近年来,IT、电工电讯、办公机器、五金制品等行业有着蓬勃的发展,对金属制品业的加工工艺理论、装备水平、产品质量等提出了更高的要求。为响应绿色低碳发展理念的号召,要求制造过程中不断提高金属制品的精度和材料的利用率。对薄板剪切过程中弹塑性变形、断裂机理以及剪切过程中的剪切力特性等进行深入的研究具有重要意义。研究的主要内容如下:1.设计并搭建了圆盘剪纵向分切三向力检测平台,对测力平台中的力学关系进行了分析,通过实验对三向力检测平台进行了标定,并在圆盘剪分切机上实时跟踪检测了压边力及轴向间隙下剪切力和侧压力的大小。对圆盘剪分切机上用的橡胶圈进行了单边压缩实验,确定了实验所用橡胶圈给剪切中板材施加的压边力大小。2.基于电工钢板材的圆盘剪纵向分切加工实验,研究了压边力和轴向间隙单因素对板材剪切断面形貌、边缘加工硬化及剪切力的影响。结果发现:随着轴向间隙的增大,剪切带高度逐渐减小,断裂带、塌角及毛刺高度逐渐增大,加工硬化程度和影响区域先增大后减小,在相对间隙为6%时均达到最大值,剪切力随着间隙的增大有所减小。在无压边力分切时,板材受到附加力矩较大,容易发生翻转翘曲,板材内部晶粒流动及变形程度加剧、位错滑移较大,加工硬化比较严重。剪切边缘组织流动随着板材压边力的增大而变得迟缓,加工硬化程度减弱,但剪切区域的压应力增大,裂纹不容易萌生和扩展,剪切带高度和剪切力都增大。3.基于电工钢板材的圆盘剪纵向分切加工的压边力和轴向间隙的交互作用影响实验,发现压边力和轴向间隙的不同都会使得剪切区域内应力状态发生改变,都是影响金属带材圆盘剪分切过程的关键工艺参数,搭配组合时还会产生附加的交互影响。交互作用使得剪切区域内应力状态更加复杂,不同的轴向间隙下对应的适宜的压边力大小不同。4.应用DEFORM-2D有限元模拟软件建立了板材圆盘剪分切过程的模型,并对剪切过程进行了模拟仿真分析。对比分析了压边力及轴向间隙下的剪切载荷变化规律、应力分布、等效应变以及板料的成形质量。仿真结果和实验结果很好地吻合。5.在剪切加工实验及有限元模拟仿真的基础上,建立了板材剪切加工切过程中的应力状态及力学模型,从应力分布及力学关系两个角度探讨了压边力及剪切加工间隙的影响规律。