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印刷与数字媒体技术研究2025年第2期（总第235期）研究论文

PRINTINGANDDIGITALMEDIATECHNOLOGYSTUDYTol.235No.22025.04RESEARCHPAPERS

折页机砍刀臂结构有限元分析及拓扑优化

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李佳童，杜智杰，孟璐瑶，李宏峰，杜艳平，高振清

（1.北京印刷学院机电工程学院，北京102600；2.北人智能装备科技有限公司，北京102628）

摘要折页机砍刀臂在工作过程中易发生轻微形变导致折页精度下降，为提升其结构稳定性和可靠性，本研

究对折页机砍刀臂结构进行有限元分析，结合静态力学和模态分析，得到最大应力与最大形变，以及前六阶

的固有频率，评价砍刀臂结构设计的合理性和性能。基于拓扑优化技术，以质量和等效应力最小为目标函

数，对砍刀臂梁部位进行优化。优化结果显示，静态力学性能显著改善，形变量减少13.2%；动态分析中，

六阶固有频率降幅高达56.7%，减少工作过程中潜在变形。结果表明，拓扑优化有效提升了砍刀臂结构的稳

定性和可靠性。

关键词有限元分析；静动态特性；拓扑优化；模态分析

中图分类号TS803;TH122文献标识码A文章编号2097-2474(2025)02-135-08

DOI10.19370/j.cnki.cn10-1886/ts.2025.02.016

FiniteElementAnalysisandTopologyOptimizationoftheCuttingArm

StructureofaFoldingMachine

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LIJia-tong,DUZhi-jie,MENGLu-yao,LIHong-feng,DUYan-ping,GAOZhen-qing

(1.SchoolofMechanicalandElectricalEngineering,BeijingInstituteofGraphicCommunication,Beijing102600,

China;2.BeirenIntelligentEquipmentTechnologyCO.,LTD.,Beijing102628,China)

AbstractDuringtheworkingprocess,thecuttingarmofthefoldingmachineispronetoslightdeformation,which

leadstoadecreaseinfoldingaccuracy.Toimproveitsstructuralstabilityandreliability,thefiniteelementanalysis

ofthecuttingarmstructureofthefoldingmachinewascarriedoutinthisstudy.Combiningstaticmechanicsand

modalanalysis,themaximumstressandmaximumdeformation,aswellasthenaturalfrequenciesofthefirstsix

orders,wereobtainedtoevaluatetherationalityandperformanceofthecuttingarmstructuraldesign.Basedonthe

topologyopti