剪板機實驗測試與有限元分析

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本科生畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計題目 4000 剪板機實驗測試與有限元分析 學(xué) 生 姓 名 專 業(yè) 班 級 指 導(dǎo) 教 師 完 成 日 期 畢業(yè)設(shè)計（論文）前期工作材料 學(xué) 生 姓 名： 學(xué)號： 教 科 部： 專 業(yè)： 設(shè)計（論文）題目： 4000 剪板機實驗測試與有限元分析 指 導(dǎo) 老 師： 材 料 目 錄 序號 名 稱 數(shù)量 備注 1 畢業(yè)設(shè)計（論文）選題、審題表 1 2 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 1 3 畢業(yè)設(shè)計（論文）實習(xí)調(diào)研報告 1 4 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告（含文獻綜述） 1 5 畢業(yè)設(shè)計（論文）外文資料翻譯（含原文） 1 6 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表 1 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目申報表 設(shè)計（論文）題 目 4000剪板機實驗測試與有限元分析 題目類型 題目來源 面向?qū)I(yè) 指導(dǎo)教師 職 稱 學(xué) 位 從事專業(yè) 題目簡介： 對剪板機的上刀架、下刀座、工作臺、機架支點等關(guān)鍵部位在實際剪板載荷作用下進行動態(tài)位移測試，同時進行機床喉口處的應(yīng)力與位移的動態(tài)測試，從而分析 4050 剪板機的變形大小，了解機床的加工精度。在此基礎(chǔ)上，建立剪板機的整機有限元模型，計算典型工況下的位移與應(yīng)力，并與測試結(jié)果對比以驗證有限元模型的正確性。在此基礎(chǔ)上，以提高機床的加工精度為目標(biāo)進行參數(shù)化改進設(shè)計，最終獲得最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計形式。 審核意見： 審核人簽名： 年 月 日 題目類型－－ 1、為結(jié)合科研； 2、為結(jié)合生產(chǎn)實際； 3、為結(jié)合大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃； 4、為結(jié)合學(xué)科競賽； 5、模擬仿真； 6、其它 題目來源 －－ ； 擬 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 教 科 部： 專 業(yè)： 學(xué)生姓名 : 學(xué)號 : 畢業(yè)（論文）題目： 4000 剪板機實 驗 測試與有限元分析 起 迄 日 期： 設(shè)計（論文）地點： 指 導(dǎo) 老 師： 專 業(yè) 負 責(zé) 人： 發(fā)任務(wù)書日期： 年 月 日 畢業(yè)論文任務(wù)書 論文題目 4000剪板機實驗測試與有限元分析 年級 專業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué)號 主要內(nèi)容： 2. 對剪板機的上刀架、下刀座、工作臺、機架支點等關(guān)鍵部位在實際剪板載荷作用下進行動態(tài)位移測試，同時進行機床喉口處的應(yīng)力與位移的動態(tài)測試，從而分析 4050剪板機的變形大小，了解機床的加工精度； 3. 在此基礎(chǔ)上，建立剪板機的整機有限元模型，計算典型工況下的位移與應(yīng)力，并與測試結(jié)果對比以驗證有限元模型的正確性。最后以提高機床的加工精度為目標(biāo)進行參數(shù)化改進設(shè)計，最終獲得最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計形式； 5 篇以上，翻譯不少于 5000 印刷符的英文資料； 括工作任務(wù)分析、調(diào)研報告或文獻綜述、方案擬定與分析以及實施計劃等； 幅不少于 1萬字。 主要任務(wù)及基本要求： 1、撰寫開題報告：包括工作任務(wù)分析、調(diào)研報告或文 獻綜述、方案擬定與分析以及實施計劃等； 2、查閱文獻 15 篇以上，翻譯不少于 5000 印刷符的英文資料； 3、熟練運有限元分析軟件； 4、能夠運用 過計算獲得結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變場分布規(guī)律； 5、撰寫畢業(yè)論文，篇幅不少于 1萬字。 主要參考文獻： [1] 田萬英 ,高建和 ,潘志華 J] 2011,(6) :44[2] 武銳 ,高建和 ,方開榮 J]2011,(6):62[3] 李塹 ,王金榮 ,冷志斌 ,等 J]2011,(6):33[4] 史榮 ,張恒昌 ,李金英 ,等 ]2001,(2):9[5] 陳琪 ,高建和 ,吳宏祥 ,等 J] 2011(4):20[6] 陳琪 ,高建和 ,宋子玲 ,等 J]2010, (27):44[7] 葉亮 ,高建和 ,田萬英 ,等 J]2009,12(2):75[8] 劉營營 ,王強 ,楊晉穗 ,等 J]2009,(6):35[9] 顧祥軍 ,張維強 剪板機機架有限元分析 [J]2010,10(2):476[10] 陳曼龍 J]2008, 33(1):11611] 朱向楠 ,高建和 ,龔俊杰 數(shù)控沖?；剞D(zhuǎn)頭壓力機機身的有限元分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化 [J]2005,27(11):44[12] 王強 ,劉營營 ,楊晉穗 1800 液壓剪板機機架的有限元分析及結(jié)構(gòu)改進 [J]2010,38(18):14[13] 王治杰 J]2008, 21(4):30[14] 王成國 ,周祥 J] 2 011, (5):37[15] 楊青建 J]2011,(2):79出任務(wù)書日期： 完成期限： 指導(dǎo)教師簽名： 專業(yè)主任簽名： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）實習(xí)調(diào)研報告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué)號： 專 業(yè)： 指 導(dǎo) 老 師： 參觀實習(xí)報告 3 月 27 日，我們都跟著老師去了揚州保來得科技實業(yè)有限公司參觀實習(xí)。到公司門口，從整體來看，公司規(guī)模很大，而且公司外面環(huán)境很好。接著就進入了公司的講解室，由公司員工給我們講解他們公司的情況和一些注意事項。之后就有工作人員帶領(lǐng)我們進入內(nèi)部參觀。 根據(jù)介紹，揚州保來得科技實業(yè)有限公司成立于 1993年，是保來得集團在中國揚州的合資工廠。經(jīng)過近二十年的發(fā)展，揚州保來得的研發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)等綜合能力處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車、電動工具、家用電器、微型電機等 傳統(tǒng)領(lǐng)域，同時也進入了醫(yī)療衛(wèi)生、燃料電池等新型產(chǎn)業(yè)。保來得的公司信條是：本公司應(yīng)以誠意及技術(shù)為本，全體員工以擁有此自尊為榮。經(jīng)營理念為精，精進不息改善，掌握先機經(jīng)營；創(chuàng)造利潤，與顧客、員工共享成果；努力于技術(shù)研發(fā)，走向國際化經(jīng)營；培養(yǎng)優(yōu)秀人才，全員參與經(jīng)營。從保來得公司的公司信條和經(jīng)營理念上可以看出，這個公司很注重技術(shù)的發(fā)展，同時很尊重員工，能切實考慮到員工的根本利益。而且我覺得一個公司能越走越遠的根本就是誠信，做人也是這樣，所以真心覺得保來得公司是很值得去工作的地方。 進入內(nèi)部之后，第一感覺就是內(nèi)部比外部 更加整潔。各個部門各盡其職，工作井然有序的進行。公司有不同的車間，有成行，燒結(jié)，整形，模具加工，熱處理等，而且每個車間有好多道工序。公司的設(shè)備也是想當(dāng)齊全的，有基本的一些設(shè)備，也有從國外引進高檔設(shè)備。保來得為了滿足客戶的需求，能更迅速地為客戶提供品質(zhì)安定的制品，并已形成獨立而完善的生產(chǎn)線。保來得公司為了有安定的高品質(zhì)制品，又可高效率的量產(chǎn)，生產(chǎn)技術(shù)水準(zhǔn)的提升是必需的，因此公司完整地導(dǎo)入了 1先進的燒結(jié)設(shè)備及自動整形裝置等高性能的生產(chǎn)設(shè)備約 400臺投入所有生產(chǎn)過程。而且，為了 縮短開發(fā)周期，模具自制能力不斷提高，已陸續(xù)導(dǎo)入瑞士 0套，來完成高品質(zhì)的模具。 一流的產(chǎn)品，絕對是一流的設(shè)備及一流的人才配合所生產(chǎn)出來的，保來得公司的設(shè)備、員工和高效率的工作都詮釋了這一切。保來得公司獲得的獎項也很多， 1997年 7 月獲得德國 際認證； 1999 年 12 月獲得 際認證； 2003 年 5 月獲得英國 000 和 002 的證書， 2006年 7 月獲得英國 證書和 1 的證書。琳瑯滿目的漂亮成績單，讓保來得公司贏得實至名歸的榮譽。 盡管參觀的時間只有短短的幾個小時，但是卻讓我收獲頗多。一個公司能經(jīng)營的那么好需要很多東西來支撐，誠信、高技術(shù)、高效率、員工的質(zhì)量和積極性等等都決定了這個企業(yè)未來能走多遠。在工作人員講解的時候，希望學(xué)生能考慮加入他們的團隊，所以這是一個公司非常難得的品質(zhì)，招賢納士，為企業(yè)注入新的血液，不斷革新。而且這對我以后就業(yè)都是一個很好的參考，公司的品質(zhì)就如人的發(fā)展一樣，也要具有一些重要的品質(zhì)，才能走得很穩(wěn)很順。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )開題報告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 設(shè)計 (論文 )題目： 4000剪板機實驗測試與有限元分析 指 導(dǎo) 老 師： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 設(shè)計（論文）題 目 4000剪板 機實驗測試與有限元分析 題目來源 題目類型 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專 業(yè) 開題報告內(nèi)容：（調(diào)研資料的準(zhǔn)備與總結(jié)，研究目的、要求、思路與預(yù)期成果；任務(wù)完成的階段、 內(nèi)容及時間安排；完成畢業(yè)設(shè)計（論文）所具備的條件因素等。） 本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題應(yīng)達到的目的： （ 1）培養(yǎng)學(xué)生的調(diào)查研究以及資料、信息的獲取、分析等綜合能力； （ 2）培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計能力，主要包括設(shè)計、計算及繪圖能力； （ 3）培養(yǎng)學(xué)生的綜合運用專業(yè)理論知識，分析解決實際問題的能力； （ 4）培養(yǎng)學(xué)生的在設(shè)計過程中使用計 算機的能力； （ 5）培養(yǎng)學(xué)生的撰寫設(shè)計說明書、論文的能力； （ 6）培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。 本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題工作進度計劃： 起止日期 工 作 內(nèi) 容 畢業(yè)設(shè)計開始，查閱中外文資料，完成外文翻譯，完成實習(xí)調(diào)研和實習(xí)報告，完成開題報告； 進行畢業(yè)設(shè)計，接收畢業(yè)設(shè)計中期檢查，根據(jù)設(shè)計要求，進行機械結(jié)構(gòu)原理設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，撰寫畢業(yè)設(shè)計論文； 修改完善畢業(yè)論文、準(zhǔn)備畢業(yè)答辯、整理畢業(yè)設(shè)計期間的所有資料、成果并歸檔。 文獻綜述 一、前言 剪板機用于板材、型材的直線、曲線剪切和沖型、壓型、剪斷和精密切斷等工作。廣泛地應(yīng)用于電機電器、儀器儀表、無線電、農(nóng)機、鍋爐、金屬結(jié)構(gòu)、起重、橋梁、建筑機械、交通運輸工業(yè)、冶金工業(yè)、船舶、航空和國防工業(yè)等部門。 我國剪板機的發(fā)展迅速，產(chǎn)量大幅度增長，技術(shù)水平有不同程度的提高，并在制造和剪切質(zhì)量方面也取得一定的成績，但與國外先進國家相比，差距還是很大。國外鍛壓技術(shù)發(fā)展迅速 ,并越來越趨向于 柔性自動化。隨著鍛壓技術(shù)的發(fā)展和滿足單件小批量生產(chǎn) , 只要用戶需要 ,即能提供多功能的各種數(shù)控鍛壓機械及附屬裝置。 目前，我國對剪切件的需求量不斷增加，對剪板機剪板精度的要求也隨之增加，但是目前對于剪板機的設(shè)計仍然以依靠傳統(tǒng)經(jīng)驗公式、數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)為主，較保守的經(jīng)驗數(shù)據(jù)通常會導(dǎo)致產(chǎn)品材料的浪費，造成成本的增加和生產(chǎn)周期的增加，嚴(yán)重制約了產(chǎn)品質(zhì)量的提高，因此迫切需要引進先進的設(shè)計方法。 二、 閘式剪板機簡介 1、 閘式剪板機機架 機架的主要由工作臺、板墻、支座和支撐梁組成，其結(jié)構(gòu)如下圖 1所示。 機架作為剪 板機的主要受力部件，其結(jié)構(gòu)必須有足夠的靜強度和剛度來達到其疲勞壽命、裝配和使用的要求，同時還應(yīng)有合理的動態(tài)特性來達到控制振動與噪聲的目的。在機架結(jié)構(gòu)設(shè)計中，如果只考慮結(jié)構(gòu)的靜強度和剛度，很可能會在設(shè)計過程中造成機架局部結(jié)構(gòu)的不合理，而導(dǎo)致整個剪板機在剪切中發(fā)生共振，產(chǎn)生噪聲。 圖 1 閘式剪板機機架 圖 2 閘式剪板機刀架 2、 閘式剪板機刀架 刀架的主要組成部分如圖 2所示，剪板機刀架的剛性對金屬板材的剪切質(zhì)量都有著重要的影響，刀架剛性過小，將導(dǎo)致加工板材的直線度降低 、毛刺變大，嚴(yán)重時會引起刀片的崩刃與機床剪切能力的下降，因此，刀架結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計，對提高刀架強度和剛度，提升剪板機剪切質(zhì)量和加工能力，減輕刀架的重量，提高機床的經(jīng)濟性，都具有直接的影響。由于剪板機刀架的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，采用經(jīng)典的材料力學(xué)方法很難對其進行求解，有限元技術(shù)的發(fā)展為刀架剛性分析提供了一個有效的途徑。 三、閘式剪板機有限元分析 現(xiàn)在針對剪板機進行有限元分析的成果較多，寧波大學(xué)的李國平利用有限元分析解載荷作用下引起的位移、應(yīng)力，通過應(yīng)力和位移變形圖；并且確定最大 應(yīng)力最小化為目標(biāo)，對初始設(shè)計的刀架進行三個尺寸的優(yōu)化，得出相對合理的結(jié)構(gòu)尺寸。天津理工大學(xué)的周耀東采用有限元軟件 據(jù)實際要求限制相應(yīng)的自由度，通過加載計算得出結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形的分布，并以此為基礎(chǔ)進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進，提出了優(yōu)化方案并進行優(yōu)化計算，改善了液壓機機身的動態(tài)，減小了機身的質(zhì)量。進行模態(tài)分析的作用在于提取結(jié)構(gòu)固有頻率及振型，它是做動力學(xué)分析的基礎(chǔ)，也為結(jié)構(gòu)的動態(tài)修改提供了重要的理論依據(jù)。 用有限元方法對剪板機刀架的剛性進行分析時，得出 了在剪切力與剪切水平推力共同作用下，刀架會產(chǎn)生較大的水平方向的位移，此位移會引起上、下刀片之間的間隙加大，導(dǎo)致剪切板材的毛刺較大，用有限元方法對剪板機進行有限元建模，并進行線性靜態(tài)分析。從強度方面考慮，機架最大應(yīng)力值遠小于許用應(yīng)力，其強度滿足使用要求；從剛度方面考慮，機架的整體變形很小，整體來說機架的剛度也是滿足使用要求的，但是對于閘式剪板機來說，刀架與機架刀片位置的局部剛性非常重要，直接決定著所剪鋼板的質(zhì)量，因此在使用有限元軟件 行分析時，應(yīng)非常注意這兩個位置的變形，同時對于 剪板機喉口處的應(yīng)力也應(yīng)注意，并結(jié)合試驗測試數(shù)據(jù)進行對比以便于建立準(zhǔn)確的有限元模型，最后要對一些危險區(qū)域進行強化，做一些結(jié)構(gòu)優(yōu)化。 文獻 [3別對閘式和擺式剪板機的刀架設(shè)計進行了研究，主要對刀架在剪切鋼板過程中，由于剛性不足導(dǎo)致被剪鋼板直線度下降，斷面質(zhì)量變差，喉口應(yīng)力較大等問題進行了有限元仿真。顧祥軍 [9]基于 限元軟件對剪板機的機架進行了線性靜態(tài)分析和模態(tài)分析，分析出機架的剛度和強度值。史榮 [4]對斜刃剪板機的剪切力及機架應(yīng)力進行了現(xiàn)場實測與有限元分析，并采用有限元法對機架應(yīng)力與變形進行了分 析 , 找出機架結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。 四、總結(jié) 剪板機系量大面廣的產(chǎn)品，隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，剪板機的品種規(guī)格、產(chǎn)量勢必將有更大的發(fā)展。這就向技術(shù)水平、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和使用性能、制造質(zhì)量等提出了更高的要求，以滿足我國工業(yè)發(fā)展的需要。 （ 1） 結(jié)構(gòu)性能和使用性能須要進一步提高，如提高機床剛性，增大壓料力是提高剪切質(zhì)量的有力措施，壓料力取 1/3剪切力為宜，機械傳動剪板機采用液壓壓料能保證有足夠和穩(wěn)定的壓料力，上下刀片間隙的均勻性、準(zhǔn)確和穩(wěn)定，是提高薄板剪切質(zhì)量的重要因素，因此采用同步調(diào) 整全長刀片間隙機構(gòu)為好。調(diào)整后鎖緊要可靠，并按被剪板厚實現(xiàn)調(diào)整。 （ 2） 應(yīng)該重視和加強基礎(chǔ)技術(shù)工作。近年來雖對剪板機進行了應(yīng)力測試，但畢較零亂。應(yīng)系統(tǒng)的，全面的測試、分析、總結(jié)、計算、從而才能做好強度和剛度設(shè)計，也有利于制定剛度標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)進行影響剪切質(zhì)量的因素和提高剪切質(zhì)量措施的試驗工作和制定剪切質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 （ 3） 剪板機刀片的用量很大，需要組織定點集中生產(chǎn)，有利于提高刀片制造質(zhì)量和產(chǎn)量，節(jié)省合金材料，降低成本，延長壽命。 主要參考文獻 [1] 田萬英 ,高建和 ,潘志華 J] 2011,(6) :44[2] 武銳 ,高建和 ,方開榮 J]2011,(6):62[3] 李塹 ,王金榮 ,冷志斌 ,等 J]術(shù) ,2011,(6):33[4] 史榮 ,張恒昌 ,李金英 ,等 J]2001,(2):9[5] 陳琪 ,高建和 ,吳宏祥 ,等 計 [J] 2011(4):20[6] 陳琪 ,高建和 ,宋子玲 ,等 J]2010, (27):44[7] 葉亮 ,高建和 ,田萬英 ,等 J]2009,12(2):75[8] 劉營營 ,王強 ,楊晉穗 ,等 液壓剪板機刀架有限元分析 [J]2009,(6):35[9] 顧祥軍 ,張維強 剪板機機架有限元分析 [J]2010,10(2):476[10] 陳曼龍 . 擺 式 剪 板 機 刀 架 設(shè) 計 中 應(yīng) 考 慮 的 因 素 [J]. 鍛壓技術(shù) ,2008,33(1):116[11] 朱向楠 ,高建和 ,龔俊杰 J]2005,27(11):44[12] 王強 ,劉營營 ,楊晉穗 1800 液壓剪板機機架的有限元分析及結(jié)構(gòu)改進[J]2010,38(18):14[13] 王治杰 J]2008, 21(4):30[14] 王成國 ,周祥 J] 2 011, (5):37[15] 楊青建 J]2011,(2):79 本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑） 本課題要研究的問題： 如何使用 剪板機進行有限元分析。 1) 首先利用 模，將模型導(dǎo)入 2) 對剪板機的上刀架、下刀座、工 作臺、機架支點等關(guān)鍵部位在實際剪板載荷作用下進行動態(tài)位移測試 3) 然后進行機床喉口處的應(yīng)力與位移的動態(tài)測試 4） 建立剪板機的整機有限元模型，計算典型工況下的位移與應(yīng)力，并與測試結(jié)果對比以驗證有限元模型的正確性。 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期自查表 （中期教學(xué)檢查用） 學(xué)生姓名 學(xué)號 專業(yè) 班級 指導(dǎo)教師 職 稱 設(shè)計（論文）題 目 4000 剪板機實驗測試與有限元分析 個人精力 實際投入 每天平均工作時 間 迄今缺席天數(shù) 出勤率 % 指導(dǎo)教師每周指導(dǎo)次數(shù) 每周指導(dǎo)時間（小時） 未指導(dǎo)的周次及原因 畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進度（完成）內(nèi)容及比重 已完成主要內(nèi)容（ %） 待完成主要內(nèi)容（ %） 存在問題及解決方案 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師審閱意見表 設(shè)計（論文）題目 4000 剪板機實驗測試與有限元分析 學(xué)生姓名 專業(yè) 班級 指導(dǎo)教師姓名 職稱 得分 指導(dǎo)教師 審閱意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱人意見表 設(shè)計（論文）題目 4000 剪板機實驗測試與有限元分析 學(xué)生姓名 專業(yè) 班級 評閱人姓名 職稱 得分 評閱人意見： 評閱人簽名： 年 月 日 畢 業(yè)設(shè)計（論文）答辯結(jié)果表 設(shè)計（論文）題目 4000 剪板機實驗測試與有限元分析 學(xué)生姓名 專業(yè) 班級 答辯記錄： 答辯小組意見： 得 分 組長簽名 日 期 答辯委員會意見： 指導(dǎo)教師評 分 評閱人評 分 答辯小組得 分 結(jié)構(gòu)分 最終成績 主任簽章 日 期 I 中文摘要 隨著我國工業(yè)化的進程，剪板機被大量使用。市場對于產(chǎn)品的要求也越來越高，對于剪板機的剪板質(zhì)量提出了新的要求。 剪板機在對厚度為 6度為 4000剪板機刀架與機架 的剛性對金屬板材的剪切質(zhì)量有著重要的影響。 利用有限元分析軟件 刀座在實際剪板載荷作用下進行動態(tài)位移測試，同時進行機床喉口處的應(yīng)力動態(tài)測試，從而分析 4000 閘式剪板機的變形大小，了解機床的加工精度。在此基礎(chǔ)上，建立剪板機的刀架和機架的有限元模型，計算典型工況下的位移與應(yīng)力，并與測試結(jié)果對比， 發(fā)現(xiàn)有限元分析結(jié)果與實驗測試結(jié)果具有較好的一致性， 從而驗證了 閘式剪板機刀架與機架 有限元模型的正確性。以提高機床的加工精度為目標(biāo)對閘式剪板機進行參數(shù)化改進設(shè)計，最終 獲得最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計形式。 關(guān)鍵字 ：閘式剪板機，剛性，應(yīng)力分布，有限元分析 is is to mm an on of By be in is in it R? 4000 of be On s s be it is to be of s of of in to 目 錄 中文摘要 ................................................... I ............................................................................................................................ 一章 緒論 ................................................. 1 題研究的目的和意義 ........................................................................................板機的基礎(chǔ)知識概述 ....................................................................................... 剪板機的應(yīng)用和分類 ................................................................................. 閘式剪板機的研究現(xiàn)狀 ............................................................................. 剪板機技術(shù)未來發(fā)展趨勢 .........................................................................式剪板機的結(jié)構(gòu)組成 ........................................................................................式剪板機刀口間隙調(diào)節(jié)裝置 ............................................................................緊裝置的選擇 ....................................................................................................二章 閘式剪板機的實驗測試 ...............................................................................試內(nèi)容 ................................................................................................................試儀器設(shè)備 ........................................................................................................力測試測點分布及測試結(jié)果 ............................................................................ 測點位置示意圖 ......................................................................................... 測點應(yīng)力測試結(jié)果 .....................................................................................移測試測點分布及測點位移 ......................................................................... 垂直板測點分布及測點位移 ................................................................... 工作臺水平板測點位置及測點位移 ........................................................ 11 刀架測點位置及測點位移 .................................................................... 11 刀架位移測點位置及測點位移 ........................................................... 前面板位移測點位置 及測點位移 ........................................................... 下支座（前）測試位置及測試結(jié)果 .......................................................試結(jié)果分析與總結(jié) ..................................................................................第三章 閘式剪板機有限元分析 ......................................限元基本概念與 件介紹 ............................................. 有限元基本概念 .......................................................................................件介紹 .................................................................................限元分析 ..........................................................................................................力云圖分析 ......................................................................................................移云圖分析 ......................................................................................................論 ......................................................................................................................四章 剪板機結(jié)構(gòu)改進設(shè)計 .................................................................................化方案 ..............................................................................................................化結(jié)果比較 ......................................................................................................論 ......................................................................................................................五章 總結(jié)與展望 ....................................................................................................結(jié) ......................................................................................................................望 ......................................................................................................................謝 .................................................................考文獻 ............................................................文文獻 1 第一章 緒論 題研究的目的和意義 為了跟上發(fā)展迅速的機械工業(yè)，肯定少不了加工工具，而剪板機 就是其中一種。當(dāng)今社會發(fā)展的大潮流就是所有的機械裝置都朝著節(jié)能化、智能化、高精度、低成本的方向發(fā)展。因此課題設(shè)計的目的就是在之前設(shè)計理論和實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，加上個人的想法和可行性理論，將剪板機做得更加完善，提高了機架與刀架剛性，提高了加工質(zhì)量和機床的加工精度。 課題設(shè)計的意義是完成教學(xué)計劃達到本科生培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生通過畢業(yè)論文，綜合性的運用了大學(xué)四年所學(xué)知識進行分析、解決一個問題，它既是一次檢閱，也是一次鍛煉。通過這次檢驗，可以提高學(xué)生的綜合設(shè)計能力、科研能力（包括實際動手能力、查閱文獻能力 、撰寫論文能力），同時還是一次十分難得的提高創(chuàng)新能力的機會。我利用所學(xué)機械各方面的知識，選擇這個課題為我的畢業(yè)設(shè)計，設(shè)計中主要以課本以及各種參考資料作為依據(jù)，從基礎(chǔ)入手，循序漸進，逐步掌握設(shè)計的一般方法，把所學(xué)知識形成一個整體，以適應(yīng)以后的工作需要。當(dāng)然，初次設(shè)計，經(jīng)驗不足，一些問題考慮可能有些欠缺，懇請各位老師批評指正。 板機的基礎(chǔ)知識概述 板機的應(yīng)用和分類 剪板機用于型材、板材的直線、曲線剪切和沖型、壓型、剪斷和精密切斷等工作。并且廣泛地應(yīng)用于儀器儀表、冶金工業(yè)、農(nóng)機、無線電、金屬 結(jié)構(gòu)、橋梁、起重、建筑機械、電機電器、國防工業(yè)、航空和交通運輸工業(yè)等部門。 剪板機按照傳動方式的不同可分為機械傳動，液壓傳動和氣壓傳動，其中剪切厚度大于 10大油缸推力便可使剪切力增大。而機械傳動提供的剪切力有限，不適合剪切厚度大于 10 2 剪板機的剪切方式按照上下刀片位置的不同可分為平刃剪切，斜刃剪切和圓盤剪切。平刃剪切時，剪板機上下刀片是彼此平行的，而斜刃剪切時剪板機的上下兩刀片成一個角度，一般上刀片是傾斜的，其傾斜角一般為 1刃剪切剪切質(zhì)量較好，剪切的板料比 較平直，無扭曲變形，但由于板料和上下刃口全長同時接觸，造成剪切力大，振動大，消耗功率也大。平刃剪切在機械傳動中使用較多，也常用于軋鋼廠熱剪切初軋方坯和板坯，其剪切方式又可分為上切式和下切式；斜刃剪切所需的剪切力較小，能量消耗減少，電機功率和整機重量大大減小，實際應(yīng)用也是最多的。但是質(zhì)量不如平刃剪切，剪切位置時會發(fā)生輕微的扭曲變形。圓盤剪切時剪板機的上下剪刃都是圓盤狀的，圓盤刀做圓周運動，形成了一對無端點的剪刃，圓盤剪通常在板料或帶材的剪切線上使用。 按照運動方式的不同可分為直線式運動和擺動式運動，而所研究課 題中的閘式剪板機就是采用的直線式運動。 式剪板機的研究現(xiàn)狀 現(xiàn)在針對剪板機進行有限元分析的成果較多： （ 3） 顧祥軍基于 析出機架的剛度和強度值。 從強度方面考慮，機架最大應(yīng)力值遠小于許用應(yīng)力，其強度滿足使用要求；從剛度方面考慮，機架的整體變形很小，整體來說機架的剛度也是滿足使用要求的， 其位移變形數(shù)據(jù)以及應(yīng)力分布范圍和變化情況 , 為以后的優(yōu)化分析提供了詳實的依據(jù)。 （ 4） 王金榮等對 4000 型閘式剪板機刀架進行了分析，建立了刀架剛性分析的力 學(xué)模型，采用有限元方法對該機刀架的剛性進行了分析，得出了在剪切力與剪切水平推力共同作用下，不同剪切位置時刀架的變形規(guī)律。分析結(jié)果表明，當(dāng)剪切力與水平推力作用在刀架的中間位置時，刀架水平方向上的退讓最大，達不到剪板機刀架剛性的設(shè)計要求。 （ 5） 李 塹等在 對閘式剪板機刀架剛性以及變形規(guī)律研究分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合實踐經(jīng)驗提出了 5 種刀架結(jié)構(gòu)的改進方案，采用有限元方法對改進結(jié)構(gòu)的剛性進行了 3 分析比較，確定了最終的刀架改進方案。其優(yōu)化基本思路為被加工板材的剪切質(zhì)量主要受剪切處刀片水平方向上的退讓的影響，因而在對刀架結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化時 主要考慮加大刀架水平方向的慣性矩。剪切力與水平推力作用在刀片上，刀片安裝處的局部剛性對剪切處刀片水平方向上的退讓的影響也較大，可在增加刀架整體剛性的基礎(chǔ)上加大刀片安裝處刀架的局部剛性。 板機技術(shù)未來發(fā)展趨勢 剪板機隨著著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及剪板機制造技術(shù)的提高，以及社會對剪板機產(chǎn)品多剪板機隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展發(fā)展及剪板機制造技術(shù)的迅速提高，以及社會對剪板機產(chǎn)品的需求不斷擴大，剪板機的更新?lián)Q代非常迅速，剪板機產(chǎn)品的多樣化使得剪板機生產(chǎn)規(guī)模已由過去的大批量生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐灾?、小批量輪番生產(chǎn)占主導(dǎo)的局面 ，這種局面極大的促進了剪板機數(shù)控機床的發(fā)展。 數(shù)控機床的發(fā)展有兩個發(fā)展的方向，一個是發(fā)展高技術(shù)高功能的數(shù)控剪板機產(chǎn)品，另一個是發(fā)展簡易廉價的數(shù)控剪板機機床及兼有手動與功能的手動型數(shù)控剪板機機床，以滿足多層次的要求。 在現(xiàn)行通用的經(jīng)濟型數(shù)控剪板機車床中，其縱、橫向的自動進給運動均由步進電機伺服驅(qū)動，共需要兩套伺服系統(tǒng)。而在普通剪板機車床中，其縱、橫向剪板機進給運動則是由相互自鎖的機械傳動加以實現(xiàn)，無法實現(xiàn)兩坐標(biāo)聯(lián)動功能。唯有仿形剪板機車床例外，它具有兩坐剪板機標(biāo)聯(lián)動功能，可以車削圓柱面、圓錐面和圓弧面等。其斜 向仿形運動在尺度樣件，硬靠模的控制下通過液壓伺服控制系統(tǒng)，作出與縱向主進給運動相適應(yīng)的仿形進給，從而實現(xiàn)了兩坐標(biāo)的聯(lián)動功能。 式剪板機的結(jié)構(gòu)組成 閘式剪板機 機架的主要由工作臺、板墻、支座和支撐梁組成，如圖 1示。刀架的主要組成部分有主立板，三角加強筋，油缸安裝支座，右側(cè)板，水平板和斜板加強筋。如圖 1示。 4 圖 1式剪板機機架 圖 1式剪板機刀架 目前國內(nèi)外閘式剪板機大多采用如圖 1示的三點滾輪結(jié)構(gòu)。 圖 1點滾輪支撐刀架結(jié)構(gòu) 三點滾輪剪板機的刀架是在兩端都由三個支承滾輪組成的導(dǎo)軌間上下運動，后側(cè)兩個支點為固定支點，前側(cè)支點為浮動支點，為了保證刀架在上下運動時刀口間隙穩(wěn)定不變，采用預(yù)壓碟簧，使刀架克服重心力矩，保證其后導(dǎo)軌面始終貼在后 側(cè)兩個支點滾輪上，在三點滾輪導(dǎo)軌間作無間隙往復(fù)運動 [4]。 5 式剪板機刀口間隙調(diào)節(jié)裝置 評定一臺剪板機質(zhì)量的好壞，最關(guān)鍵的就是該剪板機的刀口間隙是否穩(wěn)定，在剪板機剪板過程中，刀口間隙過大，剪切厚板料時的板料斷面會與板面不垂直，剪切薄板料就會產(chǎn)生毛邊或出現(xiàn)剪不下來的折彎現(xiàn)象，同時還有可能影響剪板機的受力和刀片的壽命。因此通常的剪板機都有刀口間隙調(diào)節(jié)裝置，以適應(yīng)剪切不同厚度的板料 [5]。 三點滾輪剪板機通常是利用上滾輪的偏心來調(diào)節(jié)刀口間隙的驅(qū)動后側(cè)上滾輪的偏心軸轉(zhuǎn)動，推動刀架沿后側(cè)下滾輪為支點作轉(zhuǎn)動， 前支點的位置就會相應(yīng)發(fā)生變化，由于前支點是碟簧支撐的浮動支點，可以滿足前支點位置變化的需要。 在現(xiàn)在的生產(chǎn)企業(yè)中，使用較為廣泛的刀口間隙調(diào)節(jié)裝置如圖 1示 ，轉(zhuǎn)動手輪帶動調(diào)節(jié)絲桿轉(zhuǎn)動，絲桿上的螺母帶動擺臂和上滾輪擺動，實現(xiàn)刀口間隙的調(diào)節(jié)手輪上配有調(diào)節(jié)表，能夠準(zhǔn)確的顯示刀口間隙值。這種利用手輪調(diào)節(jié)表調(diào)節(jié)刀口間隙的裝置，可以直觀的顯示刀口間隙值，方便用戶調(diào)節(jié)剪板機的刀口間隙 [6]。 圖 1口間隙調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu) 緊裝置的選擇 由于剪板機在剪切過程中 , 不僅要求被剪鋼板在剪切過程中不移動 , 而且還要使被剪鋼板不要因為斜刃產(chǎn)生的側(cè)向力而發(fā)生側(cè)向位移。但是如果壓緊裝置選擇不當(dāng) , 將會影響正常的生產(chǎn)。為此 , 在設(shè)計剪壓緊裝置有很多種如 : 彈簧式、氣動式、 6 液壓式。我所要研究的剪板機對壓緊裝置的要求為 : 比剪刃下降得快些 , 而上升得晚些 , 保證剪切過程始終有足夠的壓緊力。一般比剪刃走得快。據(jù)此 , 壓緊形式采用彈簧壓緊 , 這種方式安裝生產(chǎn)都比較方便。其結(jié)構(gòu)為壓板 ( 或壓輥 ) 通過彈簧簡單地固定在機架的上蓋上 , 這種結(jié)構(gòu)比其他壓緊結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊 ,如圖 1 圖 1緊裝置結(jié)構(gòu)圖 壓緊裝置各部分的作用 : (1) 導(dǎo)向桿 : 保證下?lián)醢?5與下刀架 2平行且在剪切壓緊時保持垂直沒有平行位移 ; (2) 下刀架 : 與液壓缸執(zhí)行裝置連接 , 由液壓缸執(zhí)行裝置帶動來帶動彈簧升降 ; (3) 彈簧芯銷 : 固定壓縮彈簧 4; (4) 壓縮彈簧 : 頂起并壓緊下?lián)醢?5; (5) 下?lián)醢?: 剪切時壓緊被剪切物 ; (6) 螺釘 : 將彈簧新銷及導(dǎo)向桿固定到下?lián)醢迳稀? 壓緊裝置工作過程 : 壓緊裝置是剪切過程中穩(wěn)固被剪切鋼板的重要裝置 , 它是依靠液壓缸的伸縮 , 聯(lián)動下刀架來完成的。剪切 時 , 液壓缸將下刀架向上頂起 , 同時帶動彈簧 4 向上移動 , 將下?lián)醢?5 托起 , 在下?lián)醢屙斪”患羟形飼r , 下?lián)醢宀辉傧蛏弦苿?, 而其他裝置繼續(xù)上升 , 將被剪鋼板壓緊 , 同時完成剪切過程 , 在下剪刀片完成剪切任務(wù)之后 , 整個壓緊裝置隨下剪刀片恢復(fù)到原位 , 這樣 , 一個剪切過程就完成了 , 同時壓緊裝置也完成了它的一個工作過程。 7 第二章 閘式剪板機的