作为碎边剪的一种,滚筒式飞剪以其结构简单、生产效率高、能量波动小、操作方便等优点,一经问世就呈现出取代连杆式碎边剪的强烈势头,应用前景十分广阔。但生产实际中常常因为剪切力过大引起齿轮箱失效等问题,导致其在某些应用领域仍不及连杆式碎断剪。本文针对重庆钢厂的滚筒式碎边剪多次发生齿轮箱断裂失效、切不断、剪刃破坏的问题,分析滚筒式飞剪的剪切机理,确定剪切力的科学计算方法,研究剪切力的影响因素,寻求减小剪切载荷、提高设备寿命的方法。首先,研究金属剪切过程中材料从弹性变形、塑性变形到断裂分离的微观机理,为有限元数值模拟过程的真实性和模拟结果的可靠性提供理论支持。通过对剪切瞬时动态截而的分析,提取螺旋线剪刃的动态剪切特性,确定稳态剪切过程中的剪切角,建立滚筒式螺旋刃飞剪剪切钢板的力学模型。接着,采用刚塑性有限元方法,利用非线性有限元软件DEFORM-3D对滚筒式螺旋刃飞剪剪切钢板的过程进行数值模拟,提取了剪切力行程曲线,通过有限元模拟结果与剪切力理论计算公式的算例结果的对比,对剪切力理论模型进行了修正,得出滚筒式螺旋刃飞剪剪切钢板的过程具有斜刃剪剪切特性的结论。同时,建立不同形状剪刃的滚筒式飞剪的有限元模型,分析了不同剪刃形状对剪切力的影响,证实了与直线剪刃相比螺旋线剪刃和圆弧线剪刃使剪切力峰值明显降低的结论。最后,在剪切过程中螺旋线剪刃具有斜刃剪剪切特性的结论基础上,将螺旋线剪刃离散化为无数微元斜刃剪,定义剪刃的前角、后角、刀尖圆角等刃形参数,利用滑移线方法推导了剪切力与刃形参数的数学模型,得到前角、后角与剪切力的关系。利用有限元软件DEFORM-2D建立斜刃剪平面有限元模型对剪切过程进行仿真,根据模拟结果分析刃形参数与剪切力大小的关系,对理论数学模型进行对比验证。理论模型与有限元模拟表明,前角、后角的增大均会减小剪切力峰仇,圆角在很小的范范内内能缓解刃尖应力集中从而降低剪切力峰值,过大的圆角会钝化剪切，出现明显的挤压、翘曲、撕扯特征,从而使剪切力峰值大大增大。综上，本文研究l得到的剪刃形状和刃形参数对剪切力的影响关系的结论具有普适意义,也适用于其他类型的的剪切机指导剪切力的峰值、对我国在生产实际中的设计和应用剪切机设备有一定的借鉴意义。