随着我国环境污染问题日益突出以及人们对环保意识的不断增强,瓦楞纸包装成为“绿色包装”的主要手段。目前针对纸箱成型机械的研究日益成熟,而对纸箱内部隔板成型机械的研究还处于初级研发阶段,随着人们对商品分区防护以及美观要求的不断提高,纸板成型机械成为企业研究的热点。本课题在安川首钢机器人有限公司为蒙牛牛奶包装生产线设计的纸板成型机的基础上,针对机构使用寿命低,零件易发生失效破坏等问题,基于虚拟样机技术,采用有限元分析手段对机构进行优化设计,着力提高机构的使用寿命。具体研究内容包括:1.研究机构优化分析方案。针对纸板成型机的结构特点,对纸板成型机进行故障分析,以提高纸板成型机的使用寿命为目标,制定优化分析方案;2.研究纸板成型机间隙模型。针对纸板成型机零件断裂故障,采用工程现场复原的方法抽象分析模型,基于Hertz接触理论,建立纸板成型机间隙运动副模型,并通过对机构进行运动学以及动力学分析,获取关键零部件的受力以及运动参数,探究间隙对机构运动的影响;3.研究纸板成型机疲劳寿命预测方法。采用有限元分析手段,结合运动学以及动力学分析结果,通过静力学分析确定机构的薄弱部位,通过对机构进行疲劳寿命预测,对比分析结果与机构实际使用寿命,验证仿真分析的可靠性;4.机构优化及改进。对机构关键问题点进行优化及改进,改善八爪块约束精度,提高拉杆机构传功效率。建立优化机构虚拟样机以及有限元分析模型,结合纸板成型机间隙模型以及疲劳寿命预测方法,对机构进行仿真分析,对比优化前后机构寿命提高效果。研究优化理论及方法,以轻量化为目标,采用直接优化法对八爪块进行单目标优化。研究模态分析理论,采用模态分析手段验证机构发生共振的可能性。加工制造物理样机,并通过成型实验验证优化设计的合理性。本课题的研究为纸板成型机在企业的推广奠定基础。