二辊钢球斜轧辊设计及有限元模拟

发布时间：2017-05-09 11:17

  本文关键词：二辊钢球斜轧辊设计及有限元模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：斜轧技术作为众多金属塑性成型技术之一,与其它成型技术相比有着较高的生产率、高效的材料利用率、较高的产品质量以及大幅降低人工劳动强度等优点。随着社会工业化进程的加快,它的地位会更加重要。斜轧辊作为斜轧设备中的主要零件,它的设计与制造质量直接影响着斜轧设备以及轧制品的优劣。目前在国内斜轧技术很多方面发展还不够成熟,处于研究发展阶段。孔型作为斜轧辊的关键结构,它有着变螺距、变棱高、变棱宽的特点,常用的三维建模软件如UG、Pro/E、SolidWorks对不规则的零件结构进行三维建模难度较大。因此本研究引入Matlab软件与三维建模软件结合的建模方法,克服了这一难点。Matlab软件具有强大的公式处理能力、快速精确的计算能力以及图形输出能力。弥补了三维建模软件一些不足。本研究以?40mm的钢球为例,首先,以轧件与斜轧辊的初始位置为参考建立空间坐标系,通过坐标系的空间转换原理,推导出了斜轧辊的孔型曲面方程;再运用Matlab强大的公式与数据处理能力计算出了曲面数据,为斜轧辊的精确建模打下了基础;再以斜轧辊的设计参数为依据,通过对孔型曲面数据的处理,计算出斜轧辊建模过程中所需的辅助曲线,对钢球斜轧辊进行了三维建模;最后将轧制简化模型装配出后导入Deform软件中,完成模拟参数、边界条件等设置后,通过运行仿真,得出了仿真图形,对建模工作进行了验证。本研究通过Matlab软件编程辅助Pro/E软件完成了钢球斜轧辊的三维建模工作,建模后运用有限元软件进行了成型模拟,由此验证了钢球斜轧辊建模思路的合理性。
【关键词】：斜轧 轧辊 孔型曲面 计算机辅助 建模 有限元模拟
【学位授予单位】：陕西理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG333.17
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 金属成型工艺9-11
• 1.2 轧制成型类别及其特点11
• 1.3 螺旋孔型斜轧特点11-12
• 1.4 斜轧成型的发展与运用12-15
• 1.5 课题的背景15
• 1.6 计算机辅助设计的现状与发展15-16
• 1.6.1 计算机辅助设计的发展简介15-16
• 1.6.2 计算机辅助设计技术的特点16
• 1.7 课题的理论意义和应用价值16-17
• 1.8 国内外研究现状及发展趋势17
• 1.9 主要研究内容17-18
• 1.10 关键问题及创新之处18-19
• 第2章 钢球斜轧辊设计方法19-29
• 2.1 斜轧辊与轧件运动原理19-21
• 2.2 轧制的旋转条件21
• 2.3 斜轧孔型设计21-28
• 2.3.1 斜轧孔型特点21-22
• 2.3.2 斜轧孔型设计方法22-25
• 2.3.3 斜轧孔型参数确定25-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 钢球斜轧辊参数确定29-35
• 3.1 坯料尺寸的选择29
• 3.2 轧辊长度与直径选择29
• 3.3 经验数据选择29-30
• 3.4 凸棱高度变化示意图30-31
• 3.5 成型区凸棱宽度31
• 3.6 任意位置孔型金属体积31-32
• 3.7 多余金属系数校核32
• 3.8 棱宽适应性校核32
• 3.9 储料槽半径32
• 3.10 计算导程32-33
• 3.11 本章小结33-35
• 第4章 斜轧辊建模35-47
• 4.1 建模软件简介35-37
• 4.2 孔型曲面方程37-39
• 4.2.1 轧件相对轧辊的坐标系建立37-38
• 4.2.2 孔型方程推导38-39
• 4.3 斜轧辊建模辅助程序39-40
• 4.4 轧辊建模过程40-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第5章 有限元成型模拟47-59
• 5.1 塑性CAE技术47-50
• 5.1.1 塑性成型简介47-48
• 5.1.2 塑性成型模拟的特点48-49
• 5.1.3 塑性模拟定义49-50
• 5.2 有限元模型装配50-53
• 5.2.1 建立导板模型50-51
• 5.2.2 模型装配51-53
• 5.3 有限元文件建立53-55
• 5.3.1 模型导入53
• 5.3.2 运动定义53
• 5.3.3 轧件其余参数设置53-54
• 5.3.4 计算步数与摩擦设置54-55
• 5.4 有限元后处理55-58
• 5.5 本章小结58-59
• 结论与展望59-61
• 参考文献61-65
• 附录65-71
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果71-72
• 致谢72

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