冷鐓機剪切系統大修一例

文／冀晉輝，陳攀，李文奇，史士鵬·北京新光凱樂汽車冷成型件股份有限公司

某德國進口冷鐓機剪切系統磨損嚴重，故進行了徹底的拆解檢查和大修，重點為機械傳動部分和剪切工作部分，采用了更換備件、局部修配磨損區域等方式，高效節約地完成了修復工作，修復前剪切重量偏差1.3%，修復后可達0.58%，基本恢復了新設備的狀態。修復中摸索出剪切刀板與剪切管的對中調整方法，提高了工效約3 倍。

我公司是一家中德合資企業，冷鐓設備裝備水平較高，均為世界一線品牌。該德國進口冷鐓設備經過18 年的持續運行，雖然保養到位，但局部磨損是難以避免的。其中剪切系統故障現象明顯，性能下降，調試和生產難度增加，經過我公司徹底檢修，最終排除了問題，恢復了設備最初的性能?，F將整個檢修過程總結分享如下。

冷鐓機剪切系統初始狀態

我公司某型冷鐓機是2005年進口自德國的設備，總體性能先進，故障率較低，一直穩定運行，生產了超過2 億件產品。該機有效壓力500t，6 個成形工位，最大剪切原料鋼線材直徑φ30mm(600MPa)或φ33mm(400MPa)。該機采用封閉式剪切系統：四個夾送輪送料，數控線材調整長度，數控線材頂料器調整位置。剪切原料長度調整可在控制電腦上輸入來完成操作，還可在生產過程中，在不停機的情況下調整剪切下料長度。在新機時期，剪切下料長度精度較高，整體性能優秀。

剪切系統故障現象

在日常生產中，現場操作人員反饋該冷鐓機存在一些非正常的現象：經過采取臨時措施處理和設備調整，可以維持生產，但是效果不理想，設備狀態不穩定，影響了生產效率，且處理難度較大，需要有經驗的操作人員才可以完成。

剪切出的原料表面有劃傷

冷鐓機剪切系統剪出的原料段上，側面常見通長的縱向擦劃痕跡，深度和寬度不一，如圖1 所示。此類擦劃痕跡中，其中較淺者，目測是傷及了表面的磷化皂化層，這樣在較高壓力成形的工位，原料此處沒有磷化皂化層的保護，容易發生原料和模具表面粘合的現象，造成零件表面不良，有明顯的擦劃傷，致使零件報廢。同時模具表面粘合原料鋼鐵的薄層，會逐漸堆積，產生較多的摩擦熱量，最終導致模具表面破裂，模具報廢。

圖1 原料段側面的擦劃痕跡

至于較深的擦劃痕跡，除了上述危害以外，還可能直接導致零件在擠壓成形過程中，從擦劃痕跡發生開裂，導致零件報廢。

剪切原料柱重量波動較大

為了檢查該冷鐓機剪切系統的穩定性，特進行了剪切重量稱量統計，原料線材直徑φ20mm，長度51.3mm，重量51g，稱量的剪切原料件數及每件的重量稱量結果見表1，柱狀統計圖如圖2 所示。

表1 剪切原料稱量

圖2 剪切原料重量稱重統計-1(修復前)

重量波動值51.25-50.6=0.65 克

0.65/51=1.3%

剪切系統中有異響

設備運行時，仔細傾聽，在切刀板下降過程中，有異常的撞擊和摩擦聲音，懷疑設備內部存在間隙配合或者其他問題。

剪切系統的拆卸

由上而下，由外及內，依次拆除電氣控制元件、線路、潤滑管路、液壓管路、設備外殼。拆除過程中作好標記，拍照記錄，方便后續裝回。潤滑管路、液壓管路接頭處等采用專用物品堵塞，防止灰塵、雜物入內。拆卸直到露出該冷鐓機剪切系統內部主要部件。主要部件外形示意圖，如圖3 所示；剪切系統主要部件結構示意圖，如圖4 所示。

圖3 該冷鐓機剪切系統主要部件外形示意圖

圖4 該冷鐓機剪切系統主要部件結構示意圖

清理設備外殼油污、擦拭剪切系統內部主要部件外表面，便于觀察。

重點部位檢查

清理周邊部件和雜物，撤離維修人員，做好各種預案，確保安全。在此基礎上進行剪切系統的全面檢查，并作好記錄。

剪切系統傳動部分的檢查

采用低速寸動的模式，緩慢轉動冷鐓機，按照冷鐓機主軸角度，間隔15°暫停一次，進行傳動部分的檢查，傾聽設備運行過程中，從剪切系統部件中發出的噪聲。拆解觀察分析，頂部的上下共4 塊耐磨銅塊摩擦表面，均有不同程度的磨損，致使配合間隙較大，在設備運行過程中，配合間隙較大，可能是產生沖擊噪聲的原因之一。

剪刀柱和石墨銅套之間也存在較為嚴重的磨損情況，剪刀柱材質為鋼鐵，且表面淬火，因此磨損程度較小，石墨銅套內部磨損程度則較大，且由于施力方向的原因，磨損程度也有明顯的方向性。

搖臂以及之前的傳動部分，未見異常。

重點部位測量所獲得數據，詳見表2。

表2 重點部位測量數據

剪切系統剪切管、剪切板和剪切模座的檢查

該部分為剪切原料線材功能部件，其中剪切管、剪切板為消耗品，經常更換，檢查未見異常。剪切模座前端內孔檢查發現其變為了喇叭形狀，且不規則，從前端測量不同深度處的內徑，發現已經由新設備的φ110mm 變為了φ110.2mm ～φ110.6mm，越靠近前端面的位置，內徑越大。當剪刀管放入剪切模座的時候，由于存在較大的配合間隙，剪刀管固定并不牢固，并且，剪刀管內孔軸線已經偏離了原設備的設計值，導致了剪刀管內孔和剪刀板內孔之間在上死點位置同軸度不良，這也造成剪切原料塊表面有縱向劃痕。

重要部件的修復

剪切系統傳動部分的更換和修復

⑴對于摩擦銅塊，進行了備件的更換，恢復了出廠設置尺寸。

⑵石墨銅套也進行了更換，修磨銅套內孔和剪刀柱的外徑，保持銅套與剪切柱之間的配合間隙為H7/f6 級別。

⑶更換所有的緊固件，按照推薦扭矩緊固。

⑷更換新的制動器。

如上更換或修復部件組裝完畢之后，重新測量重點部位數值，所獲得的數據見表3。

表3 修復后重點部位測量數值

剪切系統剪切模座的修復

由于剪切模座沒有備件，且無法短時間內自行制造，因此只能選擇修復。我們分析其功能損壞情況后，決定采用鑲套的方式修復，將剪切模座內孔前端100mm 范圍內，擴孔至φ130mm，另行制造一個耐磨套，外徑φ130.2mm，用壓力機壓入剪切模座內孔前端，之后修磨剪切模座內孔到φ110mm。剪切模座鑲套修復示意圖，可參照圖5 所示，這樣可以恢復剪切模座內孔直徑和功能。

圖5 剪切模座鑲套修復示意圖

剪切刀板的對中調整

上述所有工作完成后，安裝刀板，發現由于許多備件更換和修理，其尺寸和修復之前狀態多少存在著差異，尤其是剪切模座鑲套之后，其內孔軸線與原來的軸線有很大的偏離，這些因素造成在剪切刀柱上死點位置，剪切管和剪切刀板內孔不同軸，肉眼可見估計約有1mm 的偏心距離。只能通過修磨剪切刀板調整片的厚度來進行調整對中。

剪切刀板調整片的示意圖，如圖6 所示，調整片共有3 片，分別位于剪切刀板的左右兩側和頂部，采用螺栓與剪切刀柱下方空腔內部連接。修改其厚度，可以調整剪切刀板在剪切刀柱的固定位置。但是此處空間狹小，難以使用測量儀器觀察，以前均采用反復目視檢查，修磨調整片、試驗裝配、試驗剪切、觀察效果，如此周而復始，需要十余次的摸索才能調整到滿意的效果。

圖6 剪切刀板調整片示意圖

為了縮短調整時間，特采用了新的方法。制造了一個特殊的工具，我們叫做對中柱，其后端外部直徑與剪刀管內部緊密配合。使用方法：將其塞入剪切管中，保持前端不露出剪刀管。將剪切刀柱調整到上死點位置，安裝剪切刀板，開啟進料功能，將對中柱后端用原料線材頂死，則其前端進入了剪切刀板內孔之中，然后用塞尺測量兩者之間的環周方向的間隙，作好記錄，從中我們可以分析出來剪切管與剪切刀板之間的偏心距離和方向，然后根據這個數值，反復修磨和測量幾次，就可以較為快捷地完成調整工作。剪切刀板對中調整示意圖，可參照圖7。

圖7 剪切刀板對中調整示意圖

修復效果

經過大修，該冷鐓機剪切系統性能得到了恢復，運行噪聲明顯減小，切出的原料柱上沒有擦劃痕跡，原料柱兩端面平整，整體形狀較為規則。修復后剪切原料稱量數據見表4，柱狀統計圖，參照圖8，從中可以看出，修復后的剪切機所切出的原料剪切重量也比較穩定。

表4 修復后剪切原料稱量

圖8 剪切原料重量稱重統計-2(修復后)

重量波動值51.1-50.8=0.3 克

0.3/51=0.58%

總之，該冷鐓機剪切系統大修工作達到了預定的目的，修復如新。