新型液压闸式移动剪板机结构优化

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1、文章编号：1672—0121(2015)04—0019-03新型液压闸式移动剪板机结构优化康凤明，徐淑波，刘鹏，康真晖(1．山东宏康机械制造有限公司，山东泰安271022；2．山东大学机械工程学院，山东济南250014)摘要：传统数控板料开卷矫平剪切生产线所采用的普通移动剪板机外形尺寸大，整机重量重’，所需地基深度、面积大；液压部分要求电机功率大、使用液压油较多，而且生产效率和加工精度较低。本文对移动剪板机结构进行改进，并通过有限元软件模拟了改进前后移动剪板机的剪切工艺，对比分析了移动剪板机的受力情况，发现改进后的移动剪板机底座受力大大降低。关键词：机械设计；剪板机；液压闸式移动剪板机

2、；结构优化；有限元分析中图分类号：TG315．55文献标识码：ADOI：10．16316／j．issn．1672—0121．2015．04．0061引言2剪板机剪切理论剪板机是在轧钢机械中常用的一种切断金属材剪板机工作时通过一个刀具相对于另一个刀具料的剪切设备I1】，其主要用途是用于切头、切尾、切除做往复直线运动来剪切板材，金属板材的变形主要钢板的局部缺陷及钢卷横切分段等。近年来，钢板成发生在以上、下刀具刃口连线为中心的纺锤形区域，形件及钢结构焊接构件等的使用量逐渐增大『21，从而除发生剪切变形外，同时还发生拉伸、弯曲等嘲。对剪板机需求量逐渐增大，促进了剪板机行业的发展。近20年来，我

3、国的剪板机设计、制造技术得到飞速发展，但因其专业性较强，涉及知识领域较广，而国内剪板机结构一般是沿袭前苏联等国家的设备来设计的，这就导致剪板机存在结构不合理、体积较图1剪板机的剪切原理示意图如图1所示为剪板机剪切原理示意图O其剪切大、能耗偏高等缺陷[31。国内学者秦泗吉等人通过对板材的剪切与冲裁工艺可分为3个阶段：第一阶段是弹性变形阶段，在此阶段，上刀刃下移并与板材接触，板材受到上刀刃工艺进行有限元模拟与实验研究，得到了板材内部的压力后发生弹性变形，材料内部产生了以剪应力的应力、应变分布规律及最佳切削间隙[41。王耀等人为主的应力；第二阶段是塑性变形阶段，此时上刀刃利用COSMOS有限

4、元模拟软件分析了机架部位的继续下移，板材受到的压力逐渐增大，进入屈服阶变形特点，对机架结构进行了优化l5l。Ramamurti和段，刀刃切人材料，刃口附近产生较大的塑性变形；Sasikiran等人利用有限元方法，研究了剪板机的强度、刚度、振动特点和安全性能，最终提高了剪板机第三阶段是板材断裂阶段，随着板材塑性变形的加的性能嘲。Raaram等人对两种不同类型的剪板机的剧，材料内部首先出现微裂纹，这些微裂纹逐渐汇成强度刚度进行了有限元比较分析，得到了质量较佳主裂纹，当变形进行到一定程度以后，裂纹扩展直至材料断裂分离。者门。本文利用有限元软件模拟山东宏康机械制造有由图1还可看出，当刀具刃口切

5、入板材后，上下刀刃对限公司的传统移动剪板机与改进的移动剪板机的工作用下艺过程，并比较了不同移动剪板机相同部位的受力挡力T情况，发现经改进的移动剪板机工作效率和加工精力矩阻度更高，质量更轻。停止转收稿日期：2014—09—26作者简介：康凤明(1957一)，男，高级工程师，从事数控机床设计制造假上的单位压力均匀分布且相等，得到式(2)步驱动两根固定于剪板机移动部分左右两侧的齿，_M：M．tan0(2)条，以此使移动部分在直线滚动导轨上前后移动。同u·3y时液压部分也是单独放置于剪板机一侧，以软管连由式(2)可知，板材的转角O／随阻挡力T的增大接于移动部分上，随移动部分运动而软管随之摆动，

6、而增大，~_g~JJn剧了剪刃台与机架的磨损，若剪刃台造成了整机外形尺寸占地空间较大，整机重量较重，的刚性较差，将导致剪刃的间隙改变，致使剪切困所需地基深度、面积较大；液压部分要求电机功率较难，所以板材转角t2)l较小为宜。大、使用的液压油较多等。由图1中还可得到式(3)、(4)：为减少液压闸式移动剪板机整体尺寸及占地空a=(3)间，减少地基深度和空间同时简化地基结构，减少液tan0●压油使用量及液压电机功率，降低整体漏油可能性，c=5y(41通过有限元模拟分析对液压闸式移动剪板机的结构将式(2)～(4)带人式(1)可得到刀刃压人深度与板材进行优化。改进后的液压闸式移动剪板机(图2)包

7、转角的关系式括移动部分、底座部分、动力部分、液压部分以及相2tan20cosO=2sin0tan0(5)应的控制部分。由式(5)可知，刀刃的压入深度与板材的转角成正比，这说明板材转角越大，板材的剪切质量越低，板材被剪断以后，设备会受到翘起的板材端部的冲击作用。为克服这一问题，一般在剪板机上设置专门的压板装置，即给板材压力P后可达到克服板材转动、阻止OZ增大的目的。在此变形阶段，刀刃受到的板材给予的作用力(a)主视图(b)左视图为图2改进的液压闸