一種仿生曲面剪切刀的製作方法

2023-05-10 00:26:56

本發明屬金屬切割技術領域，具體涉及一種仿生曲面剪切刀。

背景技術：

剪切機是現代工廠切斷裝置中的主要設備，其中龍門剪切機主要應用在廢鋼剪切、大尺寸切斷等方面。在鋼鐵行業中，使用剪切機的方面越來越多，並且更多的應用於重型切割。

剪切機的刀片是剪切機中最為關鍵的部件，它的性能關乎著整個設備的使用和效率，更和生產加工和經濟效益息息相關。目前工廠和廢鋼處理不能每年需要更換大量的刀片，不但刀片的費用增加，而且生產時間受限，大大降低了產值，影響整個加工效益。

刀片的主要失效模式是磨粒磨損，在切割過程中後刀面由於受到鋼材中的硬質點磨損而失效。因此，設計出具有低阻力、抗磨損的剪切機刀片，增加單個刀片的使用時間。對於降低能耗，提高整體生產效益具有重要意義。

技術實現要素：

針對龍門剪切機刀片的作用機理，本發明對龍門剪切機刀片的結構進行了再設計，使其能夠提高剪切機刀片的剪切能力，提高刀片利用時間，提升工作效率，降低成本。

本發明利用獾牙齒曲面及曲線特徵進行剪切刀設計。

本發明包括刀基體、刀背、過渡段和刀尖；過渡段由仿生半圓柱體和三稜柱組成；基體、刀背、過渡段和刀尖組合作為剪切機上刀片，由剪切機液壓驅動，帶動整體剪切刀上下運動。

所述的刀基體為長方體結構，長l1為1015-2030mm，寬h1為200mm，厚度d2為12mm。刀基體承載刀背、過渡段和刀尖。

所述的刀背為長方體，刀背的長度與刀基體長度相同，為1015-2030mm，寬h2為140mm，厚度d1為10mm。刀背位於刀基體表面，刀背的底面與兩個側面均與刀基體的底面和側面重合。

所述的過渡段為仿生半圓柱體與三稜柱結構組合體，仿生半圓柱體的圓柱底面仿生圓弧曲線符合下列公式：

y＝-0.008x+0.116x2-0.907x3+3.883x4+1.009x5

其中0≤x≤14.5。

所述的仿生半圓柱體的底邊直徑為14.5mm，並以剪切刀l1的方向緊密陣列排列，陣列個數為70-140個(排列個數視剪切刀整體長度而定，使圓柱體完全排列在刀背表面)。

所述的三稜柱的底部與刀後段的頂端重合，三稜柱底面的長和寬與刀後段相同。仿生線半圓柱體與直角三稜柱的高度h3均為30mm。直角三稜柱的斜面與刀基體的表面夾角α為32°。半仿生圓柱體的上部與三稜柱重合。

所述的刀尖為仿生曲面結構，寬l2為14.5mm，高d1為10mm，長h4為30mm；刀尖以剪切刀l1的方向緊密陣列排列，陣列個數為70-140個(排列個數視剪切刀整體長度而定，使圓柱體完全排列在刀背表面)。

刀尖的仿生曲面的符合下列公式：

z＝2.013+6.838x+0.8x2-0.293x3+0.22x4

-0.529y-1.214y2+0.151y3+0.008y4-0.002y5

其中0≤x≤14.5，0≤y≤8。

本發明的有益效果：

本發明利用獾牙齒曲面及曲線特徵，將剪切刀刀尖設計為仿生曲面組合結構，並添加過渡段平滑整體刀面，刀尖能夠有效的提高剪切刀的刺入特性，降低阻力；過渡段能夠減小摩擦力，降低磨損；整體提高刀片的使用次數，提高工作效率。

附圖說明

圖1為本發明的底面俯視圖。

圖2為本發明的主視圖。

圖3為本發明的軸測視圖。

圖4為本發明的左視圖。

圖5為圖3中的a處放大圖。

圖6為仿生半圓柱體底邊圓弧部分的仿生曲線二維圖。

圖7為刀尖曲面的仿生曲面三維圖。

具體實施方式

實施例1：

請參閱圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本實施例包括刀基體1、刀背2、過渡段3和刀尖4，過渡段3由仿生半圓柱體5和三稜柱6組成，刀基體1作為整個仿生剪切刀的背面承載刀背2、過渡段3和刀尖4；刀背2位於刀基體1表面，刀背2底面與兩個側面均與刀基體1的底面和側面重合；過渡段3為仿生半圓柱體5與三稜柱6結構組合體，三稜柱6的底部與刀後段的頂端重合，底面長和寬與刀後段相同，半仿生圓柱體5的上部分與三稜柱體重合。

整體固接在一起作為剪切機上刀片，由剪切機液壓驅動，帶動整體剪切刀上下運動。

刀基體1為長方體結構，長l1為1015mm，寬h1為200mm，厚度d2為12mm。

刀背2為長方體，刀背2的長度與刀基體1長度相同，為1015mm，寬h2為140mm，厚度d1為10mm。

仿生半圓柱體5的圓柱底面仿生圓弧曲線為：

y＝-0.008x+0.116x2-0.907x3+3.883x4+1.009x5

其中0≤x≤14.5

仿生半圓柱體5的底邊直徑為14.5mm，並以剪切刀l1的方向緊密陣列排列，陣列個數為70個。

仿生半圓柱體5與三稜柱6的高度h3均為30mm。直角三稜柱的斜面與刀基體的表面夾角α為32°。

刀尖4為仿生曲面結構，刀尖4的寬l2為14.5mm，高d1為10mm，長h4為30mm，刀尖4仿生曲面符合下列公式：

z＝2.013+6.838x+0.8x2-0.293x3+0.22x4

-0.529y-1.214y2+0.151y3+0.008y4-0.002y5

其中0≤x≤14.5，0≤y≤8

實施例2：

請參閱圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本實施例包括刀基體1、刀背2、過渡段3和刀尖4，過渡段3由仿生半圓柱體5和三稜柱6組成，刀基體1作為整個仿生剪切刀的背面承載刀背2、過渡段3和刀尖4；刀背2位於刀基體1表面，刀背2的底面與兩個側面均與刀基體1的底面和側面重合；過渡段3為仿生半圓柱體5與三稜柱6結構組合體，三稜柱6的底部與刀後段的頂端重合，三稜柱6底面長和寬與刀後段相同，半仿生圓柱體5的上部分與三稜柱體重合。

整體固接在一起作為剪切機上刀片，由剪切機液壓驅動，帶動整體剪切刀上下運動。

刀基體1為長方體結構，長l1為2030mm，寬h1為200mm，厚度d2為12mm。

刀背2為長方體，刀背2長與刀基體1長度相同，為1015mm，寬h2為140mm，厚度d1為10mm。

仿生曲線半圓柱體5的圓柱底面仿生圓弧曲線符合下列公式：

y＝-0.008x+0.116x2-0.907x3+3.883x4+1.009x5

其中0≤x≤14.5

仿生半圓柱體5的底邊直徑為14.5mm，並以剪切刀l1的方向緊密陣列排列，陣列個數為140個。

仿生半圓柱體5與三稜柱6的高度h3均為30mm。直角三稜柱的斜面與刀基體的表面夾角α為32°。

刀尖4為仿生曲面結構，寬l2為14.5mm，高d1為10mm，長h4為30mm，刀尖仿生曲面符合下列公式：

z＝2.013+6.838x+0.8x2-0.293x3+0.22x4

-0.529y-1.214y2+0.151y3+0.008y4-0.002y5

其中0≤x≤14.5，0≤y≤8。