对称式四辊卷圆成形工艺研究

发布时间：2017-09-13 08:25

  本文关键词：对称式四辊卷圆成形工艺研究

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【摘要】：卷板机是锻压八大机械之一,是可以将板料卷制成锥体、筒体、方盒体等各种曲面体的机械设备,在锅炉、煤矿、造船、管道运输、机械制造等行业应用广泛。随着各行各业的不断发展与进步,对卷板设备与工艺提出了新的要求。本文在四点弯曲的基础上提出了一种新的卷板成形方法——对称式四辊卷板成形方法。本文首先对对称式四辊卷板机的基本结构形式及工作原理进行了阐述,介绍了卷板机各工艺参数的制订流程及范围。在弹塑性弯曲理论的基础上,通过平截面假设、中性层重合假设、单向应力和双线性硬化模型等假设,得到了弯矩的表达式和弹复前后的曲率半径的关系。根据几何关系和弹塑性回弹公式推导出凸模行程与最终曲率半径的关系。对一次卷板成形需要满足的条件进行了分析。最后通过VB进行界面编程计算。本文采用大型非线性有限元软件ABAQUS对卷圆成形进行建模分析并对比了不同算法、单元类型及网格数量对卷圆模拟精度的影响,确定了一条合理的卷圆工艺路线。分析了理论推导与数值模拟的相对误差及主要影响因素,确定了卷板机的加工范围。研究了凸凹模半径,凸凹模跨距,摩擦系数,板料厚度等工艺参数对卷圆直径的影响。最后设计出试验装置进行物理试验验证,并对试验结果进行了分析,通过数值模拟和试验研究充分证明了该卷板工艺方法的可行性,最后总结了其特点。采用该方法卷圆的成形精度好,剩余直边小,生产效率高,设备结构简单,易于实现自动化和智能化控制。该方法的提出有助于卷板质量和卷板工艺的发展。
【关键词】：四辊卷板 ABAQUS数值模拟 工艺参数 回弹 曲率半径
【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】：TG306
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 常见的卷板形式11-13
• 1.3 卷板机及卷板工艺研究现状13-16
• 1.3.1 国外卷板机的发展及工艺研究13-14
• 1.3.2 国内卷板机的发展及工艺研究14-16
• 1.4 课题的提出及研究的意义16-17
• 1.5 本文主要研究内容17-18
• 第2章 对称式四辊卷板机的原理和本体结构组成18-23
• 2.1 新型四辊卷板机的原理及工艺过程18-19
• 2.2 新型四辊卷板机的本体结构及传动系统方案设计19-21
• 2.2.1 新型卷板机本体结构20-21
• 2.2.2 卷板工作过程21
• 2.3 新型四辊卷板机参数的确定过程21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 滚弯理论及力学分析23-37
• 3.1 对称式四辊滚弯过程理论分析23-31
• 3.1.1 材料模型23-24
• 3.1.2 简化和假设24
• 3.1.3 弹复前后曲率半径关系24-25
• 3.1.4 凸模行程的计算及其分析25-27
• 3.1.5 一次卷圆成形条件27-31
• 3.2 卷板成形各参数的范围及VB编程31-36
• 3.2.1 各参数的范围及确定顺序31-35
• 3.2.2 卷板成形工艺参数VB界面编程35-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第4章 对称式四辊卷圆有限元模拟37-58
• 4.1 引言37-38
• 4.1.1 板料成形模拟的研究37-38
• 4.1.2 显隐式算法的比较38
• 4.2 有限元模型的建立38-44
• 4.2.1 动态隐式建模39-43
• 4.2.2 动态显式建模43-44
• 4.3 模拟结果分析44-57
• 4.3.1 板料卷制变形过程及结果44-49
• 4.3.2 板料卷制应力应变变化分析49-51
• 4.3.3 影响模拟结果精度的因素51-52
• 4.3.4 工艺参数对卷圆曲率的影响52-56
• 4.3.5 卷圆成形力的变化56-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 四辊卷板试验机的设计与试验验证58-70
• 5.1 卷板试验机的设计58-62
• 5.1.1 辊轴的强度校核58-60
• 5.1.2 试验机的结构设计60-62
• 5.2 卷板试验方案设计62-67
• 5.2.1 板料尺寸的设计63
• 5.2.2 材料性能参数获取63-65
• 5.2.3 四辊卷板试验65-67
• 5.3 试验数据获取与结果分析67-68
• 5.3.1 试验数据获取67-68
• 5.3.2 误差分析68
• 5.4 新型对称式四辊卷圆成形方法特点68-69
• 5.5 本章小结69-70
• 结论70-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果76-77
• 致谢77-78
• 作者简介78

【参考文献】

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本文编号：842584