一种小规格波纹管间隙式剖开工装的设计
摘 要：本文所阐述的一种小规格波纹管间隙式剖开工装，涉及到的AD21.2及以下小规格波纹管带间隙剖开。现有的小规格剖开式波纹管，仅仅是将波纹管剖开，波纹管剖开处不带有间隙，剖开处合拢后，在实际使用时很难安装。因此，设计一种能将小规格波纹管剖开，并且带有一定的间隙的剖开工装是非常有必要的。本文详细介绍了小规格波纹管间歇式剖开工装的设计，并对其优势进行了阐述。该设计获得了国家知识产权局授权的实用新型专利证书。
关键词：破口刀；单刃刀片；固定分离块；废料引导托；前窄后宽
0、引言
波纹管是一种外形为规则波浪的管材，常见的波纹管一般应用于汽车线束、电子、机械等领域，是一种用途非常广泛的线束护套产品。软管按照使用方式可分为普通软管和剖开式软管。剖开式软管安装时，有将线缆从波纹管的轴向剖口内放入再使用胶带封住剖口即可，这样就便捷许多。大规格软管内径尺寸相对而言较大，剖开软管时，使剖开的软管带有间隙较易实现，而小规格软管（AD21.2及以下）内径较小，软管剖开时带有间隙很难实现。
目前我公司现有的小规格剖开式软管，仅仅是将软管剖开，软管剖开处不带有间隙，剖开处合拢后，在实际使用时仍然很难安装。现在新能源汽车、轨道交通等各行业需要剖开式软管的场合越来越多，对剖开式软管要求也越来越高，开发能将小规格软管剖开，并且带有一定的间隙，且需要实现剖开后的两个截面光滑，无翻边等技术要求势在必行。
1、设计需求分析
目前使用的大规格波纹管（AD23.5及以上）内径尺寸相对而言较大，剖开时，使剖开的波纹管带有间隙较易实现，工装安装刀片两端固定部分的紧固件可整体通过软管内部。而小规格波纹管内径较小（涉及AD21.2及以下），AD21.2软管内径仅为φ17，波纹管剖开时，紧固件很难整体通过小规格软管内部，带有间隙很难实现。目前我司现有的小规格剖开式波纹管，仅仅是将带双刃的刀片一端固定后，将波纹管划开，波纹管剖开处不带有间隙，剖开处易合拢，甚至出现交叠状态，在实际使用波纹管的场合，很难安装。现在新能源汽车、轨道交通等各行业需要剖开式波纹管的场合越来越多，对剖开式波纹管要求也越来越高。
对于新开发的一种小规格波纹管间隙式剖开工装，能解决AD21.2及以下软管带间隙的剖开问题，具体包含以下几点：
1）刀片的选择。需满足软管剖开后两侧截面光滑平整，同时刀片需要满足小巧性；
2）结构设计上，需减弱软管与刀片接触时受到的冲击力影响；
3）刀片的连接方式。受软管内径尺寸限制，刀片的固定方式不能采用两端固定的方式；
4）剖开软管后，软管废料与成品的分离处理；
5）工装上各部件的微调可操作性；
6）工装整体结构小巧；
7）工装材料的选择，需满足不易腐蚀、寿命及环保要求。
2、间隙式剖开工装设计
以一种小规格波纹管间隙式剖开工装为例，其设计如图1。主要由6部分组成，分别是：1、导向轴；2、破口刀；3、固定分离块；4、支架；5、废料引导托；6、废料出口。下文中将逐条阐述其各项设计理念。
1-导向轴；2-破口刀；3-固定分离块；4-支架；5-废料引导托；6-废料出口
图1一种小规格波纹管间隙式剖开工装
2.1 刀片的选择
此工装中选择材质为高速钢的成品刀片，此刀片为单刃口刀片，尺寸为94×19×0.9毫米，将成品刀片按尺寸要求加工到位，如图2，可安装到工装上。小规格波纹管间隙式剖开工装，使用两片单刃口定制刀片，无刃口面两两相对，有刃口面两两相背,带刃口面圆弧过度，确保与软管接触时，截面光滑。剖开后多余废料管为两片刀片间的部分软管，接触的是无刃口的刀片，废料管子可能存在翻边等现象，而成品管子接触的是有刃口的那一面，保障了成品管不翻边、毛边。
图2单刃口刀片
2.2 改善软管与刀片接触时的冲击力影响
软管挤出成型后，根据不同材料依次进行水处理等工艺后，进入剖开步骤。为了保证产品开口整齐、所以要求必须是在产品热温下进行剖口。规定剖开工装与挤出设备之间的距离需保证在1-1.5米之间。如果不是在线开口、而是从仓库内取出已生产完，未剖开的产品，则开口前必须进行80-90度开水煮3-5分钟；并且剖开工序需在泡水后10-20分钟内完成。开口前对开口的刀片进行检查、看是否有损坏、缺口、不够锋利等，如有，则开口前必须进行更换刀片后再进行剖开作业。软管进入剖开工装，依靠的动力是是双皮带轮带动软管前进，前进速度为50厘米/秒，经验证，此速度下软管所受冲击力最小。设定后固定速度带动软管套入工装的导向轴上，在软管靠近破口刀时，会产生巨大推力。同时，双刀的间隙为3毫米会造成软管刚接触刀片时卡住的情况。设计时，将导向轴上设置前窄后宽的两条槽，即两条裁切槽，裁切槽前后尺寸相差0.2毫米，如图3。将两把破口刀靠在槽上，使双刀的放置形成前窄后宽的形式，使得软管与双刀接触时受较小的冲击力，后随着两槽间隙的逐渐增大而逐渐增大，有效分散冲击力，不易产生卡住的情况。
图3裁切槽示意图
2.3 刀片连接方式的选择
大规格波纹管间隙式剖开工装采用的是两端固定的方式，在支架与裁切槽上分别螺栓连接。对于小规格波纹管，此种连接方式，存在明显的问题，即裁切槽上设置的螺栓需要通过波纹管内孔，螺栓的大小需要保证能整体通过波纹管。AD21.2及以下波纹管内孔较小，螺栓横向不能无接触通过，因此，大规格波纹管刀片的连接方式不适用于小规格波纹管。在设计小规格波纹管间隙式剖开工装时，考虑到软管内径较小，刀片固定时，支架上可用螺栓固定，而刀片下端直接接触软管，无位置固定刀片，故设计成刀片紧靠裁切槽，同时，为了保证刀片固定的可靠性，与支架连接时，采用双螺栓连接，且保证两螺栓之间有一定间距，使双刀固定可靠，可抵抗软管冲击力。另外，为了方便刀片位置的调节，破口刀设有固定圆孔，固定圆孔为两组，而支架上的固定破口刀的固定孔为长腰形孔，见图4。
图4刀片连接方式示意图
2.4 软管成品与废料的分离处理
软管通过破口刀后，产生两部分产品，一是软管成品，可进入下一道卷管包装工序，剩余的为软管废料。此两部分为同一段波纹软管上的两部分，破口刀仅仅是将两者剖开，有效的将两者分离可减少混料和缠料风险。
小规格波纹管间隙式剖开工装设计一个固定分离块。软管剖开后，废料软管（3毫米间隙废料）沿废料引导托上行，经固定分离器后，穿过支架后部孔直接回收。而成品管切割后，不经过固定分离块，直接通过支架上靠下的另一口，直接进入后续卷管包装工位。废料管与成品管相互不接触，减少混料，缠料风险。
分离块与废料引导托两两焊接，废料引导托前端设计为宽度5毫米，后段延长区宽度为10毫米，上行角度设置为9°左右，此角度经验证不易出现卡料现象，较为合适，见图5。引导托整体为T字型，方便分离块与引导托的焊接。
图5废料引导托
固定分离块通过螺栓固定在支架上，固定分离块设有竖直的长腰形孔，支架上与固定分离块连接的孔为横向的长腰形孔，方便位置调节。
2.5 工装整体可微调性
小规格波纹管间隙式剖开工装，整体设计上共有3处设计了可微调性。一是刀片的连接上。破口刀上设有固定孔，支架上的孔设为长腰形孔，便于调节破口刀的位置。二是固定分离块与直接的连接处。此处前文已详细说明，暂不展开。三是整体支架与皮带轮设备的连接。支架的前后支撑板均带有两个竖向长腰形孔，方便调节整个工装与皮带轮设备的位置关系。
2.6 运用小巧的结构
小规格波纹管间隙式剖开工装整体与皮带轮设备连接，置于皮带轮设备的上方。因皮带轮设备较小，在设计时以皮带轮设备为参考依据，工装整体长宽高分别为440×80×210毫米，真正意义上达到小巧的概念。
2.7采用环保的材料
随着近年来环保课题的不断深入，金属部分材料的选择也需要满足一定的标准要求。目前小规格波纹管间隙式剖开工装全部采用不锈钢304进行加工，此材料即抗腐蚀，防锈，使用寿命长，且材料绿色环保，全部通过国际环保认证。通过各行业限用物质检测要求，包括《电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令》等。
3、小规格波纹管间隙式剖开工装优势
该产品自2018年年中开始使用，所生产的小规格剖开式波纹管推向市场以来，使用情况良好，特别是国外客户，对产品性能非常满意。
新研发设计的小规格波纹管间隙式工装优势总结如下：
（1）选用单刃刀片剖开软管，确保切割后的成品软管切口光滑平整，不易产生翻边、毛边等现象。
（2）合理设计工装的结构，确保切割软管时，各环节的流通性能。合理设置两单刃刀片的位置，减小工装使用时，软管与刀片接触时的接触面积，避免出现卡顿现象，影响后续产品生产的稳定性和延续性。
（3）成品与废品有效的分离开来。废料引导托与固定分离块有效结合，快速分离成品与废品，避免两者混料，减少缠料风险。
（4）工装各部分均采用长腰孔，生产现场使用时，便于微调操作。
（5）小规格波纹管间隙式剖开工装采用全部绿色环保材料制作，材料全部通过国际环保认证。整体工装全部使用不锈钢304材料，抗氧化，防锈，使用寿命长。
4、结束语
小规格波纹管间隙式剖开工装自2018年投入生产使用，小规格剖开式软管经调整后重新推向市场以来，反馈良好，这充分证明此工装设计取得了成功。当今社会，各行各业都讲究节能减排，提高效率。作为传统机械行业，更应该发挥主观创造性，从产品初期的设计开始，大力促进设备优化创新，在满足生产要求的前提下，大大节省人力物力财力！
