曲面柔性轧制成形实验研究

发布时间：2017-07-16 05:13

  本文关键词：曲面柔性轧制成形实验研究

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【摘要】：曲面柔性轧制是一种新型的板类件连续柔性成形技术，依靠柔性辊间特殊形态的辊缝，板材在成形过程中能够发生双向弯曲，结合传统板材纵轧技术，可以实现三维曲面零件的连续、高效成形。相比其他曲面板类件的成形方法，曲面柔性轧制成形方法具有加工成本低、成形范围广、成形过程连续性好等优点，通过改变工作辊的弯曲状态和辊缝宽度的分布状态，可以成形出不同形状的曲面零件，能满足市场对曲面板材的个性化需求。因此，展开有关柔性轧制成形技术的理论、实验研究，具有重要的工程研究价值。本文的主要研究内容与结论如下： 1)研究传统板材冷轧成形和柔性轧制成形中工作辊的特点，指出两种典型的辊缝形态，结合塑性成形原理分析柔性轧制成形过程中两种辊缝的成形效果，得知板料受挠曲工作辊的弯曲作用与辊缝的不均匀减薄作用是柔性轧制成形件双向弯曲的成因。对比传统板材轧制与柔性轧制中的工作辊与板料的接触状态，分析柔性轧制过程中的摩擦条件及接触力分布情况。探讨柔性轧制成形过程的几何原理，指出根据目标曲面零件逆向推导辊缝形态的可行性，根据柔性轧制成形的辊缝中线函数及厚度分布函数，用极坐标转换法推导了上、下辊辊形函数，并结合有限元数值模拟方法验证了辊形函数的有效性。 2)说明柔性轧制成形设备的关键结构及功能，论述实验操作方案。以实验过程中观察到的现象为依据，总结调形机构的机械间隙对设备调形精度的影响程度，提出能够补偿机械间隙的调形操作方法，并对工作辊转动中的振动现象进行了分析。同时，依据实际工作辊的特性对理论辊形函数进行了简化计算，得出更适合于实验操作的简易辊形函数表达式。 3)对柔性轧制实验得到的典型成形件凸曲面件和鞍形件进行型面分析，借助逆向工程方法和计算机建模软件，获取多条成形件横、纵向截线，通过拟合方法对比各截线的线型，证实成形件的形状均匀性良好，从实验角度验证了柔性轧制成形方法的有效性。分析实验中出现的起皱缺陷，，结合实验现象发现辊形的调形误差会直接导致成形件的起皱，提出使用厚度控制法修正辊形以消除成形件起皱的方案，并通过多次实验验证了控制方法的有效性。 4)设计实验方案，研究工艺参数在柔性轧制成形过程中的影响，分析实验成形件的横、纵向曲率半径随工艺参数的改变时的变化趋势。根据转速实验的结果，在一定的速度范围内，成形速度对成形件的纵向曲率有一定的影响，通过对影响效果的分析，总结柔性轧制实验的最适成形速度。在关于板厚的实验中，结果显示，在等最大减薄量和等最大减薄率两种情况下板厚的增大均对成形件的变形产生抑制作用，使板料横、纵向弯曲半径增大，根据分析这于厚板的大变形抗力有关。另外，在实验结果表明，板厚会影响成形件的起皱，结合起皱现象的形成理论，形成失稳现象的临界应力值随板厚的增大而增大，故板料越厚，成形件越不容易起皱。
【关键词】：板材成形 三维曲面 连续成形 柔性轧制 成形实验
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG335
【目录】：

• 摘要4-6
• abstract6-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 前言12
• 1.2 板材冷轧成形技术12-14
• 1.2.1 传统平轧成形12-13
• 1.2.2 连续变截面辊轧成形13
• 1.2.3 锥辊辗轧成形13-14
• 1.3 板类件柔性成形技术研究现状14-19
• 1.3.1 水火弯板成形14-15
• 1.3.2 多点模具成形15-17
• 1.3.3 多点拉伸拉形17
• 1.3.4 连续柔性卷板成形17-19
• 1.4 柔性轧制成形技术简介19-20
• 1.5 选题意义及主要研究内容20-21
• 1.6 小结21-22
• 第2章 柔性轧制成形原理22-34
• 2.1 前言22
• 2.2 柔性轧制成形原理22-26
• 2.2.1 可弯曲辊与辊缝22-23
• 2.2.2 双向弯曲机制23-24
• 2.2.3 成形区域的接触状态24-25
• 2.2.4 几何原理25-26
• 2.3 辊形函数设计26-29
• 2.4 柔性轧制成形的有限元分析29-31
• 2.4.1 有限元模型29-30
• 2.4.2 数值模拟结果30-31
• 2.5 小结31-34
• 第3章 柔性轧制成形设备34-42
• 3.1 引言34
• 3.2 柔性轧制成形设备简介34-35
• 3.3 设备关键结构35-37
• 3.3.1 调形机构总成35
• 3.3.2 工作辊总成35-36
• 3.3.3 柔性辊布置36-37
• 3.3.4 数控系统37
• 3.4 实验成形过程37-38
• 3.5 工作辊调形方案38-40
• 3.5.1 调形函数38-39
• 3.5.2 操作方法39-40
• 3.6 实验现象40-41
• 3.6.1 旋转工作辊的振动现象40
• 3.6.2 调形机构的机械间隙40-41
• 3.7 小结41-42
• 第4章 柔性轧制成形件的形状分析与缺陷控制42-56
• 4.1 引言42
• 4.2 成形实验件42-43
• 4.3 实验件测量方案43-45
• 4.3.1 厚度测量法43
• 4.3.2 三维光学扫描法43-45
• 4.4 实验件形状分析45-50
• 4.4.1 参考点选取46
• 4.4.2 实验件连续性分析46-48
• 4.4.3 实验件曲率分析48-50
• 4.5 成形缺陷分析50-51
• 4.6 起皱缺陷的控制51-55
• 4.6.1 中浪缺陷控制51-53
• 4.6.2 边浪缺陷控制53-55
• 4.7 小结55-56
• 第5章 工艺参数对柔性轧制成形的影响56-68
• 5.1 引言56
• 5.2 实验件测量方法56-58
• 5.3 成形速度对柔性轧制成形的影响58-60
• 5.3.1 实验参数设置58-59
• 5.3.2 不同转速的成形实验及结果59-60
• 5.4 板厚对柔性轧制成形的影响60-63
• 5.4.1 等最大减薄量条件下板厚对成形的影响60-62
• 5.4.2 等最大减薄率条件下板厚对成形的影响62-63
• 5.5 板厚对成形件起皱现象的影响63-65
• 5.6 小结65-68
• 第6章 结论68-70
• 参考文献70-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：547209