祁瑁富 孫遠(yuǎn)韜 田春雷 馮嘉琪

摘要：

以減小850噸冷剪機(jī)剪切力為研究目的，從冷剪機(jī)剪切機(jī)理及特點(diǎn)出發(fā)，采用正交試驗(yàn)法分析剪切間隙、剪刃傾角、剪切速度、剪刃刀面寬度及剪刃重疊量等參數(shù)對(duì)剪切力的影響，分別以方差、極差及顯著性作為影響因素的指標(biāo)，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，進(jìn)而優(yōu)化剪切參數(shù)，減小剪切力。優(yōu)化剪切參數(shù)前后的冷剪機(jī)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，優(yōu)化前后冷剪機(jī)剪切力的實(shí)測(cè)值與仿真值誤差均在5%以內(nèi)，仿真結(jié)果可靠。采用優(yōu)化后的剪切參數(shù)，冷剪機(jī)剪切相同規(guī)格鋼筋時(shí)，上剪刃最大剪切力減小了5.84 kN，減小約13%，下剪刃最大剪切力減小了4.77 kN，減小約9.7%。經(jīng)車間反饋，使用優(yōu)化后的剪切參數(shù)可大幅延長(zhǎng)冷剪機(jī)剪刃崩刃和磨損的周期，增長(zhǎng)剪刃壽命和提高剪切效率。該研究對(duì)提高設(shè)備經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)效率具有重要意義，可應(yīng)用于同類型冷剪機(jī)的工程設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：冷剪機(jī)；剪切力；正交試驗(yàn)；剪切參數(shù)；剪刃壽命

中圖分類號(hào)：TB24

DOI：10.3969/j.issn.1004132X.2024.04.018

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Shear Failure Mechanism Analysis and Optimum Design of 850 Ton Cold

Shear Based on Orthogonal Test

QI Maofu1? SUN Yuantao2? TIAN Chunlei1? FENG Jiaqi3

1.Chengxi Shipyard Co.，Ltd.，Jiangyin，Jiangsu，214400

2.School of Mechanical Engineering，Tongji University，Shanghai，201804

3.School of Electrical and Control Engineering，Liaoning Technical University，Huludao，

Liaoning，125000

Abstract： In order to reduce the shear force of 850 ton cold shears， the shearing mechanism and characteristics of the cold shear were studied， the effects of shear parameters such as shear clearance， blade inclination， shear velocity， blade width and blade overlap on shear force were analyzed by orthogonal test. Variance， range and significance were used as the indexes of influencing factors， and the priority of them were given to optimize the shear parameters and reduce the shear force. The experimental verification of the cold shear before and after the optimization of shear parameters were carried out in the workshops which show that the errors between the measured and simulated values of the shear force of the cold shear before and after optimization were within 5%， which verifies the reliability of the simulation analysis. By setting the optimal shear parameters and shearing the same steel bar， the maximum shear force of the upper shear blade is reduced by 5.84 kN， about 13%. The maximum shear force of the lower shear blade is reduced by 4.77 kN， about 9.7%. Feedbacks from workshops show that the optimization greatly prolongs the period of blade broken and blunt and improves the blade life and shearing efficiency. The results are of great significance for improving the economy and production efficiency of the equipment， and may be applied to the engineering design of the same type of cold shears.

Key words：cold shear； shear force； orthogonal test； shear parameter； blade life

收稿日期：20230827

0? 引言

隨著中國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步和國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模逐步擴(kuò)大，以特種鋼鐵為代表的高強(qiáng)度鋼正迅猛發(fā)展［1］。然而，高強(qiáng)度特種鋼材的不斷發(fā)展，造成鋼材加工難度日益飆升，對(duì)成形鋼材剪切機(jī)工作能耗、工作效率等提出更高要求。

目前流行的鋼材剪切設(shè)備的性能已不能滿足生產(chǎn)需要，需對(duì)其進(jìn)行深入研究，以實(shí)現(xiàn)更低的能耗和更高的效率［2］。例如，850噸冷剪機(jī)被廣泛應(yīng)用于建筑、冶金、船舶等鋼材加工領(lǐng)域，并主要對(duì)生產(chǎn)線上的棒材等工件進(jìn)行切頭、切尾、定尺剪裁等加工，以滿足后續(xù)產(chǎn)品的規(guī)格要求，在軋制工藝中起著重要作用［3-4］。由于生產(chǎn)過程中冷剪機(jī)工作載荷較大，故常出現(xiàn)剪刃崩刃和磨鈍過快的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響剪刃壽命和剪切效率。因此，無論從促進(jìn)冷剪機(jī)更新升級(jí)的角度，還是從經(jīng)濟(jì)性的角度，深入研究?jī)?yōu)化剪切參數(shù)、減小冷剪機(jī)剪切力以延長(zhǎng)剪刃壽命，都具有重要意義。

目前，對(duì)剪切機(jī)的研究主要停留在剪切過程和個(gè)別剪切參數(shù)對(duì)剪切力影響等方面。文獻(xiàn)［5］基于有限元法仿真剪切機(jī)剪切銅板過程，獲取了銅板剪切力變化規(guī)律，通過對(duì)比實(shí)測(cè)剪切力的值，驗(yàn)證了仿真的準(zhǔn)確性。文獻(xiàn)［6］深入研究了鋼筋剪切過程，發(fā)現(xiàn)剪切機(jī)剪切力隨剪切速度的提高而減小，可通過提高剪切速度、減小剪切力來延長(zhǎng)剪刃使用壽命。文獻(xiàn)［7］基于圓盤剪切機(jī)現(xiàn)場(chǎng)剪切實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，剪切間隙是剪刃壽命的主要影響因素，通過優(yōu)化剪切間隙和其他因素，將剪刃壽命延長(zhǎng)了27%。文獻(xiàn)［8］基于有限元法和實(shí)驗(yàn)法研究發(fā)現(xiàn)，鋼筋剪切機(jī)的剪切力隨著剪刃傾角的增大而減小，優(yōu)化剪刃傾角可改善剪刃受力情況，為剪切機(jī)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。文獻(xiàn)［9］基于切邊剪剪切機(jī)理和材料斷裂理論發(fā)現(xiàn)，重疊量也是影響剪刃壽命的主要因素之一，通過選用小重疊量來改善剪切質(zhì)量和剪刃壽命。

科研人員不斷深入研究影響剪切機(jī)剪刃的失效因素，但研究方法較為單一，缺乏系統(tǒng)性的研究分析。本文采用正交試驗(yàn)法全面研究影響剪刃失效的影響因素，基于有限元仿真優(yōu)化和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比的方法，探究最優(yōu)的剪切參數(shù)，從而延長(zhǎng)剪刃壽命。

1? 冷剪機(jī)剪切機(jī)理及其剪切力性能分析

1.1? 冷剪機(jī)剪切機(jī)理

圖1所示為一種廣泛應(yīng)用于鋼筋剪切且結(jié)合傳動(dòng)系統(tǒng)、剪切機(jī)構(gòu)、離合機(jī)構(gòu)、平衡裝置和機(jī)架等部件為一身的冷剪機(jī)，它的優(yōu)點(diǎn)在于可以進(jìn)行快速換刀。機(jī)架下面裝有下刀臺(tái)，為了方便運(yùn)行，在與機(jī)架接觸的部位安裝滑板，利用剪切機(jī)中夾緊油缸在機(jī)架上固定下刀臺(tái)位置。上刀臺(tái)包含上刀臺(tái)和上刀臺(tái)連桿墊塊，換刀時(shí)可將上刀臺(tái)和下刀臺(tái)同時(shí)取出。由于壓緊油缸可固定刀臺(tái)位置，因此換刀方便。

圖2和圖3所示分別為冷剪機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和剪切原理，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由曲柄連桿機(jī)構(gòu)組成。當(dāng)冷剪機(jī)進(jìn)行剪切工作時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄旋轉(zhuǎn)，在曲柄驅(qū)動(dòng)作用下，上剪刃以勻速狀態(tài)沿豎直方向?qū)︿摻钸M(jìn)行剪切，下剪刃固定不動(dòng)，直至切斷鋼筋。冷剪機(jī)通過與驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連接的調(diào)速器來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而改變曲柄的旋轉(zhuǎn)速度，實(shí)現(xiàn)剪切速度的控制。

1.2? 冷剪機(jī)工作過程

1.2.1? 切入階段

圖4所示為850噸冷剪機(jī)剪切螺紋鋼筋時(shí)剪刃受力情況，鋼筋剪切斷面所受剪切力小于自身抗剪能力，鋼筋的剪切區(qū)域只出現(xiàn)局部壓縮現(xiàn)象，此時(shí)為切入階段，隨著剪切繼續(xù)進(jìn)行，下剪刃與上剪刃對(duì)被剪鋼筋形成作用力P和力矩T1=Pa；上剪刃和下剪刃側(cè)面會(huì)對(duì)鋼筋形成力T和力矩T2=Tc。鋼筋轉(zhuǎn)動(dòng)角逐漸增大，直到T1和T2平衡時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)

Pa=Tc（1）

假設(shè)剪刃與金屬在bx和0.5zx的接觸面（圖4）上的單位壓力是均勻分布且相等的，則有

Pbx=T0.5zx（2）

式中，x為鋼筋切入寬度，m；b為斷面寬度，m；z為剪刃切入深度，m。

由式（2）可知

T=P0.5zb=Ptan γ（3）

由圖4的幾何關(guān)系可知

ab=0.5ztan γ（4）

c=hcos γ-0.5z（5）

將式（3）～式（5）代入式（1），可得剪刃轉(zhuǎn)角γ與切入深度z的關(guān)系如下：

tan γ=z2h（6）

式中，h為截面高度，m。

由式（6）可知，剪刃切入深度z越大，轉(zhuǎn)動(dòng)角度γ就越大，側(cè)向推力T就越大。

在剪刃切入階段，剪切力計(jì)算如下：

P=pbx=px0.5ztan γ（7）

式中，p為單位壓力，Pa。

將式（6）代入式（7）可得

P=px0.5zh（8）

以ε表示相對(duì)切入深度，則

ε=zh（9）

將式（9）代入式（8）可得

P=pxh0.5ε（10）

1.2.2? 滑移階段

剪切繼續(xù)進(jìn)行，鋼筋進(jìn)入塑性滑移階段，該階段剪切力由下式計(jì)算：

P=τb（hcos γ-z）（11）

式中，τ為單位剪切阻力，Pa。

P與相對(duì)切入深度ε的關(guān)系如圖5所示，由式（10）可知，在剪切初期階段，剪切力P與相對(duì)切入深度ε幾乎成正比關(guān)系。在整個(gè)剪切過程中，單位剪切阻力τ隨相對(duì)切入深度ε的增大而減小，又結(jié)合式（11）可知，鋼筋進(jìn)入滑移階段后，剪切力P隨著相對(duì)切入深度ε的增大而減小，直至鋼筋斷裂后，剪切力為零。

1.3? 冷剪機(jī)剪切力計(jì)算

850噸冷剪機(jī)在剪切螺紋鋼筋時(shí)，其最大剪切力為［10］

Pmax=0.6K1Aσb（12）

其中，A為鋼筋截面面積，mm2；σb為鋼筋強(qiáng)度極限，MPa。K1根據(jù)剪切機(jī)的剪切能力進(jìn)行選取：對(duì)于小型剪切機(jī)（P<1.6 MN），K=1.3；對(duì)于中型剪切機(jī)（P=2.5～8.0 MN），K=1.2；對(duì)于大型剪切機(jī)（P>10 MN），K=1.1。

2? 冷剪機(jī)剪切過程仿真分析

2.1? 冷剪機(jī)剪刃失效形式

某廠加工車間850噸冷剪機(jī)由于工作載荷較大，出現(xiàn)較為嚴(yán)重的剪刃失效現(xiàn)象，如圖6所示。

因該冷剪機(jī)剪切的HRB400螺紋鋼筋直徑為12 mm，材料強(qiáng)度極限為570 MPa，且該850噸冷剪機(jī)屬于中型剪切機(jī)，故選取K=1.2，其最大剪切力為

Pmax=0.6×1.2×π×122×5704≈46.4 kN

2.2? 建立剪切模型

冷剪機(jī)剪切鋼筋過程建模主要包括上剪刃、鋼筋和下剪刃三個(gè)部分，該廠加工車間的850噸冷剪機(jī)為平行刃剪切機(jī)，且剪刃與刃口所在平面有一定夾角，建立鋼筋剪切模型如圖7所示。其中剪刃材料為H13鋼，鋼筋材料為HRB400，具體參數(shù)如表1所示。該冷剪機(jī)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用的剪切參數(shù)如表2所示。

在ANSYS LS-DYNA中完成冷剪機(jī)剪切模型的單元類型選擇、材料設(shè)定、約束、接觸、載荷以及初始條件施加后，控制其仿真時(shí)間和輸出文件的類型，設(shè)置完成后進(jìn)行求解。

2.3? 有限元分析結(jié)果

冷剪機(jī)上下剪刃剪切力曲線如圖8所示，上剪刃最大剪切力為48.6 kN，下剪刃最大剪切力為52 kN。由上述理論計(jì)算可知，上剪刃最大剪切力的理論值為46.4 kN，仿真值與理論值誤差僅4.7%，說明仿真結(jié)果可信。

3? 基于正交試驗(yàn)的影響因素優(yōu)化分析

基于前人研究結(jié)果和冷剪機(jī)實(shí)際剪切經(jīng)驗(yàn)可知，造成冷剪機(jī)剪刃失效的因素主要有剪切間隙、剪切速度、剪刃傾角、剪刃重疊量和剪刃刀面寬度，且各影響因素?cái)?shù)值的微小變化均對(duì)剪切力影響較大，因此，本文采用正交試驗(yàn)法系統(tǒng)研究影響剪刃失效的5種因素，通過對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化分析來延長(zhǎng)剪刃壽命。

3.1? 試驗(yàn)因素和試驗(yàn)水平

在正交試驗(yàn)中，基于正交表制定與冷剪機(jī)剪切力相關(guān)的5個(gè)影響因素。因?yàn)楦饔绊懸蛩財(cái)?shù)值變化對(duì)剪切力影響較大，故以保證設(shè)備操作安全性為前提，每個(gè)影響因素就近設(shè)5個(gè)水平，具體如表3所示。

根據(jù)五因素五水平，選用L25（56）正交表，空余列F作為誤差列，以上下剪刃剪切力作為試驗(yàn)指標(biāo)，則正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)指標(biāo)的仿真結(jié)果如表4所示。

由上述正交試驗(yàn)表直觀分析可知，上下剪刃受剪切力均較小的較優(yōu)剪切參數(shù)方案為A3B2C4D1E3和A3B3C5D2E4。當(dāng)剪切參數(shù)為A3B2C4D1E3時(shí)，上剪刃受剪切力為43.1 kN，下剪刃受剪切力為47.5 kN。當(dāng)剪切參數(shù)為A3B3C5D2E4時(shí)，上剪刃受剪切力為43.9 kN，下剪刃受剪切力為47.3 kN。

3.2? 正交試驗(yàn)結(jié)果的極差分析

對(duì)上述影響因素的正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析，極差數(shù)值越大，則該因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響越大［11］。冷剪機(jī)上下剪刃剪切力的極差分析結(jié)果如表5與表6所示。其中Ki（因素指標(biāo)，i=1，2，3，4，5）為表4中任一列因素的水平號(hào)為j時(shí)所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果之和；ki為因素指標(biāo)平均值，ki=Ki/s，s為任一因素列上各水平號(hào)的出現(xiàn)次數(shù)；R為因素極差值，R=max（k1，k2，k3，k4，k5）-min（k1，k2，k3，k4，k5）。

為直觀地反映各試驗(yàn)因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響趨勢(shì)，將各試驗(yàn)因素水平設(shè)為橫坐標(biāo)，試驗(yàn)因素指標(biāo)平均值設(shè)為縱坐標(biāo)，得到各個(gè)試驗(yàn)因素與試驗(yàn)指標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖9所示。

由表5和圖9可知，冷剪機(jī)剪切鋼筋過程中，上剪刃剪切力與各因素水平的極差大小順序?yàn)椋篈>C>B>D>E，則對(duì)上剪刃剪切力的影響順序由大到小為：剪切間隙、剪切速度、剪刃傾角、剪刃刀面寬度和剪刃重疊量。又因冷剪機(jī)剪切時(shí)，剪刃剪切力越小越好，因此上剪刃剪切力的最優(yōu)方案為A3B2C4D1E5。

與上述方法相同，得到下剪刃各個(gè)試驗(yàn)因素與試驗(yàn)指標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖10所示。

由表6和圖10可知，下剪刃剪切力與各因素水平的極差大小順序?yàn)椋篈>B>C>D>E，則對(duì)下剪刃剪切力的影響順序由大到小為：剪切間隙、剪刃傾角、剪切速度、剪刃刀面寬度和剪刃重疊量。剪切時(shí)剪刃剪切力越小越好，因此下剪刃剪切力的最優(yōu)方案為A3B2C5D1E1。

3.3? 正交試驗(yàn)結(jié)果的方差分析

基于以上數(shù)據(jù)，對(duì)冷剪機(jī)上下剪刃剪切力進(jìn)行方差分析，結(jié)果如表7和表8所示。

由表7上剪刃剪切力的方差分析可知，剪切間隙、剪刃傾角和剪切速度對(duì)上剪刃剪切力有顯著性影響，優(yōu)化時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮。由表8下剪刃剪切力的方差分析可知，剪切間隙和剪刃傾角對(duì)下剪刃剪切力有顯著性影響，優(yōu)化時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮。

4? 850噸冷剪機(jī)的剪切試驗(yàn)

由正文試驗(yàn)指標(biāo)結(jié)果的極差分析及方差分析得出，因素A、B、C 對(duì)上剪刃剪切力有顯著性影響，因素 A、B對(duì)下剪刃剪切力有顯著性影響，且剪切過程中，使上剪刃受剪切力最小的剪切參數(shù)為A3B2C4D1E5，使下剪刃受剪切力最小的剪切參數(shù)為A3B2C5D1E1。

基于正交試驗(yàn)直觀分析，上下剪刃受剪切力均較小的較優(yōu)剪切參數(shù)方案為A3B2C4D1E3和A3B3C5D2E4。綜合考慮上下剪刃受剪切力情況，為獲取使得上下剪刃受剪切力均最小的最優(yōu)剪切參數(shù)，對(duì)初始剪切參數(shù)和上述4組剪切參數(shù)分別進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)剪切試驗(yàn)。

試驗(yàn)所用冷剪機(jī)為某企業(yè)加工車間的850噸冷剪機(jī)。將電阻應(yīng)變片貼在冷剪機(jī)剪刃上，剪切時(shí)電阻應(yīng)變片的變形和剪刃上的變形一致，隨后電阻應(yīng)變片將變形轉(zhuǎn)換為電阻變化，再基于電橋轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，最后通過計(jì)算得出剪切鋼筋時(shí)上下剪刃的最大剪切力。進(jìn)行剪切試驗(yàn)時(shí)，冷剪機(jī)的剪切參數(shù)設(shè)定如表9所示。

加工車間剪切試驗(yàn)用冷剪機(jī)如圖11所示。

表10所示為冷剪機(jī)剪切相同規(guī)格鋼筋時(shí)，剪切力實(shí)測(cè)值和仿真值對(duì)比，其中，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)是相同剪切參數(shù)下5次剪切試驗(yàn)的平均值。

由表10可知，冷剪機(jī)剪切鋼筋的剪切力實(shí)測(cè)值均大于仿真結(jié)果，這是由于冷剪機(jī)剪切時(shí)會(huì)受到剪刃振動(dòng)、鋼筋變形和其他現(xiàn)場(chǎng)因素等原因的影響。剪切試驗(yàn)中剪切力的實(shí)測(cè)值與仿真值誤差均在5%以內(nèi)，證明了仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)的可靠性。

當(dāng)剪切參數(shù)為A3B2C4D1E3（12組）和A3B2C4D1E5時(shí)，冷剪機(jī)兩組參數(shù)下上下剪刃受剪切力極其接近，這是由于因素E對(duì)上下剪刃剪切力均無顯著性影響的原因。應(yīng)用剪切參數(shù)A3B2C5D1E1進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)剪切，由于因素C僅對(duì)上剪刃剪切力有顯著性影響，因此與A3B2C4D1E3相比時(shí)，其下剪刃受剪切力相近，但上剪刃受剪切力較大。當(dāng)應(yīng)用剪切參數(shù)A3B3C5D2E4（13組）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)剪切時(shí)，因?yàn)橐蛩谺對(duì)上下剪刃均有顯著性影響，而因素C僅對(duì)上剪刃剪切力有顯著性影響，因此與A3B2C4D1E3相比時(shí)，雖下剪刃受剪切力相差不大，但上剪刃受剪切力相差顯著。以上與顯著性分析結(jié)果也是相互驗(yàn)證的。對(duì)比剪切試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)剪切參數(shù)為A3B2C4D1E3時(shí)，上下剪刃受剪切力均為最小，因此該組合為冷剪機(jī)的最優(yōu)剪切參數(shù)組合。此時(shí)與應(yīng)用初始剪切參數(shù)相比，上剪刃最大剪切力減小了5.84 kN，改善約13%。下剪刃最大剪切力減小了4.77 kN，改善約9.7%。

上述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了用正交試驗(yàn)分析法獲取最優(yōu)解的可行性及其原因，本文也基于該方法確定了核心控制影響因素及水平，提高了冷剪機(jī)剪切參數(shù)的優(yōu)化效率和實(shí)際施工的可靠性。將最優(yōu)剪切參數(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)后，經(jīng)車間反饋，該優(yōu)化參數(shù)的應(yīng)用大幅延長(zhǎng)了冷剪機(jī)剪刃崩刃和磨損的周期，增長(zhǎng)了剪刃壽命，提高了剪切效率，優(yōu)化效果顯著，該研究對(duì)850噸冷剪機(jī)剪切參數(shù)的選取具有一定指導(dǎo)意義。

5? 結(jié)論

（1）基于正交試驗(yàn)直觀法確定上下剪刃受剪切力較優(yōu)方案為A3B2C4D1E3和A3B3C5D2E4，再通過正交試驗(yàn)極差法確定上剪刃剪切力的最優(yōu)方案為A3B2C4D1E5，下剪刃剪切力的最優(yōu)方案為A3B2C5D1E1，而后通過方差法確定剪切間隙、剪切速度和剪刃傾角對(duì)上剪刃剪切力有著顯著性影響，剪切間隙、剪切傾角對(duì)下剪刃剪切力有著顯著性影響。

（2）對(duì)上述方案進(jìn)行剪切試驗(yàn)，基于試驗(yàn)結(jié)果可知，對(duì)上下剪刃有顯著性影響的因素對(duì)其剪刃的剪切力有顯著效應(yīng)，驗(yàn)證了方差法的可靠性。通過對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，確定最優(yōu)剪切參數(shù)組合為A3B2C4D1E3，即剪切間隙為0.5 mm、剪刃傾角為6°、剪切速度為57 mm/s、剪刃重疊量為3 mm、剪刃刀面寬度為3 mm?；趦?yōu)化剪切參數(shù)的上下剪刃剪切力大幅改善，顯著地延長(zhǎng)了冷剪機(jī)剪刃崩刃和磨損的周期，增長(zhǎng)了剪刃壽命，提高了剪切效率，優(yōu)化效果顯著。

參考文獻(xiàn)：

［1］? 張可維.850t冷剪機(jī)結(jié)構(gòu)及剪切參數(shù)的分析與優(yōu)化［D］.鞍山：遼寧科技大學(xué)，2021.

ZHANG Kewei.Analysis and Optimization of Structure and Shear Parameters of 850t Cold Shear［D］. Anshan： University of Science and Technology Liaoning，2021.

［2］? 劉中， 朱振華， 衛(wèi)青珍. 基于LS-DYNA的鋼筋切斷機(jī)剪切鋼筋的動(dòng)態(tài)仿真［J］.太原科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，32（1）：33-36.

LIU Zhong， ZHU Zhenhua， WEI Qingzhen. Dynamic Simulation of Steel Bar Cutting Machine Based on LS-DYNA［J］. Journal of Taiyuan University of Science and Technology，2011，32（1）：33-36.

［3］? 徐運(yùn)祥. 基于ANSYS的液壓閘式剪板機(jī)機(jī)架的優(yōu)化設(shè)計(jì)［D］. 青島：山東科技大學(xué)，2018.

XU Yunxiang. Optimization Design for the Structure of an Hydraulic Braking-type Plate Shearing Machine Based on ANSYS［D］. Qingdao： Shandong University of Science and Technology，2018.

［4］? 石加聯(lián)，祁瑁富，許家也，等. 850噸冷剪機(jī)剪切參數(shù)的優(yōu)化分析［J］.遼寧科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，42（2）：126-130.

SHI Jialian， QI Maofu， XU Jiaye，et al. Optimization Analysis on Shearing Parameters of an 850-ton Cold Shear Machine［J］. Journal of Liaoning University of Science and Technology， 2019，42（2）：126-130.

［5］? 戴志凱， 許平， 張寶勇， 等. 基于LS-DYNA的分條圓盤剪剪切力的計(jì)算研究［J］. 新技術(shù)新工藝，2013（3）：69-71.

DAI Zhikai， XU Ping， ZHANG Baoyong， et al. Research on Shearing Force Calculation of Rotary Gang Slitting Based on LS-DYNA［J］. New Technology & New Process，2013（3）：69-71.

［6］? 陳小龍. 鋼筋剪切機(jī)送料裝置與剪切技術(shù)的研究［D］.贛州：江西理工大學(xué)，2013.

CHEN Xiaolong. Research on Feeding Device and Shearing Technology of Steel Bar Shearing Machine［D］. Ganzhou： Jiangxi University of Science and Technology，2013.

［7］? 楚洪超，徐鵬建，王文光. 熱軋板帶橫切機(jī)組圓盤剪延長(zhǎng)壽命的措施［J］. 重型機(jī)械，2016（6）：80-85.

CHU Hongchao， XU Pengjian， WANG Wenguang. Measures to Prolong Life of Disc Shear in Hot-Rolled Strip Cross-cut Line［J］. Heavy Machinery， 2016（6）：80-85.

［8］? 徐賀偉， 盧秀春， 楊榮剛，等.基于ANSYS/LS-DYNA的鋼筋剪切過程的數(shù)值模擬［J］.重型機(jī)械，2016（6）：21-24.

XU Hewei， LU Xiuchun， YANG Ronggang， et al. Numerical Simulation of Steel Bar Shearing Process Based on ANSYS / LS-DYNA［J］.Heavy Machinery， 2016（6）：21-24.

［9］? 李媛媛.冷軋生產(chǎn)線高強(qiáng)鋼切邊剪崩刃原因分析及控制措施［J］.冶金管理，2021（1）：44-45.

LI Yuanyuan. The Reason Analysis and Control Measures of Edge-breaking of High Strength Steel Trimmer in Cold Rolling Line［J］.Metallurgical Management，2021（1）：44-45.

［10］? 鄒家祥.高等學(xué)校教學(xué)用書，軋鋼機(jī)械， （第3版）［M］.北京：冶金工業(yè)出版社， 2000.

ZOU Jiaxiang.Teaching Book for Colleges and Universities， Rolling Machinery， （3rd edition）［M］. Beijing： Metallurgical Industry Press， 2000.

［11］? 張學(xué)良，萬秀穎，王玉. 正交試驗(yàn)在摩擦焊工藝參數(shù)優(yōu)化中的應(yīng)用［J］. 制造技術(shù)與機(jī)床，2006（2）：102-103.

ZHANG Xueliang， WAN Xiuying， WANG Yu. Application of Orthogonal Test in Optimization of Friction Welding Process Parameters［J］. Journal of Manufacturing Technology and Machine Tools， 2006（2）：102-103.

（編輯? 袁興玲）

作者簡(jiǎn)介：

祁瑁富，男，1993年生，碩士研究生。研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)備數(shù)值模擬與仿真分析。E-mail：448517153@qq.com。

孫遠(yuǎn)韜（通信作者），男，1979年生，副教授、博士研究生導(dǎo)師。研究方向?yàn)榻Y(jié)構(gòu)故障診斷與可靠性。E-mail：sun1979@sina.com。