作者：郑晓敏
圆盘剪是纵切铝箔带产品的核心工具之一，以往铝带纵剪机组规格可分为：(0. 02 -0. 3) mm铝箔纵剪机组和(0.3-2)mm铝板带纵剪机组两种。板带剪速度一般为200 m/min。为适应市场需求新开发出介于两者之间（0.3 -1）mm的活套剪，速度可达600 m/min。
1 圆盘剪的概述
圆盘剪的剪切过程是，在驱动电机的带动下，通过一对上下咬合的圆盘剪刃与板材在水平方向成同等线速度，通过移动上刀片和固定下刀片配合，采用合理的刀片间隙，施加剪切力对板材进行剪切。如图1所示。
圆盘剪通常设置在板材或带材的剪切线上，用来纵向剪切运动的板材或带材的两侧边部，使剪后的带材边部整齐、精确和无毛刺。
圆盘剪主要由左右机架、上下刀轴、机架调宽机构、传动装置、刀盘重合度调整装置、刀刃侧向间隙调整装置、固定底座等组成。
2 圆盘剪的主要参数
圆盘剪的主要技术参数包括刀盘直径与厚度、侧向间隙、重叠量、剪切力等。特别是侧向间隙与重叠量直接影响剪切带材的质量，针对不同厚度、不同材质的带材，侧隙与重叠量各不相同，需要设计者根据具体情况分析确定。本文着重介绍剪切角与剪切力的计算方法。
2.1 铝箔圆盘剪切机主要技术性能
铝箔圆盘剪切机主要技术参数如表1所示。
2.2 1600 mm圆盘剪剪切角计算
1 600 mm圆盘剪剪切角由(1)式计算：
式中：
A-刀片圆盘中心距离，240. 25 mm；
D-刀盘直径，240 mm；
S-上下两剪刃的重叠量，mm；
80-材料断裂时，相对切入深度，0.13 mm；
h一被剪切金属的厚度，0.5 mm。
由(1)式可得：cosa=0.997 0，a=4.4392°。
2.3圆盘剪剪切力的计算
2.3.1 板带剪切变形过程
如图2所示为一对普通圆盘剪对铝带料进行纵切加工的示意图。首先，当上下刀片与板带在AB点接触挤压，板带受到压力产生弹性压缩，同时由于材料挤靠上下刀侧隙的侧面，随着上下刀相互靠近使得带料发生弯曲，侧隙越大弯曲越大，此时材料的内应力未超过弹性极限，上下刀分离板带能恢复原来形状；当圆盘剪由AB点旋转到CD点时，由于内应力的增大使得板带部分被刀侧面挤压，圆盘剪继续转动，当带料的内应力达到材料的屈服极限，产生塑性变形，在剪切区就会有宏观滑移变形产生。随着塑性变形继续增大并伴有材料的弯曲与拉伸，剪切继续进行，最大应力超过材料的断裂极限，在剪切区就会产生微裂纹，微裂纹随着上、下刀切人材料的深入，扩展生成主裂纹，继而使带材断裂被剪断。
2.3.2计算剪切力
柯洛辽夫公式将圆盘剪看成上下刀片均有斜度的斜刀剪，把接触曲线（为弧线）简化为等边梯形计‘算。而诺沙利公式考虑的更为周全，他把作用在一个刀盘上的总剪切力分为两个部分：一部分是剪切板材产生的弯曲力，此弯曲力是由剪切伴随着轧件的复杂弯曲而产生的；一部分是纯剪切力。国内的李海龙、李瑞雪则在参考前人的基础上用一个满足边界条件的二次函数来表达带料与上下圆盘刀剪刃接触点的变化高度。
剪切力的计算是圆盘剪切机力能参数计算的基础，计算方法较多，现利用诺沙利计算法和李海龙、李瑞雪的计算公式计算剪切力，并对它们作比较。
1)圆盘剪的剪切力按诺沙利公式计算，即：总剪切力由两个分力所组成：
式中：
P1—纯剪切力；
P2—被剪掉板材的弯曲力。
如图3所示，在BD线之外剪切过程已彻底完成，我们可以假定实际剪切面积只局限于弧AB与弧CD之间，并将弧AB和弧CD视为弦，在梯形面积ABCD内作用于宽度为dx的微小面积上的剪切力为：
式中：
qx一作用在接触弧AB的水平投影中单位长度上的剪切力；
ε0 一断裂时的相对切人深度。
纯剪切力为：
式中：
a一单位剪切功，即剪切厚度为1 mm，断面面积为1 mm2的板材所需要的剪切功，其单位为N／mm2。
总剪切力计算公式：
在圆盘剪冷剪时：
式中：
Rm一剪切金属抗拉强度450 MPa；
A一金属伸长率，不同金属伸长率不同；
z1一切边弯曲系数，一般取1.4；
a一咬人角，a=4.439 2°。
由此可得：P= 44 652 N。
2)圆盘剪的剪切力按照李海龙、李瑞雪的计算公式，公式中的变化高度hx可用一个满足边界条件的二次函数来表达。
如图4所示，其函数为：
式中：
hx一变形区变化的高度，mm；
Ι一接触线AB至剪刃中心的距离，mm。
式中：
R一圆盘剪剪刃半径，mm；
a一两个剪刃的咬人角。
而
式中：
ε0一断裂时的相对切人深度，mm；
I 0一接触线CD至剪刃中心的距离，mm。
由上式可得：
变形区接触面积为：
作用在圆盘剪一片剪刃的剪切力为：
式中：
K1一力的转化系数，k1=0.7-0.75；
k2一切削刃磨钝系数，k2=1.3 - 1.5；
k3一切削刃磨钝系数，k3=1.1 - 1.3；
Rm一被剪材料的强度极限，MPa。
结合实际生产通过比较，后一种剪切力计算的结果与实际情况更相符。
3 结束语
铝钎焊用于汽车散热器、冷凝器等热交换器的制造成形，与铜钎焊散热器相比，铝散热器的质量比铜散热器减轻37%-45%，铜价格相当于铝的3倍；从生产工艺来说，铝钎焊的自动化程度要比铜钎焊的高很多，在降低成本，提高生产效率方面比铜有更多的优势；从技术角度来说，钎焊铝热交换器本身能耗也有很大优势。另外，全铝散热器可以全部回收，并且回收成本较低。铝材的耐磨性能非常好，产品性能也好。
随着国民经济的持续发展，中国铝热传输复合材料需求量不断增加，铝热传输复合材料应用于重型卡车与新能源汽车热交换器、暖通空调、火力发电站冷却散热器等，国内市场对(0.3-l)mm厚高质量的铝薄带卷材的需求量越来越大。因此，为实现对(0.3 -1) mm厚铝薄带卷材的生产要求，研制一种剪切质量好、高速、高精密、高度自动化的新型铝薄带剪切机具有重要意义。
4摘要：铝热传输复合材料主要应用于汽车、家电、机械设备的热交换系统及火力电站空冷系统等领域。活套剪是介于厚箔剪和板带剪之间的、适用于剪切铝热传输复合材料的新型剪切设备。结合1 600 mm薄带活套剪切机组工程实际，介绍了活套剪切机组中，圆盘剪的结构特点，剪切原理，重点介绍剪切力的计算公式。
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