立柱板冷弯成型中的计算机辅助孔型设计及其成型数值仿真模拟

发布时间：2020-10-11 03:47

　　 一套冷弯成型生产线包括众多的轧辊,每个轧辊的孔型都不一样,并且孔型参数的计算过程繁琐、冗长、过程类似需重复计算。山西鼎荣冷弯型钢有限公司是根据经验人工计算出孔型相关参数,然后用绘图软件CAD绘制出辊花图、配辊图。这种计算方法效率低,容易出错,并且设计出的轧辊模型是否合理还得经过实际生产验证。随着计算机性能的不断提高,用计算机技术对冷弯型钢进行轧辊孔型辅助设计及成型过程有限元仿真模拟已经成为一种发展趋势。本文以对称断面的立柱板为研究对象,根据经验理论和公式计算出总道次数,然后基于定半径成型方法和弯曲角分配经验公式,运用Visual Basic 6.0(VB)编程系统编制了计算机辅助软件,快速计算出板材成型过程中每道次弯曲角大小和内外侧宽度参数。另外该软件实现了对SolidWorks的二次开发,以软件计算出的参数自动的生成了辊花图。以生成的辊花图为基础在有限元分析软件ABAQUS建立三维模型,同时设定了分析步、边界条件、接触等,仿真模拟了立柱板的成型过程。模拟完成后,对板材的应力、等效应变(PEEQ)云图进行分析,发现最大和比较大的应力值都在轧辊和板材接触的位置产生,边部等效塑性应变(PEEQ)大于0,表明材料发生了屈服,这与实际情况相符。Y(S22)方向的应力云图中的应力值有正负,这说明板材有的部分受拉,有的部分受压,这导致板材在中前部和尾部都有明显的弯曲发生。另外,截取了三个结点对本次模拟和按照生产参数模拟的立柱板成型过程的应力和能量曲线进行了对比。本次模拟道次数减少,总能量的消耗减少,而最大应力值总体上与按照生产参数模拟值接近甚至更小。最然后,对成型过程中的缺陷进行了分析并提出改进方案。通过将轧辊间距由原来的800mm增加到1000mm,取同一结点对两次模拟的应变曲线进行分析,发现增加轧辊间距后纵向弯曲减少,板材的回弹值可通过在最后一道次过弯一个角度来减小。最后,将模拟后的立柱板截面形状,与实际的形状进行对比,最大偏差为1.04mm,小于3mm,满足工程需要。
【学位单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TG306
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 冷弯成型的历史
    1.3 冷弯型钢的种类
    1.4 冷弯型钢及其成型技术的发展状况
        1.4.1 国外冷弯型钢的发展
        1.4.2 国内冷弯型钢的发展
    1.5 本文选题的意义及研究内容
    1.6 本章小结
第二章 冷弯立柱板的孔型设计理论
    2.1 成型道次的确定
    2.2 弯曲角度的分配
    2.3 各道次立柱板宽度的计算
    2.4 成型工序和成型方法的选取
    2.5 成型基准的选取
    2.6 过弯设计
    2.7 轧辊驱动直径的确定
    2.8 本章小结
第三章 计算机辅助孔型设计软件
    3.1 人机交互界面设计
    3.2 辊花图的参数计算设计
    3.3 参数输出模块
    3.4 辊花自动生成
    3.5 本章小结
第四章 冷弯立柱板的成型数值仿真模拟
    4.1 有限元软件ABAQUS的简介
        4.1.1 ABAQUS的主要模块
        4.1.2 ABAQUS软件分析过程
    4.2 冷弯成形有限元模拟的基本原理
        4.2.1 基本算法
        4.2.2 接触处理
    4.3 孔型CAD系统辅助有限元成型模拟
    4.4 本章小结
第五章 立柱板冷弯成型过程的有限元模拟分析
    5.1 立柱板的形状及基本参数
    5.2 冷弯立柱板的成型参数
        5.2.1 模型的建立及单元类型的选择
        5.2.2 材料属性定义
        5.2.3 装配体的建立及板材网格的划分
        5.2.4 建立分析步
        5.2.5 建立边界条件和接触
        5.2.6 提交作业
    5.3 冷弯立柱板的模拟结果与分析
        5.3.1 判断成型质量的指标
        5.3.2 应力应变峰值和塑性变形
        5.3.3 本文模拟与按照生产参数模拟结果对比
        5.3.4 成型缺陷的分析
    5.4 成型效果的分析
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 于帅;景作军;张若青;刘继英;;柔性冷弯成型实验研究[J];机械工程师;2010年07期

2 赵艳红,苏建平;冷弯成型多用连续生产线简介[J];机械管理开发;2002年03期

3 倪正银;吴振强;张曙红;;冷弯成型局部大变形测试装置的设计与研究[J];山东交通学院学报;2006年02期

4 张思光;葛勇;;圆法兰冷弯成型工艺[J];现代化农业;2007年03期

5 倪正银;王飞龙;吴振强;;冷弯成型过程的有限元模拟[J];山东交通学院学报;2007年03期

6 张卫国;熊正军;;轧硬卷及其冷弯成型工艺探讨[J];焊管;2007年06期

7 祝桂珍;;薄钢板的冷弯成型[J];制冷与空调(四川);2009年02期

8 纪安平;刘继英;;金属扩张件的冷弯成型工艺实验研究[J];北方工业大学学报;2009年03期

9 张若青;李凯;景作军;;单轴变截面冷弯成型系统设计[J];机械设计与制造;2011年11期

10 高飞;;冷弯成型设备制造过程伴随信息研究[J];河北企业;2013年11期

相关硕士学位论文 前10条

1 刘珊珊;冷弯Z型钢变形的有限元模拟[D];河北联合大学;2014年

2 赵颖;冷弯成型设备故障诊断智能系统的构建研究[D];河北科技大学;2014年

3 魏鹏轩;立柱板冷弯成型中的计算机辅助孔型设计及其成型数值仿真模拟[D];太原科技大学;2015年

4 李春霞;冷弯成型力学理论模拟及实验研究[D];昆明理工大学;2005年

5 郭伟;多轴柔性冷弯成型控制系统设计[D];北方工业大学;2013年

6 倪正银;冷弯成型过程的有限元数值模拟[D];山东大学;2010年

7 李凯;法国DIRICKX AXIS 70冷弯成型工艺的计算机仿真[D];北方工业大学;2006年

8 谢琴海;基于虚拟现实的彩钢琉璃瓦冷弯成型系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

9 纪安平;金属扩张件的Rollforming技术研究[D];北方工业大学;2009年

10 于帅;Fiexible Roll Forming工艺技术研究与实验[D];北方工业大学;2010年

本文编号：2836014