海绵阻尼板切割刀具设计

■ 中航工业新乡航空工业集团第一三四厂 （河南 453000） 张 毅 王振宇 何予东

■ ■河南瑞远物流科技有限公司 （郑州 450000） 刘宗强

我公司在对海绵阻尼板进行切割作业时，原使用弓锯床报废的旧锯条进行开刃改制后切割。所切割海绵阻尼板的厚度差别很大，3～30mm不等，在使用过程中发现存在以下几个问题：

一是刀具寿命低。每隔几天就需要进行刀片的刃磨，特别是在切割厚度较大的海绵阻尼板时问题就显得更为突出，如果刀片不锋利的话根本切割不了。

二是操作者劳动强度较大。因为刀片寿命低，需要频繁对刀片进行刃磨。

三是刀具使用寿命短。不停的刃磨过程中刀片长度逐渐缩短，原来的旧锯条随着弓锯床逐渐被生产效率更高的带式锯床所取代，旧锯条已基本没有。

由于上述问题，必须重新设计并制作新的阻尼板切割刀具。

1.刀具的设计可行性分析

对海绵阻尼板类的软材料切割，其切割精度和效率主要和刀具的锋利程度有着直接的关系，刀具越锋利所切割出来的尺寸精度越高、切割效率也越高。目前常用的切割刀具材料主要有碳钢类材料和硬质合金材料，原所用刀具材料属于碳钢类材料，对于使用硬质合金材料刀具进行切割，公司并无先例。一个偶然的机会得知在烟支过滤嘴的切割上使用的是硬质合金刀片，烟支过滤嘴材料和海绵阻尼板都是软材料，于是决定试制硬质合金材料做为刀具进行切割。

因所切割海绵阻尼板的厚度不等，为保证其对最厚阻尼板的切割，购买了一片成品整体硬质合金圆刀片。外径尺寸φ1 2 0 m m、中心安装孔尺寸φ25.4mm、厚度1.5mm，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起来并能够手持操作，原旧锯条改制刀具是由操作者直接手持刀片进行切割作业，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，然后由一心轴从中间穿过夹板和刀片再用螺母紧固，这样便将刀片牢固地安装固定好，手持后面的夹板（柄部）便可对海绵阻尼板进行切割作业。

2.刀具的结构与要求

按照上述思路所设计的刀具如图1所示。

（1）夹板如图2所示，已知刀片安装孔尺寸为φ25.4mm，为便于心轴的穿入，其设计尺寸比安装孔尺寸略大一点为φ25.5mm，上部的圆孔为装配安全销的配合插入孔，其尺寸设计比安全销的直径略小一点，以防止安全销在插入后出现松动现象。由于刀片的表面呈镜面状，为防止夹板直接接触刀片造成损伤，进一步增大夹板与刀片的接触面，用厚度为1.5mm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1.硬质合金刀片 2.夹板 3.安全销4.压紧螺母 5.心轴

（2）心轴是整个刀具设计中的关键零件，起到将刀片、夹板和压紧螺母连为一体的重要作用。其设计如图3所示。

心轴的左端设计成M16×1.5的细牙螺纹，是利用细牙螺纹在螺纹配合连接时良好的自锁性；右端铣成27mm的方扁是便于对螺母进行紧固或松开操作时，用固定扳手卡固住心轴，以便于螺母的手动操作。紧邻方扁的直径25.4mm轴段与刀片的中心安装孔形成小间隙配合，该轴段的长度设计尺寸根据两夹板的厚度、刀片的厚度以及夹板上所粘贴的薄海绵板经压缩后的厚度设计计算得来。

图2 夹板

已知：两夹板厚度＋刀片厚度＋薄海绵板压缩后厚度＝6＋1.5＋1＝8.5（mm）（两薄海绵板压缩后的厚度设为1mm），该配合轴段的长度设计为7mm，即8.5－7＝1.5（mm），此差值1.5mm为工艺尺寸，使压紧螺母在拧入心轴后拧紧时，保证螺母能够压紧夹板从而固定住中间的刀片。

（3）压紧螺母在刀具设计中，主要是通过两夹板夹紧刀片和更换刀片以及调整刀片位置时使用，如图4所示。

在手动进行螺母的松紧操作时，应先用固定扳手卡固住心轴的方扁，然后再拧动螺母。为保证手动操作的效果，在螺母外圆表面滚花，以增加操作时手与螺母之间的摩擦力，但操作时严禁使用工具借力以避免对刀片造成损坏。

（4）在由压紧螺母与夹板的配合定位刀片后进行切割作业时，由于刀片刃口极其锋利，为保证操作者在手持夹板（柄部）操作时的安全，必须在刀片与手的握持位置之间增设一安全销。使其固定住手握夹板（柄部）的位置，避免出现手向前滑动被刀片刃口划伤的安全事故问题，如图5所示。

图3 心轴

图4 压紧螺母

可利用普通圆柱销G B/T119.1 8×80进行改制，在销的中间滚上斜纹滚花以进一步保证销在打入两夹板孔后的牢固可靠，使安全销牢牢地固定在夹板上，保证切割操作时的安全。

3.结语

该海绵阻尼板切割刀具设计制作后实际使用效果良好，其具有以下优点：

（1）刀具寿命得到了极大提高。在刀片使用一段时间磨损后，仅需将压紧螺母松开，将刀片转过一个角度后再将螺母拧紧，此时又形成一个新的刃口。

（2）减轻了劳动强度，其刃磨刀片的操作彻底取消了。

（3）刀具的使用寿命得到了大大的延长。按照公司目前的生产工作量，一片刀片正常使用的时间可以达到超过一年时间，节约了生产采购成本。

（4）刀具制作成本低廉，利用车间剩余的边角余料即可制作。

该刀具具有较好的实用性和经济性，值得借鉴。

图5 安全销