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基于有限元的闸式剪板机刀架结构优化

2018-11-19 13:09  浏览次数:
刀架是闸式剪板机刀片中的重要部件,结构设计合理的刀架具有较好的刚性与经济性,剪切质量高;而结构设计不合理的刀架刚性较差,加工板材的直线度降低、毛刺变大,严重时会引起刀片的崩刃与机床剪切能力的下降
文献[ 1]对图1所示的LGSK一6×4050型闸式剪板机刀架进行了分析,建立了刀架刚性分析的力学模型,采用有限元方法对该机刀架的刚性进行了分析,得出了在剪切力与剪切水平推力共同作用下,不同剪切位置时刀架的变形规律。分析结果表明,当剪切力与水平推力作用在刀架的中间位置时,刀架水平方向上的退让最大,达到0·28mrn,达不到剪板机刀架刚性的设讠十要求。

本文在前述分析的基础上,结合多年剪板机的设计经验,提出了闸式剪板机刀架的结构优化方案,

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图1剪板机刀架结构示意图
1.主立板2.三角加强筋3.油缸安装支座
4.右侧板5.水平板6.斜板加强筋
 
收稿日期:2012一05一02
作者简介:王金荣(1967一),男,高级工程师,从事锻压机床设计、研发与制造
采用有限元分析方法对结构优化方案的刚性进行对比分析,并确定了最终优化方案,以期对剪板机刀架结构的优化与改进进行实际的指导。
2结构优化方案
2·1结构优化基本思路
被加工板材的剪切质量主要受剪切处刀片水平方向上的退让的影响,因而在对刀架结构进行优化时主要考虑加大刀架水平方向的惯性矩。剪切力与水平推力作用在刀片上,刀片安装处的局部刚性对剪切处刀片水平方向上的退让的影响也较大,可在增加刀架整体刚性的基础上加大刀片安装处刀架的局部刚性

2·2结构优化方案

在前述剪板机刀架刚性分析的基础上,结合实践经验,提出了以下5种刀架的改进方案。
方案一:在刀架后档料安装处进行局部加强,水平板上同步带孔向后移50mm,让出36mm垂直加强板的空间;同时减小加强板间距约100mm,局部增加三角加强筋。通过垂直板局部加厚、缺口宽度减小的方案增加刚性·,具体结构见图2。
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 EQUIPMENT

方案二:在方案一的基础上,在水平板下立板后添加一长4050mm、厚4()mm的加强板,见图3。
 
 

 
   

 
平方向上的变形情况,计算可得剪切力、p与剪切水平推力7'分别为巧8.7kN与47、6kN卩旧。在solid Works中添加各方案模型的边界条件,进行网格划分与迭代运算回,计算可得各改进方案刀架在剪切力作用时刀架水平方向上的最大位移,如表1所示。
表1不同刀架方案质量以及剪切力作用下刀架水平方向的最大挠度
刀架方案原 方案 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五
水平方向最大挠度/mm 028 024 旧9 o.21 o.22 住巧
刀架质量/kg 1850 1879 1955 1922 1916 20 ] 7
从以上分析结果可看出:
o)对刀架局部进行加强时,刀架结构改进不大,但刀架的局部刚性显著增加。刀架质量增加 1.5%,刀架刚性增大约14%。
(2) 适当下降刀架水平板的高度,减小水平板与立板的夹角(即水平板上翘),能增大刀架水平方向的惯性矩,刀架的整体刚性增加。
(3) 在水平板下立板后添加厚度40mm的整长加强板,刀架质量增大3,8%,刀架刚性增加32%,能以较小的质量增加获得较大的刚性增加
 
(4) 方案五采用刀架局部加强,水平板下降并上翘,水平板后立板下的刀片安装处添加整长加强板的综合方案,该方案能显著增大刀架刚性,刀架刚性增加约46%。确定方案五为刀架的最终优化方案。
4结论
本文针对公司新开发的LGSK一6 ×4050型剪板机,在前述对剪切力作用下刀架变形规律进行详细分析的基础上,结合剪板机研发的实际经验,提出了
 
切力作用下的最大挠曲变形并确定了最终的刀架改
 
显著提高。本文建立的闸式剪板机刀架结构优化方法,对剪板机刀架的设计以及结构优化具有实际的指导意义

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