起停式曲柄飛剪機－－在設計的同時進行仿真

起停式曲柄飛剪機的主要任務是將運行著的軋件按照工藝要求定尺剪斷。隨著軋機軋制速度和生產能力的不斷提高，提高飛剪的速度和性能已成為研究熱點之一。飛剪機種類很多,根據其不同的剪切斷面和速度快慢，應用于不同場合。目前較先進的機型為起停式曲柄飛剪。飛剪一般處于靜止狀態，剪切時，采用低慣量大扭矩直流電機，直接完成起動、剪切、制動等工藝過程。

起停式曲柄飛剪機剪切機構設計時要注意如下要求：

1兩剪刃運動必須為一定軌跡的封閉曲線，剪切工程中要求剪刃運動軌跡水平平滑，水平分速度呈勻速線形，并大于等于軋件的運動速度。
2在剪刃剪切過程中出現最大應力時，確保承受載荷的曲柄為安全。

圖1 飛剪機實物圖片

傳統的手工計算，先要做出機構簡圖，套用力學公式及平面幾何的概念，求解結果，再根據結果描繪所需各種曲線。因計算工程中數值近似取整等問題，造成得出結果只能作為一個理論值，所以通常計算得出的結果安全系數要大于等于10（安全系數因企業設計要求不同，而不同），才能放心使用。同時因為傳統算法，手算量大，易出現人為計算紕漏，最終造成設計誤差。

圖2 曲柄飛剪機構示意圖

Autodesk公司的Autodesk Inventor Professional 11（以下簡稱AIP11）能在很好地解決設計尺寸結構問題的同時，其內嵌運動仿真和有限元分析模塊，對上述問題提供了很好的解決方案，讓設計人員在一款CAD軟件中從產品概念設計到運動分析，再到出具相關計算報告都能輕松完成。

如何在AIP11中進行起停式曲柄飛剪機構運動學性能分析呢？
利用AIP11方便快捷的造型功能，根據需求，設計曲柄，飛剪機框架，剪刀⋯⋯對于常規機構模型，使用AIP11中的拉伸、旋轉命令基本能夠完成。在“設計加速器”中輸入壓力角，螺旋角，中心距，變為系數求解（見圖3）。部件環境中對各零件按實際要求拼裝，以便日后生成工程圖中需要的明細表。校驗設計尺寸，確保零部件在實際裝配位置上處于無干涉狀態，這些操作并不是一件難事。

圖3 使用設計加速器生成所需齒輪

現在把裝配完成的起停式曲柄飛剪另存，在此模型中改變其裝配關系，讓所有零件變成同一級裝配樹中，并進行適當結構簡化，使之真正成為一個力學模型。（見圖4）

圖4 簡化的力學模型