單級低壓泵： NB2-C20F NB2-C25F NB2-C32F NB3-C40F NB3-C50F NB3-C63F NB4-C80F NB4-C100F NB4-C125F NB5-C160F NB5-C200F NB5-C250F
單級中壓泵： NB2-D10F NB2-D12F NB2-D16F NB3-D20F NB3-D25F NB3-D32F NB4-D40F NB4-D50F NB4-D63F NB5-D80F NB5-D100F NB5-D125F NB5-D140F
雙級高壓泵： NB2-G10F NB2-G12F NB2-G16F NB3-G20F NB3-G25F NB3-G32F NB4- G40F NB4-G50F NB4-G63F NB5-G80F NB5-G100F NB5-G125F
液壓閘式剪板機有限元分析
1 液壓閘式剪板機模型的建立

（1）模型的建立

建模是有限元分析前處理部分的關鍵，是將系統的本質信息通過一定的方式

轉化成切實有用的描述方式。模型的建立一般有兩種方式：一種是實體建模，即

先建立實體模型的幾何參數化三維模型，再將模型導入到有限元分析軟件中；另

外一種方法是直接建模法，即利用 ANSYS 軟件中的 DesignModeler 模塊直接建

立實體參數化幾何模型。對于比較復雜的結構，在 ANSYS 軟件中直接建模比較

繁瑣，并且模型難以準確反映實際結構。此時大多使用實體建模，實體建模適用

于較復雜的三維結構，具體差別見表
單級低壓泵： NB2-C20F NB2-C25F NB2-C32F NB3-C40F NB3-C50F NB3-C63F NB4-C80F NB4-C100F NB4-C125F NB5-C160F NB5-C200F NB5-C250F
單級中壓泵： NB2-D10F NB2-D12F NB2-D16F NB3-D20F NB3-D25F NB3-D32F NB4-D40F NB4-D50F NB4-D63F NB5-D80F NB5-D100F NB5-D125F NB5-D140F
雙級高壓泵： NB2-G10F NB2-G12F NB2-G16F NB3-G20F NB3-G25F NB3-G32F NB4- G40F NB4-G50F NB4-G63F NB5-G80F NB5-G100F NB5-G125F
液壓閘式剪板機的組成

液壓閘式剪板機結構主要由上刀架、機架、液壓系統、主



副液壓缸、液壓壓料裝置、托料裝置、后擋料裝置、電氣系統、剪刃間隙調整機



構等組成。



1 機架



機架是剪板機的關鍵結構件，實際生產中一般采用框架式的全焊接結構，為



了保證機架結構的穩定性，對機架關鍵區域的焊縫采用超聲波無損探傷，來檢測



焊縫是否合格。機架結構主要由左右墻板、油缸座、工作臺、外壓板等部件組成，



其中，左右墻板的喉口區域為剪板機剪切時的應力集中區域，承受較大應力。



2 上刀架



上刀架是剪切力的主要施加體，和機架一樣也是主要受力部件，由左右檔頭



板、上刀架筋板、立板貼板、水平板和立板焊接而成。其中主副油缸與左右墊板



相連接，主要承受油缸的推力，由主副油缸帶動上刀架做垂直方向的往復直線運



動。剪刃安裝在立板的下邊緣，采用螺栓固定，同時為了保證剪切后的鋼板翹曲



程度較小，對上剪刃使用傾角較小的剪刃，且在剪切過程中，立板承受垂直方向



的剪切力，立板貼板承受水平方向的剪切力。

單級低壓泵： NB2-C20F NB2-C25F NB2-C32F NB3-C40F NB3-C50F NB3-C63F NB4-C80F NB4-C100F NB4-C125F NB5-C160F NB5-C200F NB5-C250F
單級中壓泵： NB2-D10F NB2-D12F NB2-D16F NB3-D20F NB3-D25F NB3-D32F NB4-D40F NB4-D50F NB4-D63F NB5-D80F NB5-D100F NB5-D125F NB5-D140F
雙級高壓泵： NB2-G10F NB2-G12F NB2-G16F NB3-G20F NB3-G25F NB3-G32F NB4- G40F NB4-G50F NB4-G63F NB5-G80F NB5-G100F NB5-G125F結構分析


液壓閘式剪板機的性能指標主要有兩點：一是剪切過程中剪板機各個組成零

件的變形不得超過 1mm；二是在剪切過程中，組成剪板機各個零件的所受應力

不得超過普通碳鋼的許用應力 215MPa。

由上節工作原理可知剪板機喉口承受最大應力，所以剪板機最關鍵結構為喉

口區域。如圖 2.3 所示，其中 P3 為后上滾輪軸承支反力、P4 為后下滾輪軸承支反力、P5 為碟簧壓力和 Fs 為水平方向剪切力，這些力在水平方向受力平衡，對墻板不會造成很大的影響。對墻板應力影響較大的是 P 總、P 壓、P1 和 P2，其中 P 總為剪切力，P 壓為液壓油缸壓緊力，P1 為液壓油缸支撐反力，P2 為油缸對刀架作用反力，其中 P 壓和 P1 為壓料平衡力。墻板喉口區域的應力大小是剪板機研究過

程中的關鍵技術指標，可以對墻板進行單獨的應力分析，以確定機架關鍵區域應力大小，然而在應變分析過程中，需分析整個機架，才能更好的與實際結構結合。


P 總剪切力，Fs 水平方向剪切力，P 壓液壓油缸壓緊力，P1 液壓油缸支撐反力，P2 油缸對刀架作用反力，P3 后上滾輪軸承支反力，P4 后下滾輪軸承支反力，P5 碟簧壓力
單級低壓泵： NB2-C20F NB2-C25F NB2-C32F NB3-C40F NB3-C50F NB3-C63F NB4-C80F NB4-C100F NB4-C125F NB5-C160F NB5-C200F NB5-C250F
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雙級高壓泵： NB2-G10F NB2-G12F NB2-G16F NB3-G20F NB3-G25F NB3-G32F NB4- G40F NB4-G50F NB4-G63F NB5-G80F NB5-G100F NB5-G125F
剪板機機架的拓撲優化設計

拓撲優化設計是指利用有限元分析方法，在需要優化的設計空間中建立一個

由有限個單元構成的基結構[64]。拓撲優化設計的基本研究內容是材料的分布，即

研究均布材料在空間上的最優分布。設計人員需要在拓撲優化得到的結果的基礎

上進行相應的尺寸和形狀變化，以得到比初始設計性能更好以及節約成本的結構

方案。

根據優化對象的不同，拓撲優化設計主要分為兩種，一種是連續體結構的拓

撲優化，另一種是離散體結構的拓撲優化[65]。相對于離散體拓撲優化，連續體拓

撲優化的使用范圍更廣，同時由于其設計變量多，所以優化模型的計算量較大且

描述更加困難。當前拓撲優化設計中采取的主要具體方法還有均勻法、漸進式結

構優化法和變密度法。

本章對機架結構進行拓撲優化設計時，應用了變密度法。變密度法是指在結

構優化時自定義一種假想特殊材料，且此特殊材料的密度隨著網格單元的大小而

變化，在此基礎上，對假想特殊材料密度與模型結構物理參數之間的關系進行定

義。在本文中，對機架結構進行拓撲優化設計時的設計變量，為機架結構的自定

義材料密度，這樣研究機架結構的拓撲優化設計問題就轉化為研究模型材料密度

的最優分布問題[66]，達到減輕機架重量的目的。
注塑機、試驗機、橡膠平板硫化機、壓鑄機、彎管機、沖剪機、壓磚機、電瓶叉車等。

型號：

單級低壓泵： NB2-C20F NB2-C25F NB2-C32F NB3-C40F NB3-C50F NB3-C63F NB4-C80F NB4-C100F NB4-C125F NB5-C160F NB5-C200F NB5-C250F

單級中壓泵： NB2-D10F NB2-D12F NB2-D16F NB3-D20F NB3-D25F NB3-D32F NB4-D40F NB4-D50F NB4-D63F NB5-D80F NB5-D100F NB5-D125F NB5-D140F

雙級高壓泵： NB2-G10F NB2-G12F NB2-G16F NB3-G20F NB3-G25F NB3-G32F NB4- G40F NB4-G50F NB4-G63F NB5-G80F NB5-G100F NB5-G125F

沖床沖壓力計算公式
沖床沖壓力計算公式P=kltГ
其中:k為系數,一般約等于1,
l沖壓后產品的周長,單位mm;
t為材料厚度,單位mm;
Г為材料抗剪強度.單位MPa 一般取320就可以 .
算出的結果是單位是牛頓,在把結果除以9800N/T,得到的結果就是數字是多少就是多少T.
這個只能算大致的,為了安全起見,把以上得到的值乘以2就可以了,這樣算出的值也符合復合模的沖壓力.
----------------------------------

沖裁力計算公式：P=K*L*t*τ
P——平刃口沖裁力（N);
t——材料厚度(mm);
L——沖裁周長(mm);
τ——材料抗剪強度(MPa);
K——安全系數，一般取K=1.3.

------------------------------------
沖剪力計算公式：F=S*L*440/10000
S——工件厚度
L——工件長度
一般情況下用此公式即可。

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機架結構拓撲優化三要素

首先，確定結構設計區域。在對機架進行拓撲優化的過程中，首先需要指定

設計空間，設計空間指的是既能滿足支承條件，又能滿足受力要求的初始結構，

同時需要將設計空間劃分為兩個區域，一個是非設計區域，另一個是設計區域。

優化計算過程中非設計區域的結構不發生變化，只需去除設計區域的多余材料，

剩余部分就是拓撲優化的結果[67]。對于液壓閘式剪板機，在施加載荷部位、板件

連接部位、約束部位等機架敏感結構部位不應該參與結構拓撲優化，因此，將這

些部位設置為不可設計區域，其他部位設置為可設計區域。

其次，定義設計變量。為了提高剪板機機架的結構剛度，采用機架的靜力學

分析有限元模型，對該模型進行網格劃分時，采用的網格單元較精細，有效保證

了計算結果的準確性[51]。對機架結構進行拓撲優化設計時的設計變量，為機架結

構的自定義材料密度，其值在 0~1 間連續變化，0 代表的是機架結構網格單元，

1代表的是機架結構實體單元，同時機架結構的假想特殊材料密度值表示其中間

值[68-69]。再次，定義目標函數，本文研究的目的是減輕機架結構的質量，因此以機架結構質量最輕為目標，對機架結構進行拓撲優化設計。

最后，設定約束條件，對機架進行幾何邊界約束，應力最大值為 215Mpa 以及位移約束最大值為 1mm[70]。
廣泛應用于礦山機械、工程機械、塑料機械、冶金機械、電鉆輔機、石油化工機械、食品包裝機械、精密機床、通用機床等各種機械的液壓系統，如：注塑機、試驗機、橡膠平板硫化機、壓鑄機、彎管機、沖剪機、粉煤機、壓磚機、電瓶叉車等。

型號：

單級低壓泵： NB2-C20F NB2-C25F NB2-C32F NB3-C40F NB3-C50F NB3-C63F NB4-C80F NB4-C100F NB4-C125F NB5-C160F NB5-C200F NB5-C250F

單級中壓泵： NB2-D10F NB2-D12F NB2-D16F NB3-D20F NB3-D25F NB3-D32F NB4-D40F NB4-D50F NB4-D63F NB5-D80F NB5-D100F NB5-D125F

NB5-D140F

雙級高壓泵： NB2-G10F NB2-G12F NB2-G16F NB3-G20F NB3-G25F NB3-G32F NB4- G40F NB4-G50F NB4-G63F NB5-G80F NB5-G100F NB5-G125F

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電話 張經理 上海域昊機電科技有限公司位于國家中心城市上海，是國內早期的專業自動化控制設備元件的開發型企業。專業經營系列液壓泵元件等。是國內各大知名企業的專業供應商！產品銷往國內各地經銷商及海外。并獲得行業人士及業界的認可。 自成立以來，凝聚了一批中國早期優秀的，經驗豐富的元件研發技術人員。并在每個質量環節嚴格管理，堅持最嚴格的出貨標準，堅持科學管理，確保了產品質量，爭做供應專業的液壓元件專家。 產品適用于液壓系統 剪軋機械，折彎機械，注塑機械，陶瓷行業，工程機械，礦山機械，冶金機械，石油化工機械，精密機床，塑料機械，輕工制鞋機械及機床制造等行業。 “質量開拓基業，誠信鑄就輝煌，