铲斗刀板节料方法浅析

2023-08-30周永红石家庄中兴机械制造股份有限公司

钣金与制作 2023年6期

关键词：象牙堆焊缺口

文/周永红·石家庄中兴机械制造股份有限公司

导语

铲斗刀板尺寸大，材料消耗多，材质要求高，价格昂贵，通过产品有机组合、有效借用产品坡口尺寸、合理利用加工方法来满足火焰切割工艺的特性，达到实现节约材料目的，最终为提高公司产品的市场竞争力创造了有利条件。

装载机铲斗底边最前沿的一块钢板，称之为刀板，工作时是最先铲进泥土、砂石的，此板需要具有较强的耐磨性，材质采用22SiMn2 牌号的钢材高温淬火制作，材料价格比较昂贵。谁节省了材料，谁就赢得了市场。

加工现状

柳州工程机械厂ZL50C 装载机铲斗如图1 所示，其中一块刀板尺寸为2910mm×290mm×40mm，其断面示意图如图2 所示，传统的加工工艺是按刀板尺寸2910mm×290mm×40mm 下料，然后火焰切割坡口，工艺非常简单，但整个坡口料重达14.42kg 都白白浪费，一块刀板浪费金额高达115.36 元，材料浪费非常严重。

图1 铲斗

图2 铲斗刀板断面示意图

工艺改进试验

为节省材料，考虑采用一刀火焰切割坡口得两块刀板方案，如图3 所示，但试验结果却出乎意料，火焰切割出来的刀刃面凹凸不平，只好上龙门刨床刨平刀刃斜面，加工过程非常麻烦，并且每块刀板290mm 的宽度又无法保证，试验失败。

图3 两块刀板节材模型图

原因分析

造成刀刃面凹凸不平的原因主要有：

⑴火焰切割时，割炬在计算好的坡口位置上与2910mm×550.75mm 的刀板平面形成30°夹角，此时，火焰是倾斜的，无法集中火焰；

⑵在整条2910mm 的长坡口线上，由于气体火焰在整个切割过程中将金属加热至燃点的时间不等，因此，每个点线面上的熔化量不等；

⑶被高压氧气射流吹掉的熔渣也不相同。

一块刀板火焰切割与两块刀板火焰切割对比如图4 所示，从图上可以明显看出，由于产品坡口角度不同，一块刀板坡度小，火焰集中，而两块刀板坡度陡，火焰无法集中。

图4 坡口切割火焰对比

解决方案确定

问题的关键在于火焰无法集中，那如何才能让火焰集中呢？首先，想到的办法是如何挡住火焰，即采用堵的方法。

⑴堆焊。在整条2910mm 长坡口线上堆焊，再火焰切割坡口，形成90°夹角，这样火焰便可以集中，如图5 所示。但堆焊需要增加成本。

⑵将2910mm×8mm×8mm 的条料焊接在长坡口线上，再火焰切割坡口，如图6 所示。在加工2910mm×8mm×8mm 的条料时，遇到了瓶颈，因为，要想保证如此长的小条料的平面度、直线度，有相当大的难度。如果外购，再加上条料焊接，成本也非常高。

图6 焊接长条料效果图

看来堵的方法需要增加成本，并且效率较低。又考虑到两块刀板在切割分离过程中会在坡口宽度方向形成缺口，而火焰在缺口处可以集中，于是采用先加工缺口，再火焰切割的方法进行刀板分离。

⑴先气刨缺口再火焰切割坡口，如图7所示。经验证，火焰切割坡口表面质量好，而气刨的坡口表面凹凸不平，气刨的直线度也不好，需要手工打磨平整，成本较高，而效率不高。

图7 气刨缺口效果图

⑵先龙门刨缺口再火焰切割坡口，如图8 所示。经验证，效果良好。

图8 龙门刨缺口效果图

这样，一刀切割两块刀板的工艺路线确定为：下料→龙门刨缺口→火焰切割坡口。

结束语

由此可见，先龙门刨缺口再火焰切割坡口加工方案比较有优势，该方法加工刀板，比一块刀板增加了刨缺口、火焰切割坡口这两道工序，制造成本增加约40 元，分摊到每块刀板增加成本约20 元，那么采用该方案加工一块刀板比采用传统加工方案可节约86.55 元，若该刀板的年产量为30 万块，则全年可以为公司节省材料费约2596.5 万元。但是，它的前提条件是公司要有能够加工长度近3000mm 的龙门刨床或者龙门铣床，否则，就需要外协加工，这样运费增加，生产计划就会受影响，因此，上述其他三种方法根据实际情况也可以考虑。

指象牙劈丝编织成的凉席（象牙较之其他材质更为凉爽、名贵）。

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