制桶工藝學
第二章 剪磨
鋼桶的制作是從薄鋼板的裁剪開始的。為了縫焊機焊接搭接邊的需要，定尺裁剪后的板材還需進行磨邊。鋼板的裁剪和磨邊組成鋼桶桶身制作的第一道工序。
制桶薄鋼板按其外型規格分，有兩種：一種是塊板，一種是卷板。若按軋制方式分，也可分為兩類：一類是冷軋鋼板，一類是熱軋鋼板。隨著制桶原材料的不同，剪磨工藝也采用多種工藝流程，以適應不同性能、不同包裝的各類制桶鋼板，為后續工序提供合格適用的半成品。
剪磨工序的主要設備是裁剪機和磨邊機，其次還有卷板開卷機、矯平機和塊板分張送料機構以及出料機構等，各臺設備間由輸送機構相聯接。
第一節 剪磨設備與工藝
2.1.1 剪磨設備
一、裁剪機
制桶采用的裁剪機（又稱剪板機或剪床）一般為閘刀式下傳動、上切式斜刃裁剪機。其外形如圖2-1所示。下面我們對這類裁剪機的有關問題展開討論。
圖2-1 制桶常用的裁剪機
1、裁剪機的剪切過程和剪切力的確定
經過生產實踐和科學實驗證明：裁剪機的剪切過程主要是由壓入變形和剪切滑移兩個階段組成的。剪切過程的實質是金屬塑性變形過程。
當上剪刃下移，剛與鋼板接觸時，材料處于彈性變形階段。上剪刃繼續下移，剪刃逐漸壓入金屬材料，如圖2-2所示。由于力P在開始階段比較小，在金屬材料斷面上產生的剪切力小于材料本身的抗剪能力，因此材料只產生局部塑性變形，故這一階段稱為壓入變形階段。隨著上剪刃下移量的增加，金屬材料的壓入變形增大，則在剪刃處形成很大的應力與變形集中現象，即剪切力P不斷增大。當剪刃壓入到一定深度，即剪切力P增加到一定值時，金屬材料的局部壓入變形阻力即抗剪力與沿剪切斷面的剪切力達到相等，剪切過程處于由壓入變形階段過波到剪切滑移階段的臨界狀態。當剪切力P大于金屬材料本身的抗剪能力時，金屬材料就沿著剪切面產生相對滑移，開始了真正的剪切，這一階段稱為剪切滑移階段。在剪切滑移階段，由于剪切斷面不斷減小，剪切力也不斷變小，直到鋼板的整個截面被剪斷為止，完成一個剪切過程。
圖2-2 裁剪機的剪切過程分析
對于斜刃裁剪機，在剪切過程中，是從板材的一端開始向另一端逐漸移動過程中，一部分一部分地進行裁切的，因此，在剪切過程的每一瞬間，剪刃剪斷板材切面的長度，只是板寬的一部分。此外，斜口裁剪機的剪切過程中，金屬材料還增加了兩種塑性變形，如圖2-3所示。一種是被剪金屬材料被剪掉部分由于上剪刃繼續運動，沿AED線的彎曲變形，一種是被剪材料在剪切開口處，近似地以EF弧為界的局部碗形彎曲變形。這兩種塑性變形貫穿于整個剪切過程。
圖2-3 斜口剪切鋼板時，鋼板變形圖
斜刃裁剪機的剪切力，由上述剪切過程的分析可知，它由三部分組成：
P=P1+P2+P3
式中 P1——純剪切力；
P2——被剪掉部分的彎曲力；
P3——剪口處局部碗形彎曲力。
根據材料力學原理以及數學推導，可得斜口裁剪機的剪切力計算公式：
（N）
式中 P0——理論剪切力（N）；
α——上剪刃對下剪刃斜角，一般取：α=2°～6°；
t——剪切板材的厚度（mm）；
τb——鋼板的剪切強度極限（MPa）；
K——考慮到實際生產時不可避免的刃口間隙波動、磨損、板材質量等情況的修正系數，一般取K=1.2～1.8。
