上剪刃几何参数及剪切速度对剪切过程影响的研究
本文选题:上剪刃几何参数 + 剪切速度 ; 参考:《太原科技大学》2015年硕士论文
【摘要】:金属板的剪切是板料成形和材料加工中非常重要的工序之一。在滚切剪剪切过程中,金属板的剪切变形与断裂的过程是一个比较复杂的过程,其变形主要集中于剪刃刀尖附近较小的区域。金属板的滚切剪剪切是集多种学科为一体的综合问题,不仅涉及到理论力学、塑性加工力学、材料科学、振动力学和断裂与损伤等学科,而且影响金属板剪切断裂的因素也很多,如金属板材的变形、材料本身的性能(包括微观组织成份、表面粗糙度以及组织均匀性等)和剪切工艺参数(上剪刃几何参数、剪切速度、剪切温度、摩擦系数等)。目前,在金属板的滚动剪切断裂过程中,往往由于剪切速度选择上的不合理而导致剪切后的钢板质量差、工作效率低,而且上剪刃的磨损给实际钢板的生产过程也带来了很多的困扰。因此,研究上剪刃几何参数和剪切速度的调整对金属板剪切过程中应力分布情况、剪切断面质量和剪切力变化规律等方面的影响具有至关重要的意义。本课题依托于山西省基础研究计划项目,针对目前国内常用金属板在滚切剪剪切过程中存在的剪刃磨损破坏、剪切断面质量差及高能耗等问题,通过对滚切剪设备的剪切原理和剪切工艺参数进行理论分析,优化了上剪刃几何参数,并提出了一种带有上剪刃几何参数的高速滚切剪剪切方法。从理论力学分析的角度推导了滚切剪在不同阶段下剪切力的计算公式,通过运用DEFORM-3D非线性有限元软件,模拟仿真了滚切剪的剪切过程,并分析了上剪刃几何参数和剪切速度对中厚金属板在剪切过程中等效应力分布、剪切力变化规律及剪切断面质量的影响。最后,通过理论分析和数值模拟进行了上剪刃几何参数优化的高速滚切剪剪切实验,为合理选择主要剪切参数中的上剪刃几何参数和剪切速度提供了理论依据。
[Abstract]:The shearing of sheet metal is one of the most important processes in sheet metal forming and material processing. In the process of rolling shear, the process of shear deformation and fracture of metal plate is a complicated process, and its deformation is mainly concentrated in the smaller area near the edge of the cutting edge. The rolling shear of metal plate is a comprehensive problem, which is not only related to theoretical mechanics, plastic processing mechanics, material science, vibration dynamics and fracture and damage, but also to many subjects, such as: theoretical mechanics, plastic processing mechanics, material science, vibration dynamics, fracture and damage, etc. Moreover, there are many factors that affect the shear fracture of metal plate, such as the deformation of metal plate, the properties of material (including microstructure, surface roughness and microstructure uniformity, etc.) and the parameters of shear process (geometric parameters of upper shear edge). Shear rate, shear temperature, friction coefficient, etc. At present, in the process of rolling shear fracture of metal plate, the quality of shearing steel plate is poor and the working efficiency is low due to the unreasonable selection of shear speed. Moreover, the wear of the upper cutting edge also brings a lot of trouble to the production process of the actual steel plate. Therefore, it is very important to study the influence of geometric parameters and shear velocity on the stress distribution, the quality of shear section and the variation of shear force in the shear process of metal plate. Based on the basic research project of Shanxi Province, this paper aims at the problems of cutting edge wear, poor quality of shear section and high energy consumption existing in the process of rolling shear of metal plates in China. Based on the theoretical analysis of the shear principle and cutting process parameters of the rolling shear equipment, the geometric parameters of the upper cutting edge are optimized, and a high-speed rolling shear method with geometric parameters of the upper cutting edge is proposed. From the point of view of theoretical mechanics analysis, the formula for calculating shear force of rolling shear at different stages is derived. The shear process of rolling shear is simulated by using DEFORM-3D nonlinear finite element software. The effects of geometric parameters of upper shear edge and shear velocity on the distribution of equivalent stress, the variation of shear force and the quality of shear section in the shear process of medium thick metal plates are analyzed. Finally, through theoretical analysis and numerical simulation, a high-speed rolling shear experiment is carried out to optimize the geometric parameters of the upper cutting edge, which provides a theoretical basis for the reasonable selection of the geometric parameters and the shear velocity of the upper cutting edge.
【学位授予单位】:太原科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG333.21
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,本文编号:2019301
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