文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
曲柄式飞剪设计及其剪切过程的有限元仿真
姓名:房树锋
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:陈占福;周海亭
20070301
上海交通大学硕士学位论文
曲柄式飞剪设计及其剪切过程的有限元仿真
摘要
飞剪是钢铁企业用来对金属坯料进行剪切加工,以便对其进行后续
处理的设备。曲柄式飞剪由于具有加工效率高、剪切质量好的优点,得
到了广泛的应用。飞剪是由大功率直流伺服电机、减速机、飞轮、材料
输送辊道、机架、剪切机构以及探测控制系统组成,因此,飞剪的设计
需要全面考虑这几个子系统的相互关系以及它们的动力学特性。
本文详细地研究了宝山钢铁股份有限公司热轧厂主设备-飞剪的
构造,分析了其工作原理、机械设计的要点,并对其剪切机构进行了运
动学分析和优化设计。通过对飞剪机构的研究分析,可以更好地了解设
备的特性,各种设备参数或工艺参数对工件加工质量的影响,为飞剪的
设计或改进、设备工艺参数的制定,提供了可靠的参考依据。
论文详细地阐述了塑性加工的刚塑性有限元方法,并推导了其基于
罚函数法的有限元方程列式以及求解过程。飞剪剪切过程的有限元模拟
仿真是利用宝钢热轧车间现场的设备参数和工艺参数建立仿真模型、利
用商业化的软件 DEFORM 3D,基于刚塑性有限元方法,对飞剪剪切板材
I
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的加工过程进行有限元数值模拟。由于材料塑性变形和断裂分离都属于
大位移、大变形非线性问题,模拟实现相当复杂,文章中讨论了相关的
弹、刚塑性理论和材料断裂准则,以及相关的有限元技术。最后对不同
的工艺参数分别进行数值模拟对比,从而详细地理解了不同的工艺参数
对加工过程的影响。
关键词: 飞剪,设计,有限元模拟,Deform 3D
II
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FLYING CRANK SHEAR’S DESIGN AND
ITS SHEARING PROCESS’ SIMULATION
ABSTRACT
Flying shear is widely used in steel enterprises, to cut steel strip, steel
bar, or other types of steel billet to proper shape or specified length. After
this shearing process, the billets with proper shape, or length, can be
processed in next procedures. With higher efficiency and better product
quality, flying crank shear is more popular than other type of shear. Flying
crank shear consist of high power direct current electrical motor, retarder, fly
wheel, material convey passage, machine frame, shearing mechanism and
explore/control system. Hence, to design a flying shear must take their
relationship and their dynamic property into account.
In this paper, the author investigates the flying crank shear in Hot
Rolling Factory of Baosteel Co., Ltd in Shanghai, China, analysis its
dynamic property, and then optimize design its shearing mechanism.
III
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Through this investigation, the machine’s working activity is well
understood, which benefit a lot for design or maintain such type of machine.
In order to select a proper elec