冷镦机剪切系统大修一例

文／冀晋辉，陈攀，李文奇，史士鹏·北京新光凯乐汽车冷成型件股份有限公司

某德国进口冷镦机剪切系统磨损严重，故进行了彻底的拆解检查和大修，重点为机械传动部分和剪切工作部分，采用了更换备件、局部修配磨损区域等方式，高效节约地完成了修复工作，修复前剪切重量偏差1.3%，修复后可达0.58%，基本恢复了新设备的状态。修复中摸索出剪切刀板与剪切管的对中调整方法，提高了工效约3 倍。

我公司是一家中德合资企业，冷镦设备装备水平较高，均为世界一线品牌。该德国进口冷镦设备经过18 年的持续运行，虽然保养到位，但局部磨损是难以避免的。其中剪切系统故障现象明显，性能下降，调试和生产难度增加，经过我公司彻底检修，最终排除了问题，恢复了设备最初的性能。现将整个检修过程总结分享如下。

冷镦机剪切系统初始状态

我公司某型冷镦机是2005年进口自德国的设备，总体性能先进，故障率较低，一直稳定运行，生产了超过2 亿件产品。该机有效压力500t，6 个成形工位，最大剪切原料钢线材直径φ30mm(600MPa)或φ33mm(400MPa)。该机采用封闭式剪切系统：四个夹送轮送料，数控线材调整长度，数控线材顶料器调整位置。剪切原料长度调整可在控制电脑上输入来完成操作，还可在生产过程中，在不停机的情况下调整剪切下料长度。在新机时期，剪切下料长度精度较高，整体性能优秀。

剪切系统故障现象

在日常生产中，现场操作人员反馈该冷镦机存在一些非正常的现象：经过采取临时措施处理和设备调整，可以维持生产，但是效果不理想，设备状态不稳定，影响了生产效率，且处理难度较大，需要有经验的操作人员才可以完成。

剪切出的原料表面有划伤

冷镦机剪切系统剪出的原料段上，侧面常见通长的纵向擦划痕迹，深度和宽度不一，如图1 所示。此类擦划痕迹中，其中较浅者，目测是伤及了表面的磷化皂化层，这样在较高压力成形的工位，原料此处没有磷化皂化层的保护，容易发生原料和模具表面粘合的现象，造成零件表面不良，有明显的擦划伤，致使零件报废。同时模具表面粘合原料钢铁的薄层，会逐渐堆积，产生较多的摩擦热量，最终导致模具表面破裂，模具报废。

图1 原料段侧面的擦划痕迹

至于较深的擦划痕迹，除了上述危害以外，还可能直接导致零件在挤压成形过程中，从擦划痕迹发生开裂，导致零件报废。

剪切原料柱重量波动较大

为了检查该冷镦机剪切系统的稳定性，特进行了剪切重量称量统计，原料线材直径φ20mm，长度51.3mm，重量51g，称量的剪切原料件数及每件的重量称量结果见表1，柱状统计图如图2 所示。

表1 剪切原料称量

图2 剪切原料重量称重统计-1(修复前)

重量波动值51.25-50.6=0.65 克

0.65/51=1.3%

剪切系统中有异响

设备运行时，仔细倾听，在切刀板下降过程中，有异常的撞击和摩擦声音，怀疑设备内部存在间隙配合或者其他问题。

剪切系统的拆卸

由上而下，由外及内，依次拆除电气控制元件、线路、润滑管路、液压管路、设备外壳。拆除过程中作好标记，拍照记录，方便后续装回。润滑管路、液压管路接头处等采用专用物品堵塞，防止灰尘、杂物入内。拆卸直到露出该冷镦机剪切系统内部主要部件。主要部件外形示意图，如图3 所示；剪切系统主要部件结构示意图，如图4 所示。

图3 该冷镦机剪切系统主要部件外形示意图

图4 该冷镦机剪切系统主要部件结构示意图

清理设备外壳油污、擦拭剪切系统内部主要部件外表面，便于观察。

重点部位检查

清理周边部件和杂物，撤离维修人员，做好各种预案，确保安全。在此基础上进行剪切系统的全面检查，并作好记录。

剪切系统传动部分的检查

采用低速寸动的模式，缓慢转动冷镦机，按照冷镦机主轴角度，间隔15°暂停一次，进行传动部分的检查，倾听设备运行过程中，从剪切系统部件中发出的噪声。拆解观察分析，顶部的上下共4 块耐磨铜块摩擦表面，均有不同程度的磨损，致使配合间隙较大，在设备运行过程中，配合间隙较大，可能是产生冲击噪声的原因之一。

剪刀柱和石墨铜套之间也存在较为严重的磨损情况，剪刀柱材质为钢铁，且表面淬火，因此磨损程度较小，石墨铜套内部磨损程度则较大，且由于施力方向的原因，磨损程度也有明显的方向性。

摇臂以及之前的传动部分，未见异常。

重点部位测量所获得数据，详见表2。

表2 重点部位测量数据

剪切系统剪切管、剪切板和剪切模座的检查

该部分为剪切原料线材功能部件，其中剪切管、剪切板为消耗品，经常更换，检查未见异常。剪切模座前端内孔检查发现其变为了喇叭形状，且不规则，从前端测量不同深度处的内径，发现已经由新设备的φ110mm 变为了φ110.2mm ～φ110.6mm，越靠近前端面的位置，内径越大。当剪刀管放入剪切模座的时候，由于存在较大的配合间隙，剪刀管固定并不牢固，并且，剪刀管内孔轴线已经偏离了原设备的设计值，导致了剪刀管内孔和剪刀板内孔之间在上死点位置同轴度不良，这也造成剪切原料块表面有纵向划痕。

重要部件的修复

剪切系统传动部分的更换和修复

⑴对于摩擦铜块，进行了备件的更换，恢复了出厂设置尺寸。

⑵石墨铜套也进行了更换，修磨铜套内孔和剪刀柱的外径，保持铜套与剪切柱之间的配合间隙为H7/f6 级别。

⑶更换所有的紧固件，按照推荐扭矩紧固。

⑷更换新的制动器。

如上更换或修复部件组装完毕之后，重新测量重点部位数值，所获得的数据见表3。

表3 修复后重点部位测量数值

剪切系统剪切模座的修复

由于剪切模座没有备件，且无法短时间内自行制造，因此只能选择修复。我们分析其功能损坏情况后，决定采用镶套的方式修复，将剪切模座内孔前端100mm 范围内，扩孔至φ130mm，另行制造一个耐磨套，外径φ130.2mm，用压力机压入剪切模座内孔前端，之后修磨剪切模座内孔到φ110mm。剪切模座镶套修复示意图，可参照图5 所示，这样可以恢复剪切模座内孔直径和功能。

图5 剪切模座镶套修复示意图

剪切刀板的对中调整

上述所有工作完成后，安装刀板，发现由于许多备件更换和修理，其尺寸和修复之前状态多少存在着差异，尤其是剪切模座镶套之后，其内孔轴线与原来的轴线有很大的偏离，这些因素造成在剪切刀柱上死点位置，剪切管和剪切刀板内孔不同轴，肉眼可见估计约有1mm 的偏心距离。只能通过修磨剪切刀板调整片的厚度来进行调整对中。

剪切刀板调整片的示意图，如图6 所示，调整片共有3 片，分别位于剪切刀板的左右两侧和顶部，采用螺栓与剪切刀柱下方空腔内部连接。修改其厚度，可以调整剪切刀板在剪切刀柱的固定位置。但是此处空间狭小，难以使用测量仪器观察，以前均采用反复目视检查，修磨调整片、试验装配、试验剪切、观察效果，如此周而复始，需要十余次的摸索才能调整到满意的效果。

图6 剪切刀板调整片示意图

为了缩短调整时间，特采用了新的方法。制造了一个特殊的工具，我们叫做对中柱，其后端外部直径与剪刀管内部紧密配合。使用方法：将其塞入剪切管中，保持前端不露出剪刀管。将剪切刀柱调整到上死点位置，安装剪切刀板，开启进料功能，将对中柱后端用原料线材顶死，则其前端进入了剪切刀板内孔之中，然后用塞尺测量两者之间的环周方向的间隙，作好记录，从中我们可以分析出来剪切管与剪切刀板之间的偏心距离和方向，然后根据这个数值，反复修磨和测量几次，就可以较为快捷地完成调整工作。剪切刀板对中调整示意图，可参照图7。

图7 剪切刀板对中调整示意图

修复效果

经过大修，该冷镦机剪切系统性能得到了恢复，运行噪声明显减小，切出的原料柱上没有擦划痕迹，原料柱两端面平整，整体形状较为规则。修复后剪切原料称量数据见表4，柱状统计图，参照图8，从中可以看出，修复后的剪切机所切出的原料剪切重量也比较稳定。

表4 修复后剪切原料称量

图8 剪切原料重量称重统计-2(修复后)

重量波动值51.1-50.8=0.3 克

0.3/51=0.58%

总之，该冷镦机剪切系统大修工作达到了预定的目的，修复如新。