槽钢辊弯成型过程模具设计

毕业设计开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院 、 系 ：专 业 ： 机械设计制造及其自动化设 计 题 目 ： 槽钢辊弯成型过程模具设计指 导 教 师 : 年月日 毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：文 献 综 述一、本课题研究的意义及目的槽钢属于经济型断面型材，利用这些型材制成的成品件可以减轻重量、降低成本、增强结构的机械性能、并有良好的工艺性，应用极为广泛。辊弯成型是槽钢的主要成型方法，辊弯成型是通过多道次具有特定轮廓型面的成型轧辊，把卷材或单张板材逐渐地进行横向弯曲以制成特定断面的金属型材的工艺方法，是一种节能、节材、高效的金属板料成型新工艺、新技术。辊弯成型过程是一个复杂的成型过程，受到很多因素影响。轧辊是板金属辊弯成型的关键部件，对最后金属的成型有着至关重要的影响。因此，槽钢辊弯成型过程的模具设计具有很重要的应用前景与研究意义。2、本课题国内外的研究现状2.1 冷弯型钢具有以下特点：1)钢材断面经济：冷弯型钢可以生产出各种复杂的断面,这是热轧材无法做到的。它主要通过改变型钢断面形状来提高型钢刚度，而热轧型钢一般以增加断面面积来提高强度和刚度。同时，由于在冷弯加工中提高了强度，冷弯型钢与热轧型钢相比具有断面形状合理、重量轻、机械性能高的优点。2)产品质量好：由于冷弯钢以带钢为原料，故表面质量好。如采用镀层或有机涂层带钢，更具有美观、耐腐蚀等优点。冷弯型钢的尺寸精度高，可以达到机加工公差标准的三级精度，比热轧型钢好得多。3)能源消耗少、成材率高、金属损耗少：一般热轧型钢从钢锭到成材需经23次加热，而冷弯型钢可减少1次。节约煤和金属资源。4)综合经济效益好：由于冷弯型钢制成的钢结构轻巧，一般工业厂房用冷弯型钢制成的轻钢结构，其重量只有钢筋混凝土结构1/91/7，可大大减轻基础的负荷，使整个工程节约大量钢材和水泥，缩短施工周期。5)生产工艺可以延伸：制作冷弯型钢，在冷弯过程中还可以与其它工艺结合起来，进行深加工。如在冷弯机组中装置冲孔机、弯曲设备、冲压设备、焊接设备、涂层设备等。6)冷弯型钢比冷冲压型钢优越：冷弯型钢可以生产冷冲压法不能生产的长度及质量精度高的钢材，可减少工序，节约能耗，提高制成品的合格率。所以冷弯型钢在各个领域得到广泛应用，各国意识到了冷弯型钢的发展潜力，都大量投入资金和精力研究和发展核心技术，其中辊子的设计开发尤为重要。2.2国外研究现状英国学者提出了人工神经元网络方法辅助轧辊设计，该系统提供了63个储存单元和一种学习轧辊模具的方法，该方法是利用先前的设计指导目前的设计得出更好的解决方法。再者系统能引导无经验的设计者作为培训教案学习轧辊设计。德国 Data M 软件公司开发了一套轧辊设计的软件，能设计出精确的辊花图和轧辊模具图，还能进行有限元模拟分析冷弯成型工艺过程。该有限元分析的模型是自动从辊花图和轧辊模具图获取到 Copra®软件中。德国 UBCEO 软件公司的 PROFIL 冷弯轧辊设计软件，该软件的目标是让工程师更好、更快、更安全的设计。并提出了三步质量管理理念，分别是产品边部应力的校核、产品应力分布分析和计算机有限元模拟分析，保证轧辊设计的安全性。其主要的功能包括产品图的绘制、产品展开宽计算、边部应力计算、回弹角计算、辊花图的自动设计、轧辊模具的自动设计、有限元模拟分析、轧辊加工数据输出、图纸输出和成本分析等等。2.3 国内研究现状我国学者对冷弯成型工艺成型辊设计的优化进行了研究，通过反应曲面法建立的数学模型描述了叫增量成型的影响，辊子半径对回弹角的影响和最大边部纵向应变。在优化的过程中，回弹角和最大边部纵向应变分别的在每个机架中设置成基本函数和约束条件。得到的最小的回弹角便会成为最优化的成型角度和辊子半径。北京科技大学的朱书栋等对冷弯成型的基本理论进行了全面的研究，得到了冷弯过程中的四种基本变形方式的应力应变表达式和变形功的数学表达式，对槽钢等辊弯型钢的设计和生产有着普遍的指导意义。未来辊弯型钢生产正在向高效率化、高附加值化、多品种化方向发展，推动了一系列辊弯新技术的发展。虚拟制造技术逐渐应用到辊弯成型过程中。先进的系统建模和仿真优化技术已应用于辊弯成型中, 并应用于动态模拟辊弯产品的设计、制造和检验的全过程。再加上经验及合理的推理机制，将形成一个完整的辊弯成型专家系统。使冷弯成型走向更加智能化的生产。设计很重要，但是辊子的材料也很重要。辊子的材料直接影响辊出来的产品。其中产品批量是影响成型辊材料选取的主要因素。最常用的成型辊材料有 GCr15 滚动轴承钢，45 优质碳素钢，Cr12MoV、3Cr2W8V 模具钢等。当生产批量增加时，应采用表面硬化、磨光的工具钢，如 GCr15。这种钢比高合金工具钢便宜，而且易于机加工和热处理。在这种材料的成型辊上镀一层铬（25m ）可减少划伤并增长重磨返修周期。但同时也要考虑经济因素，最终选出最佳的材料保证产品的优良。参考文献：1 韩飞，刘继英，艾正清.滚弯成型技术理论及应用研究现状.塑性工程学报.2010,17(5): 53-602 张立鹏，周宏宇，刘智冲.冷弯型钢特点及生产发展.锻压装备与制造技术.2005，(5): 26-283 姜复生，袁晓光.我国冷弯型钢生产的特点及发展.钢铁.2000,35(9):73-774 崔高健，吕相艳，迟正洪.冷弯型钢成型技术的发展现状.机械制造.2005,43(494):41-445 刘广庆，林圣光.国内外冷弯型钢的发展概况.钢铁研究所.29-356 桂步青.冷弯型钢的发展趋势.上海铜铁工艺技术研究所.92(8):2-77 徐向义.现代辊式冷弯成型生产技术的新发展.钢管.1995,(3):16-208 赵永娟，孙华东.辊弯成型工艺分析及优化方法研究.机械管理开发.2007， （6）:5-69 王大齐.辊弯成型新工艺.上海金属.1995,18（1）:30-3310高祖光.加热辊弯成型技术.焊管.2000,23（2）:22-2711罗晓亮，于中奇，曾国.高强钢辊弯回弹的有限元分析.塑性工程学报.2008，15（5）:83-8612王晓斌.基于 ANYSY 槽钢辊弯成型过程有限元分析.机电信息.2011,(18):163-16413刘向东，王成轩.影响冷弯型槽钢成型辊上最大压力因素综合分析.淮海工学院学报.1993(1):2-514林时宪，国外冷弯型钢.冶金工业出版社.1984,1-515李冰.辊弯成型过程模拟.硕士学士论文.鞍山科技大学16胡胜德，罗维，胡群等.连续辊弯过程模拟研究.武汉科技大学学报.2010,35(5):468-472毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、本课题要研究或解决的问题1、了解了解并掌握辊弯成型过程理论2、对槽钢辊弯成型过程各道次进行模具设计3、对模具可靠性进行分析二、拟采用的研究手段（途径）1、搜集资料综合，了解并掌握辊弯成型过程理论2、运用 solidworks 软件及搜集到的资料进行总和、分析，对槽钢辊弯成型过程各道次进行模具设计3、运用疲劳强度理论，对模具进行可靠性分析