揚州大學(xué)廣陵學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )開題報告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 設(shè)計 (論文 )題目： VR6 4000 剪板機實驗測試與有限元分析 指 導(dǎo) 老 師： 2014 年 4 月 2 日 揚州大學(xué)廣陵學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 設(shè)計（論文）題 目 VR6 4000 剪板機實驗測試與有限元分析 題目來源 指導(dǎo)老師出題 題目類型 為結(jié)合科研 指導(dǎo)教師 龔俊杰 學(xué)生姓名 管宇航 學(xué) 號 100007108 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 開題報告內(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)容及時間安排；完成畢業(yè)設(shè)計（論文）所具備的條件因素等。） 本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題應(yīng)達到的目的： （ 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)計能力，主要包括設(shè)計、計算及繪圖能力； （ 3）培養(yǎng)學(xué)生的綜合運用專業(yè)理論知識，分析解決實際問題的能力； （ 4）培養(yǎng) 學(xué)生的在設(shè)計過程中使用計算機的能力； （ 5）培養(yǎng)學(xué)生的撰寫設(shè)計說明書、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（論文）課題工作進度計劃： 起止日期 工 作 內(nèi) 容 2014-02-222014-03-31 2014-04-1 2014-05-30 2014-06-01 2014-06-07 畢業(yè)設(shè)計開始，查閱中外文資料，完成外文翻譯，完成實習(xí)調(diào)研和實習(xí)報告，完成開題報告； 進行畢業(yè)設(shè)計，接收畢業(yè)設(shè)計中期檢查，根據(jù)設(shè)計要求，進行機械結(jié)構(gòu)原理設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計， 撰寫畢業(yè)設(shè)計論文； 修改完善畢業(yè)論文、準(zhǔn)備畢業(yè)答辯、整理畢業(yè)設(shè)計期間的所有資料、成果并歸檔。 文獻綜述 一、前言 剪板機用于板材、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)用于電機電器、儀器儀表、無線電、農(nóng)機、鍋爐、金屬結(jié)構(gòu)、起重、橋梁、建筑機械、交通運輸工業(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 CNC、 DNC 和柔性自動化。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)控鍛壓機械及附屬裝置。 目前，我國對剪切件的需求量不斷增加，對剪板機剪板精度的要求也隨之增加，但是目前對于剪板機的設(shè)計仍然以依靠傳統(tǒng)經(jīng)驗公式、數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)為主，較保守的經(jīng)驗數(shù)據(jù)通常會導(dǎo)致產(chǎn)品材料的浪費，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，因此迫切需要引進先進的設(shè)計方法。 二、 閘式剪板機簡介 1、 閘式剪板機機架 機架的主要由工作臺、板墻、支座和支撐梁組成，其結(jié)構(gòu)如下圖 1 所示。 機架作為剪板機的主要受力部件，其結(jié)構(gòu)必須有足夠的靜強度和剛度來達到其疲勞壽命、裝配和使用的要求，同時還應(yīng)有合理的動態(tài)特性來達到控制振動與噪聲的目的。在機架結(jié)構(gòu)設(shè)計中，如果只考慮結(jié)構(gòu)的靜強度和剛度，很可能會在設(shè)計過程中造成機架局部結(jié)構(gòu)的不合理，而導(dǎo)致整個剪板機在剪切中發(fā)生共振，產(chǎn)生噪聲。 圖 1 閘式剪板機機架 圖 2 閘式剪板機刀架 2、 閘式剪板機刀架 刀架的主要組成部分如圖 2 所示，剪板機刀架的剛性對金屬板材的剪切質(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)重時會引起刀片的崩刃與機床剪切能力的下降，因此，刀架結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計，對提高刀架強度和剛度，提升剪板機剪切質(zhì)量和加工能力，減輕刀架的重量，提高機床的經(jīng)濟性，都具有直接的影響。由于剪板機刀架的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，采用經(jīng)典的材料力學(xué)方法很難對其進行求解，有限元技術(shù)的發(fā)展為刀架剛性分析提供了一個有效的途徑。 三、閘式剪板機有限元分析 現(xiàn)在針對剪板機進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 ANSYS 對專用刀架進行結(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)，對初始設(shè)計的刀架進行三個尺寸的優(yōu)化，得出相對合理的結(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 THP34Y-2000 液壓機機架剛度和強度進行模擬分析，根據(jù)實際要求限制相應(yīng)的自由度，通過加載計算得出結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形的分布，并以此為基礎(chǔ)進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進，提出了優(yōu)化方案并進行優(yōu)化計算，改善了液壓機機身的動態(tài) ，減小了機身的質(zhì)量。進行模態(tài)分析的作用在于提取結(jié)構(gòu)固有頻率及振型，它是做動力學(xué)分析的基礎(chǔ)，也為結(jié)構(gòu)的動態(tài)修改提供了重要的理論依據(jù)。 用有限元方法對剪板機刀架的剛性進行分析時，得出了在剪切力與剪切水平推力共同作用下，刀架會產(chǎn)生較大的水平方向的位移，此位移會引起上、下刀片之間的間隙加大，導(dǎo)致剪切板材的毛刺較大，用有限元方法對剪板機進行有限元建模，并進行線性靜態(tài)分析。從強度方面考慮，機架最大應(yīng)力值遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力，其強度滿足使用要求；從剛度方面考慮，機架的整體變形很小，整體來說機架的剛度也是滿足使用要求的，但是對于 閘式剪板機來說，刀架與機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 進行分析時，應(yīng)非常注意這兩個位置的變形，同時對于剪板機喉口處的應(yīng)力也應(yīng)注意，并結(jié)合試驗測試數(shù)據(jù)進行對比以便于建立準(zhǔn)確的有限元模型，最后要對一些危險區(qū)域進行強化，做一些結(jié)構(gòu)優(yōu)化。 文獻 3-4分別對閘式和擺式剪板機的刀架設(shè)計進行了研究，主要對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)力較大等問題進行了有限元仿真。顧祥軍 9基于 ANSYS 有限元軟 件對剪板機的機架進行了線性靜態(tài)分析和模態(tài)分析，分析出機架的剛度和強度值。史榮 4對斜刃剪板機的剪切力及機架應(yīng)力進行了現(xiàn)場實測與有限元分析，并采用有限元法對機架應(yīng)力與變形進行了分析 , 找出機架結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。 四、總結(jié) 剪板機系量大面廣的產(chǎn)品，隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，剪板機的品種規(guī)格、產(chǎn)量勢必將有更大的發(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一步提高，如提高機床剛性，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，機械傳動剪板機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)整全長刀片間隙機構(gòu)為好。調(diào)整后鎖緊要可靠，并按被剪板厚實現(xiàn)調(diào)整。 （ 2） 應(yīng)該重視和加強基礎(chǔ)技術(shù)工作。近年來雖對剪板機進行了應(yīng)力測試，但畢較零亂。應(yīng)系統(tǒng)的，全面的測試、分析、總結(jié)、計算、從而才能做好強度和剛度設(shè)計，也有利于制定剛度標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)進行影響剪切質(zhì)量的因素和提高剪切質(zhì)量措施的試驗工作和制定剪切質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 （ 3）剪板機刀片的用量很大，需要組織定點集中生產(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 1 田萬英 ,高建和 ,潘志華 .折彎機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 .折彎機機械補償技術(shù)研究 J.機械制造與研究 ,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 .斜刃剪板機剪切能 力測定與機架有限元分析 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)塔沖床機身模態(tài)分析與優(yōu)化設(shè)計 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 機橫 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