焊接技术是较常见的制造工艺方法,随着科学技术的发展,焊接技术已广泛应用于工业金属及非金属结构设计制造中,如船舶制造、汽车制造、轨道车辆、压力容器、电子电路等。CT/1250型缝焊机是为普通碳素带钢生产线卷板焊接设计的专用焊机。目前连续表面处理生产线卷板接头工序大多采用该型或相近设备。焊接小车是焊机的重要组成部分,焊接及碾压组件、剪切及冲孔组件、焊接变压器及汇流排组件等重要组件均安装在焊接小车上。因此,焊接小车的制造精度及其整体刚度和强度将影响设备的正常工作,特别是对焊接碾压及剪切冲孔有着重要的影响,从而直接决定了焊缝的质量。然而,现有焊接小车尚存在一些不足之处,主要是在焊接及碾压工况下,焊接小车上部悬臂梁形变位移过大,这将会严重影响超薄板的焊接质量。切边模具是缝焊接设备的重要辅助设备,它通常采用斜刃圆盘形模具。在模具设计中,模具斜刃刃口的角度往往凭经验取值,但当焊接来料板厚变化幅度较大时,斜刃角度与实际情况偏差较大。本文首先建立了焊接小车及其切边模具的有限元模型,并利用ANSYS Workbench软件对焊接小车的剪切及冲孔、焊接及碾压工况进行了静力分析,还针对焊接小车的焊接及碾压工况进行了模态分析。通过对焊接小车的静力和模态分析,确定了焊接小车强度满足设计要求,但焊接小车在焊接及碾压工况下,上部悬臂梁最大形变位移达到1.2mm,刚度明显不足。为此,我们基于前述静力和模态分析结果,并结合实际生产制造情况,对焊接小车进行了结构拓扑优化及参数优化,对焊接小车结构加以改进。使优化后的焊接小车不仅满足刚度要求,而且焊接小车的重量减小了,从而降低了制造成本。同时,针对切边模具斜刃角度取经验值存在偏差问题,采用有限元分析及优化设计的思想,按冲裁力最小、模具最大等效应力小于材料许用应力、模具刃口最大形变位移小于0.01mm为优化目标对切边模具斜刃角度进行优化设计,并最终获得最优斜刃角度。最后,对优化后的切边模上模进行了疲劳分析,进而确定了优化后的模具满足设计寿命要求。本文共分五部分,内容如下:第一章主要概述了焊接技术的发展与应用,同时也介绍了有限元的发展及在工业制造领域的应用。第二章阐述了有限元法的发展与现状,同时也介绍了有限元法的基本理论、求解思路。第三章介绍了CT/1250型缝焊机焊接小车目前存在的一些不足,针对这些不足通过采用有限元分析及优化的思想,对焊接小车了进行优化设计。第四章分析了斜刃圆盘形冲裁模具冲裁力的计算,并通过有限元及优化设计的思想,获得了斜刃角度的在满足模具等效应力最小为目标的最优值。第五章对本文的工作进行了总结及展望。