闸式剪板机刀架刚性的有限元分析

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1672－0121（2011）06－0033－04文章编号：

闸式剪板机刀架刚性的有限元分析

李

2

堑1，，王金荣2，冷志斌2，朱灯林1

（1.河海大学机电工程学院，江苏常州2130222.江苏亚威机床股份有限公司，江苏江都225200）

摘要：剪板机刀架的刚性对金属板材的剪切质量有着重要的影响，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。本文结合公司LGSK-6×4050型闸式剪板机新机型研发项目，建立了该机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，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，分析结果与实测值具有较好的一致性。该方法对闸式剪板机刀架的设计与刚度校核具有重要的指导意义。

关键词：机械制造；刀架；闸式剪板机；有限元分析TG315.5+5中图分类号：1

引言

汽车、造船、集装剪板机广泛运用于机械制造、

金属结构、锅炉容器、家用电器及轻工等制箱制造、

造行业。剪板机刀架是剪板机的一个基本部件，工作时其在剪切力与剪切水平推力的作用下容易产生变

文献标识码：B

形，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与加工能力，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。文献[1]

收稿日期：2011-08-30

作者简介：李堑（1978-），男，博士，从事数字化设计与制造、锻压机

床设计与制造的教学与科研

采用ANSYS中的APPL语言编写移动载荷各个载等荷部的信息，研究了移动载荷作用下刀架的变形、效应力和等效应变。但在分析时只考虑了剪切力的

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该自动生产线可以在整个系统中执行自动化加工，具备完善的自动检测功能、完善的监控功能、自诊断功能以及实现对加工平板的自动装卸和计件管—板材理功能，所以它是一个板材柔性加工单元——加工FMC。

【参考文献】

[1][2]

SiemensSINUMERIK840D/810D操作/编程shopmill

SiemensSINUMERIK840D/840Di/810D/FM-NC编程指南高级篇.

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韩学军.汽车纵梁冲孔数控生产线自动排刀.锻压装备与制造技2007，42（3）:95-97.术，

曲杰，施印霞，徐成彤，张绍芳.汽车纵梁冷弯成形设备电气控制的设计与实现.锻压装备与制造技术，2008，43（1）:26-29.王立勤.汽车纵梁数控平板冲压线有关板料定位的控制技术.锻压设备与制造技术，2010，45（1）:48-50.冯小松，陈2010，（5）.

帆.卡车大梁的制造技术与发展趋势.锻造与冲压，

Punchinglinewithinfraredraydetectionfortruckflatbeam———plateFMC

（JiangsuYangliCNCMachineToolCo.，Ltd.,Yangzhou225127，JiangsuChina）

Abstract：Underthehelpofthechannelmeasuringfunctionfrom840Dsystems（SIEMENS）,byuseofinfraredraydetectiontechnique,theautomationandagilityofpunchingprocessfortruckbeamhavebeenrealized.Thedegreeofautomationfortheequipmenthasbeenimproved.Theassistanttimeandthewastageofthematerialhavebeendecreased.

Keywords：PlateFMC；Truckside-member；Infraredraydetection

2011年第6期

BIANZhengqi，WANGLiang，ZHANGZhibing

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45

作用，没有考虑剪切水平推力的作用，实际上剪板机剪切工作时，剪切水平推力作用下剪板机刀架的挠度变形对板材的剪切质量影响最大。本文以LGSK-6×4050型闸式剪板机为例，采用有限元方法对剪板机刀架刚性进行了分析，得出了剪切力与剪切水平推力作用下刀架的变形规律，为剪板机刀架的结构设计与刚性校核提供了理论指导与依据。

图2

剪板机刀架结构示意图

3.油缸安装支座1

2

6

2剪切力与剪切水平推力的计算

剪板机剪切板材时，刀架要受到剪切力与剪切

1.主立板5.水平板

2.三角加强筋6.斜板加强筋

4.右侧板

水平推力的共同作用。目前，斜刃剪切力计算公式普

3]遍采用下式[2，：

2

1P=K·0.6σbδ5h1+Ztgα+1）

51+b产品用户在使用过程中发现，刀架水平方向的变形对被剪板材的剪切质量影响较大。剪板机在剪切高强度板材比如不锈钢时的毛刺较大。因而，这里主要分析3mm厚不锈钢板材剪切时刀架水平方向上的变形情况，根据式（1）、（2）计算可得剪切力P与剪切水平推力T分别为158.7kN与47.6kN。

式中：σb———被剪板料的抗拉强度；

δ5———被剪板料的伸长率；h———被剪板料的厚度；α———剪切角；

K———刀片磨钝系数，一般取K=1.2；

Z、X、Y———弯曲系数、压料角距离系数、刀片

间隙系数。

刀架所受的剪切水平推力T为：T=0.3P

（2）

44.1

有限元模型的建立模型简化

剪板机刀架为焊接件，若考虑各焊接零件之间

接触面的摩擦系数、焊缝的位置和类接触面的类型、

型等因素则会大大增加计算处理的复杂性，不利于模型网格的控制和生成。为了建立合理的有限元力学模型，在保证计算模型的几何特性、力学特 …… 此处隐藏：4020字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……