VR6-4000剪板機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與有限元分析開(kāi)題報(bào)告

揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )開(kāi)題報(bào)告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 設(shè)計(jì) (論文 )題目： VR6 4000 剪板機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與有限元分析 指 導(dǎo) 老 師： 2014 年 4 月 2 日 揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）題 目 VR6 4000 剪板機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與有限元分析 題目來(lái)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(hào) 100007108 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 開(kāi)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(wèn)題的能力； （ 4）培養(yǎng) 學(xué)生的在設(shè)計(jì)過(guò)程中使用計(jì)算機(jī)的能力； （ 5）培養(yǎng)學(xué)生的撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、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 2014-02-222014-03-31 2014-04-1 2014-05-30 2014-06-01 2014-06-07 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)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(kāi)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(xiě)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(wú)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(guó)防工業(yè)等部門(mén)。 我國(guó)剪板 機(jī)的發(fā)展迅速，產(chǎn)量大幅度增長(zhǎng)，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(jī)，但與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比，差距還是很大。國(guó)外鍛壓技術(shù)發(fā)展迅速 ,并越來(lái)越趨向于 CNC、 DNC 和柔性自動(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(guó)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(jiǎn)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(lái)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(lái)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(guò)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(guò)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(guó)平利用有限元分析 ANSYS 對(duì)專用刀架進(jìn)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(guò)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 ANSYS 對(duì) THP34Y-2000 液壓機(jī)機(jī)架剛度和強(qiáng)度進(jìn)行模擬分析，根據(jù)實(shí)際要求限制相應(yīng)的自由度，通過(guò)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(lái)說(shuō)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(lái)說(shuō)，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 ANSYS Workbench 進(jìn)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) 3-4分別對(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(guò)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(wèn)題進(jìn)行了有限元仿真。顧祥軍 9基于 ANSYS 有限元軟 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(guó)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 1/3-1/2 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(zhǎng)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(lái)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(zhǎng)壽命。 主要參考文獻(xiàn) 1 田萬(wàn)英 ,高建和 ,潘志華 .折彎?rùn)C(jī)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(kāi)榮 .折彎?rùn)C(jī)機(jī)械補(bǔ)償技術(shù)研究 J.機(jī)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(jī)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(jī)剪切能 力測(cè)定與機(jī)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(jī)身模態(tài)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì) 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(wàn)英 ,等 .激 光切割 機(jī)橫 梁的模 態(tài)特 性分析 J.揚(yáng) 州大學(xué)學(xué)報(bào) ,2009,12(2):75-78. 8 劉營(yíng)營(yíng) ,王強(qiáng) ,楊晉穗 ,等 .基于 ANSYS 的液壓剪板機(jī)刀架有限元分析 J.設(shè)計(jì)與究 ,2009,(6):35-39. 9 顧祥軍 ,張維強(qiáng) .基于 ANSYS 的剪板機(jī)機(jī)架有限元分析 J.科學(xué)技術(shù)與工程 ,2010,10(2):476-478. 10 陳曼龍 .擺式剪板機(jī)刀架設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的因素 J.鍛壓技術(shù) ,2008,33(1):116-118. 11 朱向楠 ,高建和 ,龔俊杰 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