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              基于有限元的閘式剪板機刀架結構優化

              2018-11-19 13:09  瀏覽次數:
              刀架是閘式剪板機刀片中的重要部件,結構設計合理的刀架具有較好的剛性與經濟性,剪切質量高;而結構設計不合理的刀架剛性較差,加工板材的直線度降低、毛刺變大,嚴重時會引起刀片的崩刃與機床剪切能力的下降
              文獻[ 1]對圖1所示的LGSK一6×4050型閘式剪板機刀架進行了分析,建立了刀架剛性分析的力學模型,采用有限元方法對該機刀架的剛性進行了分析,得出了在剪切力與剪切水平推力共同作用下,不同剪切位置時刀架的變形規律。分析結果表明,當剪切力與水平推力作用在刀架的中間位置時,刀架水平方向上的退讓最大,達到0·28mrn,達不到剪板機刀架剛性的設讠十要求。

              本文在前述分析的基礎上,結合多年剪板機的設計經驗,提出了閘式剪板機刀架的結構優化方案,

              5
              圖1剪板機刀架結構示意圖
              1.主立板2.三角加強筋3.油缸安裝支座
              4.右側板5.水平板6.斜板加強筋
               
              收稿日期:2012一05一02
              作者簡介:王金榮(1967一),男,高級工程師,從事鍛壓機床設計、研發與制造
              采用有限元分析方法對結構優化方案的剛性進行對比分析,并確定了最終優化方案,以期對剪板機刀架結構的優化與改進進行實際的指導。
              2結構優化方案
              2·1結構優化基本思路
              被加工板材的剪切質量主要受剪切處刀片水平方向上的退讓的影響,因而在對刀架結構進行優化時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上加大刀片安裝處刀架的局部剛性

              2·2結構優化方案

              在前述剪板機刀架剛性分析的基礎上,結合實踐經驗,提出了以下5種刀架的改進方案。
              方案一:在刀架后檔料安裝處進行局部加強,水平板上同步帶孔向后移50mm,讓出36mm垂直加強板的空間;同時減小加強板間距約100mm,局部增加三角加強筋。通過垂直板局部加厚、缺口寬度減小的方案增加剛性·,具體結構見圖2。
               一  


               EQUIPMENT

              方案二:在方案一的基礎上,在水平板下立板后添加一長4050mm、厚4()mm的加強板,見圖3。
               
               

               
                 

               
              平方向上的變形情況,計算可得剪切力、p與剪切水平推力7'分別為巧8.7kN與47、6kN卩舊。在solid Works中添加各方案模型的邊界條件,進行網格劃分與迭代運算回,計算可得各改進方案刀架在剪切力作用時刀架水平方向上的最大位移,如表1所示。
              表1不同刀架方案質量以及剪切力作用下刀架水平方向的最大撓度
              刀架方案原 方案 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五
              水平方向最大撓度/mm 028 024 舊9 o.21 o.22 住巧
              刀架質量/kg 1850 1879 1955 1922 1916 20 ] 7
              從以上分析結果可看出:
              o)對刀架局部進行加強時,刀架結構改進不大,但刀架的局部剛性顯著增加。刀架質量增加 1.5%,刀架剛性增大約14%。
              (2) 適當下降刀架水平板的高度,減小水平板與立板的夾角(即水平板上翹),能增大刀架水平方向的慣性矩,刀架的整體剛性增加。
              (3) 在水平板下立板后添加厚度40mm的整長加強板,刀架質量增大3,8%,刀架剛性增加32%,能以較小的質量增加獲得較大的剛性增加
               
              (4) 方案五采用刀架局部加強,水平板下降并上翹,水平板后立板下的刀片安裝處添加整長加強板的綜合方案,該方案能顯著增大刀架剛性,刀架剛性增加約46%。確定方案五為刀架的最終優化方案。
              4結論
              本文針對公司新開發的LGSK一6 ×4050型剪板機,在前述對剪切力作用下刀架變形規律進行詳細分析的基礎上,結合剪板機研發的實際經驗,提出了
               
              切力作用下的最大撓曲變形并確定了最終的刀架改
               
              顯著提高。本文建立的閘式剪板機刀架結構優化方法,對剪板機刀架的設計以及結構優化具有實際的指導意義

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