变形。圆盘剪切时剪板机的上下剪刃都是圆盘状的，圆盘刀做圆周运动，形成了对无端点的剪刃，圆盘剪通常在板料或带材的剪切线上使用。按照运动方式的不同可分为直线式运动和摆动式运动，而所研究课题中的闸式剪板机就是采用的直线式运动。闸式剪板机的研究现状现在针对剪板机进行有限元分析的成果较多顾祥军基于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。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，其位移变形数据以及应力分布范围和变化情况,为以后的优化分析提供了详实的依据。王金荣等对型闸式剪板机刀架进行了分析，建立了刀架刚性分析的力学模型，采用有限元方法对该机刀架的刚性进行了分析，得出了在剪切力与剪切水平推力共同作用下，不同剪切位置时刀架的变形规律。分析结果表明，当剪切力与水平推力作用在刀架的中间位置时，刀架水平方向上的退让最大，达不到剪板机刀架刚性的设计要求。李堑等在对闸式剪板机刀架刚性以及变形规律研究分析的基础上，结合实践经验提出了种刀架结构的改进方案，采用有限元方法对改进结构的刚性进行了管宇航型剪板机的有限元分析与改进分析比较，确定了最终的刀架改进方案。其优化基本思路为被加工板材的剪切质量主要受剪切处刀片水平方向上的退让的影响，因而在对刀架结构进行优化时主要考虑加大刀架水平方向的惯性矩。剪切力与水平推力作用在刀片上，刀片安装处的局部刚性对剪切处刀片水平方向上的退让的影响也较大，可在增加刀架整体刚性的基础上加大刀片安装处刀架的局部刚性。剪板机技术未来发展趋势剪板机随着着科学技术的发展及剪板机制造技术的提高，以及社会对剪板机产品多剪板机随着科学技术的快速发展发展及剪板机制造技术的迅速提高，以及社会对剪板机产品的需求不断扩大，剪板机的更新换代非常迅速，剪板机产品的多样化使得剪板机生产规模已由过去的大批量生产方式转变为以中小批量轮番生产占主导的局面，这种局面极大的促进了剪板机数控机床的发展。数控机床的发展有两个发展的方向，个是发展高技术高功能的数控剪板机产品，另个是发展简易廉价的数控剪板机机床及兼有手动与功能的手动型数控剪板机机床，以满足多层次的要求。在现行通用的经济型数控剪板机车床中，其纵横向的自动进给运动均由步进电机伺服驱动，共需要两套伺服系统。而在普通剪板机车床中，其纵横向剪板机进给运动则是由相互自锁的机械传动加以实现，无法实现两坐标联动功能。唯有仿形剪板机车床例外，它具有两坐剪板机标联动功能，可以车削圆柱面圆锥面和圆弧面等。其斜向仿形运动在尺度样件，硬靠模的控制下通过液压伺服控制系统，作出与纵向主进给运动相适应的仿形进给，从而实现了两坐标的联动功能。闸式剪板机的结构组成闸式剪板机机架的主要由工作台板墙支座和支撑梁组成，如图所示。刀架的主要组成部分有主立板，三角加强筋，油缸安装支座，右侧板，水平板和斜板加强筋。如图所示。管宇航型剪板机的有限元分析与改进图闸式剪板机机架图闸式剪板机刀架目前国内外闸式剪板机大多采用如图所示的三点滚轮结构。图三点滚轮支撑刀架结构三点滚轮剪板机的刀架是在两端都由三个支承滚轮组成的导轨间上下运动，后侧两个支点为固定支点，前侧支点为浮动支点，为了保证刀架在上下运动时刀口间隙稳定不变，采用预压碟簧，使刀架克服重心力矩，保证其后导轨面始终贴在后侧两个支点滚轮上，在三点滚轮导轨间作无间隙往复运动。管宇航型剪板机的有限元分析与改进闸式剪板机刀口间隙调节装置评定台剪板机质量的好坏，最关键的就是该剪板机的刀口间隙是否稳定，在剪板机剪板过程中，刀口间隙过大，剪切厚板料时的板料断面会与板面不垂直，剪切薄板料就会产生毛边或出现剪不下来的折弯现象，同时还有可能影响剪板机的受力和刀片的寿命。因此通常的剪板机都有刀口间隙调节装置，以适应剪切不同厚度的板料。三点滚轮剪板机通常是利用上滚轮的偏心来调节刀口间隙的驱动后侧上滚轮的偏心轴转动，推动刀架沿后侧下滚轮为支点作转动，前支点的位置就会相应发生变化，由于前支点是碟簧支撑的浮动支点，可以满足前支点位置变化的需要。在现在的生产企业中，使用较为广泛的刀口间隙调节装置如图所示，转动手轮带动调节丝杆转动，丝杆上的螺母带动摆臂和上滚轮摆动，实现刀口间隙的调节手轮上配有调节表，能够准确的显示刀口间隙值。这种利用手轮调节表调节刀口间隙的装置，可以直观的显示刀口间隙值，方便用户调节剪板机的刀口间隙。图刀口间隙调节装置结构压紧装置的选择由于剪板机在剪切过程中,不仅要求被剪钢板在剪切过程中不移动,而且还要使被剪钢板不要因为斜刃产生的侧向力而发生侧向位移。但是如果压紧装置选择不当,将会影响正常的生产。为此,在设计剪压紧装置有很多种如弹簧式气动式管宇航型剪板机的有限元分析与改进液压式。我所要研究的剪板机对压紧装置的要求为比剪刃下降得快些,而上升得晚些,保证剪切过程始终有足够的压紧力。般比剪刃走得快。据此,压紧形式采用弹簧压紧,这种方式安装生产都比较方便。其结构为压板或压辊通过弹簧简单地固定在析有限元分析结果的准确性。具体如下单位表喉口应力图在之后测点测试结果计算结果误差值得注意的是，应力云图中，最高应力为，超过了许用应力。管宇航型剪板机的有限元分析与改进这是因为模型中存在尖点，使得该点局部应力值特别大，在实际使用中，这种尖点会被磨损，该部分应力值会回到正常值，不影响我们计算的结果。图左喉口应力图右喉口应力表刀架垂直板应力测点测试结果计算结果误差表刀架垂直板应力管宇航型剪板机的有限元分析与改进测点测试结果计算结果误差图各测点应力值位移云图分析选择，两个方向的变形图机床参考坐标系选取如图所示，选择，再点击目标位置，可得出该点的变形量，各测点的计算值与测试值比较结果如下面各表所示图参考坐标系如图示管宇航型剪板机的有限元分析与改进表工作台垂直板向位移正对机床前后方向测点测试结果计算结果误差图工作台水平板垂直板向位移表工作台水平板向位移测点测试结果计算结果误差表工作台垂直板向位移竖直方向测点测试结果计算结果误差管宇航型剪板机的有限元分析与改进表工作台水平板上表面向位移测点测试结果计算结果误差图工作台垂直板向水平板上下表面向位移表工作台水平板下表面向位移测点测试结果计算结果误差表上刀架位移向位移测点测试结果计算结果误差管宇航型剪板机的有限元分析与改进图上刀架位移向位移表前面板向位移测点测试结果计算结果误差图前面板向位移管宇航型剪板机的有限元分析与改进表下支座前向位移测点测试结果计算结果误差图下支座前向位移结论通过对各测点应力与变形的分析比较，可得到以下结论刀架机架在剪板的过程中发生的变形都属于弹性变形，它们的最大变形位移分布表明，总体来说分布趋势大体相似。都呈现中间变形大，两头变形小的趋势。刀架与机架在剪板过程中的变形位移大小直接影响被剪钢板的的质量。由比较结果可知，本设计计算结果与测试基本相符。上下前后变形导致的相对位移过大，严重影响剪板质量，需要进行改进设计减小变形，提高机床的刚度测试分析整理得到的数据与有限元计算得到的比较中，我们可以看到有限元计算得到的变形位移值与应力值都要比测试的来的大，可能的原因有在有限元分析中施加的载荷是通过诺莎里公式计算得到，但是式中被剪钢板的厚度，取得值为，不是试样钢板的实际测得值诺莎里公式中抗拉强度与断后伸长率都是查表所取的保守值，可能导致计算得到的剪切力与剪切水平推力偏大测试过程中不可避免出现的些系统误差。管宇航型剪板机的有限元分析与改进第四章剪板机结构改进设计在上述对闸式剪板机有限元计算结果与实验测试分析结果的对比之后，发现对比结果具有较好的致性，得到了正确的有限元模型后再用有限元方法对闸式剪板机进行结构改进。结构改进主要是利用对模型进行修改，再导入有限元软件进行建模分析，得出结果再与原本结果进行比较分析，最终得出最优方案。优化方案工作台中间增加辅助支撑，限制工作台垂直板垫铁处的向位移竖直方向。如图,所示图改进图图改进后视图工作台板厚度加厚，由增加到，宽度增加，由增加到。如图,所示图改进图图改进后视图滑块后板宽度增加，由增加到，加强梁不变。如图,所示管宇航型剪板机的有限元分析与改进图改进图图改进后视图滑块后板宽度保持不变，将加强梁改为组加强肋。如图,所示图改进图图改进后视图以上四种方案组合。滑块后板宽度增加，由增加到，将加强梁改为组加强肋。方案与组合工作台中间增加辅助支撑，限制工作台垂直板垫铁处的向位移,滑块后板宽度增加，由增加到，加强梁不变。方案与组合优化结果比较由原计算和测试结果可知，剪板机的最大变形均发生在剪切到中间位置，所以对所有的优化设计方案，只计算了载荷作用在刀架中间位置时，剪板机的变形情况。由于当剪切载荷作用在刀架中间位置时，上刀架下刀座和工作台中间位置的变形量最大，所以只对该中间位置的变形量进行比较，以分析各种优化设计方案的效果。管宇航型剪板机的有限元分析与改进图参照坐标系工作台垂直板向位移方案序号原始方案优化结果工作台水平板向位移方案序号原始方案优化结果工作台垂直板向位移竖直方向方案序号原始方案优化结果工作台水平板上表面向位移方案序号原始方案优化结果上刀架号测点方案序号原始方案优化结果管宇航型剪板机的有限元分析与改进前面板向位移方案序号原始方案优化结果下支座前向位移方案序号原始方案优化结果结论方案主要对降低上刀架的变形有效果，事实上真正起作用的是方案。比较方案可知，加强肋的效果明显不如加强梁方案主要对降低下刀座的变形有效果，真正起作用的是方案方案对所有结构的变形影响不太明显，甚至反而加大上刀架的变形最终选择优化设计方案为的组合。管宇航型剪板机的有限元分析与改进第五章总结与展望总结本文利用有限元软件对闸式剪板机上刀架与下刀座进行有限元分析，有限元计算结果与测试实验分析数据进行对比，发现两种结果在刀架机架变形曲线趋势与喉口应力分布情况基本上是致的，从而得到了闸式剪板机机架和刀架正确的有限元模型，这对我们下步采用有限元方法对刀架和机架进行结构改进提供了指导意义。对提高剪板机剪板质量和提高机床的加工精度有重要的意义。用有限元方法对