剪板機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與有限元分析【優(yōu)秀】

本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)                畢業(yè)設(shè)計(jì)題目    VR6 4000 剪板機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與有限元分析             學(xué)  生  姓  名                                                           專       業(yè)                                                  班       級(jí)                                                                     指  導(dǎo)  教  師                                           完  成  日  期                                  畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前期工作材料   學(xué)   生    姓    名：                學(xué)號(hào)：               教      科      部：                                      專             業(yè)：                                    設(shè)計(jì)（論文）題目： VR6 4000 剪板機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與有限元分析     指    導(dǎo)   老    師：                                        材   料   目   錄  序號(hào)  名             稱  數(shù)量  備注  1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題、審題表  1  2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書  1  3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)習(xí)調(diào)研報(bào)告  1  4 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告（含文獻(xiàn)綜述）  1  5 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料翻譯（含原文）  1  6 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表  1                                                                        年  月   日    畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目申報(bào)表   設(shè)計(jì)（論文）題  目  VR6 4000剪板機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)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(jiǎn)介：    對(duì)剪板機(jī)的上刀架、下刀座、工作臺(tái)、機(jī)架支點(diǎn)等關(guān)鍵部位在實(shí)際剪板載荷作用下進(jìn)行動(dòng)態(tài)位移測(cè)試，同時(shí)進(jìn)行機(jī)床喉口處的應(yīng)力與位移的動(dòng)態(tài)測(cè)試，從而分析 LGS-6 4050 剪板機(jī)的變形大小，了解機(jī)床的加工精度。在此基礎(chǔ)上，建立剪板機(jī)的整機(jī)有限元模型，計(jì)算典型工況下的位移與應(yīng)力，并與測(cè)試結(jié)果對(duì)比以驗(yàn)證有限元模型的正確性。在此基礎(chǔ)上，以提高機(jī)床的加工精度為目標(biāo)進(jìn)行參數(shù)化改進(jìn)設(shè)計(jì)，最終獲得最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)際； 3、為結(jié)合大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃；   4、為結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽； 5、模擬仿真； 6、其它  題目來源 A.指導(dǎo)教師出題  ；  B.學(xué)生自定、自擬    畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書    教  科  部：                                             專     業(yè)：                                             學(xué)生姓名 :                   學(xué)號(hào) :                        畢業(yè)（論文）題目： VR6 4000 剪板機(jī)實(shí) 驗(yàn) 測(cè)試與有限元分析                起    迄   日   期：                                               設(shè)計(jì)（論文）地點(diǎn)：                                        指   導(dǎo)    老   師：                                                                         專  業(yè)  負(fù)  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  VR6 4000剪板機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與有限元分析  年級(jí)   專業(yè)   學(xué)生姓名   學(xué)號(hào)   主要內(nèi)容：  1.能夠熟練運(yùn)用大型有限元軟件進(jìn)行數(shù)值分析并能夠簡(jiǎn)單的改進(jìn)或優(yōu)化設(shè)計(jì)；  2. 對(duì)剪板機(jī)的上刀架、下刀座、工作臺(tái)、機(jī)架支點(diǎn)等關(guān)鍵部位在實(shí)際剪板載荷作用下進(jìn)行動(dòng)態(tài)位移測(cè)試，同時(shí)進(jìn)行機(jī)床喉口處的應(yīng)力與位移的動(dòng)態(tài)測(cè)試，從而分析 LGS-6 4050剪板機(jī)的變形大小，了解機(jī)床的加工精度；  3. 在此基礎(chǔ)上，建立剪板機(jī)的整機(jī)有限元模型，計(jì)算典型工況下的位移與應(yīng)力，并與測(cè)試結(jié)果對(duì)比以驗(yàn)證有限元模型的正確性。最后以提高機(jī)床的加工精度為目標(biāo)進(jìn)行參數(shù)化改進(jìn)設(shè)計(jì)，最終獲得最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式；  4.查閱文獻(xiàn) 15 篇以上，翻譯不少于 5000 印刷符的英文資料；  5.撰寫開題報(bào)告：包括工作任務(wù)分析、調(diào)研報(bào)告或文獻(xiàn)綜述、方案擬定與分析以及實(shí)施計(jì)劃等；  6.撰寫畢業(yè)論文，篇幅不少于 1萬字。   主要任務(wù)及基本要求：  1、撰寫開題報(bào)告：包括工作任務(wù)分析、調(diào)研報(bào)告或文 獻(xiàn)綜述、方案擬定與分析以及實(shí)施計(jì)劃等；  2、查閱文獻(xiàn) 15 篇以上，翻譯不少于 5000 印刷符的英文資料；  3、熟練運(yùn)有限元分析軟件；  4、能夠運(yùn)用 MSC/DYTRAN或 ANSYS有限元軟件建立簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的有限元模型，通過計(jì)算獲得結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)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(xiàn)：  1 田萬英 ,高建和 ,潘志華 .折彎?rùn)C(jī)壓力不均勻分布研究 J.鍛壓裝備與制造技術(shù)   2011,(6) :44-47. 2 武銳 ,高建和 ,方開榮 .折彎?rùn)C(jī)機(jī)械補(bǔ)償技術(shù)研究 J.機(jī)械制造與研究 ,2011,(6):62-64. 3 李塹 ,王金榮 ,冷志斌 ,等 .閘式剪板機(jī)刀架剛性的有限元分析 J.鍛壓裝備與制造技術(shù) ,2011,(6):33-36. 4 史榮 ,張恒昌 ,李金英 ,等 .斜刃剪板機(jī)剪切能力測(cè)定與機(jī)架有限元分析J.冶金設(shè)備 ,2001,(2):9-11. 5 陳琪 ,高建和 ,吳宏祥 ,等 .數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床機(jī)身模態(tài)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì) J.鍛壓裝備與制造技術(shù) , 2011(4):20-24. 6 陳琪 ,高建和 ,宋子玲 ,等 .數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床床身有限元分析和優(yōu)化 J.科教前沿 ,2010, (27):44-45. 7 葉亮 ,高建和 ,田萬英 ,等 .激光切割機(jī)橫梁的模態(tài)特性分析 J.揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào) ,2009,12(2):75-78. 8 劉營(yíng)營(yíng) ,王強(qiáng) ,楊晉穗 ,等 .基于 ANSYS的液壓剪板機(jī)刀架有限元分析 J.設(shè)計(jì)與研究 ,2009,(6):35-39. 9 顧祥軍 ,張維強(qiáng) .基于 ANSYS 的剪板機(jī)機(jī)架有限元分析 J.科學(xué)技術(shù)與工程 ,2010,10(2):476-478. 10 陳曼龍 .擺式剪板機(jī)刀架設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的因素 J.鍛壓技術(shù) ,2008, 33(1):116-118 11 朱向楠 ,高建和 ,龔俊杰 .VT-300 型數(shù)控沖?；剞D(zhuǎn)頭壓力機(jī)機(jī)身的有限元分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化 J.制造業(yè)自動(dòng)化 ,2005,27(11):44-47. 12 王強(qiáng) ,劉營(yíng)營(yíng) ,楊晉穗 .JCL-3 1800 液壓剪板機(jī)機(jī)架的有限元分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn) J.機(jī)床與液壓 ,2010,38(18):14-16. 13 王治杰 .凸輪檢測(cè)閘式剪板機(jī)刃口間隙的分析研究 J.機(jī)械研究與應(yīng)用 ,2008, 21(4):30-31. 14 王成國(guó) ,周祥 .三點(diǎn)滾輪剪板機(jī)刀口間隙調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì) J.鍛壓裝備與制造技術(shù) , 2 011, (5):37-39. 15 楊青建 .剪板機(jī)液壓系統(tǒng)改造 J.液壓氣動(dòng)與密封 ,2011,(2):79-81 發(fā)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(jì)（論文）實(shí)習(xí)調(diào)研報(bào)告       學(xué)   生   姓  名：          學(xué)號(hào)：          專          業(yè)：                         指   導(dǎo)   老   師：                                 參觀實(shí)習(xí)報(bào)告  3 月 27 日，我們都跟著老師去了揚(yáng)州保來得科技實(shí)業(yè)有限公司參觀實(shí)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(jìn)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(xiàng)。之后就有工作人員帶領(lǐng)我們進(jìn)入內(nèi)部參觀。  根據(jù)介紹，揚(yáng)州保來得科技實(shí)業(yè)有限公司成立于 1993年，是保來得集團(tuán)在中國(guó)揚(yáng)州的合資工廠。經(jīng)過近二十年的發(fā)展，揚(yáng)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(dòng)工具、家用電器、微型電機(jī)等 傳統(tǒng)領(lǐng)域，同時(shí)也進(jìn)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(chéng)意及技術(shù)為本，全體員工以擁有此自尊為榮。經(jīng)營(yíng)理念為精，精進(jìn)不息改善，掌握先機(jī)經(jīng)營(yíng)；創(chuàng)造利潤(rùn)，與顧客、員工共享成果；努力于技術(shù)研發(fā)，走向國(guó)際化經(jīng)營(yíng)；培養(yǎng)優(yōu)秀人才，全員參與經(jīng)營(yíng)。從保來得公司的公司信條和經(jīng)營(yíng)理念上可以看出，這個(gè)公司很注重技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)很尊重員工，能切實(shí)考慮到員工的根本利益。而且我覺得一個(gè)公司能越走越遠(yuǎn)的根本就是誠(chéng)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(jìn)入內(nèi)部之后，第一感覺就是內(nèi)部比外部 更加整潔。各個(gè)部門各盡其職，工作井然有序的進(jìn)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(gè)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(guó)外引進(jìn)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(dú)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 1Ton到750Ton的粉末成形機(jī)，最先進(jìn)的燒結(jié)設(shè)備及自動(dòng)整形裝置等高性能的生產(chǎn)設(shè)備約 400臺(tái)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 AGIE線切割機(jī)和 SODICK放電加工機(jī) 20套，來完成高品質(zhì)的模具。  一流的產(chǎn)品，絕對(duì)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(jiǎng)項(xiàng)也很多， 1997年 7 月獲得德國(guó) TUV 的 ISO9002 國(guó)際認(rèn)證； 1999 年 12 月獲得 DNV 的 QS9000 國(guó)際認(rèn)證； 2003 年 5 月獲得英國(guó) BSI 的 ISO9001:2000 和 ISO/TS16949:2002 的證書， 2006年 7 月獲得英國(guó) BSI 的 ISO14001 的證書和 FORD Q1 的證書。琳瑯滿目的漂亮成績(jī)單，讓保來得公司贏得實(shí)至名歸的榮譽(yù)。  盡管參觀的時(shí)間只有短短的幾個(gè)小時(shí)，但是卻讓我收獲頗多。一個(gè)公司能經(jīng)營(yíng)的那么好需要很多東西來支撐，誠(chéng)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(gè)企業(yè)未來能走多遠(yuǎn)。在工作人員講解的時(shí)候，希望學(xué)生能考慮加入他們的團(tuán)隊(duì)，所以這是一個(gè)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(duì)我以后就業(yè)都是一個(gè)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(jì) (論文 )開題報(bào)告      學(xué)   生   姓   名：             學(xué)  號(hào)：                   專           業(yè)：                                         設(shè)計(jì) (論文 )題目：  VR6 4000剪板機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與有限元分析             指   導(dǎo)   老   師：                                              年   月   日  畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告  設(shè)計(jì)（論文）題  目  VR6 4000剪板 機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)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(hào)   專  業(yè)   開題報(bào)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(shí)間安排；完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所具備的條件因素等。）  本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)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(jì)能力，主要包括設(shè)計(jì)、計(jì)算及繪圖能力；  （ 3）培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用專業(yè)理論知識(shí)，分析解決實(shí)際問題的能力；  （ 4）培養(yǎng)學(xué)生的在設(shè)計(jì)過程中使用計(jì) 算機(jī)的能力；  （ 5）培養(yǎng)學(xué)生的撰寫設(shè)計(jì)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(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：  起止日期  工  作  內(nèi)  容   畢業(yè)設(shè)計(jì)開始，查閱中外文資料，完成外文翻譯，完成實(shí)習(xí)調(diào)研和實(shí)習(xí)報(bào)告，完成開題報(bào)告；   進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，接收畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)原理設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)期間的所有資料、成果并歸檔。       文獻(xiàn)綜述                                                                                   一、前言  剪板機(jī)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(jī)電器、儀器儀表、無線電、農(nóng)機(jī)、鍋爐、金屬結(jié)構(gòu)、起重、橋梁、建筑機(jī)械、交通運(yùn)輸工業(yè)、冶金工業(yè)、船舶、航空和國(guó)防工業(yè)等部門。  我國(guó)剪板機(jī)的發(fā)展迅速，產(chǎn)量大幅度增長(zhǎng)，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(jī)，但與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比，差距還是很大。國(guó)外鍛壓技術(shù)發(fā)展迅速 ,并越來越趨向于 CNC、 DNC 和柔性自動(dòng)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(jī)械及附屬裝置。   目前，我國(guó)對(duì)剪切件的需求量不斷增加，對(duì)剪板機(jī)剪板精度的要求也隨之增加，但是目前對(duì)于剪板機(jī)的設(shè)計(jì)仍然以依靠傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)公式、數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)為主，較保守的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)通常會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品材料的浪費(fèi)，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(jìn)先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法。  二、 閘式剪板機(jī)簡(jiǎn)介   1、 閘式剪板機(jī)機(jī)架  機(jī)架的主要由工作臺(tái)、板墻、支座和支撐梁組成，其結(jié)構(gòu)如下圖 1所示。      機(jī)架作為剪 板機(jī)的主要受力部件，其結(jié)構(gòu)必須有足夠的靜強(qiáng)度和剛度來達(dá)到其疲勞壽命、裝配和使用的要求，同時(shí)還應(yīng)有合理的動(dòng)態(tài)特性來達(dá)到控制振動(dòng)與噪聲的目的。在機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果只考慮結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度和剛度，很可能會(huì)在設(shè)計(jì)過程中造成機(jī)架局部結(jié)構(gòu)的不合理，而導(dǎo)致整個(gè)剪板機(jī)在剪切中發(fā)生共振，產(chǎn)生噪聲。   圖 1  閘式剪板機(jī)機(jī)架                    圖 2  閘式剪板機(jī)刀架  2、 閘式剪板機(jī)刀架  刀架的主要組成部分如圖 2所示，剪板機(jī)刀架的剛性對(duì)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(shí)會(huì)引起刀片的崩刃與機(jī)床剪切能力的下降，因此，刀架結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，對(duì)提高刀架強(qiáng)度和剛度，提升剪板機(jī)剪切質(zhì)量和加工能力，減輕刀架的重量，提高機(jī)床的經(jīng)濟(jì)性，都具有直接的影響。由于剪板機(jī)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(duì)其進(jìn)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(gè)有效的途徑。  三、閘式剪板機(jī)有限元分析   現(xiàn)在針對(duì)剪板機(jī)進(jìn)行有限元分析的成果較多，寧波大學(xué)的李國(guó)平利用有限元分析ANSYS對(duì)專用刀架進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析，求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(duì)初始設(shè)計(jì)的刀架進(jìn)行三個(gè)尺寸的優(yōu)化，得出相對(duì)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 ANSYS 對(duì)THP34Y-2000液壓機(jī)機(jī)架剛度和強(qiáng)度進(jìn)行模擬分析，根據(jù)實(shí)際要求限制相應(yīng)的自由度，通過加載計(jì)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(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)，提出了優(yōu)化方案并進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，改善了液壓機(jī)機(jī)身的動(dòng)態(tài)，減小了機(jī)身的質(zhì)量。進(jìn)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(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)，也為結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)修改提供了重要的理論依據(jù)。  用有限元方法對(duì)剪板機(jī)刀架的剛性進(jìn)行分析時(shí)，得出 了在剪切力與剪切水平推力共同作用下，刀架會(huì)產(chǎn)生較大的水平方向的位移，此位移會(huì)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(duì)剪板機(jī)進(jìn)行有限元建模，并進(jìn)行線性靜態(tài)分析。從強(qiáng)度方面考慮，機(jī)架最大應(yīng)力值遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力，其強(qiáng)度滿足使用要求；從剛度方面考慮，機(jī)架的整體變形很小，整體來說機(jī)架的剛度也是滿足使用要求的，但是對(duì)于閘式剪板機(jī)來說，刀架與機(jī)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 ANSYS Workbench 進(jìn)行分析時(shí)，應(yīng)非常注意這兩個(gè)位置的變形，同時(shí)對(duì)于 剪板機(jī)喉口處的應(yīng)力也應(yīng)注意，并結(jié)合試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比以便于建立準(zhǔn)確的有限元模型，最后要對(duì)一些危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)化，做一些結(jié)構(gòu)優(yōu)化。 文獻(xiàn) 3-4分別對(duì)閘式和擺式剪板機(jī)的刀架設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，主要對(duì)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(jìn)行了有限元仿真。顧祥軍 9基于 ANSYS 有限元軟件對(duì)剪板機(jī)的機(jī)架進(jìn)行了線性靜態(tài)分析和模態(tài)分析，分析出機(jī)架的剛度和強(qiáng)度值。史榮 4對(duì)斜刃剪板機(jī)的剪切力及機(jī)架應(yīng)力進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與有限元分析，并采用有限元法對(duì)機(jī)架應(yīng)力與變形進(jìn)行了分 析 , 找出機(jī)架結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。                 四、總結(jié)       剪板機(jī)系量大面廣的產(chǎn)品，隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，剪板機(jī)的品種規(guī)格、產(chǎn)量勢(shì)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(guó)工業(yè)發(fā)展的需要。  （ 1） 結(jié)構(gòu)性能和使用性能須要進(jìn)一步提高，如提高機(jī)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 1/3-1/2剪切力為宜，機(jī)械傳動(dòng)剪板機(jī)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(zhǎng)刀片間隙機(jī)構(gòu)為好。調(diào)整后鎖緊要可靠，并按被剪板厚實(shí)現(xiàn)調(diào)整。  （ 2） 應(yīng)該重視和加強(qiáng)基礎(chǔ)技術(shù)工作。近年來雖對(duì)剪板機(jī)進(jìn)行了應(yīng)力測(cè)試，但畢較零亂。應(yīng)系統(tǒng)的，全面的測(cè)試、分析、總結(jié)、計(jì)算、從而才能做好強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)，也有利于制定剛度標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)進(jìn)行影響剪切質(zhì)量的因素和提高剪切質(zhì)量措施的試驗(yàn)工作和制定剪切質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。  （ 3） 剪板機(jī)刀片的用量很大，需要組織定點(diǎn)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(zhǎng)壽命。                              主要參考文獻(xiàn)  1 田萬英 ,高建和 ,潘志華 .折彎?rùn)C(jī)壓力不均勻分布研究 J.鍛壓裝備與制造技術(shù) ,   2011,(6) :44-47. 2 武銳 ,高建和 ,方開榮 .折彎?rùn)C(jī)機(jī)械補(bǔ)償技術(shù)研究 J.機(jī)械制造與研究 ,2011,(6):62-64. 3 李塹 ,王金榮 ,冷志斌 ,等 .閘式剪板機(jī)刀架剛性的有限元分析 J.鍛壓裝備與制造技  術(shù) ,2011,(6):33-36. 4 史榮 ,張恒昌 ,李金英 ,等 .斜刃剪板機(jī)剪切能力測(cè)定與機(jī)架有限元分析 J.冶金設(shè)備 ,2001,(2):9-11. 5 陳琪 ,高建和 ,吳宏祥 ,等 .數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床機(jī)身模態(tài)分析與優(yōu)化 設(shè)計(jì) J.鍛壓裝備與制造技術(shù) , 2011(4):20-24. 6 陳琪 ,高建和 ,宋子玲 ,等 .數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床床身有限元分析和優(yōu)化 J.科教前沿 ,2010, (27):44-45. 7 葉亮 ,高建和 ,田萬英 ,等 .激光切割機(jī)橫梁的模態(tài)特性分析 J.揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào) ,2009,12(2):75-78. 8 劉營(yíng)營(yíng) ,王強(qiáng) ,楊晉穗 ,等 .基于 ANSYS 的液壓剪板機(jī)刀架有限元分析 J.設(shè)計(jì)與究 ,2009,(6):35-39. 9 顧祥軍 ,張維強(qiáng) .基于 ANSYS 的剪板機(jī)機(jī)架有限元分析 J.科學(xué)技術(shù)與工程 ,2010,10(2):476-478. 10 陳曼龍 . 擺 式 剪 板 機(jī) 刀 架 設(shè) 計(jì) 中 應(yīng) 考 慮 的 因 素 J. 鍛壓技術(shù) ,2008,33(1):116-118. 11 朱向楠 ,高建和 ,龔俊杰 .VT-300型數(shù)控沖?；剞D(zhuǎn)頭壓力機(jī)機(jī)身的有限元分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化 J.制造業(yè)自動(dòng)化 ,2005,27(11):44-47. 12 王強(qiáng) ,劉營(yíng)營(yíng) ,楊晉穗 .JCL-3 1800 液壓剪板機(jī)機(jī)架的有限元分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)J.機(jī)床與液壓 ,2010,38(18):14-16. 13 王治杰 .凸輪檢測(cè)閘式剪板機(jī)刃口間隙的分析研究 J.機(jī)械研究與應(yīng)用 ,2008, 21(4):30-31. 14 王成國(guó) ,周祥 .三點(diǎn)滾輪剪板機(jī)刀口間隙調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì) J.鍛壓裝備與制造技術(shù) , 2 011, (5):37-39. 15 楊青建 .剪板機(jī)液壓系統(tǒng)改造 J.液壓氣動(dòng)與密封 ,2011,(2):79-81.  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 workbench 對(duì)剪板機(jī)進(jìn)行有限元分析。  1) 首先利用 solidworks 建模，將模型導(dǎo)入 workbench進(jìn)行分析。  2) 對(duì)剪板機(jī)的上刀架、下刀座、工 作臺(tái)、機(jī)架支點(diǎn)等關(guān)鍵部位在實(shí)際剪板載荷作用下進(jìn)行動(dòng)態(tài)位移測(cè)試  3) 然后進(jìn)行機(jī)床喉口處的應(yīng)力與位移的動(dòng)態(tài)測(cè)試  4）  建立剪板機(jī)的整機(jī)有限元模型，計(jì)算典型工況下的位移與應(yīng)力，并與測(cè)試結(jié)果對(duì)比以驗(yàn)證有限元模型的正確性。  畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期自查表  （中期教學(xué)檢查用）  學(xué)生姓名    學(xué)號(hào)    專業(yè)    班級(jí)    指導(dǎo)教師    職   稱    設(shè)計(jì)（論文）題   目  VR6 4000 剪板機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與有限元分析  個(gè)人精力  實(shí)際投入  每天平均工作時(shí)  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(shí)間（小時(shí)）   未指導(dǎo)的周次及原因   畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)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(jì)（論文）指導(dǎo)教師審閱意見表  設(shè)計(jì)（論文）題目  VR6 4000 剪板機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與有限元分析  學(xué)生姓名   專業(yè)   班級(jí)   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(jì)（論文）評(píng)閱人意見表  設(shè)計(jì)（論文）題目  VR6 4000 剪板機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與有限元分析  學(xué)生姓名   專業(yè)   班級(jí)   評(píng)閱人姓名   職稱   得分   評(píng)閱人意見：                                                            評(píng)閱人簽名：                                              年    月    日      畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯結(jié)果表  設(shè)計(jì)（論文）題目  VR6 4000 剪板機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與有限元分析  學(xué)生姓名   專業(yè)   班級(jí)   答辯記錄：  答辯小組意見：  得  分   組長(zhǎng)簽名   日  期   答辯委員會(huì)意見：  指導(dǎo)教師評(píng)   分   評(píng)閱人評(píng)  分   答辯小組得   分   結(jié)構(gòu)分   最終成績(jī)   主任簽章   日  期    I 中文摘要  隨著我國(guó)工業(yè)化的進(jìn)程，剪板機(jī)被大量使用。市場(chǎng)對(duì)于產(chǎn)品的要求也越來越高，對(duì)于剪板機(jī)的剪板質(zhì)量提出了新的要求。  剪板機(jī)在對(duì)厚度為 6mm,寬度為 4000mm的板材進(jìn)行剪切的過程中， 剪板機(jī)刀架與機(jī)架 的剛性對(duì)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 ANSYS   WORKBENCH對(duì)剪板機(jī)的上刀架、下刀座在實(shí)際剪板載荷作用下進(jìn)行動(dòng)態(tài)位移測(cè)試，同時(shí)進(jìn)行機(jī)床喉口處的應(yīng)力動(dòng)態(tài)測(cè)試，從而分析 VR6 4000 閘式剪板機(jī)的變形大小，了解機(jī)床的加工精度。在此基礎(chǔ)上，建立剪板機(jī)的刀架和機(jī)架的有限元模型，計(jì)算典型工況下的位移與應(yīng)力，并與測(cè)試結(jié)果對(duì)比， 發(fā)現(xiàn)有限元分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果具有較好的一致性， 從而驗(yàn)證了 閘式剪板機(jī)刀架與機(jī)架 有限元模型的正確性。以提高機(jī)床的加工精度為目標(biāo)對(duì)閘式剪板機(jī)進(jìn)行參數(shù)化改進(jìn)設(shè)計(jì)，最終 獲得最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式。   關(guān)鍵字 ：閘式剪板機(jī)，剛性，應(yīng)力分布，有限元分析           II Abstract Along with our country industrialization, shearing machine is widely used. With the need for the products is becoming higher and higher, the market puts forward new requirement for shearing quality.     Shearing machine can carry out to shear plate, whose thickness is 6mm and width is 4000mm.During the shearing process ,Shearing machine turret rigidity and frame rigidity have an important impact on shear quality of the sheet metal. By using finite element analysis software ANSYS WORKBENCH, the tool carrier and the cutter holder of Shearing machine can be tested in the dynamic displacement under actual shear loading, the throat of  machine is also in the dynamic stress test .Thus, it can analyze VR 4000 brake-type shear deformation size and the machining accuracy of machine can be known. On this  basis, the shearing machines tool slide and frame finites element model and calculating the displacement and stress under typical working conditions can be established. Compared  with test results, it is found to be consistent between the finite element analysis results and the experimental testing result,which verified the correctness of the finite element model for the brake type shearing machines tool slide and frame. With the goal of improving  the machining accuracy of machine tool, parametric design improvements are studied in  order to get the best structure design form.  Key words: Brake type shearing machine, Rigidity, Stress distribution, Finite element analysis       目   錄  中文摘要  . I Abstract . II 第一章  緒論  . 1 1.1 課題研究的目的和意義  .1 1.2 剪板機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)概述  .1 1.2.1 剪板機(jī)的應(yīng)用和分類  .1 1.2.2 閘式剪板機(jī)的研究現(xiàn)狀  .2 1.2.3 剪板機(jī)技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì)  .3 1.3 閘式剪板機(jī)的結(jié)構(gòu)組成  .3 1.4 閘式剪板機(jī)刀口間隙調(diào)節(jié)裝置  .5 1.5 壓緊裝置的選擇  .5 第二章  閘式剪板機(jī)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試  .7 2.1 測(cè)試內(nèi)容  .7 2.2 測(cè)試儀器設(shè)備  .7 2.3 應(yīng)力測(cè)試測(cè)點(diǎn)分布及測(cè)試結(jié)果  .7 2.3.1 測(cè)點(diǎn)位置示意圖  .8 2.3.2 測(cè)點(diǎn)應(yīng)力測(cè)試結(jié)果  .9 2.4 位移測(cè)試測(cè)點(diǎn)分布及測(cè)點(diǎn)位移  .10 2.4.1 垂直板測(cè)點(diǎn)分布及測(cè)點(diǎn)位移  .10 2.4.2 工作臺(tái)水平板測(cè)點(diǎn)位置及測(cè)點(diǎn)位移  . 11 2.4.3 上刀架測(cè)點(diǎn)位置及測(cè)點(diǎn)位移  . 11 2.4.4 下刀架位移測(cè)點(diǎn)位置及測(cè)點(diǎn)位移  .12 2.4.5 前面板位移測(cè)點(diǎn)位置及 測(cè)點(diǎn)位移  .12 2.4.6 下支座（前）測(cè)試位置及測(cè)試結(jié)果  .13 2.5 測(cè)試結(jié)果分析與總結(jié)  .14  第三章  閘式剪板機(jī)有限元分析  .15 3.1 有限元基本概念與 ANSYS Workbench 軟件介紹  .15 3.1.1 有限元基本概念  .15 3.1.2workbench 軟件介紹  .16 3.2 有限元分析  .18 3.3 應(yīng)力云圖分析  .22 3.4 位移云圖分析  .24 3.5 結(jié)論  .28 第四章  剪板機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)  .29 4.1 優(yōu)化方案  .29 4.2 優(yōu)化結(jié)果比較  .30 4.3 結(jié)論  .32 第五章  總結(jié)與展望  .33 5.1 總結(jié)  .33 5.2 展望  .33 致謝  .35 參考文獻(xiàn)  .36  英文文獻(xiàn)  1 第一章  緒論  1.1 課題研究的目的和意義    為了跟上發(fā)展迅速的機(jī)械工業(yè)，肯定少不了加工工具，而剪板機(jī)就 是其中一種。當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的大潮流就是所有的機(jī)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(jì)的目的就是在之前設(shè)計(jì)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，加上個(gè)人的想法和可行性理論，將剪板機(jī)做得更加完善，提高了機(jī)架與刀架剛性，提高了加工質(zhì)量和機(jī)床的加工精度。      課題設(shè)計(jì)的意義是完成教學(xué)計(jì)劃達(dá)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(yùn)用了大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析、解決一個(gè)問題，它既是一次檢閱，也是一次鍛煉。通過這次檢驗(yàn)，可以提高學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力、科研能力（包括實(shí)際動(dòng)手能力、查閱文獻(xiàn)能力、 撰寫論文能力），同時(shí)還是一次十分難得的提高創(chuàng)新能力的機(jī)會(huì)。我利用所學(xué)機(jī)械各方面的知識(shí)，選擇這個(gè)課題為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)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(jìn)，逐步掌握設(shè)計(jì)的一般方法，把所學(xué)知識(shí)形成一個(gè)整體，以適應(yīng)以后的工作需要。當(dāng)然，初次設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)不足，一些問題考慮可能有些欠缺，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。  1.2 剪板機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)概述  1.2.1 剪板機(jī)的應(yīng)用和分類   剪板機(jī)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(jī)、無線電、金屬結(jié) 構(gòu)、橋梁、起重、建筑機(jī)械、電機(jī)電器、國(guó)防工業(yè)、航空和交通運(yùn)輸工業(yè)等部門。  剪板機(jī)按照傳動(dòng)方式的不同可分為機(jī)械傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)，其中剪切厚度大于 10mm的多為液壓傳動(dòng)式剪板機(jī)，增大油缸推力便可使剪切力增大。而機(jī)械傳動(dòng)提供的剪切力有限，不適合剪切厚度大于 10mm的鋼板。    2 剪板機(jī)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(shí)，剪板機(jī)上下刀片是彼此平行的，而斜刃剪切時(shí)剪板機(jī)的上下兩刀片成一個(gè)角度，一般上刀片是傾斜的，其傾斜角一般為 1-6。平刃剪切剪切質(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(zhǎng)同時(shí)接觸，造成剪切力大，振動(dòng)大，消耗功率也大。平刃剪切在機(jī)械傳動(dòng)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(jī)功率和整機(jī)重量大大減小，實(shí)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(shí)會(huì)發(fā)生輕微的扭曲變形。圓盤剪切時(shí)剪板機(jī)的上下剪刃都是圓盤狀的，圓盤刀做圓周運(yùn)動(dòng)，形成了一對(duì)無端點(diǎn)的剪刃，圓盤剪通常在板料或帶材的剪切線上使用。  按照運(yùn)動(dòng)方式的不同可分為直線式運(yùn)動(dòng)和擺動(dòng)式運(yùn)動(dòng)，而所研究課題 中的閘式剪板機(jī)就是采用的直線式運(yùn)動(dòng)。  1.2.2 閘式剪板機(jī)的研究現(xiàn)狀  現(xiàn)在針對(duì)剪板機(jī)進(jìn)行有限元分析的成果較多：  （ 3） 顧祥軍基于 ANSYS有限元軟件對(duì)剪板機(jī)的機(jī)架進(jìn)行了線性靜態(tài)分析和模態(tài)分析，分析出機(jī)架的剛度和強(qiáng)度值。 從強(qiáng)度方面考慮，機(jī)架最大應(yīng)力值遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力，其強(qiáng)度滿足使用要求；從剛度方面考慮，機(jī)架的整體變形很小，整體來說機(jī)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(shí)的依據(jù)。  （ 4） 王金榮等對(duì) VR6 4000 型閘式剪板機(jī)刀架進(jìn)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(duì)該機(jī)刀架的剛性進(jìn)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(shí)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(shí)，刀架水平方向上的退讓最大，達(dá)不到剪板機(jī)刀架剛性的設(shè)計(jì)要求。  （ 5） 李 塹等在 對(duì)閘式剪板機(jī)刀架剛性以及變形規(guī)律研究分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出了 5 種刀架結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方案，采用有限元方法對(duì)改進(jìn)結(jié)構(gòu)的剛性進(jìn)行了  3 分析比較，確定了最終的刀架改進(jìn)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(duì)刀架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)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(duì)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。  1.2.3 剪板機(jī)技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì)  剪板機(jī)隨著著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及剪板機(jī)制造技術(shù)的提高，以及社會(huì)對(duì)剪板機(jī)產(chǎn)品多剪板機(jī)隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展發(fā)展及剪板機(jī)制造技術(shù)的迅速提高，以及社會(huì)對(duì)剪板機(jī)產(chǎn)品的需求不斷擴(kuò)大，剪板機(jī)的更新?lián)Q代非常迅速，剪板機(jī)產(chǎn)品的多樣化使得剪板機(jī)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(jìn)了剪板機(jī)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。  數(shù)控機(jī)床的發(fā)展有兩個(gè)發(fā)展的方向，一個(gè)是發(fā)展高技術(shù)高功能的數(shù)控剪板機(jī)產(chǎn)品，另一個(gè)是發(fā)展簡(jiǎn)易廉價(jià)的數(shù)控剪板機(jī)機(jī)床及兼有手動(dòng)與功能的手動(dòng)型數(shù)控剪板機(jī)機(jī)床，以滿足多層次的要求。  在現(xiàn)行通用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控剪板機(jī)車床中，其縱、橫向的自動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均由步進(jìn)電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)，共需要兩套伺服系統(tǒng)。而在普通剪板機(jī)車床中，其縱、橫向剪板機(jī)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)則是由相互自鎖的機(jī)械傳動(dòng)加以實(shí)現(xiàn)，無法實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)功能。唯有仿形剪板機(jī)車床例外，它具有兩坐剪板機(jī)標(biāo)聯(lián)動(dòng)功能，可以車削圓柱面、圓錐面和圓弧面等。其斜向 仿形運(yùn)動(dòng)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(jìn)給運(yùn)動(dòng)相適應(yīng)的仿形進(jìn)給，從而實(shí)現(xiàn)了兩坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)功能。  1.3 閘式剪板機(jī)的結(jié)構(gòu)組成  閘式剪板機(jī) 機(jī)架的主要由工作臺(tái)、板墻、支座和支撐梁組成，如圖 1-1 所示。刀架的主要組成部分有主立板，三角加強(qiáng)筋，油缸安裝支座，右側(cè)板，水平板和斜板加強(qiáng)筋。如圖 1-2 所示。    4  圖 1-1 閘式剪板機(jī)機(jī)架                     圖 1-2 閘式剪板機(jī)刀架     目前國(guó)內(nèi)外閘式剪板機(jī)大多采用如圖 1-3 所示的三點(diǎn)滾輪結(jié)構(gòu)。    圖 1-3 三點(diǎn)滾輪支撐刀架結(jié)構(gòu)  三點(diǎn)滾輪剪板機(jī)的刀架是在兩端都由三個(gè)支承滾輪組成的導(dǎo)軌間上下運(yùn)動(dòng)，后側(cè)兩個(gè)支點(diǎn)為固定支點(diǎn)，前側(cè)支點(diǎn)為浮動(dòng)支點(diǎn)，為了保證刀架在上下運(yùn)動(dòng)時(shí)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(gè)支點(diǎn)滾輪上，在三點(diǎn)滾輪導(dǎo)軌間作無間隙往復(fù)運(yùn)動(dòng) 4。      5 1.4 閘式剪板機(jī)刀口間隙調(diào)節(jié)裝置  評(píng)定一臺(tái)剪板機(jī)質(zhì)量的好壞，最關(guān)鍵的就是該剪板機(jī)的刀口間隙是否穩(wěn)定，在剪板機(jī)剪板過程中，刀口間隙過大，剪切厚板料時(shí)的板料斷面會(huì)與板面不垂直，剪切薄板料就會(huì)產(chǎn)生毛邊或出現(xiàn)剪不下來的折彎現(xiàn)象，同時(shí)還有可能影響剪板機(jī)的受力和刀片的壽命。因此通常的剪板機(jī)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(diǎn)滾輪剪板機(jī)通常是利用上滾輪的偏心來調(diào)節(jié)刀口間隙的驅(qū)動(dòng)后側(cè)上滾輪的偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)刀架沿后側(cè)下滾輪為支點(diǎn)作轉(zhuǎn)動(dòng)，前 支點(diǎn)的位置就會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化，由于前支點(diǎn)是碟簧支撐的浮動(dòng)支點(diǎn)，可以滿足前支點(diǎn)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 1-4 所示  ，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪帶動(dòng)調(diào)節(jié)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，絲桿上的螺母帶動(dòng)擺臂和上滾輪擺動(dòng)，實(shí)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(jī)的刀口間隙 6。    圖 1-4 刀口間隙調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)  1.5 壓緊裝置的選擇  由于剪板機(jī)在剪切過程中 , 不僅要求被剪鋼板在剪切過程中不移動(dòng) , 而 且還要使被剪鋼板不要因?yàn)樾比挟a(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(huì)影響正常的生產(chǎn)。為此 , 在設(shè)計(jì)剪壓緊裝置有很多種如 : 彈簧式、氣動(dòng)式、  6 液壓式。我所要研究的剪板機(jī)對(duì)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(jiǎn)單地固定在機(jī)架的上蓋上 , 這種結(jié)構(gòu)比其他壓緊結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單緊湊 ,如圖 1-5所示。                        圖 1-5 壓緊裝置結(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(shí)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(dòng)來帶動(dòng)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(shí)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(dòng)下刀架來完成的。剪切時(shí) , 液壓缸將下刀架向上頂起 , 同時(shí)帶動(dòng)彈簧 4 向上移動(dòng) , 將下?lián)醢?5 托起 , 在下?lián)醢屙斪”患羟形飼r(shí) , 下?lián)醢宀辉傧蛏弦苿?dòng) , 而其他裝置繼續(xù)上升 , 將被剪鋼板壓緊 , 同時(shí)完成剪切過程 , 在下剪刀片完成剪切任務(wù)之后 , 整個(gè)壓緊裝置隨下剪刀片恢復(fù)到原位 , 這樣 , 一個(gè)剪切過程就完成了 , 同時(shí)壓緊裝置也完成了它的一個(gè)工作過程。     7 第二章  閘式剪板機(jī)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試   為了了解 VR6 4000 型剪板機(jī)在典型工況下機(jī)床的應(yīng)力與變形情況，同時(shí)也為了驗(yàn)證我們有限元分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要對(duì)機(jī)床進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，具體 實(shí)驗(yàn) 測(cè)試情況如下：  2.1 測(cè)試內(nèi)容  1）在典型工況下，對(duì)工作臺(tái)水平板、工作臺(tái)主立板各測(cè)點(diǎn)的動(dòng)應(yīng)力及位移進(jìn)行測(cè)試；  2）在典型工況下，對(duì)上刀架各測(cè)點(diǎn)的動(dòng)應(yīng)力及位移進(jìn)行測(cè)試；  3） 在典型工況下，對(duì)前面板進(jìn)行位移測(cè)試；  4）在典型工況下，對(duì)下刀架刀片與支座各測(cè)點(diǎn)的位移進(jìn)行測(cè)試；  2.2 測(cè)試儀器設(shè)備  1） BX120 系列電阻應(yīng)變片，單向 15 片，雙向 12 片；  2）電測(cè)位移百分表（位移傳感器） 7 個(gè)，量程為 010mm，磁性表座 7 個(gè)；  3）電橋盒 7 個(gè)；  4） KD6005 應(yīng)變放大器；  5） AZ308 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；  6） CRAS V7.0 振動(dòng)及動(dòng)態(tài) 信號(hào)采集分析系統(tǒng)；  7）筆記本電腦 1 臺(tái)。  2.3 應(yīng)力測(cè)試測(cè)點(diǎn)分布及測(cè)試結(jié)果      為了方便處理數(shù)據(jù)，定義機(jī)床的坐標(biāo)系如圖所示，適用于整個(gè)報(bào)告。所有測(cè)點(diǎn)位移的正負(fù)號(hào)與該坐標(biāo)系一致，應(yīng)力的正、負(fù)分別表示拉或壓應(yīng)力。    8   圖 2-1 數(shù)據(jù)坐標(biāo)系示意圖  2.3.1 測(cè)點(diǎn)位置示意圖      為了減少測(cè)試的工作量，我們選取了理論上應(yīng)力比較大的地方和機(jī)構(gòu)位置特殊的地方進(jìn)行貼片測(cè)試，具體測(cè)點(diǎn)位置分布如下圖：        圖 2-2 機(jī)身（前）測(cè)點(diǎn)分布圖     圖 2-3 機(jī)身（后）測(cè)點(diǎn)分布圖    9   圖 2-4 滑塊（上）測(cè)點(diǎn) 分布圖   圖 2-5 滑塊（后）測(cè)點(diǎn)分布圖  2.3.2 測(cè)點(diǎn)應(yīng)力測(cè)試結(jié)果      通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試可以得知，機(jī)床機(jī)身整體均為超過許用應(yīng)力（機(jī)床材料 Q235鋼，屈服強(qiáng)度 235MPa，取安全系數(shù) 1.3，其許用應(yīng)力約為 181MPa），故本文只選取部分測(cè)點(diǎn)應(yīng)力結(jié)果，具體結(jié)果如下：  表 2-1 喉口應(yīng)力（單向）  測(cè)點(diǎn)  B1 B2 B3 B4 B5 B6 應(yīng)力（ MPa）  25.7 9.6 26.1 27.5 13.7 32.5                                                 表 2-2 工作臺(tái)水平板應(yīng)力（單向 ）  測(cè)點(diǎn)  A1 A2 A3 應(yīng)力（ MPa）  -4.2 -5.9 -3.8    10                  表 2-3 工作臺(tái)垂直板應(yīng)力（雙向）  測(cè)點(diǎn)  AS1-0 AS1-90 AS2-0 AS2-90 AS3-0 AS3-90 應(yīng)力（ MPa）  16.68 -0.48 21.85 -0.48 18.83 -1.16  2.4 位移測(cè)試測(cè)點(diǎn)分布及測(cè)點(diǎn)位移  該測(cè)試中我們選取了垂直板、工作臺(tái)水平板、工作臺(tái)垂直板，上刀架、下刀架、前面板和下支座等部分進(jìn)行測(cè)試，共選取了 44 個(gè)測(cè)點(diǎn)， 測(cè)點(diǎn)位置及測(cè)試的結(jié)果如下：  2.4.1 垂直板測(cè)點(diǎn)分布及測(cè)點(diǎn)位移      垂直板共選取了 7 個(gè)測(cè)點(diǎn)，其相鄰間距取 400mm。圖 2-6 具體分布情況及在典型工況下的測(cè)試結(jié)果如下：                              圖 2-6 垂直板測(cè)點(diǎn)分布圖     表 2-4 垂直板各測(cè)點(diǎn)位移  測(cè)點(diǎn)  1 2 3 4 5 6 7 Y 向位移 (mm) -0.186 -0.196 -0.199 -0.228 -0.214 -0.200 -0.146 Z 向位移 (mm) -0.296 -0.38 -0.440 -0.459 -0.438 -0.389 -0.301   11 2.4.2 工作臺(tái)水平板測(cè)點(diǎn)位置及測(cè)點(diǎn)位移      工作臺(tái)水平板共選取了 7 個(gè)測(cè)點(diǎn)，其相鄰間隔取 400mm。具體分布情況及在典型工況下的測(cè)試結(jié)果如下：   圖 2-7 水平板測(cè)點(diǎn)分布圖   表 2-5 工作臺(tái)水平板各測(cè)點(diǎn)位移  2.4.3 上刀架測(cè)點(diǎn)位置及測(cè)點(diǎn)位移  上刀架共選取了 19個(gè)測(cè)點(diǎn)，其分布情況與圖 2.8中螺栓同步。具體分布情況及在典型工況下的測(cè)試結(jié)果如下：   圖 2-8 上刀架測(cè)點(diǎn)分布圖  測(cè)點(diǎn)  1 2 3 4 5 6 7 Y 向位移(mm) -0.07203 -0.10530 -0.13629 -0.14805 -0.15961 -0.12743 -0.11528 Z 向上表面位移（ mm）  -0.28128 -0.34050 -0.39009 -0.40241 -0.38161 -0.33618 -0.26842 Z 向下表面位移（ mm）  -0.29602 -0.40637 -0.45802 -0.45796 -0.46381 -0.43926 -0.30003   12 表 2-6 上刀架各測(cè)點(diǎn)位移                          2.4.4 下刀架位移測(cè)點(diǎn)位置及測(cè)點(diǎn)位移      下刀架共選取了 7 個(gè)測(cè)點(diǎn)，其相鄰間隔取 200mm。具體分 布情況及在典型工況下的測(cè)試結(jié)果如下：                           圖 2-9 下刀架測(cè)點(diǎn)分布圖                         表 2-7 下刀架位移  測(cè)點(diǎn)  1 2 3 4 5 6 7 位移(mm) -0.04641  -0.03764  -0.04182  -0.05658  -0.06829  -0.09542  -0.11196  2.4.5 前面板位移測(cè)點(diǎn)位置及測(cè)點(diǎn)位移      前面板共選取了 7 個(gè)測(cè)點(diǎn)，其相鄰間隔取 400mm。具體分布情況及在典型工況下的測(cè)試結(jié)果如 下：    測(cè)   點(diǎn)  1 2 3 4 5 6 7 8 9 位移（ mm）  0.19692 0.21527 0.25467 0.23322 0.29162 0.30438 0.33453 0.38434 0.39017 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 0.48215 0.43613 0.43203 0.38169 0.36062 0.32514 0.32143 0.39182 0.24194 0.23916   13                           圖 2-10 前面板個(gè)測(cè)點(diǎn)分布圖                             表 2-8 前面板各測(cè)點(diǎn)位移                 Y 方向位移                Z 方向變形  測(cè)點(diǎn)  壓料位移  (mm) 剪板位移  (mm) 測(cè)點(diǎn)  壓料位移  (mm) 剪板位移  (mm) 1 0.088295 0.046805 1 0.297472 0.452032 2 0.11407 0.095202 2 0.37927 0.386314 3 0.156299 0.100447 3 0.477811 0.620920 4 0.163653 0.041367 4 0.401637 0.577322 5 0.096776 -0.067624 5 0.432746 0.658737 6 0.107259 0.051311 6 0.396086 0.578089 7 0.103644 0.061888 7 0.296977 0.398828                              2.4.6 下支座（前）測(cè)試位置及測(cè)試結(jié)果      下支座共選取了 7 個(gè)測(cè)點(diǎn)，其相鄰間隔取 400mm。具體分布情況及在典型工況下的測(cè)試結(jié)果如下：   圖 2-11 下刀座測(cè)點(diǎn)分布圖    14      表 2-9 下支座各測(cè)點(diǎn) Y 方向位移             表 2-10 下支座各測(cè)點(diǎn) Z 方向位移                                   2.5 測(cè)試結(jié)果分析與總結(jié)    （ 1）機(jī)床整體應(yīng)力在許用應(yīng)力范圍之內(nèi)，其中喉口應(yīng)力最大值為 32.6MPa，小于需用應(yīng)力 181MPa。    （ 2）工作臺(tái)垂直板 Y、 Z 方向最大位移分別為 -0.22784mm、 -0.45873mm，發(fā)生在4 號(hào)測(cè)點(diǎn)；工作臺(tái)水平板 Y 方向最大位移分別為 -0.15961mm 發(fā)生在 5 號(hào)測(cè)點(diǎn)，上表面 Z 方向的最大位移為 -0.40241mm，發(fā)生在 4 號(hào)測(cè)點(diǎn)，下表面 Z 方向的最大為-0.46381mm，發(fā)生在 5 號(hào)測(cè)點(diǎn)；上刀架 Y 向最大位移為 0.48215mm，發(fā)生在 10 號(hào)測(cè)點(diǎn)；下刀架 Y 向最大位移為 -0.11196mm，發(fā)生在 7 號(hào)測(cè)點(diǎn)；下支座由表 Y 向最大位移為 -0.24955mm，發(fā)生在 4 號(hào)測(cè)點(diǎn)。    （ 3）由測(cè)試結(jié)果可知，在剪切板料時(shí)，各部分最大位移均發(fā)生在中間部位。    測(cè)點(diǎn)  位移  （ mm）  1 -0.04337 2 -0.16268 3 -0.21071 4 -0.25175 5 -0.24482 6 -0.17563 7 -0.14043 測(cè)點(diǎn)  位移  （ mm）  1 -0.07250 2 -0.12779 3 -0.23069 4 -0.24955 5 0.19255 6 -0.12546 7 -0.12369   15 第三章  閘式剪板機(jī)有限元分析  機(jī)架作為剪板機(jī)的主要受力部件，其結(jié)構(gòu)必須有足夠的靜強(qiáng)度和剛度來達(dá)到其疲勞壽命、裝配和使用的要求，同時(shí)還應(yīng)有合理的動(dòng)態(tài)特性來達(dá)到控制振 動(dòng)與噪聲的目的。在機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果只考慮結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度和剛度，很可能會(huì)在設(shè)計(jì)過程中造成機(jī)架局部結(jié)構(gòu)的不合理，而導(dǎo)致整個(gè)剪板機(jī)在剪切中發(fā)生共振，產(chǎn)生噪聲 7；剪板機(jī)刀架的剛性對(duì)金屬板材的剪切質(zhì)量也有著重要的影響，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(shí)會(huì)引起刀片的崩刃與機(jī)床剪切能力的下降，因此，刀架結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，對(duì)提高刀架強(qiáng)度和剛度，提升剪板機(jī)剪切質(zhì)量和加工能力，減輕刀架的重量，提高機(jī)床的經(jīng)濟(jì)性，都具有直接的影響。由于剪板機(jī)刀架和機(jī)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(duì)其進(jìn)行求 解，有限元技術(shù)的發(fā)展為刀架和機(jī)架剛性分析提供了一個(gè)有效的途徑。  3.1 有限元基本概念與 ANSYS Workbench 軟件介紹  3.1.1 有限元基本概念  把一個(gè)原來是連續(xù)的物體劃分為有限個(gè)單元，把這些單元通過有限個(gè)節(jié)點(diǎn)相互連接，承受與實(shí)際載荷等效的節(jié)點(diǎn)載荷，并根據(jù)力的平衡條件進(jìn)行分析，然后根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件把這些單元重新組合成能夠整體進(jìn)行綜合求解。有限元法的基本思想就是離散化。  有限元求解問題的基本步驟通常為：  第一步 、 問題及求解域定義：根據(jù)實(shí)際問題近似確定求解域的物理性質(zhì)和幾何區(qū)域。  第二步 、 求解域離散化：將 求解域近似為具有不同有限大小和形狀且彼此相連的有限個(gè)單元組成的離散域，習(xí)慣上稱為有限元網(wǎng)絡(luò)劃分。顯然單元越?。ňW(wǎng)格越細(xì)）則離散域的近似程度越好，計(jì)算結(jié)果也越精確，但計(jì)算量及誤差都將增大，因此求  16 解域的 離散化 是有限元法的核心技術(shù)之一。  第三步 、 確定狀態(tài)變量及控制方法：一個(gè)具體的物理問題通常可以用一組包含問題狀態(tài)變量邊界條件的微分方程式表示，為適合有限元求解，通常將微分方程化為等 價(jià)的泛函形式。  第四步 、 單元推導(dǎo)：對(duì)單元構(gòu)造一個(gè)適合的近似解，即推導(dǎo)有限單元的列式，其中包括選擇合理的單元坐標(biāo)系，建立單元試函數(shù)，以某種方法給出單元各狀態(tài)變量的離散關(guān)系，從而形成 單元矩陣 （結(jié)構(gòu)力學(xué)中稱剛度陣或柔度陣）。  為保證問題求解的收斂性，單元推導(dǎo)有許多原則要遵循。  對(duì)工程應(yīng)用而言，重要的是應(yīng)注意每一種單元的解題性能與約束。例如，單元形狀應(yīng)以規(guī)則為好，畸形時(shí)不僅精度低， 而且有缺秩的危險(xiǎn)，將導(dǎo)致無法求解。  第五步 、 總裝求解：將單元總裝形成離散域的總 矩陣方程 （聯(lián)合方程組），反映對(duì)近似求解域的離散域的要求，即單元函數(shù)的連續(xù)性要滿足一定的連續(xù)條件?？傃b是在相鄰單元結(jié)點(diǎn)進(jìn)行， 狀態(tài)變量 及其 導(dǎo)數(shù) 連續(xù)性建立在結(jié)點(diǎn)處。  第六步 、 聯(lián)立方程組求解和結(jié)果解釋：有限元法最終導(dǎo)致聯(lián)立方程組。聯(lián)立方程組的求解可用直接法、 迭代法 和隨機(jī)法。求解結(jié)果是單元結(jié)點(diǎn)處 狀態(tài)變量 的近似值。對(duì)于計(jì)算結(jié)果的質(zhì)量，將通過與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則提供的允許值比較來評(píng)價(jià)并確定是否需要重復(fù)計(jì)算。  簡(jiǎn)言之，有限元分析可分成三個(gè)階段，前置處理、計(jì)算求解和后置處理。前置處理是建立有限元模型，完成單元 網(wǎng)格 劃分；后置處理則是采集處理分析結(jié)果，使用戶能簡(jiǎn)便提取信息，了解計(jì)算結(jié)果。  3.1.2workbench 軟件介紹  Ansys 是求解實(shí)際問題的新一代的平臺(tái)產(chǎn)品  ， Ansys workbench 結(jié)合了 Ansys核心產(chǎn)品求解器的功能，采用項(xiàng)目管理工具進(jìn)行工程項(xiàng)目流程管理，以圖表流程的方式構(gòu)造分析系統(tǒng)，并激活相關(guān)的應(yīng)用程序，每個(gè)應(yīng)用程序的界面是獨(dú)立的，但應(yīng)用數(shù)據(jù)與 workbench 數(shù)據(jù)可相互關(guān)聯(lián)。 Workbench 不僅把 Ansys系列產(chǎn)品融合在仿真平臺(tái)，使得數(shù)據(jù)無縫實(shí)現(xiàn)傳遞以及共享，還為仿真模擬和設(shè)計(jì)提供了全新的平臺(tái)，  17 提高了仿真效率，保證了仿真模擬的通用性和精確性。  3.1.2.1workbench 發(fā)展背景和設(shè)計(jì)思想  由于近十幾年來，各種 CAE軟件已經(jīng)活躍在各行各業(yè)中，比如有 ANSYS、 LS-DANA等，但目前各種 CAE 軟件對(duì)設(shè)計(jì)人員來說門檻較高，一是可用軟件繁多卻通用性差，二是對(duì)專業(yè)知識(shí)要求高，界面和操作過程不友好。而且數(shù)字仿真技術(shù)對(duì)于節(jié)省工程設(shè)計(jì)的成本、合理安排工期、減小工作強(qiáng)度等都有著巨大的作用。因此 ANSYS 公司開發(fā)了“現(xiàn)代 CAE應(yīng)用程序開發(fā)平臺(tái) workbench”。  CAE軟件的發(fā)展趨勢(shì)是內(nèi)核構(gòu)成一個(gè)封閉的系統(tǒng)，處理各種計(jì)算；外殼是各種前后處理軟件，是一個(gè)開放的系統(tǒng)，用戶可以用這些軟件的 API 函數(shù)定制自己的前后處理軟件?？偟膩碚f， workbench提供了 CAD 模型庫(kù)和 FEA求解器的連接和管理。  3.1.2.2workbench 的特點(diǎn)  直接采用了許多有限元軟件的高級(jí)功能，基本做到了基于知識(shí)的自動(dòng)化，為了保證精度：  1） 自適應(yīng)網(wǎng)格劃分，自動(dòng)細(xì)分精度要求高的區(qū)域；  2） 智能化網(wǎng)格劃分，生成形狀特性較好的單元，保證網(wǎng)格的高質(zhì)量；  3） 自動(dòng)收斂技術(shù)，是自動(dòng)迭代過程，通過自適應(yīng)網(wǎng)格劃分以使指定的結(jié)果達(dá)到要求的精度；  4） 自動(dòng)求解器選擇： AWE根據(jù)所求解問題的類型自動(dòng)選擇適合的求解器求解；  5） 智能化的載荷和邊界條件自動(dòng)處理；  6） 強(qiáng)大的模型 /圖形處理功能：與 CAD 真正的雙向相關(guān)性，參數(shù)互動(dòng)圖形的動(dòng)態(tài)控制非 常簡(jiǎn)便。  3.1.2.3workbench 分析流程操作  設(shè)計(jì)分析流程 -導(dǎo)入模型 -建立局部坐標(biāo)系 -定義材料屬性 -網(wǎng)格劃分 -施加載荷和約束 -求解 -后處理。  3.1.2.4workbench 的模塊組成  ANSYS Workbench 軟件主要由四個(gè)模塊組成：  4) Design Modeler 用來建立 CAD幾何模型，為分析做準(zhǔn)備；    18 5) Design Simulation 是 ANSYS的分析模塊，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格劃分、求解以及后處理；  6) Design Explorer 用于研究變量的輸入（幾何、載荷等）對(duì)響應(yīng)（應(yīng)力、頻率等） 的影響，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化；  7) FE Modeler 用來把其他有限元網(wǎng)絡(luò)模型轉(zhuǎn)化為 ANSYS 識(shí)別的數(shù)據(jù)庫(kù)文件。  3.2 有限元分析  1、 導(dǎo)入模型：將在 Solid works三維建模軟件中創(chuàng)建的閘式剪板機(jī)裝配體另存為 .x_t 類型的文件，打開 workbench，進(jìn)入 design Modeler,具體導(dǎo)入步驟為File-Import External Geometry File-zhuangpeiti.x_t-打開 -Generate。   圖 3-1導(dǎo)入模型     2、模型簡(jiǎn)化：    剪板機(jī)刀架與機(jī)架均為焊接件，在保證盡量與 真實(shí)結(jié)果相近的情況下，對(duì)模型做如下簡(jiǎn)化：  (1) 對(duì)于刀架與刀片的螺栓連接，導(dǎo)軌板與側(cè)板之間的螺栓連接予于簡(jiǎn)化， 對(duì)不重要的零件幾何要素進(jìn)行簡(jiǎn)化，如非受力面的安裝螺孔等，在計(jì)算中作用小的幾何元素均可以簡(jiǎn)化掉 ,一是可以提高模型的網(wǎng)格質(zhì)量 ,二是加快計(jì)算的速度。  (2) 保留機(jī)架與刀架的圓孔，盡量使其更接近真實(shí)情況的剛度。      簡(jiǎn)化后的幾何模型如圖 3-2、 3-3所示：    19  圖 3-2剪板機(jī)三維模型（前視圖）    圖 3-3剪板機(jī)三維模型（后視圖）   3、 定義接觸屬性：打開 Analysis Systems，點(diǎn)擊 Static Structural，將剛才導(dǎo)入的幾何體信息共享，如圖，右擊 Model-Edit,點(diǎn)擊 Connections-contacts 可以看到有各種接觸，修改以下接觸：  (1)機(jī)架、刀架各零件焊接部分均采用綁定約束進(jìn)行處理，  (2)刀架與上刀片的螺栓連接、機(jī)架與下刀片的螺栓連接、導(dǎo)軌板與床身側(cè)板的螺栓連接在模型簡(jiǎn)化之后都用綁定約束進(jìn)行處理。  (3)連接機(jī)架與上刀架的滑塊采用摩擦接觸進(jìn)行處理。      (4)上刀架與油缸活塞桿連接可旋轉(zhuǎn)部分采用摩擦接觸處理    4、網(wǎng)格劃分  模型采用四面體與掃掠型劃分，共得 到 272532 個(gè)節(jié)點(diǎn)， 123326 個(gè)單元。對(duì)測(cè)試  20 部分進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化，以便得到較好的結(jié)果。網(wǎng)格劃分后的模型如圖 3-4、 3-5。   圖 3-4 網(wǎng)格劃分（正面）      圖 3-5  網(wǎng)格劃分（背面）  5、 施加約束和載荷  機(jī)床整體通過地角螺栓與地面連接，對(duì)機(jī)床底部的四個(gè)地角螺栓作全約束，如圖 3-6所示。   圖 3-6 對(duì)地腳螺栓進(jìn)行全約束  需要施加的載荷為：  （ 1）閘式剪板機(jī)采用的是液壓斜剪，對(duì)于刀架作直線運(yùn)動(dòng)的斜刃剪板機(jī)剪切力  21 的計(jì)算，采用前蘇聯(lián)學(xué)者的諾莎里公式 10：  )10116.0t a n1(t a n6.025525XYZhKPbb 式中：  b-被剪板料強(qiáng)度極限；         5-被剪板料伸長(zhǎng)率；         -剪切角；         h -被剪板料厚度， mm；         C -壓料腳軸線到下刀刃的距離；         ZYXK 、 分別為刀片磨鈍系數(shù)、壓料系數(shù)、刀片間隙相對(duì)值、彎曲系數(shù)。  分別取 2/45 mmkgb ， 26.05 ， mmh 6 ， 9.1 ， mmC 65 ， 1.1K ，mmY 297.0 ， mmZ 95.0 ， 75.8/ hCX 。  按照公式計(jì)算得 P=171KN （ 2）剪切水平推力可通過經(jīng)驗(yàn)公式 F=0.3 P獲得 7，計(jì)算得 F=50.3kN。  計(jì)算可得剪切水平載荷為 99.5MP （ 3）上下油缸的壓料力載荷大小，由計(jì)算可得分別為 10.19MP和 2.17MP （ 4）剪切時(shí)對(duì)于刀架的作用載荷計(jì)算可得 124.3MP 6、 載荷施加      由測(cè)試可知，最大位移發(fā)生在中間部位，所以在有限元分析時(shí)，我們將載荷直接加載機(jī)床中間部位，具體加載過程如下：      （ 1）選擇 Loads，添加 Pressure， 選擇上刀架 18個(gè)油缸區(qū)域，輸入 10.19（單位： MPa，上壓料力），同理在下刀架上添加 Pressure2，其大小為 2.17（單位： MPa，下壓料力）。  （ 2）選擇 Loads，添加 Pressure3，選擇上刀架上長(zhǎng)方形區(qū)域，輸入 124.3（單位： MPa，剪切力）。  （ 3）選擇 Loads，添加 Pressure4，選擇上刀架三角形區(qū)域，輸入 99.5（單位：  22 MPa，水平剪切力）  （ 4）同理，添加 Pressure5，選擇下刀架長(zhǎng)方形區(qū)域（剪切力反作用力，大小不變），添加 Pressure6，選擇下刀架三角形區(qū)域（水平剪 切力反作用力，大小不變）。   圖 3-7 載荷施加圖   7、 選擇 X和 Y方向的變形（ Directional Deformation）以及等效應(yīng)力（ Equivalent Stress）作為分析對(duì)象，點(diǎn)擊 solve 3.3 應(yīng)力云圖分析      由測(cè)試實(shí)驗(yàn)部分可知，機(jī)床整體應(yīng)力均在許用范圍之類，故本論文只選取喉口與刀架垂直板的應(yīng)力值（表 3-1.表 3-2）與有限元分析的結(jié)果進(jìn)行比較，借以分析有限元分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。具體如下：（單位： MPa）  表 3-1 喉口應(yīng)力（圖在之后）        測(cè)點(diǎn)      測(cè)試結(jié)果      計(jì)算 結(jié)果        誤差         B1       25.679       21.376      4.303        B2       9.591       10.441     -0.850        B3       26.104       26.876     -0.772        B4       27.469       23.589      3.860        B5       13.747       13.549      0