大直径厚壁管材二辊矫直机辊型曲线及矫直工艺研究

发布时间：2017-08-27 12:04

  本文关键词：大直径厚壁管材二辊矫直机辊型曲线及矫直工艺研究

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【摘要】：随着我国国民经济的发展和科学技术水平的不断提高,大直径管材在国内的需求量逐年升高,对产品质量的要求也越来越高。轧后的精整是提高管材产品质量的重要工序;矫直作为精整阶段的最后一道工序,在产品的尺寸精度和成材率方面起着至关重要的作用。二辊矫直机具有高精度的特点,而且在对圆材头尾矫直方面具有自身独特的优势,因此对大直径管材二辊矫直机的辊型设计和矫直效果的研究,以及对新的二辊矫直方案的探究,都具有重要的理论价值和实际意义。本文基于弹塑性理论和矫直理论,分析了二辊矫直过程中弯曲变形规律及各种曲率之间的关系。在考虑加工硬化和压扁作用的基础上推导了管材矫直过程中的弯矩方程,为后续的理论推导奠定基础。对比分析了几种传统的矫直辊辊型设计方法,分析了各种辊型设计方法的主要思想及侧重点,选出适合大直径管材二辊矫直机矫直辊的辊型设计方法,使辊型设计更加合理,矫直精度更高。利用编程软件MATLAB对辊型进行计算得出矫直辊辊型尺寸,并计算出该种辊型的理论矫直精度。基于有限元软件MARC建立大直径厚壁管材二辊矫直有限元模型,并对矫直过程进行模拟仿真,分析其矫直效果;试探性提出针对大直径管材的温矫方案,对比不同温度下的矫直效果,得出最优温度下的温矫方案,为后继的理论研究和实际生产过程中工艺参数的制定提供参考依据;分析了二辊矫直过程中的调角规律,为生产实际过程中的现场操作提供理论参考。
【关键词】：大直径管材 二辊矫直 辊型设计 温矫 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11-18
• 1.1 矫直工艺概述11
• 1.2 二辊矫直机工作原理概述11-12
• 1.3 国内外二辊矫直机辊型曲线的发展12-14
• 1.4 国内外二辊矫直机的发展现状14-16
• 1.4.1 国内二辊矫直机的发展现状14-15
• 1.4.2 国外二辊矫直机的发展现状15-16
• 1.5 本文选题的意义和研究内容16-18
• 1.5.1 本文的选题意义16-17
• 1.5.2 本文的主要研究内容17-18
• 第2章 管材二辊矫直机矫直基础理论18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 弯曲变形与应力的关系18-20
• 2.3 弯曲变形与曲率的关系20-23
• 2.4 矫直过程中弯曲变形与弯矩的关系23-29
• 2.5 管材的弯曲变形与能耗29-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第3章 辊型设计及工艺参数的确定32-46
• 3.1 引言32
• 3.2 辊型设计方法的选取32-35
• 3.2.1 拟合圆弧辊型32-33
• 3.2.2 单圆弧辊型33
• 3.2.3 双曲线辊型33-34
• 3.2.4 分段等曲率辊型34-35
• 3.3 三曲率矫直辊辊型及矫直精度的计算35-43
• 3.3.1 辊型的计算35-42
• 3.3.2 矫直精度的计算42-43
• 3.4 工艺参数的确定43-45
• 3.4.1 角度的确定及调整43-44
• 3.4.2 矫直速度的确定44
• 3.4.3 压扁量的确定44-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第4章 有限元模型建立及冷矫过程有限元分析46-59
• 4.1 引言46
• 4.2 二辊矫直过程有限元模型的建立46-48
• 4.2.1 管材模型的建立46-47
• 4.2.2 矫直辊模型的建立47
• 4.2.3 二辊矫直过程的简化模型47-48
• 4.3 二辊矫直有限元仿真参数设置48-51
• 4.3.1 定义材料特性48-50
• 4.3.2 定义接触表50
• 4.3.3 载荷工况设定和作业参数的提交50-51
• 4.4 管材冷矫过程分析51-53
• 4.4.1 管材咬入阶段51
• 4.4.2 管材稳定矫直阶段51-53
• 4.4.3 管材抛出阶段53
• 4.5 矫直效果分析53-58
• 4.5.1 冷矫管材的直线度分析53-55
• 4.5.2 冷矫管材的圆度分析55-57
• 4.5.3 残余应力分析57-58
• 4.5.4 矫直力分析58
• 4.6 本章小结58-59
• 第5章 管材温矫过程有限元分析59-69
• 5.1 引言59
• 5.2 温矫过程的有限元模型建立59-61
• 5.3 管材温矫过程分析61-66
• 5.3.1 咬入阶段矫直效果分析61-62
• 5.3.2 稳定矫直阶段效果分析62-63
• 5.3.3 抛出阶段的效果分析63-64
• 5.3.4 温矫管材的直线度分析64
• 5.3.5 温矫管材的圆度分析64-65
• 5.3.6 矫直后残余应力分析65-66
• 5.4 矫直力分析66-67
• 5.5 温矫与冷矫的对比分析67-68
• 5.6 本章小结68-69
• 第6章 矫直辊调角分析69-77
• 6.1 引言69
• 6.2 工件半径改变时辊子的调角分析69-70
• 6.3 工件材料改变时辊子的调角分析70-72
• 6.4 不同直径下的调角分析72-73
• 6.5 不同材料下的调角分析73-76
• 6.6 本章小结76-77
• 结论77-78
• 参考文献78-81
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果81-82
• 致谢82

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本文编号：745461