本论文在国家自然科学基金(51275067)的资助下，从某钢铁集团滚切式定尺剪（简称滚切剪）机组设备升级的工程实际出发，在对剪切过程力学特性和剪刃运动特性研究的基础上，建立了基于最优化瞬心线的滚切剪七杆机构的连续运动综合模型;提出使用相对鞍圆点和松弛系数法处理多刚体的浮动离散位置集，由此建立了平面七杆机构运动综合的相对鞍点规划求解模型;以实际使用的滚切剪优化设计问题为算例进行了验证分析，结果表明滚切剪性能得到了较大提升，这为平面机构尺度综合提供一种新的有效方法，为我国滚切剪设备的自主研发提供了一定的理论支持。　　滚切剪设计最终是为了获得高效、高质量的剪切性能，因此本论文从金属板材剪切过程的力学特性出发，首先分析了剪切变形各阶段材料的变形和应力特征，给出了剪切力的理论计算公式，完成了对钢板剪切的变形、断裂和分离过程的有限元模拟;设计并建立了剪切力加载、标定和测试的实验系统，完成对钢板剪切过程中的剪切力、剪切位移和相对滑移剪切特性的实验测试。通过有限元仿真与实验测试相结合的方式研究了钢板剪切变形过程、剪切力特性及其影响因素，为滚切剪的剪刃受力特性分析和剪切力计算提供了依据。　　其次，在对滚切剪完整工艺动作分析的基础上，给出了滚切剪的重叠量、开口度、剪切角等的机构运动设计要求和上、下剪刃几何参数的确定方法，并选择七连杆式滚切剪机构作为设计对象;在对上刀体运动特征分析的基础上，提取剪刃相对滑移量、切深和剪切角三个参数作为最优化剪切性能的控制量，推导出了滚切剪七杆机构的连续运动方程，从理论上阐明了纯滚运动机构设计的本质是获得刚体运动的动、定瞬心线与相对运动接触线的最佳对应关系，由此建立了基于最优化瞬心线的机构连续运动综合模型。　　为了完成对机构运动综合模型的求解，同时综合考虑解的存在性和算法的收敛性，避免计算结果陷入局部最优解，将滚切剪机构的尺度综合问题转化为刚体离散多位置的运动综合问题进行建模和求解;综合利用机构拆分、坐标变换、机构反转等方法分别建立圆弧轨迹曲线约束与鞍圆点的对应关系，以及二杆组轨迹曲线约束与相对鞍圆点的对应关系，将机构的铰链点和杆长搜索问题分类转化为鞍圆点和相对鞍圆点规划问题;根据滚切剪的双曲柄和上刀体的运动特征给出多刚体的初始离散位置集，创新性的使用松弛系数法将之转化为可浮动的离散位置集，最终建立了滚切剪机构运动综合的相对鞍点规划求解模型。　　最后，以双轴双曲柄七连杆式滚切剪的优化设计问题为算例进行了验证分析。结果表明，新设计方案的上剪刃廓线中点在剪切阶段的水平位移变动量相比于原始方案降低了约80.1％，剪切过程中的上剪刃动态最低点迹线的点集标准差降低了约78.0％，且剪切力峰值降低了约29％，这说明剪刃与钢板的相对滑移得到了有效控制，有利于提升钢板剪切质量和改善滚切剪各构件的受力情况，同时降低剪刃磨损，延长使用寿命。优化设计后的滚切剪消除了钢板边缘剪不断、断面质量差等问题，新设计方案相比原始方案具有较大的性能提升，验证了本文方法的有效性和实用性。