滾筒式飛剪的剪切機理及刃形與參數(shù)分析.pdf

1、作為碎邊剪的一種，滾筒式飛剪以其結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)效率高、能量波動小、操作方便等優(yōu)點，一經(jīng)問世就呈現(xiàn)出取代連桿式碎邊剪的強烈勢頭，應(yīng)用前景十分廣闊。但生產(chǎn)實際中常常因為剪切力過大引起齒輪箱失效等問題，導(dǎo)致其在某些應(yīng)用領(lǐng)域仍不及連桿式碎斷剪。
　　本文針對重慶鋼廠的滾筒式碎邊剪多次發(fā)生齒輪箱斷裂失效、切不斷、剪刃破壞的問題，分析滾筒式飛剪的剪切機理，確定剪切力的科學(xué)計算方法，研究剪切力的影響因素，尋求減小剪切載荷、提高設(shè)備壽命的方法。<

2、br>　　首先，研究金屬剪切過程中材料從彈性變形、塑性變形到斷裂分離的微觀機理，為有限元數(shù)值模擬過程的真實性和模擬結(jié)果的可靠性提供理論支持。通過對剪切瞬時動態(tài)截面的分析，提取螺旋線剪刃的動態(tài)剪切特性，確定穩(wěn)態(tài)剪切過程中的剪切角，建立滾筒式螺旋刃飛剪剪切鋼板的力學(xué)模型。
　　接著，采用剛塑性有限元方法，利用非線性有限元軟件DEFORM-3D對滾筒式螺旋刃飛剪剪切鋼板的過程進行數(shù)值模擬，提取了剪切力行程曲線，通過有限元模擬結(jié)果與剪切力

3、理論計算公式的算例結(jié)果的對比，對剪切力理論模型進行了修正，得出滾筒式螺旋刃飛剪剪切鋼板的過程具有斜刃剪剪切特性的結(jié)論。同時，建立不同形狀剪刃的滾筒式飛剪的有限元模型，分析了不同剪刃形狀對剪切力的影響，證實了與直線剪刃相比螺旋線剪刃和圓弧線剪刃使剪切力峰值明顯降低的結(jié)論。
　　最后，在剪切過程中螺旋線剪刃具有斜刃剪剪切特性的結(jié)論基礎(chǔ)上，將螺旋線剪刃離散化為無數(shù)微元斜刃剪，定義剪刃的前角、后角、刀尖圓角等刃形參數(shù)，利用滑移線方法推導(dǎo)了

4、剪切力與刃形參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，得到前角、后角與剪切力的關(guān)系。利用有限元軟件DEFORM-2D建立斜刃剪平面有限元模型對剪切過程進行仿真，根據(jù)模擬結(jié)果分析刃形參數(shù)與剪切力大小的關(guān)系，對理論數(shù)學(xué)模型進行對比驗證。理論模型與有限元模擬表明，前角、后角的增大均會減小剪切力峰值，圓角在很小的范圍內(nèi)能緩解刃尖應(yīng)力集中從而降低剪切力峰值，過大的圓角會鈍化剪刃，出現(xiàn)明顯的擠壓、翹曲、撕扯特征，從而使剪切力峰值大大增大。
　　綜上，本文研究中得到的剪