剪板機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與有限元分析

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本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 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： 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 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 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)科競賽； 5、模擬仿真； 6、其它 題目來源 －－ ； 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： 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 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： 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 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； 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(bào)告或文獻(xiàn)綜述、方案擬定與分析以及實(shí)施計(jì)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(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 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 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(qiáng) ,楊晉穗 ,等 J]2009,(6):35[9] 顧祥軍 ,張維強(qiáng) 剪板機(jī)機(jī)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)控沖模回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)機(jī)身的有限元分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化 [J]2005,27(11):44[12] 王強(qiáng) ,劉營營 ,楊晉穗 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]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(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(jìn)不息改善，掌握先機(jī)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(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 1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 0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 際認(rèn)證； 1999 年 12 月獲得 際認(rèn)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(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(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： 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 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、航空和國防工業(yè)等部門。 我國剪板機(jī)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(jìn)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(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(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 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 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 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，延長壽命。 主要參考文獻(xiàn) [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(jì) [J] 2011(4):20[6] 陳琪 ,高建和 ,宋子玲 ,等 J]2010, 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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 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 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 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 主任簽章 日 期 I 中文摘要 隨著我國工業(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 6度為 4000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 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 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 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(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)概述 ....................................................................................... 剪板機(jī)的應(yīng)用和分類 ................................................................................. 閘式剪板機(jī)的研究現(xiàn)狀 ............................................................................. 剪板機(jī)技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì) .........................................................................式剪板機(jī)的結(jié)構(gòu)組成 ........................................................................................式剪板機(jī)刀口間隙調(diào)節(jié)裝置 ............................................................................緊裝置的選擇 ....................................................................................................二章 閘式剪板機(jī)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試 ...............................................................................試內(nèi)容 ................................................................................................................試儀器設(shè)備 ........................................................................................................力測(cè)試測(cè)點(diǎn)分布及測(cè)試結(jié)果 ............................................................................ 測(cè)點(diǎn)位置示意圖 ......................................................................................... 測(cè)點(diǎn)應(yīng)力測(cè)試結(jié)果 .....................................................................................移測(cè)試測(cè)點(diǎn)分布及測(cè)點(diǎn)位移 ......................................................................... 垂直板測(cè)點(diǎn)分布及測(cè)點(diǎn)位移 ................................................................... 工作臺(tái)水平板測(cè)點(diǎn)位置及測(cè)點(diǎn)位移 ........................................................ 11 刀架測(cè)點(diǎn)位置及測(cè)點(diǎn)位移 .................................................................... 11 刀架位移測(cè)點(diǎn)位置及測(cè)點(diǎn)位移 ........................................................... 前面板位移測(cè)點(diǎn)位置 及測(cè)點(diǎn)位移 ........................................................... 下支座（前）測(cè)試位置及測(cè)試結(jié)果 .......................................................試結(jié)果分析與總結(jié) ..................................................................................第三章 閘式剪板機(jī)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(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì) .................................................................................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(xiàn) ............................................................文文獻(xiàn) 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(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。 板機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)概述 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 10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 10 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(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)。 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 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) 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。 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。 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示。 4 圖 1式剪板機(jī)機(jī)架 圖 1式剪板機(jī)刀架 目前國內(nèi)外閘式剪板機(jī)大多采用如圖 1示的三點(diǎn)滾輪結(jié)構(gòu)。 圖 1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 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口間隙調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu) 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(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