拉伸機鉗口咬合不均勻研究

王文成

(大連匯程鋁業有限公司， 遼寧 大連 116600)

拉伸機鉗口咬合不均勻研究

王文成

(大連匯程鋁業有限公司， 遼寧 大連 116600)

本文詳細介紹了拉伸機拉伸過程中出現板材表面鉗口咬合不均現象，針對此問題進行的了詳細分析，并提出解決方案。實踐證明效果良好。

拉伸機； 咬合； 不均勻

0 引言

某公司現場使用的60 MN鋁板張力拉伸機是于2010年從意大利DANIELI公司引進，是目前為止國內第3臺大噸位的鋁板材拉伸機。隨之帶動了輕合金領域的發展，所以近期，鋁合金拉伸板的需求量急劇加大。某公司60 MN的拉伸機承擔的任務量也隨之加大，因該設備是某公司的重點設備，筆者每天多次到現場進行點檢，同時對拉伸后的板材也進行相應考證，由于拉伸機的負荷量加大拉伸機近期出現板材咬合不均勻現象。筆者針對該問題進行分析研究，最終解決了該問題，對后續生產帶來了巨大的經濟效益。

1 出現問題

60 MN鋁板拉伸機近期拉伸板材過程中，在每張板材上均出現鉗口咬合不均勻現象，主要表現形式如圖1鉗口咬合不均勻照片所示。拉伸機的關鍵要素是鉗口咬合均勻，拉伸時同步精度保證在一定公差范圍內。此問題的出現公司上下都非常重視，特別是做為專業主管人更是壓力較大。

圖1 鉗口咬合不均勻照片

2 原因分析

在原因分析之前，先介紹拉伸機的組成及工作原理，拉伸機主要有移動夾頭、固定夾頭、拉伸梁、主拉伸油缸、斷帶保護系統、液壓系統及電控系統組成。工作原理是經過固溶熱處理或需要拉伸矯直的板材，由上、下料裝置(行車、吸盤吊)將板材放入拉伸機夾頭之間的輥式托架上，經過對中，前、后夾頭鉗口夾緊，并按工藝要求進行拉伸(部分板材通過板材支架矯正)，然后由上、下料裝置將板材由上料側吊出，經檢查后送往后部工序進行處理。拉伸機全貌圖如圖2所示。

圖2 拉伸機全貌圖

針對現場出現的現象對拉伸機的鉗口進行了各項檢查：

(1)鉗口平整度檢查，鉗口平整度要求公差在0～0.1 mm范圍內。將平尺放在鉗口的表面，利用塞尺進行檢查鉗口的平整度，檢查結果如表1所示，經過檢查平整度基本都在公差范圍內，沒有問題，所以平整度導致該問題得可能性可以排除。

(2)上下鉗口前后高度檢查，檢查方法是將鉗口全部打開到最大開口度，利用伸縮尺在每對鉗口取兩個點進行測量并記錄，記錄數據如下表2所示。

表1 鉗口平整度檢查記錄表 單位：mm

表2 鉗口開度測量記錄表 單位：mm

(3)原因分析

從表2中數據結果可見拉伸機上下鉗口分別存在著外口大、里口小的問題，差值約1 mm左右，說明鉗口在夾緊板材時鉗口的后半部分先接觸到板材表面，同時受力較大，前半部分后接觸到板材，受力較小或根本不受力。拉伸過程中鉗口的受力分析如圖3所示。

圖3 拉伸機鉗口受力分析圖

假設拉伸力為T，在板材夾緊過程中，推桿的推力T通過鉗口斜塊作用在半月板上，通過作用與反作用力的原理可知，作用在半月板上的力T與半月板作用于鉗口的同方向的力F相等。通過力學分析可知F在斜面作用下可以分解為垂直于板材表面的力FS和垂直于半月板斜面的力N，已知鉗口與半月板的斜角a=20°。

通過力學公式可推算處作用在板材表面的力

sina=F/N，可導出N=F/sina
cosa=Fs/N，可導出Fs=N.cosa
最終可導出Fs=F.cosa/sina

式中T—拉伸力；Fs—鉗口作用于板材的夾緊力；N—半月板作用于鉗口斜面的力；a—鉗口斜塊的傾斜角度；

假設拉伸T為30 MN，已知a=20°，

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

通過計算作用在板材表面的夾緊力非常大，而板材實際咬合的痕跡根部較深，前端較淺或沒有，結合表2的測量數據中和分析后初步可以斷定造成鉗口咬合不均勻的原因是上下鉗口夾緊時外口大、里口小即上下鉗口的咬合面不平行造成。為解決鉗口不平行的問題，應調整鉗口的角度。筆者認真研究了鉗口的裝配圖，拉伸機鉗口裝配圖見圖4所示，裝配圖中三塊半月板組合在一起，三塊半月板的相接位置分別是圖中的A點和B點。為解決上下鉗口不行問題，需將上半月板向逆時針方向旋轉一定角度。下半月板向順時針方向旋轉一定角度。經過計算上下半月板需各旋轉0.7度，用以修正鉗口的平行度。

圖4 拉伸機半月板旋轉圖

3 解決措施

通過角度計算，分別在A、B點處增加兩塊通長的1.5 mm墊片，并把墊片固定在半月板的端頭。由于半月板的角度發生變化，使位置鎖定鍵也會有變形，當半月板調整完成后，根據最終的尺寸情況重新配制了新的異形鍵(異型件要進行磨削)將調整鍵更換下來。

4 綜合效益

通過此次方案的實施，拉伸完成后的板材鉗口咬合非常均勻，板材縱向延伸率一致，從而有效的消除了淬火產生的殘余應力。截至目前未出現表面咬合不均勻現象。為拉伸機的成品率提高給與有效保證，為公司乃至輕合金領域提供優質拉伸板做出了貢獻。

[1] 馮立富，申向東，張偉，邢國平.材料力學[M]西安：陜西科學技術出版社，2001.

[2] 哈爾濱工業大學理論力學教研室.理論力學[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，內蒙古通遼人，工程師，大學本科，主要從事鋁合金拉伸板車間設備的技術改造、運行及維護工作，現任大連匯程鋁業有限公司設備部長。

TH871

B

1003-8884(2015)05-0029-02