Φ100~Φ150mm棒材二辊矫直机矫直曲率分析及辊型设计

发布时间：2017-08-02 00:10

  本文关键词：Φ100~Φ150mm棒材二辊矫直机矫直曲率分析及辊型设计

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【摘要】：随着科技的进步及国民经济各部门生产的发展,社会对大直径棒材的需求量越来越大,对其质量要求也越来越高。为了得到高精度、高品质的棒材,矫直是一道必不可少的工序。目前,国内关于大直径棒材矫直的研究较少,仅有的一些也是应用多斜辊矫直机进行矫直,其存在空矫区,浪费材料。二辊矫直机没有空矫区且矫直精度高,可以弥补这一不足。因此,对二辊矫直机矫直大直径棒材进行研究具有重要的理论价值和实际意义。本文从弹塑性基本理论出发,分析了棒材矫直过程中应力、应变以及各种曲率之间的关系。在考虑材料强化的条件下,推导了棒材矫直过程中的弯矩和棒材矫直的曲率比方程式。详细介绍了分段等曲率反弯辊型的设计方法,设计了针对φ100~φ150mm大直径棒材的分段等曲率反弯辊型,并利用有限元软件MARC对棒材二辊矫直过程进行了有限元仿真,对矫直过程中棒材的应力和应变进行了分析。参考有限元模拟结果,在理论分析的基础上对矫直辊辊缝曲率大小重新进行了选择,对矫直辊辊型进行了修正,并通过有限元仿真验证了其对矫直机的矫直质量有显著的提高。对矫直过程中的力能参数包括矫直力及能耗进行了理论分析,将理论计算得到的矫直力与有限元仿真中的矫直力在数值上进行了对比。对棒材直径及材料改变后矫直辊倾角调整进行了研究,并利用MATLAB编程对倾角的调整大小进行了具体的计算,为以后的理论研究及工艺参数的选择提供了参考依据。
【关键词】：大直径棒材 二辊矫直 辊型设计 矫直曲率 有限元
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG333.23
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 矫直技术发展概述11
• 1.2 二斜辊矫直技术国内外发展现状11-14
• 1.2.1 国外二辊矫直机发展简介13
• 1.2.2 国内二辊矫直机发展简介13-14
• 1.3 国内外二辊矫直机辊型曲线的发展14-16
• 1.4 本文选题的意义和研究内容16-19
• 1.4.1 本文选题的意义16-17
• 1.4.2 本文的主要研究内容17-19
• 第2章 棒材二辊矫直理论基础19-27
• 2.1 棒材弯曲与变形19-21
• 2.2 矫直过程反弯过程与曲率21-24
• 2.3 棒材矫直反弯过程中曲率变化24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 辊型设计及有限元模型的建立27-43
• 3.1 辊型设计方法的选择27-28
• 3.2 分段等曲率矫直原理与辊型设计28-37
• 3.2.1 分段等曲率矫直原理28-29
• 3.2.2 分段等曲率矫直辊型的计算29-37
• 3.3 二辊矫直有限元模型的建立37-39
• 3.3.1 棒材模型的建立37-38
• 3.3.2 矫直辊模型的建立38
• 3.3.3 二辊矫直机的简化模型38-39
• 3.4 二辊矫直有限元仿真参数设置39-42
• 3.4.1 定义材料特性39-40
• 3.4.2 定义接触条件40-42
• 3.4.3 载荷工况和作业参数的定义42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 矫直过程有限元分析及辊型的修正43-61
• 4.1 棒材二辊矫直过程分析43-45
• 4.1.1 棒材咬入阶段43
• 4.1.2 稳定矫直阶段43-45
• 4.1.3 棒材抛出阶段45
• 4.2 棒材矫直效果分析45-49
• 4.2.1 棒材直线度分析46-47
• 4.2.2 棒材椭圆度分析47-48
• 4.2.3 矫直效果不理想的原因分析48-49
• 4.3 矫直段辊缝曲率值的修正49-56
• 4.3.1 等曲率矫直段曲率的选择49-52
• 4.3.2 过渡段曲率计算52-54
• 4.3.3 修正后的辊型54-56
• 4.4 辊型修正后的矫直效果分析56-60
• 4.4.1 修正后辊棒接触情况分析56-57
• 4.4.2 直线度分析57-58
• 4.4.3 椭圆度分析58-59
• 4.4.4 表面残余应力分析59-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第5章 矫直力能参数与矫直辊调角分析61-73
• 5.1 二辊矫直机力能参数分析61-65
• 5.1.1 二辊矫直的矫直力分析61-62
• 5.1.2 棒材的弯曲变形与能耗62-64
• 5.1.3 二辊矫直力的模拟结果64-65
• 5.2 矫直辊倾斜角调节分析65-72
• 5.2.1 工件半径改变时辊子的调角分析66-68
• 5.2.2 工件材料改变时辊子的调角分析68-69
• 5.2.3 矫直辊调角的编程计算69-72
• 5.3 本章小结72-73
• 结论73-74
• 参考文献74-77
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果77-78
• 致谢78-79
• 作者简介79

【参考文献】

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本文编号：606793