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发表时间：2020/7/22   来源：《科学与技术》2020年2月第6期   作者： 罗辉 余林涛 俞晖 罗敏 吴功益

[导读] 随着国家综合实力的提升，对于基础工业的建设发展越来越重视

        【摘要】随着国家综合实力的提升，对于基础工业的建设发展越来越重视，尤其是对于加工行业来说，直接关系到整个国民经济的发展。在加工业中，镶齿锯片每隔一齿有倒45o角的齿。45o倒角要有一定的后角。为加工45o倒角，设计一台专机与卡具，磨头的砂轮轴线与水平锯片成45o角，锯片被安装在能自动分齿的卡具上。

        【关键词】镶齿锯片；45o倒角；加工工艺


         在轴类零件比较常见的工艺结构中，倒角的常用功能是便于装配，使操作安全。锯切无缝钢管用的镶齿锯片，其刀片每隔一齿要有倒45o角的一齿；45o倒角要求有一定角度的后角。目前，一种无切削加工的新型金属加工工艺——挤压，是基于铸造与锻造发展的一种。它具有铸造工艺简单、生产成本低等优点，减少了铸造浇筑冲击与涡流的产生，使制件组织均匀细密。具有模锻制件晶粒细小、力学性能好等特点。能耗低于普通模锻。
         　一、镶齿锯片结构
         　（一）工作过程
         间接挤压铸造具有浇道短、截面大、保压时间长等特点。该文模具采用一模两腔布置，分型面采用曲面分裂，搅油杆部分设置在其中线位置上。详情可见图1的复合挤压模具结构。

图1  模具方案
    第一，浇头套设置在模具下，需要3个独立液压缸运行。定量合金液浇入18，横梁下降带动5向下合模，7通过6使液压缸定位，预留二次挤压高。液压缸工作，液压缸的17运动，合金液进入型腔，完成充型辅助液压缸带动大头凸模向下。二次挤压未凝固液态金属。制件凝固后上下工作台带动上模上升开模，辅助液压缸下降，大头模型与5相对运动，凸模推出液锻件，进行喷刷涂料循环操作。
         第二，模具运行需要2个独立液压缸完成。模具合模钱调整6与14高度，大头凸模预留2次加压高定位。将定量合金液浇人20与19的压室，横梁带动13向下。通过14变形将合模力传递到3，弹簧压板与9接触，合金液由19充满型腔，上工作台横梁继续下降，由13推动7向下，二次挤压未凝固金属液。制件凝固后上工作台横梁向上，由12带动上框模向上，凸模固定板上行。工作台横梁上升，10与11接触，横梁继续向上，7相对上模向下，顶出液锻件喷刷涂料，循环操作。
         （二）工艺设计
    热挤压工艺的设计直接影响着制件的质量、成本、效率等。采用2层组合凹模结构，凸模设计为空心状。将坯料放入凹模型腔，随4下行，坯料，杆部挤成形。随挤压变形力增大，金属流动到顶件器，头部成形。金属反向流动，直到反挤成形。挤压完成，上莫回程，工件在7中，压力机下岗动作，过11头部顶出7，完成脱模。要保证工件与预件器不抱死，11兼头部正挤压的凹模作用。
         拉杆挤压最大外圆直径为小90mm，坯料用小90mm的棒料，高85mm。用断面收缩表示验证材料的许用变形程度。毛坯变形程度为
         =[(3.14×902/4)-(3.14×382/4)]/(3.14×902/4)=82.17%。<许=97%，满足要求。

图2  热挤压工艺设计
         在复合挤压中，凸模下行，挤压力克服金属变形阻力，金属入凹模腔。拉杆头先成形，金属杆部受挤。凸模下行，杆部结束成形，挤压力最大，复合压力P复=P反挤压力为P反=K×[8+1/(D/d-1)]2.b(kN)。其中，P反反挤压压力，K为校正系数，d为反挤压模凸模直径，D为反挤压凹模直径，b为挤压终温度时材料极限强。
         2A50在490℃强度极限氏b=335MPa，校正系数0.4, d=38mm,D=90mm，反挤压力P= 0.4×[8+1/(90/38-1)]×382×335=1790 kN。因此，P反在液压机公称压力范围内。
         二、模具结构分析
         该工艺采用一次挤压成形，凹模设计为2层组合结构。该模型具结构简单，使用方便。可挤压不同头部形状与杆部直径的零件。凸模为空心结构，其单位挤压力高，易变形，采用3CrNiW8V材料，凹模用单层预紧结构，材料选40Cr，热处理硬度42-46HRC。
         设计合理的入模角度便于金属流动，从而降低挤压力。凹凸模与制件应由一定出模斜度，工作中润滑剂要喷洒均匀，避免挤压中拉杆头部偏移。反挤中保证坯料与模具的清洁度，减少成层气泡。
         （一）磨水平后角偏移量
    锯片与磨头所处位置中，首先要确定磨头中心与锯片中心的偏移量，获得所要求的后角。首先看一般锯片水平后角的磨削法。
    保证的数值要确定AB的大小，在直角三角形ABD中，
           （1）
         其中R为锯片半径。AC丄OA，因OB丄AB，将θ代入（1），得
      （2）
         为磨削水平后角偏移量计算公式
         （二）磨45o偏移量
    磨头与锯片成45o角下，偏移量为多少保证角数值，要推导与的关系，过（2）计算偏移量。
         取一块长方体，作ABOE平面与EDCO成45o角，∠OBC-90o-，将ABOE平面作倒角切削平面。过OB作与ABOE成角的平面BOFI，为倒角后刀面，为倒角后角，过OE垂直BOFI平面相交OG直线，因EO与GO垂直于BO，故GO与EO角EOG为ABOE与BOFI间的二面角，∠EOG=。
    过OE作丄CDEO , BOFI与OH相交，因EO与HO垂直于CO，因此EO与HO角HOE为BOFI与CDEO的夹角，BOFI相对于水平面后角。
    直角△HGE中

    将（4）（5）代入（3）得
（6）
         用式（2）计算片移构量
         （三）计算实例
    锯片外径1320·=8o±2o, =45o。求偏移量e
    解：=arc(tg/cos)=arctg(tg8o/cos45o)=11.24o
    e=Rsin(1320/2)×sin11.24o=128.66 mm
         用此式算，再算偏移量，达到45o倒角后角要求，此公式正确。
    （四）45o倒角量具
         该卡尺见图3所示。由10种零件组成，主要零件采用4Cr13马氏体不锈钢，刻线面镀暗铬，游标采用欧美流行的全斜度游标，测量范围为0-5mm，示值精度0.lmm。测量时，将V形测量面靠紧被测工件的两直角边，将主尺伸出接触倒角面，就能在尺上方便地读出倒角的数值。整把量具结构紧凑，美观大方。侧面设有弹簧，可调整间隙。主尺上有制动螺钉，便于测量后锁紧，保证读数正确，而且被测要素与测量方向位于一条直线上，符合阿贝原则。


1尺框；2主尺；3螺丝挡销；4弹簧片；5游标螺钉；6上游标；7螺钉；8垫片；9紧固螺钉；10下游标
         图3  卡尺结构
         三、结束语
         综上所述，随着科学技术的进步，对我国工业领域的可持续健康发展具有非常重要的作用。在开展镶齿锯片45°倒角加工的时候，利用挤压铸造工艺，其制件组织与性能接近模锻件，减少了铸件中的不足问题。双重挤压铸造有机结合直接间接挤压工艺，方案一运行稳定性较好。采用杆部反挤头部正挤复合工艺铝合金拉杆，最大限度地利用318t油压机设备能力，模具结构简单。挤压力小，产品导电率及强度达到需求标准，采用本工艺生产效率大大提高。
        
        
【参考文献】
[1]赵生林.镶齿锯片45°倒角的加工工艺[J].机械制造. 2001(06).
[2]谭心,于长永,李璇,等.冷锯机锯片的瞬态动力学分析[J].工具技术. 2017(09).
[3]高龙,刘月.无齿锯锯片的有限元模态分析及优化[J].河北农机. 2016(04).