630 智能車刀刃磨機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計【CAD圖+文獻(xiàn)翻譯+PPT+說明書】
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(本科畢業(yè)設(shè)計論文)
畢業(yè)設(shè)計（論文）外文資料翻譯
附件：1.外文原文2.外文資料翻譯譯文
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壓氣機葉片輥軋模具型腔自動化建模關(guān)鍵技術(shù)的研究
摘要
為實現(xiàn)高效、連續(xù)制造的三維（3D）鈑金件，一種新的成形方法，曲面柔性軋制成形，研究了。該方法只需要兩個整體柔性輥成形工具。在形成過程中，在軋制方向不均勻延伸率和彎曲變形在厚度方向上同時出現(xiàn)，并最終形成三維曲面零件。在這項工作中，基本原理和表面柔性軋制形成機理研究。一種計算橫向曲率半徑的弧形羅利斯提出的方法，而采用動態(tài)顯式有限元分析驗證其可行性。實驗裝置的研制和成形進(jìn)行了實驗。典型的三維零件包括凸，馬鞍面件已獲得。有限元模型，建立了柔性滾動表面形成如減少，速度參數(shù)的影響，彎曲半徑和摩擦表面形貌分析。形成的偏差分析研究包括形狀誤差和厚度變化的影響。結(jié)果表明，所形成的表面相當(dāng)接近的標(biāo)準(zhǔn)之一；零件的逐漸變化的厚度在小范圍內(nèi)，保持。實驗測量成形件的成形精度的影響。結(jié)果表明，精度高，并與仿真結(jié)果一致。
關(guān)鍵詞：模具，型腔，輥軋，建模
1.簡介
三維（3D）鈑金件廣泛用于民用和軍事領(lǐng)域由于其特殊的功能，如重量輕和良好的應(yīng)力狀態(tài)。模具成型是一種傳統(tǒng)的方式形成的零件，具有生產(chǎn)效率高的優(yōu)點，為大規(guī)模生產(chǎn)精度和一致性，適應(yīng)。然而，三維表面的產(chǎn)品多樣化、小批量的趨勢越來越明顯的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。針對船體板的三維曲面零件成形，山下山川（1988）做了一個柔性滾彎試驗裝置。柔性輥是由許多短卷沿軸和萬向節(jié)機構(gòu)連接。在成形過程中，柔性輥形狀的彎曲輪廓與許多分段直線，與彎輥的函數(shù)的金屬片導(dǎo)致的三維曲面零件的形式。這種裝置的輥是不連續(xù)的，總體平穩(wěn)差，制作效果不理想的形成。增量成形的連續(xù)制造方法，它適用于小批量生產(chǎn)的低成本。如何過，以形成所需要的產(chǎn)品的時間是比較長的，由當(dāng)?shù)氐睦煲鸬暮穸葢?yīng)變非常大。
為了克服這些問題，Yoon和楊（2003）提出用“增量的輥彎成型過程，繼承的優(yōu)勢，對漸進(jìn)成形過程和輥軋成形過程。該方法使用一個移動輥設(shè)置為一個成形工具制造雙彎曲的金屬板。卷組由一個電機驅(qū)動的中心輥和兩對上下支承輥的球軸承。由于彎曲發(fā)生在局部接觸區(qū)上下中心輥，輥套需要運動線時，整個地區(qū)是在成型過程中產(chǎn)生的變形。因此，增量輥形成生產(chǎn)力相對低。為了提高成形效率，基姆等人。（2008）改變了增量冷彎成型，用多輥套安裝在一個線性陣列–線陣卷集的形式（LARS）。每個軋輥套分為驅(qū)動輥在中央行和剩余的閑置的拉爾斯。在金屬板的橫向彎曲是由上、下輥套的結(jié)構(gòu)和縱向彎曲是由驅(qū)動輥在中央行和一對空排輥。輥的中央陣列驅(qū)動金屬板的旋轉(zhuǎn)移動雙彎曲板的使用之間的摩擦輥和板形成的。墊片等。（2010）評估由Lars過程產(chǎn)生的質(zhì)量的板，發(fā)現(xiàn)它是更有效地制造一雙彎曲板通過形狀以提高所形成的板的質(zhì)量。一雙彎板可以形成只有一個過程是通過使用。然而，金屬片是由個體的離散輥在沿徑向方向不能擺動壓Lars過程。因此，所形成的部分的橫向輪廓可能缺乏非常光滑。Li et al.2007）分析和COM相比普通柔性成形方法，提出了表面連續(xù)形成方法基于柔性滾彎過程。該工藝采用連續(xù)柔性輥ASA成形工具與板彎曲，在縱向和橫向方向同時。隨著柔性輥旋轉(zhuǎn)，金屬薄片飼料連續(xù)塑性變形。提出了連續(xù)成型方法在軋制過程中的彎曲輥的使用。該方法采用積分，光滑柔軟的卷作為一個成形工具，取決于一個方向彎曲變形和不均勻的伸在其他方向來實現(xiàn)三維形成。在前人工作的基礎(chǔ)上，本文探討了在零件的形狀變化的影響減少，當(dāng)柔性輥弧形的數(shù)值模擬手段，分析了形狀誤差和厚度分布通過偏差分析以得到普遍和實用的軋輥半徑的計算和板形控制方法。軋制技術(shù)是金屬成形過程中，金屬股票經(jīng)過一對輥和旋轉(zhuǎn)輥拉板他們中間的摩擦。軋制力使板材的塑性變形。柔性軋制工藝采用表面積分柔性輥成形工具并得到非均勻輥縫控制輥型。不同的金屬部件可以用軋輥的旋轉(zhuǎn)下形成的綜合效應(yīng)的軋制力和摩擦。由于表面柔性軋制過程只需兩卷的裝置簡單，易于管理，可以不斷靈活制造三維零件.
2.表面柔性軋制
2.1 表面柔性軋制的基本原理
表面柔性軋制關(guān)鍵成形零件表面柔性軋制成形的基本原理是整體柔性輥和調(diào)形單元如圖1所示。柔性輥產(chǎn)生彎曲曲率在垂直于軋制方向的橫向方向的剖面形狀的非均勻，輥縫（圖1）。巖石擴展引起的非均勻的間隙的過程中帶來的沿軋制方向的曲率。在聯(lián)合的橫向彎曲變形和縱向非均勻延伸的影響，板是在圖變形沿軋制方向的方向和連續(xù)傳輸，利用軋制力和輥與金屬板之間的摩擦。表面的一種柔性軋制成形過程示意圖如圖1所示。幾種調(diào)形單元設(shè)置在卷根據(jù)成形精度的要求。單位調(diào)整和保持輥形狀與上、下輥之間的間隙，保證繞坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)。卷徑是盡可能以利于彎曲曲率小的調(diào)整。軋輥材料具有良好的彈性和強，他們是在一個自由的國家，也可以直接繞曲軸與小撓度彎曲調(diào)整單元約束下的轉(zhuǎn)動。輥間隙由軋輥輥型，其最重要的特點是不均勻的。這種差距的影響下，在厚度方向的板的壓縮變形是在同一截面不同，導(dǎo)致不同的縱向延伸量。表面柔性軋制的關(guān)鍵技術(shù)和多調(diào)整柔性輥結(jié)構(gòu)控制設(shè)計。三維的鈑金零件形狀和尺寸不同如果將獲得的彎曲輪廓的柔性輥與輥縫分布發(fā)生了變化。
2.2
表面柔性軋制成形過程中形成的機制，橫向彎曲，厚度變薄，剖面擴展發(fā)生。該剖面擴展名不同點輥縫分布的不均勻性。即使伸長導(dǎo)致垂直彎曲的彎曲變形了由于材料的連續(xù)性存在的情況下，如圖2所示的聯(lián)合國。
2.3
弧形外觀分析彎曲輥輥縫分布的不同將導(dǎo)致不同的縱伸長狀態(tài)的板，最終影響金屬板的整體成形。輥縫分布取決于柔性輥形狀，即在形態(tài)，輥彎曲形式。根據(jù)幾何參數(shù)和還原特性，不同形式的上下輥可以繪制輪廓曲線，如圓弧，雙曲線和拋物線函數(shù)，反比例函數(shù)。李等人。（2013）提出的方法來調(diào)整工作輥的形狀為圓弧形的原因，它是方便的近似求解和調(diào)節(jié)輥的形狀為計算和生產(chǎn)也有。這項工作進(jìn)一步組織和優(yōu)化它解決規(guī)制輕松的問題。在這種情況下，間隙分布的兩個圓弧兩個非同心不同在一定長度范圍半徑圓之間的空間。凸曲面方程可以表示如下：
如圖3所示，在生殖道感染的部分的橫向半徑，R1上輥半徑，（0，b）是上輥的中心坐標(biāo)，r2is下輥半徑，（0，?B）為中心將下輥和（x，y），是部分的邊緣當(dāng)前的表面點的坐標(biāo)。水平軸的橫向和縱向板厚方向.連接點和圓心，線的相交點上輥軸（x1，y1）和在點與下輥軸（X2，Y2）。為了簡化計算，所形成的部分的回彈效應(yīng)是在下面的分析中忽略了。
上輥中心坐標(biāo)：
(2)
連接部分的中心和邊緣點的直線的斜率：
圖3 形成凸面輥彎弧形狀
圖4 表面柔性軋制實驗裝置
本線與上輥軸和方程 x21 + [mx1 + R ? (R1 + b)]2 ? R21 = 0 (4)
本線與下輥軸和方程：x22 + [mx2 + R ? (R2 ? b) ? R22] = 0 (5)
邊緣之間的距離的點上下輥： (x1 ? x2)2 + (y1 ? y2)2 ? 2r ? t = 0 (6)
替代的軋制壓最大值和求解方程以上組合，上下輥半徑時。半徑值是一個表面柔性軋制的關(guān)鍵參數(shù)，數(shù)值模擬和三維金屬板材的實際生產(chǎn)任務(wù)需要完成的研究.
3 實驗和數(shù)值模擬研究
3.1 調(diào)查
實驗調(diào)查一個小型化的裝置，如圖4所示，該裝置參數(shù)列于表1。有兩個柔性輥和每一個
3.2 數(shù)值模擬
數(shù)值模擬表面柔性軋制是一個復(fù)雜的塑性成形過程的大變形，幾何非線性，材料非線性和接觸非線性，所以顯式動力分析軟件ABAQUS / Explicit中已被應(yīng)用到模擬的形成過程。對于表面柔性軋制板，一些地區(qū)被壓，導(dǎo)致厚度變薄，縱伸；在厚度方向上的應(yīng)力和應(yīng)變的分布在整個板料成形的影響，所以必須有一些節(jié)點和單元厚度方向的原因，是我們選擇固體元素創(chuàng)建有限元模型。八節(jié)點非協(xié)調(diào)模式的線性磚，c3d8i給出非常準(zhǔn)確率的結(jié)果，在一個較小的元素的失真情況下的位移和應(yīng)力，得到幾乎相同的結(jié)果，對彎曲問題的同時，計算成本顯著降低二次元件。因此，c3d8i適合表面柔性軋制分析
在模擬過程中采用兩個柔性輥是符合實際的實驗條件。金屬板的材料是1008鋼（ASTM）和性能如表2所示。在最大試驗力100千牛電子拉力試驗機進(jìn)行拉伸試驗和單軸應(yīng)力與ASTM 1008應(yīng)變曲線如圖5所示。
板的尺寸為200毫米，120毫米，1毫米和××材料，是各向同性彈性–塑料。柔性輥直徑為5毫米和離散剛體。假定，為了節(jié)省計算資源，半有限元模型是用做的模擬。該模型如圖6所示。
為了模擬仿真過程柔性輥旋轉(zhuǎn)，卷必須分成若干段。每個段是一個圓柱體和繞自身軸線。真正的柔性輥轉(zhuǎn)速約3弧度/秒。如果這個速度進(jìn)行模擬，計算時間會很長，結(jié)果圖不容易收斂，所以它需要提高轉(zhuǎn)速的卷。如果速度太高，結(jié)果是窮人的可靠性。經(jīng)過幾次嘗試，速度為30弧度/秒。
圖5 ASTM 1008單軸應(yīng)力應(yīng)變曲線。
定義在ABAQUS/Explicit軟件交互，我們需要確認(rèn)的相互作用類型，包括一般的接觸，面面接觸，接觸，等代聯(lián)系艾萊依的優(yōu)勢是，它允許定義接觸很簡單。特別是，我們只需要指定接觸算法和影響面接觸簡單；軟件本身可以確定相互作用面自動對它們的類型較少的限制。因此，輥和板之間的接觸為代艾萊依聯(lián)系。關(guān)于互動性的定義，湯恩的計算模型正常行為需要被分配。刑罰的摩擦公式一直沿用前因為表面時，應(yīng)該堅持，他們在一個彈性滑動許可方式。在這種情況下，滑動的大小是有限的彈性滑動和軟件會及執(zhí)行狀況不斷的懲罰約束的大小。根據(jù)工程經(jīng)驗，鋼柔鋼之間的摩擦系數(shù)為0.1–0.2和在這個模擬過程中的研究中，0.2被選?！昂笳哂病苯佑|是選擇以確保兩個表面時，正常壓力為零或負(fù)的相互作用過程中的分離。應(yīng)力應(yīng)變分布–凸和馬鞍面件的最大軋制時減少0.02毫米在圖7所示。本研究的重點不應(yīng)力和應(yīng)變的討論，所以這一點上，在這里就不詳細(xì)說明了
3.3 結(jié)果和討論
每個節(jié)點坐標(biāo)在形成的部分提取的中間面和點云是根據(jù)坐標(biāo)形；三維表面是由利用逆向工程的云層后，模擬。比較測量的表面上形成的基礎(chǔ)上，得到表面柔性軋制參數(shù)。在第一部分討論了系數(shù)所形成的部分的形狀形成的影響，其中的參數(shù)包括減少，速度，卷板成形半徑和摩擦。然后，形成表面柔性軋制的影響進(jìn)行了研究，包括形狀誤差和厚度變化分析。最后，實驗結(jié)果顯示和分析，以及仿真和實驗發(fā)現(xiàn)之間的協(xié)議。
3.3.1 減少還原的影響
還原是一個重要的參數(shù)，因為不同的減少導(dǎo)致不同的軋制力和變形量的影響，最終。當(dāng)零件具有相似目的的看臺，不同變形量有明顯影響的表面形狀。
圖8顯示測量中心曲線沿縱向方向（X軸）和橫向方向（Y軸）不同的變形量。采樣點的z坐標(biāo)測量的表面上形成的。橫向目標(biāo)半徑是五百毫米，D是軋制變形如圖8所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，縱向中心線的曲率逐漸增加隨著還原所示圖的增量。8A，這意味著所形成的部分的縱向彎曲變形敏感。同樣，實測數(shù)據(jù)表明，圖8b的橫向中心線的曲率特征逐漸增加的減少伴隨著增加，這意味著減少對部分滾動奇怪的形狀的影響。如圖8所示，紅色固體通告指目標(biāo)圓弧的半徑為500毫米。可以看出，橫向曲率接近目標(biāo)時降低0.02毫米。雖然柔性輥形變化不大的減少的變化，但相比減少的影響，主要影響因素是后者。
圖6。表面柔性軋制有限元模型。
在成形過程中的降低而增加，在厚度方向上，導(dǎo)致不均勻的塑性伸長的增加在軋制方向變形的加劇，所以縱向曲率增大。隨著減速，在橫向目標(biāo)曲率不變的情況下，實用效果增強，從而增加同樣的橫向曲率。仿真結(jié)果與實驗結(jié)果一致，如圖所示圖9
3.3.2 速度的影響
成形速度是最重要的參數(shù)之一，表面柔性軋制。圖10顯示了在不同成形速度所形成的部分的變化。縱向（X軸）和橫向（y軸）的曲率降低時形成的旋轉(zhuǎn)速度增加，但橫向不明顯減少。
不同的形成速度會導(dǎo)致不同的變形抗力。速度越高，越性，較小的變形量如圖10A所示，一個更高的速度導(dǎo)致一個較小的縱向彎曲。對于橫向曲率，它是用卷主要涉及廣泛延伸的形狀。軋輥的彎曲引起廣泛的推廣更加困難，所以橫向曲率減小一點。橫向曲率是非常接近的目標(biāo)之一，所圖10B。
圖7 數(shù)值模擬的結(jié)果（一）等效應(yīng)力分布；（b）等效塑性應(yīng)變分布
圖9 實驗結(jié)果在降低而增加
3.3.3彎曲半徑的影響
工作輥的彎曲半徑對橫向影響很大（Y軸）也施加一定的影響曲率和縱向（X軸）。如圖所示的11a，剖面曲率變大，隨著彎曲半徑的增加，橫向曲率的變化趨勢是縱向如圖11b所示相反
圖11彎曲半徑的影響所形成的部分的形狀（一）縱向中心線的對比；（b）的橫向中心線的對比。
不同的彎曲半徑導(dǎo)致不同的還原點間，并最終影響縱向延伸。當(dāng)曲率較大，縱向延伸的差異較小，在每一個點。在相同的中心的情況下減少（縱向擴展），一個不伸展的差異導(dǎo)致了較小的力，限制變形的影響。相反，一個更大的伸展差異原因?qū)χ行淖冃屋^強的抑制，使較小的曲率。對于橫向的，更大的彎曲曲率的工作輥將限制所形成的部分的形狀和變形后，一個更大的橫向曲率、y出現(xiàn)。同樣，如圖11b所示，成形件的橫向曲率接近目標(biāo)。
3.3.4 摩擦的影響
摩擦在柔性軋制過程中也起著重要的作用。不同摩擦系數(shù)將造成一定的形體變化的組成部分。如圖12所示，縱向圖（X軸）和橫向（y軸）的曲率減小摩擦系數(shù)增加摩擦對成形件的形狀的影響，如與成形速度。即，當(dāng)摩擦增加，變形程度和變形阻力增加變得困難。如圖12A所示，當(dāng)摩擦系數(shù)的增加而增加，抗力和變形量減少，這可以通過更大的縱向半徑反映。對于橫薩爾，摩擦的增加使得廣泛推廣困難。因此，由于摩擦力增大，橫向曲率減?。▓D12b），但它是有點不同的目標(biāo)。
3.3.5 形狀誤差
做一個擬合曲線的形狀是盡可能接近到軋制中心線沿軋制方向形成一個形狀盡可能的橫向支持文件弧。使用后者曲線掃過前一個，一個標(biāo)準(zhǔn)的3D表面出現(xiàn)。應(yīng)用本標(biāo)準(zhǔn)的表面和一個接收模擬過程中進(jìn)行偏差分析，其表面形狀誤差獲得靈活的。板的尺寸為200毫米120毫米1毫米××剛性目標(biāo)時，曲率半徑為500毫米，最大變形量為0.03毫米，凸表面偏差不再是2毫米如圖13a所示；馬鞍面不超過1.4毫米，如圖13b顯示的表面形成。柔性軋制表面形狀誤差都比較小，這意味著構(gòu)造的表面是非常接近的標(biāo)準(zhǔn)之一，效果良好。
有許多復(fù)雜的形狀誤差等原因，形成的部分的不同的彈簧背輥形調(diào)整誤差。為了減少回彈的影響，更多的道具埃羅爾形狀和間隙的設(shè)計應(yīng)以補償回彈或微調(diào)形成過程中的變化。此外，軋制參數(shù)設(shè)置不當(dāng)也會導(dǎo)致錯誤。例如，定期條紋圖如圖13所示，沿縱向方向的不連續(xù)的彎曲輥時，模擬工作正在進(jìn)行。條紋不影響橫向彎曲的趨勢。此外，在實際的制造過程中，該卷積分和連續(xù)板是更廣泛的比用模擬，所以上面將有缺陷存在。
通過三維雙目視覺測量系統(tǒng)測定了成形零件的成形精度分析和。結(jié)果表明，兩者的凸表面形成的誤差小，與仿真結(jié)果一致。
圖13。所形成的部分的形狀誤差（一）凸面部分；（b）鞍座表面一部分。
圖14 所形成的部分的厚度的變化（一）凸面部分；（b）鞍座表面的一部分。
于這項研究沒有提供這個功能。在某些情況下，變形后的厚度可以通過遠(yuǎn)程的上部和下部表面節(jié)點之間。當(dāng)節(jié)點的位錯發(fā)生，厚度和距離之間的誤差大。在這項工作中，偏差分析已作為研究厚度變化及進(jìn)行上下表面之間的手段可以考慮變形后的厚度。在逆向軟件，偏差值的點的參考和測量表面之間的距離。該參考表面的法線就在第一點和與測得的表面在后一點。由于上下表面具有相同的變化趨勢，相當(dāng)接近的厚度不同的偏差分布，就像形狀誤差分析方法。它是合理的，偏差為代表的厚度厚度分析。偏差值小，這意味著厚度小。同樣，厚大而偏差大。該模型參數(shù)的形狀誤差模型相同的。對成形件的厚度有變化和凸面部分的變化小于0.05毫米，如圖14a顯示；馬鞍面部分的變化不超過0.09毫米所示圖14B。
圖15 實驗結(jié)果
對于凸表面，厚度在沿軋制方向的中心很小，而雙方的大所示圖14a。為馬鞍面，在該中心的厚度沿軋制方向的大，而雙方都是小如圖14b。雖然存在厚度變化，變化量很小，難以觀察到的變化。這也表明，表面的柔性軋制是一種形式的聯(lián)合國甚至壓縮變形的積累過程。
一系列的實驗已經(jīng)在表面的柔性軋制設(shè)備執(zhí)行如圖4所示。代表性的結(jié)果凸和馬鞍面件如圖15所示。實驗材料是1008鋼（ASTM）。凸曲面零件毛坯尺寸為150毫米×400毫米，厚度為1毫米；120毫米的×160毫米，厚度為1毫米。完成顯示由表面柔性軋制形成的三維曲面零件的效果好。
（1） 的基本原理，形成機理和表面特性進(jìn)行了柔性軋制。原理是利用形柔性輥成形工具使金屬板形成。具體的方法是設(shè)置在柔性輥調(diào)整單位和力的表面部分飼料和塑性變形連續(xù)輥的旋轉(zhuǎn)。表面柔性軋制線的形成，形成區(qū)域是大的和成型效率高比點成形特點。
（2） 有關(guān)于表面柔性軋制的兩個基本條件；一是柔性輥可繞自身軸線彎曲時撓度小，軋輥間隙的分布是不均勻的第二人，否則只有變厚度的板或?qū)⑿纬珊穸染鶆虻母住?
（3） 形成的部分的形狀主要取決于不均勻的厚度變薄，橫向彎曲變形。如果對輥縫中部比兩側(cè)，一個凸表面會形成，并在對比的馬鞍表面將形成?？v向和橫向曲率隨最大變形量增加。
（4） 當(dāng)卷弧形，半徑可以計算，該方法已被驗證的數(shù)值模擬。仿真結(jié)果表明，形狀誤差和厚度的變化都很小，和成形效果好。
（5） 表面的柔性軋制設(shè)備已開發(fā)和典型成形實驗已經(jīng)完成。成形零件的表面光滑細(xì)膩，驗證了利用曲面柔性軋制形成三維曲面零件是可行的、實用的。
4 結(jié)論
結(jié)論整體彈性輥軋制技術(shù)的結(jié)合，一種表面形成方法的基礎(chǔ)上的橫向彎曲和不均勻變形提出了。表面柔性軋制使鈑金制造簡單，靈活和低成本。許多不同的三維曲面零件可以產(chǎn)生只是一機無需昂貴的模具使用。因此，預(yù)計該方法在三維零件的制造領(lǐng)域，如船舶適用，移動和壓力容器。本研究探討了彎輥時，軋輥半徑圓弧的方法。該方法仿真的基礎(chǔ)上，對輥形調(diào)節(jié)供應(yīng)。仿真及實驗完成顯示。
致謝
作者要感謝由中國國家自然科學(xué)基金會提供資金支持（no.51275202）
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