剪板機是一種使用上下剪刃來剪斷板料的設備[1]，其運動過程表現為：在選擇適當刀片間隙的條件下，將金屬板料固定在下刀座上，通過上剪刃對板料進行剪切，使板料按照實際需要尺寸斷裂分離。剪板機對金屬板料切割時，主要存在三種鍛壓方式，分別為切邊鍛壓、切頭鍛壓和切尾鍛壓，通過對金屬板料鍛壓，可以使板料達到所需尺寸，滿足實際生產需要。在實際生產過程中，剪板機可以有效的剪切不同長度、不同厚度以及不同材料的金屬板料，因而在建筑、輕工和冶金等領域得到廣泛的應用。在切割金屬板料的過程中，剪板機的受力情況復雜，且會發生輕微的振動變形，容易影響剪切時剪切精度，在這種情況下，為了提高剪板機的剪切性能和穩定性，會在生產中增加剪板機的重量，以及增加部分結構件的厚度，此時剪板機的生產成本會有所提高，且對剪板機的運輸也會增加難度。

　　隨著當前制造業的發展，市場競爭對剪板機的生產提出更高的要求，即滿足各項使用要求的前提下減輕剪板機的重量，降低企業的生產成本，提高企業在市

　　場上的競爭力。因此，各企業對剪板機在結構優化設計方面的研究越來越深入[2]。

　　1.2 剪板機國內外研究現狀

　　(1)國內研究現狀

　　國內對數控剪板機的研究開始于 1982 年，在近 30 年的發展過程中，主要經歷了三個階段，第一個為初始階段，第二個為快速發展階段，第三個為發展成熟階段，生產企業目前已發展到多家公司[3]，體現了該設備擁有龐大的市場需求。與此同時，國內許多專家學者對剪板機的各個方面進行了深入研究，包括剪切理論、動態仿真和結構分析等方面，其中對剪板機結構分析方面的研究是目前的研究重點。

　　在國內，中南大學田強等人對聯合沖剪機床床身的結構進行了優化設計，此　設計是在強度分析的基礎上進行的[4]。王耀、趙建剛等人在建模軟件 SolidWorks中建立液壓擺式剪板機機架的模型，并通過分析軟件與建模軟件的接口，將模型導入有限元軟件 COSMOS 中，對機架進行靜力學分析，找出剪板機運行過程中危險區域，繼而對結構進行了優化設計，簡化了剪板機設計的計算量，提高了設計效率和水平[5]。王鳳輝、盧建霞等人在有限元分析理論的基礎上，采用有限元分析軟件 ANSYS 的結構分析模塊對剪板機機架進行強度和剛度校核，繼而對危險區域的應力進行測試，發現模擬結果與測試結果相同[6]。華中科技大學楊新等人，在三維建模軟件 UG 中創建機架和上刀架的幾何參數化模型，并導入ANSYS 中分析處理，結合有限元分析結果，改進了機架結構，對改進后的結構進行動力學模態分析，將得到的固有頻率與工程應用中的工作頻率進行比較，驗證機架模型的準確性，提出了一種新的剪板機驗證方法[7]。江南大學金炳堯等　在三維建模軟件 UG 中建立了液壓閘式剪板機的三維裝配體模型，并通過建模軟件與有限元軟件 ANSYS Workbench 的接口，將裝配體模型導入到有限元軟件中，對剪板機進行了靜力學分析、動力學模態分析，在此基礎上，對剪板機的左右墻板提出尺寸優化和拓撲優化方案，對比兩種方案，選擇了更優方案[8]。

　　(2)國外研究現狀

　　由于國外汽車制造業的發展，導致金屬板料在市場上的應用需求逐步增加，繼而對剪板機的研究也越來越廣泛。目前，對剪板機的研究較為深入的是一些制造業發達的國家，如德國、美國、法國等，他們對剪切理論的研究、剪切性能的提高、剪板機結構的改進和機器成本的節省等方面，做了大量工作。國外剪板機的結構大部分為鋼板結構，各個鋼板結構采用焊接的方式拼接組　合，并且在結構上增加了許多的附件，從而豐富了剪板機的功能。同時，國外剪

　　板機在設計過程中，普遍采用傳統設計理念與現代計算機技術相結合的方法，設計人員使用有限元分析軟件，對剪板機的剪切過程模擬分析，得到各個結構部位的應力分布和應變狀況，從而對受力不合理和變形較大部位進行結構改進，提高剪板機的剪切性能[9]。美國斯坦福大學的 P. Vinod Kumar，運用有限元分析軟件對剪板機的主要部件靜力學分析，驗證了剪切過程中的強度、剛度等剪切性能指標，在此基礎上，減輕剪板機的重量，降低企業的生產成本[10]。德國的 Lucia 等在前人研究的基礎上，設計開發出了一種新型的剪板機，它的特點為：設備中的上刀架是通過液壓油缸來驅動，因此，在實際應用中該設備可以剪切較大尺寸的板料[11]。美國的 Caruso 等，在前人研究的基礎上，研發出新型的剪板機，該新型剪板機的主要特點在于，剪板機的主要機能可以隨著不同規格的板料調整，調整到最優的剪切機能[12]。V. Ramamurti 和 Harish Rajaram 研究了軸與刀片垂直的剪板機和軸與刀片平行的剪板機，在相同的操作條件下分析比較兩種機器的相對強度，剛度和重量