海綿阻尼板切割刀具的設計

□ 張秀文 □ 張 毅 □ 高彥廣

1.中航工業集團第一三四廠 河南新鄉 453000

2.新鄉市宇翔車輛有限公司 河南新鄉 453000

1 設計背景

筆者所在單位將弓鋸床報廢的舊鋸條開刃改制成刀具后，對海綿阻尼板進行切割。海綿阻尼板厚度差別很大，從3 mm到30 mm不等，在切割過程中發現存在以下問題：①刀具的耐用度低，每隔幾天就需要進行刀片刃磨，特別是在切割厚度較大的海綿阻尼板時問題顯得較為突出，如果刀片不鋒利根本無法切割；②操作者勞動強度較大，因為刀片的耐用度低，需要頻繁對刀片進行刃磨，所以無形中增加了勞動強度；③ 刀具的使用壽命短，在不停的刃磨過程中，刀具刀片長度逐漸縮短，且隨著弓鋸床逐漸被生產效率更高的帶式鋸床所取代，原有的舊鋸條已基本沒有庫存。

綜上所述，必須重新設計并制作海綿阻尼板切割刀具。

2 可行性分析

對海綿阻尼板軟材料進行切割，切割精度和效率與刀具的鋒利程度有直接關系，刀具越鋒利，切割出的尺寸精度就越高，切割效率也就越高。目前常用切割刀具的主要材料有碳鋼類和硬質合金，筆者所在單位原有的刀具材料是碳鋼類，由于煙支過濾嘴材料和海綿阻尼板都是軟材料，因此受煙支過濾嘴采用硬質合金刀片切割的啟發，筆者決定試制硬質合金刀具進行切割。

所切割的海綿阻尼板厚度不等，為保證可以對最厚海綿阻尼板進行切割，購買了一片整體硬質合金圓刀片成品。

刀片外徑尺寸為120 mm，中心安裝孔尺寸為25.4 mm，厚度為1.5 mm。整個刀片表面呈鏡面狀，最外沿的圓周刃口經過精密磨削，非常鋒利。刀片到位后，需要將刀片安裝并能夠手持操作。原舊鋸條改制的刀具由操作者直接手持刀片進行切割，使用非常方便。新刀具的設計也借鑒這種操作方式，采用兩片夾板將刀片夾持在中間，然后將心軸從中間穿過夾板和刀片，再用壓緊螺母緊固，這樣便可以將刀片安裝固定好，手持后部夾板便可以對海綿阻尼板進行切割。按照上述思路所設計的刀具如圖1所示。

3 刀具結構與要求

在海綿阻尼板切割刀具中，刀片被緊緊地夾持在兩夾板中間，以下對組成刀具的各部件進行介紹。

3.1 夾板

夾板如圖2所示。已知刀片安裝孔為φ25.4 mm，為便于心軸穿入，夾板上芯軸孔比刀片安裝孔略大，為φ25.5 mm。上部的圓孔為裝配安全銷的插入孔，其尺寸設計比安全銷的直徑略小，以防止安全銷在插入后出現松動現象。刀片的表面呈鏡面狀，為防止夾板直接接觸刀片造成損傷，且進一步增大夾板與刀片的接觸面，用厚度為1.5 mm的薄海綿阻尼板粘貼在夾板的刀片安裝孔處。

▲圖1 海綿阻尼板切割刀具

3.2 心軸

心軸是海綿阻尼板刀具設計中的關鍵部件，起到將刀片、夾板和壓緊螺母連為一體的重要作用，其結構如圖3所示。

心軸的一端設計成 M16×1.5的細牙螺紋，具有良好的自鎖性。另一端銑成27 mm的方扁結構，便于對壓緊螺母進行緊固或松開操作時用固定扳手卡固住心軸。緊鄰方扁端直徑25.4 mm的軸段與刀片的中心安裝孔形成小間隙配合，該軸段的長度根據兩夾板的厚度、刀片的厚度及夾板上所粘貼的經壓縮后薄海綿板的厚度計算得到。已知兩夾板厚度+刀片厚度+壓縮后薄海綿板厚度=6+1.5+1=8.5 mm，配合軸段的長度設計為7 mm，則差值1.5 mm為工藝尺寸，這樣在壓緊螺母擰入心軸緊固時，能夠保證壓緊螺母壓緊夾板，從而固定住中間的刀片。

▲圖2 夾板

▲圖3 心軸

3.3 壓緊螺母

壓緊螺母在海綿阻尼板切割刀具中的主要作用是通過兩夾板夾緊刀片，可在更換刀片及調整刀片位置時發揮作用，如圖4所示。

▲圖4 壓緊螺母

在手動進行壓緊螺母的松緊操作時，應先用固定扳手卡固住心軸的方扁端，然后再擰動壓緊螺母。為保證手動操作的效果，在壓緊螺母外圓表面滾花，以增大操作時手與壓緊螺母之間的摩擦力，但操作時嚴禁使用工具借力，以避免對刀片造成損壞。

3.4 安全銷

壓緊螺母與夾板配合定位后，可以進行切割作業。由于刀片刃口極其鋒利，為保證操作者在手持夾板操作時的安全性，必須在刀片與手的握持位置之間增設一個安全銷。使安全銷固定住手握夾板的位置，避免出現手向前滑動被刀片刃口劃傷的安全事故問題。安全銷如圖5所示。

▲圖5 安全銷

安全銷可利用普通8 mm×80 mm圓柱銷進行改制，在銷的中間滾上斜紋滾花，以進一步保證銷在打入兩夾板孔后牢固可靠，使安全銷牢牢地固定在夾板上，保證切割操作時的安全性。

4 總結

筆者所設計的海綿阻尼板切割刀具經實際使用，效果良好，具有以下優點。

（1）刀具的耐用度得到了極大提高。在刀片使用一段時間刀刃被磨損后，僅需將壓緊螺母松開，使刀片轉過一個角度后再將壓緊螺母擰緊，便又形成了一個新的刃口。

（2）減輕了操作者的勞動強度。由于刃磨刀片的操作徹底取消，因此避免了原來要經常刃磨刀片的問題，減輕了操作者的勞動強度。

（3）刀具的使用壽命得到了延長。按照筆者所在單位目前的生產工作量，一片刀片的正常使用時間可以達到甚至超過1年，節約了生產采購成本。

（4）刀具制作成本低廉，利用車間剩余的邊角余料即可制作完成。