海绵阻尼板切割刀具的设计

2018-08-31张秀文高彦广

机械制造 2018年5期

□ 张秀文 □ 张毅 □ 高彦广

1.中航工业集团第一三四厂河南新乡 453000

2.新乡市宇翔车辆有限公司河南新乡 453000

1 设计背景

笔者所在单位将弓锯床报废的旧锯条开刃改制成刀具后，对海绵阻尼板进行切割。海绵阻尼板厚度差别很大，从3 mm到30 mm不等，在切割过程中发现存在以下问题：①刀具的耐用度低，每隔几天就需要进行刀片刃磨，特别是在切割厚度较大的海绵阻尼板时问题显得较为突出，如果刀片不锋利根本无法切割；②操作者劳动强度较大，因为刀片的耐用度低，需要频繁对刀片进行刃磨，所以无形中增加了劳动强度；③ 刀具的使用寿命短，在不停的刃磨过程中，刀具刀片长度逐渐缩短，且随着弓锯床逐渐被生产效率更高的带式锯床所取代，原有的旧锯条已基本没有库存。

综上所述，必须重新设计并制作海绵阻尼板切割刀具。

2 可行性分析

对海绵阻尼板软材料进行切割，切割精度和效率与刀具的锋利程度有直接关系，刀具越锋利，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钢类和硬质合金，笔者所在单位原有的刀具材料是碳钢类，由于烟支过滤嘴材料和海绵阻尼板都是软材料，因此受烟支过滤嘴采用硬质合金刀片切割的启发，笔者决定试制硬质合金刀具进行切割。

所切割的海绵阻尼板厚度不等，为保证可以对最厚海绵阻尼板进行切割，购买了一片整体硬质合金圆刀片成品。

刀片外径尺寸为120 mm，中心安装孔尺寸为25.4 mm，厚度为1.5 mm。整个刀片表面呈镜面状，最外沿的圆周刃口经过精密磨削，非常锋利。刀片到位后，需要将刀片安装并能够手持操作。原旧锯条改制的刀具由操作者直接手持刀片进行切割，使用非常方便。新刀具的设计也借鉴这种操作方式，采用两片夹板将刀片夹持在中间，然后将心轴从中间穿过夹板和刀片，再用压紧螺母紧固，这样便可以将刀片安装固定好，手持后部夹板便可以对海绵阻尼板进行切割。按照上述思路所设计的刀具如图1所示。

3 刀具结构与要求

在海绵阻尼板切割刀具中，刀片被紧紧地夹持在两夹板中间，以下对组成刀具的各部件进行介绍。

3.1 夹板

夹板如图2所示。已知刀片安装孔为φ25.4 mm，为便于心轴穿入，夹板上芯轴孔比刀片安装孔略大，为φ25.5 mm。上部的圆孔为装配安全销的插入孔，其尺寸设计比安全销的直径略小，以防止安全销在插入后出现松动现象。刀片的表面呈镜面状，为防止夹板直接接触刀片造成损伤，且进一步增大夹板与刀片的接触面，用厚度为1.5 mm的薄海绵阻尼板粘贴在夹板的刀片安装孔处。

▲图1 海绵阻尼板切割刀具

3.2 心轴

心轴是海绵阻尼板刀具设计中的关键部件，起到将刀片、夹板和压紧螺母连为一体的重要作用，其结构如图3所示。

心轴的一端设计成 M16×1.5的细牙螺纹，具有良好的自锁性。另一端铣成27 mm的方扁结构，便于对压紧螺母进行紧固或松开操作时用固定扳手卡固住心轴。紧邻方扁端直径25.4 mm的轴段与刀片的中心安装孔形成小间隙配合，该轴段的长度根据两夹板的厚度、刀片的厚度及夹板上所粘贴的经压缩后薄海绵板的厚度计算得到。已知两夹板厚度+刀片厚度+压缩后薄海绵板厚度=6+1.5+1=8.5 mm，配合轴段的长度设计为7 mm，则差值1.5 mm为工艺尺寸，这样在压紧螺母拧入心轴紧固时，能够保证压紧螺母压紧夹板，从而固定住中间的刀片。