龍門剪切機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于金屬加工、廢舊金屬回收等領(lǐng)域的重型剪切設(shè)備，其核心功能是通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)的上刀片與下刀片相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)板材、型材或廢鋼的切斷加工。因其結(jié)構(gòu)呈“龍門架”形狀，故得名“龍門剪切機(jī)”。本文將從整體結(jié)構(gòu)、工作原理及核心部件功能三方面展開(kāi)詳細(xì)解析。
 

　　一、整體結(jié)構(gòu)與工作原理
 

　　(一)結(jié)構(gòu)組成概述
 

　　龍門剪切機(jī)的主體結(jié)構(gòu)由機(jī)架系統(tǒng)、剪切系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)及輔助裝置五大模塊構(gòu)成。其中：
 

　　機(jī)架系統(tǒng)：提供剛性支撐，承受剪切過(guò)程中的巨大沖擊力；
 

　　剪切系統(tǒng)：包含上下刀片及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)剪切動(dòng)作的核心；
 

　　液壓系統(tǒng)：提供動(dòng)力源，通過(guò)油缸推動(dòng)剪切機(jī)構(gòu)完成動(dòng)作；
 

　　電氣控制系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)設(shè)備啟停、參數(shù)設(shè)定及安全聯(lián)鎖；
 

　　輔助裝置：如送料輥道、壓料裝置、刀片間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)等，提升剪切精度與效率。
 

　　(二)工作原理
 

　　龍門剪切機(jī)基于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與液壓傳動(dòng)的結(jié)合原理工作：
 

　　動(dòng)力傳遞：液壓泵輸出的高壓油進(jìn)入液壓缸，推動(dòng)活塞桿伸出，帶動(dòng)上刀架沿導(dǎo)軌垂直向下運(yùn)動(dòng)；
 

　　剪切過(guò)程：上刀片接觸被剪物料后，繼續(xù)下行施加剪切力(可達(dá)數(shù)千噸)，物料在上下刀片刃口的作用下發(fā)生塑性變形并被切斷；
 

　　復(fù)位動(dòng)作：剪切完成后，液壓換向閥切換油路，液壓缸下腔進(jìn)油，活塞桿縮回，上刀架上升至初始位置，等待下一次剪切循環(huán)。
 

　　整個(gè)過(guò)程通過(guò)電氣控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或半自動(dòng)化操作，剪切頻率可達(dá)每分鐘3-8次(取決于物料厚度與設(shè)備規(guī)格)。
 

　　二、主要部件功能詳解
 

　　(一)機(jī)架系統(tǒng)：剛性與穩(wěn)定性的核心
 

　　機(jī)架是龍門剪切機(jī)的“骨架”，其結(jié)構(gòu)形式直接影響設(shè)備的抗沖擊能力與使用壽命。常見(jiàn)結(jié)構(gòu)為整體焊接式龍門框架，由左右立柱、上橫梁、下橫梁及斜拉筋組成。
 

　　左右立柱：采用厚壁Q235鋼板焊接而成(厚度≥30mm)，內(nèi)部布置加強(qiáng)筋板，承受剪切時(shí)的側(cè)向力與沖擊力；
 

　　上橫梁：連接左右立柱頂部，安裝液壓缸支座及導(dǎo)軌滑塊，需具備足夠的抗彎剛度(撓度≤0.1mm/m)；
 

　　下橫梁：固定于地基，支撐下刀片座及工作臺(tái)面，與地面預(yù)埋鋼板焊接以增強(qiáng)穩(wěn)定性；
 

　　斜拉筋：分布于立柱內(nèi)側(cè)，形成三角形支撐結(jié)構(gòu)，降低機(jī)架固有頻率，避免共振(剪切沖擊頻率為10-30Hz)。
 

　　關(guān)鍵性能指標(biāo)：機(jī)架靜態(tài)剛度≥500kN/mm，動(dòng)態(tài)剛度≥300kN/mm(通過(guò)有限元分析優(yōu)化應(yīng)力集中區(qū)域)。
 

　　(二)剪切系統(tǒng)：執(zhí)行剪切動(dòng)作的核心單元
 

　　剪切系統(tǒng)由上刀片、下刀片、刀架及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)組成，直接決定剪切質(zhì)量(切口平整度、毛刺大小)。
 

　　刀片組件?
 

　　材質(zhì)：采用Cr12MoV合金模具鋼(硬度HRC58-62)，經(jīng)真空淬火+回火處理，耐磨性與韌性兼?zhèn)洌?br /> 

　　幾何參數(shù)：刀片刃口角度通常為85°-90°(剪切薄板取小角度，厚板取大角度)，刃口長(zhǎng)度覆蓋剪切寬度(如2000mm、2500mm)；
 

　　間隙調(diào)整：通過(guò)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)手動(dòng)或電動(dòng)調(diào)節(jié)上下刀片間隙(精度±0.05mm)，間隙過(guò)大易導(dǎo)致切口撕裂，過(guò)小則加劇刀片磨損。
 

　　刀架與上橫梁連接?
 

　　刀架：采用箱型焊接結(jié)構(gòu)(截面尺寸≥400mm×300mm)，內(nèi)部布置縱向筋板，承受剪切反力；
 

　　導(dǎo)向機(jī)構(gòu)：刀架兩側(cè)安裝四氟乙烯滑塊(厚度≥20mm)，與固定于立柱的導(dǎo)軌(HGR45直線導(dǎo)軌)滑動(dòng)配合，導(dǎo)向精度≤0.02mm/m，確保剪切過(guò)程中刀片垂直運(yùn)動(dòng)。
 

　　液壓缸?
 

　　類型：雙作用單活塞桿液壓缸(缸徑Φ320mm，行程600mm)，安裝于上橫梁中央；
 

　　推力計(jì)算：工作壓力31.5MPa時(shí)，理論剪切力 F=P×A=31.5×106×π×(0.32/2)2≈2530kN(可剪切厚度≤30mm Q235鋼板)。
 

　　(三)液壓系統(tǒng)：動(dòng)力與控制的中樞
 

　　液壓系統(tǒng)是龍門剪切機(jī)的“肌肉”，負(fù)責(zé)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并精確控制剪切速度與位置。
 

　　動(dòng)力元件：采用軸向柱塞泵(排量100mL/r，壓力31.5MPa)，由Y2-280M-4型電機(jī)(功率75kW)驅(qū)動(dòng)，輸出流量穩(wěn)定(誤差≤2%)；
 

　　控制元件：
 

　　電磁換向閥(4WEH16J7X/6EG24N9EK4)：控制液壓缸伸縮方向；
 

　　溢流閥(DBW20B1-5X/315-6EG24N9K4)：設(shè)定系統(tǒng)最高壓力，防止過(guò)載；
 

　　節(jié)流閥(Z2FS16-3X/S2)：調(diào)節(jié)刀架下行速度(快進(jìn)→工進(jìn)→保壓分段控制)；
 

　　執(zhí)行元件：除主液壓缸外，還包含壓料缸(用于壓緊物料，防止剪切時(shí)位移)、送料缸(配合輥道實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料)；
 

　　輔助元件：油箱(容積800L，帶空氣濾清器與液位計(jì))、冷卻器(板式換熱器，油溫控制在50-65℃)、過(guò)濾器(精度10μm，保護(hù)液壓泵)。
 

　　系統(tǒng)特點(diǎn)：采用比例調(diào)速技術(shù)，刀架下行速度可在0-200mm/s范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，滿足不同厚度物料的剪切需求。
 

　　(四)電氣控制系統(tǒng)：自動(dòng)化與安全的大腦
 

　　電氣控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的人機(jī)交互、邏輯控制及安全防護(hù)，通常由PLC、人機(jī)界面(HMI)、傳感器及執(zhí)行元件組成。
 

　　核心控制器：西門子S7-1200 PLC(CPU 1214C)，處理輸入信號(hào)(如按鈕、限位開(kāi)關(guān)、壓力傳感器)并輸出控制指令(如電磁閥、電機(jī)啟停)；
 

　　人機(jī)界面：10.1寸觸摸屏，可設(shè)定剪切次數(shù)、保壓時(shí)間、急停模式，實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)壓力、刀架位置、油溫等參數(shù)；
 

　　安全裝置：
 

　　光電保護(hù)裝置(SICK C4000)：檢測(cè)人員或異物進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，觸發(fā)急停；
 

　　限位開(kāi)關(guān)(OMRON D4V-8108Z)：限制刀架最大行程，防止超程損壞；
 

　　過(guò)載保護(hù)：當(dāng)剪切力超過(guò)設(shè)定值(如2800kN)時(shí)，壓力繼電器(EDS344-3-400-000)動(dòng)作，停止液壓缸下行。
 

　　(五)輔助裝置：提升效率與精度的關(guān)鍵
 

　　壓料裝置：位于下刀座兩側(cè)，由壓料油缸(缸徑Φ125mm)驅(qū)動(dòng)，剪切前壓緊物料(壓力≥50kN)，避免剪切時(shí)物料翹起或位移；
 

　　送料輥道：采用鏈條傳動(dòng)(節(jié)距200mm)，配合變頻電機(jī)(0.75kW)實(shí)現(xiàn)0.1-1.5m/s無(wú)級(jí)調(diào)速，與剪切動(dòng)作聯(lián)動(dòng)(送料到位后自動(dòng)停止)；
 

　　刀片潤(rùn)滑系統(tǒng)：通過(guò)定量注油器(每剪切5次注油1mL)，向刀片刃口噴射潤(rùn)滑脂，減少摩擦磨損，延長(zhǎng)刀片壽命(提高30%以上)。
 

　　三、技術(shù)特點(diǎn)與選型要點(diǎn)
 

　　(一)技術(shù)優(yōu)勢(shì)
 

　　高剪切力：最大剪切力可達(dá)5000kN，可處理厚度≤50mm的Q235鋼板或直徑≤200mm的圓鋼；
 

　　高自動(dòng)化：支持手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)三種模式，配合機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)廢鋼破碎線的無(wú)人化作業(yè)；
 

　　強(qiáng)適應(yīng)性：通過(guò)更換刀片(如齒形刀片、平刃刀片)，可剪切板材、型材、管材等多種物料。
 

　　(二)選型關(guān)鍵參數(shù)
 

　　剪切力：根據(jù)最大剪切厚度與材質(zhì)選擇(公式：F=k×t2×σb?，k為系數(shù)，t為厚度，σb為抗拉強(qiáng)度)；
 

　　剪切寬度：刀片有效長(zhǎng)度需大于物料寬度(如剪切1500mm寬板，選1600mm刀片)；
 

　　開(kāi)口高度：上刀架最大行程+物料厚度+安全距離(通常≥800mm)，確保大尺寸物料順利放入；
 

　　自動(dòng)化程度：根據(jù)產(chǎn)能需求選擇(如廢鋼回收線需配自動(dòng)送料+堆垛系統(tǒng))。
 

　　四、維護(hù)與安全注意事項(xiàng)
 

　　(一)日常維護(hù)
 

　　液壓系統(tǒng)：每周檢查油位(保持在液位計(jì)2/3處)，每3個(gè)月更換液壓油(46#抗磨液壓油)，每年清洗過(guò)濾器；
 

　　刀片：每剪切5000次檢查刃口磨損(磨損量>0.5mm時(shí)需修磨)，修磨后需重新調(diào)整間隙；
 

　　電氣系統(tǒng)：每月檢查接線端子是否松動(dòng)，每季度測(cè)試安全裝置(如光電保護(hù)響應(yīng)時(shí)間≤20ms)。
 

　　(二)安全操作規(guī)范
 

　　嚴(yán)禁剪切超過(guò)設(shè)備額定能力的物料(如標(biāo)稱剪切30mm鋼板，不得嘗試35mm)；
 

　　啟動(dòng)前確認(rèn)刀架下方無(wú)人或障礙物，急停按鈕功能正常；
 

　　剪切過(guò)程中禁止用手觸摸物料或調(diào)整刀片間隙。
 

　　總結(jié)
 

　　龍門剪切機(jī)通過(guò)剛性機(jī)架承載、液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)、精密剪切執(zhí)行的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了金屬物料的高效切斷。其核心部件的設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量直接決定設(shè)備的可靠性與剪切精度。未來(lái)，隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，龍門剪切機(jī)將向“伺服液壓驅(qū)動(dòng)、AI視覺(jué)定位、遠(yuǎn)程運(yùn)維診斷”方向升級(jí)，進(jìn)一步提升金屬加工的自動(dòng)化水平與安全性。