在甘肃省科技攻关计划资助下，开展高速剪切设备的虚拟开发研究。以高速剪切设备创新设计为研究对象，进行新型高速剪切设备的研制。根据剪切技术的概念和技术特点，定义出精密剪切方式工程性约束--径向夹紧剪切、轴向加压剪切、青脆温度热剪切和高速剪切等，认为高速剪切方法应用范围广，发展前景广阔。由于高速剪切要求剪切速度在5m／s以上，其动力系统的设计是难点问题。通过分析现有的机械传动式、机械气动式、流体传动式等高速棒料剪切机，找出了各类高速棒料剪切机存在的问题，借鉴冲击机械的动力系统实现方案，结合冲击机械的发展趋势，提出一种新的高速棒料剪切机的设计方案--液气式高速棒料剪切机。针对棒料高速剪切的特点和要求，重点进行了液气式高速棒料剪切机的结构设计，该机采用进油打击，气压回程实现高速剪切的工作循环。加速蓄能器和加压蓄能器分别提供加速和加压过程中上腔所需压力油，对各种尺寸的棒料，能够更加精确地控制剪切速度和剪切力。将工作缸下腔分为缓冲气腔和复位气腔，可实现活塞的缓冲和复位，通过调节复位气腔的气体压力可控制活塞的复位速度，缓冲气腔还可实现过载保护。设计了合理的减容方式和减容组件，避免空穴现象的发生。为提高阀的响应速度，由蓄能器提供工作动力。在结构设计的基础上，利用Pro／E和MATLAB相结合的虚拟产品设计工具，完成了基于3D特征造型的主要部件的结构设计，并建立了3D几何模型。根据液气式高速棒料剪切机的工作性质，建立了描述动力系统加速、加压、缓冲、套筒复位和活塞复位等各个运动阶段的数学模型，运用MATLAB工具对其进行数学仿真。研究结果表明，提出的液气式高速棒料剪切机原理正确，高速棒料剪切机加工范围大、剪切效率高、操作方便、所用剪切模具简单，具有进一步研究和开发的价值。