钢管高速冲裁工艺分析与冲裁机构优化设计研究.pdf

沈阳建筑大学
硕士学位论文
钢管高速冲裁工艺分析与冲裁机构优化设计研究
姓名:王玉玲
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:孙军
2011-03
硕士研究生学位论文 AbstractI
摘要

随着社会经济的稳步发展,科学技术的进步,工业生产技术水平也有显著的提高。在
工业加工过程中,不仅要求在提高加工质量的同时提高加工效率,还要求减少加工工序、
节约原材料、减少人工操作、减低生产成本、降低噪音等。在钢管连续生产过程中,在线
高速切断设备是整个生产线中的关键设备之一,其性能的优劣将直接影响钢管的剪切质量
和整条生产线的生产效率。通常所采用的管材切断方法存在许多问题,既影响加工质量又
增加生产成本。
本文将对影响飞剪机(钢管高速冲裁机构)剪切质量的因素进行分析,并通过对模拟
结果的比较得出合理的工艺参数。同时,对飞剪机的结构原理和运动原理进行分析研究,
提出优化方案,使其结构更加合理,运动更加平稳。
在钢管的剪切过程中,剪切方式、横向拉刀的切削深度、纵向切刀的形状、冲裁间隙、
冲裁速度是影响剪切质量的主要因素。理论分析纵向切刀的轮廓曲线,由于刀尖部分细而
长,刀具刚性差,寿命短,进而采用二次剪切的剪切方式,并通过合理的刀尖角度设计,
得到合理的刀片轮廓曲线。理论分析横向拉刀的切削深度对纵向切刀受力和横向切削质量
的影响,以及剪切速度、冲裁间隙对剪切质量的影响,得到合理的横向切削深度、剪切速
度和合理的冲裁间隙。随着计算技术的飞速发展,CAE 技术也得到了快速的发展。利用计
算机进行有限元仿真研究具有系统性好、继承性好、可延续性好等优点,还不受时间、空
间和实验条件的限制。本文运用金属塑性成形有限元软件 Deform 进行钢管剪切过程的动
态有限元模拟,将模拟数值与理论值相比较,验证理论分析的正确性。
对飞剪机进行实体测量,根据实际测量并修正后的数据,运用 SolidWorks 三维软件建
立飞剪机的 3D 模型,观察其结构原理和各部分的运动原理,运用 SolidWorks 软件中的
Cosmos Motion 插件进行运动仿真分析,并输出主要运动零件的位移曲线、速度曲线和加
速度曲线,并对其进行分析。输出飞剪机运动的时序图,进一步了解飞剪机的整体运动情
况,针对其结构的不合理之处提出优化建议,使其结构更加合理、运动更加平稳,提高剪
切质量和生产效率的同时,降低工作噪声,提高安全系数。
飞剪机的应用使钢管生产迅速向高速化、连续化、自动化、高加工质量的方向发展,
提高剪切质量的同时提高生产效率,并广泛适用于各种材料和壁厚的管材。

关键词:高速冲裁;工艺分析;动态有限元模拟;运动仿真
IIAbstract 硕士研究生学位论文

Abstract

With the steady development of the social economy and the progress of science technology,
the manufacturing technologieshave been improved significantly. In industrial processing
process, not only requires to raise processing quality while improve machining efficiency, but
also demands to reduce processing operations, economize on raw materials, reduce artificial
operation, reduce production costs, reduce the noise, and so on. In the continuous production
process of steel tube, online high-speed cutting equipment is one of the key equipments in the
whole production line. Its performance will directly affect the quality of steel shear and
production efficiency of all lines. Usually, the cutting method of the steel tubehas many problems,
so the processing quality an