简易变位切割架设计与制作

孙静

摘 要：切割架适用于焊接实训或工厂中金属材料切割，主要针对板件、管件、棒材等带有坡口或者形状复杂、厚度较大的构件，是一种简易、方便切割的变位胎具。通过调整夹持器的角度、高度和主、从动轮的高度，能够夹持不同尺寸的管、板、棒等型材，同时能够进行不同角度坡口和形状的切割。

关键词：变位；切割架；设计；制作

中图分类号：V261.3+4 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）28-0116-02

前言

焊接实训中重复利用耗材是提高材料利用率，降低成本的一种方法。焊接实训过程中金属材料的切割方法有很多种，主要有自动和手动切割两种方式。而自动切割设备比较昂贵，维修维护费用较高，如剪板机、数控切割设备、等离子自动切割机、激光切割设备等，虽然切割速度较快，但是在切割形状复杂、厚度、尺寸较大时设备能力受限，使用不够方便、成本高，而氧乙炔切割、等离子手动切割比较灵活，设备价格低，长期使用中成本较低，与变位切割架配合使用后，对于形状复杂、尺寸较大、厚度较厚的低合金钢、低碳钢等都能进行切割，而且切割质量较高、浪费材料少、对大批量切割下料比较适合。

1 切割架结构设计

该结构设计主要由机械传动装置、夹持固定装置、切割夹持装置、自动切割小车等部分组成。支架6是整个切割架的固定支撑部分，由四个厚度较厚角钢构成，侧面开四个导槽14，前后两个厚度较厚的钢板通过螺栓固定在导槽内，两个钢板内安装主动轮5和从动轮8，与垫块或者木板配合使用能够压紧切割板件，自重较大的板材无需配垫块或者木板进行压紧。在主动轮端部可安装三抓卡盘或者四抓卡盘，夹持管材、棒材、角钢等型材。支架6顶部安装固定导轨1，自动切割小车2在导轨上直线行走，小车2内部安装可调节伸出长度的导杆13，导杆13端部安装导套12，导套12内安装竖杆4，竖杆4端部安装横杆11，横杆11在竖杆4内也可以进行长度调整，横杆11端部安装夹持器2，夹持器内可安装等离子切割枪或者氧乙炔切割枪。竖杆4能够在导套内进行360度旋转与固定，亦可升高或者降低，夹持器2在横杆11端部也可进行360度旋转与固定。

2 结构特点

2.1 结构的稳定性、可靠性

该结构由厚度较厚的角钢和板材构成，属于刚性结构。通过地脚安装膨胀螺栓，使结构牢固的安装在地面上，结构十分稳定。板类工件通过支架6上部缺口，安放在主、从动轮上，加上垫块、木板或者可移动支撑，使工件实现平稳的加持或者直线运动。夹持器2是带锁进装置的锥形管制作而成，通过螺纹锁进装置可固定切割枪体。此外，横杆11、竖杆4、导套12均带锁紧装置，都能牢固锁进，保证切割枪稳定的固定在某一切割位置。支架两侧的固定板也有螺栓固定在导槽内，通过螺栓的松动、锁紧可在导槽14内上下调节，调整切割不同厚度、直径的构件。

2.2 切割的灵活性、复杂性

该结构的灵活性主要在夹持器位置的灵活，夹持器在平面内能够实现360度旋转，或者手动调节导杆13、横杆11竖杆4的长度、旋转角度等均能改变切割枪的位置，配合自动切割小车行走轨迹，或者手动，可实现多种形状的复杂切割。此外，板类工件尺寸较大时，可以手动进行送进，管类工件可更换卡盘进行切割，实现不同尺寸工件切割。

2.3 结构制作简单、精度要求较低

本结构中主要就是管、板、角钢构件，结构简单、紧凑，除导轨、平板需要焊接外，其余部分均为机械加工，而且主要是车削、铣削加工。此外，结构中使用的主从动轮可用钢管替代，加工出齿轮即可使用，该结构制作精度要求不高，容易制作。

2.4 结构的实用性

（1）该结构主要针对焊接技能训练实践教学中，需要重复利用板材、管材等耗材，并且需要开坡口时，很不方便，尤其是变形的板材开坡口时，坡口加工机加工不好，刀具损耗大时，本装置与切割设备配合使用可解决以上问题，并且在工厂中应用也比较方便，节约成本、材料利用率高，质量好。

（2）目前切割下料设备，一般都是单一功能，如切管机、坡口加工机，或者剪板机、激光切割刨边机等，对于大型板材切割完全靠划线，按规定路线切割，经常因没有限位、工人手抖而出现割据烧损、爆鸣等现象，而简易变位切割架加工位置多、型材种类多、切割厚度、尺寸大、灵活，解决了工厂和学校的一些难题。

（3）简易变位切割架采用手动和自动均可，手动时可根据切割状况随时调整切割速度，避免出现割不开现象，浪费能源和材料，提高材料利用率。切割时对于同一类型工件切割，调整好间隙、压力后，可实现连续切割，不需停止换件，节省时间、提高效率、适合批量生产。

（4）简易变位切割架所用材料为普通型材，角钢、圆管等，板材可用低碳钢，如20号钢、Q235等都是市面上价格较低的材料，也可用工厂中的废料、余料进行焊接拼接，就能满足使用要求，从制造成本来看是价格较低的制作。总之，该结构具有造价低，无污染、质量轻、易操作等特点，是非常实用的工具。

3 使用方法

3.1 板材类加工方法

板材加工有两种方式，一种是工件运动，一种是自动切割小车运动。针对尺寸小的板材，可以采用构件放置在主从动轮上，加垫块或木板压紧后，点燃氧乙炔或者等离子火焰，预热工件，调整自动切割小车速度，切割后关闭火焰；对于尺寸较大的板材，由于本身自重较大，可以直接放置在主从动轮上，无需压紧，如果板面较大，则需要辅助支撑，点燃火焰后手动摇动主动轮，从动轮做导向，从而完成切割。

3.2 管材类、棒材类加工方法

管材类、棒材类加工主要是在主动轮上安装卡盘，比较大的构件需要辅助支撑，根据构件直径选择使用不同直径的卡盘，手动摇动主动轮进行切割。对于不同厚度、直径的构件应选择好切割能量、气体吹力，不能让氧化物或者熔化的铁水封堵割口，导致切割无法进行。

3.3 复杂零件和坡口加工

对于切割零件比较复杂的加工，难度很大，需要手动和自动同时配合，类似车床加工操作；坡口加工主要调整夹持器角度，从而获得需要的坡口角度。

4 结束语

该结构具有三维方向运动，具备较好的切割能力，能够切割出复杂的零件，对于焊接实训中耗材的重复利用具有较好的效果，尤其焊接后的变形板材具有较好的坡口加工能力。虽然对于大型板材加工不如大型等离子自动切割设备切割速度快，但是对于直径较大管材的坡口加工，棒材的切断，其他型材加工具有较大优势，因此，工厂中制作该结构有利于方便下料、坡口加工，降低成本，提高生产效率。

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