VR6-4000剪板机实验测试与有限元分析开题报告

扬州大学广陵学院 毕业设计 (论文 )开题报告 学 生 姓 名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 设计 (论文 )题目： VR6 4000 剪板机实验测试与有限元分析 指 导 老 师： 2014 年 4 月 2 日 扬州大学广陵学院本科生毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题 目 VR6 4000 剪板机实验测试与有限元分析 题目来源 指导老师出题 题目类型 为结合科研 指导教师 龚俊杰 学生姓名 管宇航 学 号 100007108 专 业 机械设计制造及其自动化 开题报告内容：（调研资料的准备与总结，研究目的、要求、思路与预期成果；任务完成的阶段、 内容及时间安排；完成毕业设计（论文）所具备的条件因素等。） 本毕业设计（论文）课题应达到的目的： （ 1）培养学生的调查研究以及资料、信息的获取、分析等综合能力； （ 2）培养学生的工程设计能力，主要包括设计、计算及绘图能力； （ 3）培养学生的综合运用专业理论知识，分析解决实际问题的能力； （ 4）培养 学生的在设计过程中使用计算机的能力； （ 5）培养学生的撰写设计说明书、论文的能力； （ 6）培养学生创新能力和创新精神。 本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起止日期 工 作 内 容 2014-02-222014-03-31 2014-04-1 2014-05-30 2014-06-01 2014-06-07 毕业设计开始，查阅中外文资料，完成外文翻译，完成实习调研和实习报告，完成开题报告； 进行毕业设计，接收毕业设计中期检查，根据设计要求，进行机械结构原理设计和结构设计， 撰写毕业设计论文； 修改完善毕业论文、准备毕业答辩、整理毕业设计期间的所有资料、成果并归档。 文献综述 一、前言 剪板机用于板材、型材的直线、曲线剪切和冲型、压型、剪断和精密切断等工作。广泛地应用于电机电器、仪器仪表、无线电、农机、锅炉、金属结构、起重、桥梁、建筑机械、交通运输工业、冶金工业、船舶、航空和国防工业等部门。 我国剪板 机的发展迅速，产量大幅度增长，技术水平有不同程度的提高，并在制造和剪切质量方面也取得一定的成绩，但与国外先进国家相比，差距还是很大。国外锻压技术发展迅速 ,并越来越趋向于 CNC、 DNC 和柔性自动化。随着锻压技术的发展和满足单件小批量生产 , 只要用户需要 ,即能提供多功能的各种数控锻压机械及附属装置。 目前，我国对剪切件的需求量不断增加，对剪板机剪板精度的要求也随之增加，但是目前对于剪板机的设计仍然以依靠传统经验公式、数据、结构为主，较保守的经验数据通常会导致产品材料的浪费，造成成本的增加和生产周期的增加，严重 制约了产品质量的提高，因此迫切需要引进先进的设计方法。 二、 闸式剪板机简介 1、 闸式剪板机机架 机架的主要由工作台、板墙、支座和支撑梁组成，其结构如下图 1 所示。 机架作为剪板机的主要受力部件，其结构必须有足够的静强度和刚度来达到其疲劳寿命、装配和使用的要求，同时还应有合理的动态特性来达到控制振动与噪声的目的。在机架结构设计中，如果只考虑结构的静强度和刚度，很可能会在设计过程中造成机架局部结构的不合理，而导致整个剪板机在剪切中发生共振，产生噪声。 图 1 闸式剪板机机架 图 2 闸式剪板机刀架 2、 闸式剪板机刀架 刀架的主要组成部分如图 2 所示，剪板机刀架的刚性对金属板材的剪切质量都有着重要的影响，刀架刚性过小，将导致加工板材的直线度降低、毛刺变大，严重时会引起刀片的崩刃与机床剪切能力的下降，因此，刀架结构的合理设计，对提高刀架强度和刚度，提升剪板机剪切质量和加工能力，减轻刀架的重量，提高机床的经济性，都具有直接的影响。由于剪板机刀架的结构比较复杂，采用经典的材料力学方法很难对其进行求解，有限元技术的发展为刀架刚性分析提供了一个有效的途径。 三、闸式剪板机有限元分析 现在针对剪板机进行有限元分析的成果较多，宁波大学的李国平利用有限元分析 ANSYS 对专用刀架进行结构静力分析，求解载荷作用下引起的位移、应力，通过应力和位移变形图；并且确定最大应力最小化为目标，对初始设计的刀架进行三个尺寸的优化，得出相对合理的结构尺寸。天津理工大学的周耀东采用有限元软件 ANSYS 对 THP34Y-2000 液压机机架刚度和强度进行模拟分析，根据实际要求限制相应的自由度，通过加载计算得出结构的应力和变形的分布，并以此为基础进行了结构优化改进，提出了优化方案并进行优化计算，改善了液压机机身的动态 ，减小了机身的质量。进行模态分析的作用在于提取结构固有频率及振型，它是做动力学分析的基础，也为结构的动态修改提供了重要的理论依据。 用有限元方法对剪板机刀架的刚性进行分析时，得出了在剪切力与剪切水平推力共同作用下，刀架会产生较大的水平方向的位移，此位移会引起上、下刀片之间的间隙加大，导致剪切板材的毛刺较大，用有限元方法对剪板机进行有限元建模，并进行线性静态分析。从强度方面考虑，机架最大应力值远小于许用应力，其强度满足使用要求；从刚度方面考虑，机架的整体变形很小，整体来说机架的刚度也是满足使用要求的，但是对于 闸式剪板机来说，刀架与机架刀片位置的局部刚性非常重要，直接决定着所剪钢板的质量，因此在使用有限元软件 ANSYS Workbench 进行分析时，应非常注意这两个位置的变形，同时对于剪板机喉口处的应力也应注意，并结合试验测试数据进行对比以便于建立准确的有限元模型，最后要对一些危险区域进行强化，做一些结构优化。 文献 3-4分别对闸式和摆式剪板机的刀架设计进行了研究，主要对刀架在剪切钢板过程中，由于刚性不足导致被剪钢板直线度下降，断面质量变差，喉口应力较大等问题进行了有限元仿真。顾祥军 9基于 ANSYS 有限元软 件对剪板机的机架进行了线性静态分析和模态分析，分析出机架的刚度和强度值。史荣 4对斜刃剪板机的剪切力及机架应力进行了现场实测与有限元分析，并采用有限元法对机架应力与变形进行了分析 , 找出机架结构的薄弱环节。 四、总结 剪板机系量大面广的产品，随着钢铁工业的发展，剪板机的品种规格、产量势必将有更大的发展。这就向技术水平、产品结构和使用性能、制造质量等提出了更高的要求，以满足我国工业发展的需要。 （ 1） 结构性能和使用性能须要进一步提高，如提高机床刚性，增大压料力是提高剪切质量的有力措施，压料力取 1/3-1/2 剪切力为宜，机械传动剪板机采用液压压料能保证有足够和稳定的压料力，上下刀片间隙的均匀性、准确和稳定，是提高薄板剪切质量的重要因素，因此采用同步调整全长刀片间隙机构为好。调整后锁紧要可靠，并按被剪板厚实现调整。 （ 2） 应该重视和加强基础技术工作。近年来虽对剪板机进行了应力测试，但毕较零乱。应系统的，全面的测试、分析、总结、计算、从而才能做好强度和刚度设计，也有利于制定刚度标准，应进行影响剪切质量的因素和提高剪切质量措施的试验工作和制定剪切质量标准。 （ 3）剪板机刀片的用量很大，需要组织定点集中生产，有利于提高刀 片制造质量和产量，节省合金材料，降低成本，延长寿命。 主要参考文献 1 田万英 ,高建和 ,潘志华 .折弯机压力不均匀分布研究 J.锻压装备与制造技术 , 2011,(6) :44-47. 2 武锐 ,高建和 ,方开荣 .折弯机机械补偿技术研究 J.机械制造与研究 ,2011,(6):62-64. 3 李堑 ,王金荣 ,冷志斌 ,等 .闸式剪板机刀架刚性的有限元分析 J.锻压装备与制造技 术 ,2011,(6):33-36. 4 史荣 ,张恒昌 ,李金英 ,等 .斜刃剪板机剪切能 力测定与机架有限元分析 J.冶金设备 ,2001,(2):9-11. 5 陈琪 ,高建和 ,吴宏祥 ,等 .数控转塔冲床机身模态分析与优化设计 J.锻压装备与制造技术 , 2011(4):20-24. 6 陈琪 ,高建和 ,宋子玲 ,等 .数控转塔冲床床身有限元分析和优化 J.科教前沿 ,2010, (27):44-45. 7 叶亮 ,高建 和 ,田万英 ,等 .激 光切割 机横 梁的模 态特 性分析 J.扬 州大学学报 ,2009,12(2):75-78. 8 刘营营 ,王强 ,杨晋穗 ,等 .基于 ANSYS 的液压剪板机刀架有限元分析 J.设计与究 ,2009,(6):35-39. 9 顾祥军 ,张维强 .基于 ANSYS 的剪板机机架有限元分析 J.科学技术与工程 ,2010,10(2):476-478. 10 陈曼龙 .摆式剪板机刀架设计中应考虑的因素 J.锻压技术 ,2008,33(1):116-118. 11 朱向楠 ,高建和 ,龚俊杰 .VT-300型数控冲模回转头压力机机身的有限元分析与结构优化 J.制造业自动化 ,2005,27(11):44-47. 12 王强 ,刘营营 ,杨晋穗 .JCL-3 1800液压剪板机机架的有限元 分析及结构改进 J.机床与液压 ,2010,38(18):14-16. 13 王治杰 .凸轮检测闸式剪板机刃口间隙的分析研究 J.机械研究与应用 ,2008, 21(4):30-31. 14 王成国 ,周祥 .三点滚轮剪板机刀口间隙调节装置的设计 J.锻压装备与制造技术 , 2 011, (5):37-39. 15 杨青建 .剪板机液压系统改造 J.液压气动与密封 ,2011,(2):79-81. 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径） 本课