拉伸机钳口咬合不均匀研究

王文成

(大连汇程铝业有限公司， 辽宁 大连 116600)

拉伸机钳口咬合不均匀研究

王文成

(大连汇程铝业有限公司， 辽宁 大连 116600)

本文详细介绍了拉伸机拉伸过程中出现板材表面钳口咬合不均现象，针对此问题进行的了详细分析，并提出解决方案。实践证明效果良好。

拉伸机； 咬合； 不均匀

0 引言

某公司现场使用的60 MN铝板张力拉伸机是于2010年从意大利DANIELI公司引进，是目前为止国内第3台大吨位的铝板材拉伸机。随之带动了轻合金领域的发展，所以近期，铝合金拉伸板的需求量急剧加大。某公司60 MN的拉伸机承担的任务量也随之加大，因该设备是某公司的重点设备，笔者每天多次到现场进行点检，同时对拉伸后的板材也进行相应考证，由于拉伸机的负荷量加大拉伸机近期出现板材咬合不均匀现象。笔者针对该问题进行分析研究，最终解决了该问题，对后续生产带来了巨大的经济效益。

1 出现问题

60 MN铝板拉伸机近期拉伸板材过程中，在每张板材上均出现钳口咬合不均匀现象，主要表现形式如图1钳口咬合不均匀照片所示。拉伸机的关键要素是钳口咬合均匀，拉伸时同步精度保证在一定公差范围内。此问题的出现公司上下都非常重视，特别是做为专业主管人更是压力较大。

图1 钳口咬合不均匀照片

2 原因分析

在原因分析之前，先介绍拉伸机的组成及工作原理，拉伸机主要有移动夹头、固定夹头、拉伸梁、主拉伸油缸、断带保护系统、液压系统及电控系统组成。工作原理是经过固溶热处理或需要拉伸矫直的板材，由上、下料装置(行车、吸盘吊)将板材放入拉伸机夹头之间的辊式托架上，经过对中，前、后夹头钳口夹紧，并按工艺要求进行拉伸(部分板材通过板材支架矫正)，然后由上、下料装置将板材由上料侧吊出，经检查后送往后部工序进行处理。拉伸机全貌图如图2所示。

图2 拉伸机全貌图

针对现场出现的现象对拉伸机的钳口进行了各项检查：

(1)钳口平整度检查，钳口平整度要求公差在0～0.1 mm范围内。将平尺放在钳口的表面，利用塞尺进行检查钳口的平整度，检查结果如表1所示，经过检查平整度基本都在公差范围内，没有问题，所以平整度导致该问题得可能性可以排除。

(2)上下钳口前后高度检查，检查方法是将钳口全部打开到最大开口度，利用伸缩尺在每对钳口取两个点进行测量并记录，记录数据如下表2所示。

表1 钳口平整度检查记录表 单位：mm

表2 钳口开度测量记录表 单位：mm

(3)原因分析

从表2中数据结果可见拉伸机上下钳口分别存在着外口大、里口小的问题，差值约1 mm左右，说明钳口在夹紧板材时钳口的后半部分先接触到板材表面，同时受力较大，前半部分后接触到板材，受力较小或根本不受力。拉伸过程中钳口的受力分析如图3所示。

图3 拉伸机钳口受力分析图

假设拉伸力为T，在板材夹紧过程中，推杆的推力T通过钳口斜块作用在半月板上，通过作用与反作用力的原理可知，作用在半月板上的力T与半月板作用于钳口的同方向的力F相等。通过力学分析可知F在斜面作用下可以分解为垂直于板材表面的力FS和垂直于半月板斜面的力N，已知钳口与半月板的斜角a=20°。

通过力学公式可推算处作用在板材表面的力

sina=F/N，可导出N=F/sina
cosa=Fs/N，可导出Fs=N.cosa
最终可导出Fs=F.cosa/sina

式中T—拉伸力；Fs—钳口作用于板材的夹紧力；N—半月板作用于钳口斜面的力；a—钳口斜块的倾斜角度；

假设拉伸T为30 MN，已知a=20°，

Fs=30/tg20=30×0.939 7/0.342 0=82.431 0 MN

通过计算作用在板材表面的夹紧力非常大，而板材实际咬合的痕迹根部较深，前端较浅或没有，结合表2的测量数据中和分析后初步可以断定造成钳口咬合不均匀的原因是上下钳口夹紧时外口大、里口小即上下钳口的咬合面不平行造成。为解决钳口不平行的问题，应调整钳口的角度。笔者认真研究了钳口的装配图，拉伸机钳口装配图见图4所示，装配图中三块半月板组合在一起，三块半月板的相接位置分别是图中的A点和B点。为解决上下钳口不行问题，需将上半月板向逆时针方向旋转一定角度。下半月板向顺时针方向旋转一定角度。经过计算上下半月板需各旋转0.7度，用以修正钳口的平行度。

图4 拉伸机半月板旋转图

3 解决措施

通过角度计算，分别在A、B点处增加两块通长的1.5 mm垫片，并把垫片固定在半月板的端头。由于半月板的角度发生变化，使位置锁定键也会有变形，当半月板调整完成后，根据最终的尺寸情况重新配制了新的异形键(异型件要进行磨削)将调整键更换下来。

4 综合效益

通过此次方案的实施，拉伸完成后的板材钳口咬合非常均匀，板材纵向延伸率一致，从而有效的消除了淬火产生的残余应力。截至目前未出现表面咬合不均匀现象。为拉伸机的成品率提高给与有效保证，为公司乃至轻合金领域提供优质拉伸板做出了贡献。

[1] 冯立富，申向东，张伟，邢国平.材料力学[M]西安：陕西科学技术出版社，2001.

[2] 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学[M].北京：高等教育出版社，2002.

Research on the Uneven Bite of Stretcher Jaw

WANG Wen-cheng

This article describes the uneven jaw bite occurred on the plate surface during the stretcher stretching. A detailed analysis is proceeded aiming at this problem, and a solution is proposed. It has been proved good effect.

stretcher； bite； uneven

2015-05-19

王文成(1981-)，男，内蒙古通辽人，工程师，大学本科，主要从事铝合金拉伸板车间设备的技术改造、运行及维护工作，现任大连汇程铝业有限公司设备部长。

TH871

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1003-8884(2015)05-0029-02