)程。

自動(dòng)化設(shè)備電氣原理

人機(jī)界面是通過(guò)觸摸屏操作，傳輸?shù)絇LC進(jìn)行控制（圖2），觸摸屏主要完成操作中的各種開(kāi)關(guān)量輸入（如機(jī)架前進(jìn)、后退）和數(shù)字設(shè)定（對(duì)中心數(shù)值以及設(shè)備狀態(tài)反饋，如機(jī)架前限、后限）。PLC主要完成觸摸屏各個(gè)指令的接受和設(shè)備上各個(gè)傳感信號(hào)的輸入以及對(duì)電機(jī)、電磁閥等控制指令的發(fā)出，其本身自帶CPU，可進(jìn)行各種復(fù)雜計(jì)算后下達(dá)準(zhǔn)確的動(dòng)作指令。上剪刀13和下剪刀12是采用雙速電機(jī)先慢后快的啟動(dòng)模式。圖3為設(shè)備工作電氣原理圖。機(jī)架的本體移動(dòng)控制是通過(guò)變頻控制，附帶剎車(chē)控制和報(bào)警控制，分快速和慢速，快接近目標(biāo)位置前100mm處自動(dòng)由快速轉(zhuǎn)成慢速，確保定位精度和安全，內(nèi)含過(guò)載報(bào)警和控制功能。

圖3 電氣原理圖

自動(dòng)化設(shè)備液壓原理

圖4為自動(dòng)化設(shè)備液壓原理圖，開(kāi)動(dòng)油泵2，液壓油經(jīng)過(guò)過(guò)濾器1進(jìn)入油泵入口后從出口打出，當(dāng)油泵溢流卸荷控制電磁閥16斷電時(shí)，油泵溢流卸荷閥15處于卸荷狀態(tài)，油泵出口打出的液壓油通過(guò)油泵溢流卸荷閥流入油箱，此時(shí)泵壓力表3顯示壓力幾乎為0，如需要壓緊油缸9或旋轉(zhuǎn)油缸10運(yùn)動(dòng)時(shí)，油泵溢流卸荷控制電磁閥得電，油泵溢流卸荷閥處于溢流狀態(tài)，此時(shí)泵壓力表就會(huì)顯示設(shè)定的工作壓力。油泵出口的高壓油會(huì)通過(guò)單向閥4流入到壓緊油缸電磁換向閥5和旋轉(zhuǎn)油缸電磁換向閥14的P口，等待壓緊油缸電磁換向閥和旋轉(zhuǎn)油缸電磁換向閥的得電動(dòng)作后高壓油流經(jīng)壓緊油缸液壓鎖6或旋轉(zhuǎn)油缸液壓鎖13來(lái)驅(qū)動(dòng)油缸伸縮。壓緊油缸安全閥7和旋轉(zhuǎn)油缸安全閥12對(duì)油缸起到保護(hù)作用。

圖4 液壓原理圖

結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)封頭機(jī)械剪圓自動(dòng)化設(shè)備的生產(chǎn)流程，操作方法，工作原理，電氣、液壓原理，特點(diǎn)與性能說(shuō)明了該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)。闡明了該款機(jī)械剪圓機(jī)的自動(dòng)化設(shè)備性能卓越，安全方便，性能可靠，可適合大批量剪圓，為后續(xù)的深加工提供強(qiáng)有力的保障。