槽鋼輥彎成型過程模具設(shè)計

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畢業(yè)設(shè)計開題報告學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號：學(xué) 院 、 系 ：專 業(yè) ： 機械設(shè)計制造及其自動化設(shè) 計 題 目 ： 槽鋼輥彎成型過程模具設(shè)計指 導(dǎo) 教 師 : 年月日 畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述一、本課題研究的意義及目的槽鋼屬于經(jīng)濟(jì)型斷面型材，利用這些型材制成的成品件可以減輕重量、降低成本、增強結(jié)構(gòu)的機械性能、并有良好的工藝性，應(yīng)用極為廣泛。輥彎成型是槽鋼的主要成型方法，輥彎成型是通過多道次具有特定輪廓型面的成型軋輥，把卷材或單張板材逐漸地進(jìn)行橫向彎曲以制成特定斷面的金屬型材的工藝方法，是一種節(jié)能、節(jié)材、高效的金屬板料成型新工藝、新技術(shù)。輥彎成型過程是一個復(fù)雜的成型過程，受到很多因素影響。軋輥是板金屬輥彎成型的關(guān)鍵部件，對最后金屬的成型有著至關(guān)重要的影響。因此，槽鋼輥彎成型過程的模具設(shè)計具有很重要的應(yīng)用前景與研究意義。2、本課題國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀2.1 冷彎型鋼具有以下特點：1)鋼材斷面經(jīng)濟(jì)：冷彎型鋼可以生產(chǎn)出各種復(fù)雜的斷面,這是熱軋材無法做到的。它主要通過改變型鋼斷面形狀來提高型鋼剛度，而熱軋型鋼一般以增加斷面面積來提高強度和剛度。同時，由于在冷彎加工中提高了強度，冷彎型鋼與熱軋型鋼相比具有斷面形狀合理、重量輕、機械性能高的優(yōu)點。2)產(chǎn)品質(zhì)量好：由于冷彎鋼以帶鋼為原料，故表面質(zhì)量好。如采用鍍層或有機涂層帶鋼，更具有美觀、耐腐蝕等優(yōu)點。冷彎型鋼的尺寸精度高，可以達(dá)到機加工公差標(biāo)準(zhǔn)的三級精度，比熱軋型鋼好得多。3)能源消耗少、成材率高、金屬損耗少：一般熱軋型鋼從鋼錠到成材需經(jīng)2~3次加熱，而冷彎型鋼可減少1次。節(jié)約煤和金屬資源。4)綜合經(jīng)濟(jì)效益好：由于冷彎型鋼制成的鋼結(jié)構(gòu)輕巧，一般工業(yè)廠房用冷彎型鋼制成的輕鋼結(jié)構(gòu)，其重量只有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)1/9~1/7，可大大減輕基礎(chǔ)的負(fù)荷，使整個工程節(jié)約大量鋼材和水泥，縮短施工周期。5)生產(chǎn)工藝可以延伸：制作冷彎型鋼，在冷彎過程中還可以與其它工藝結(jié)合起來，進(jìn)行深加工。如在冷彎機組中裝置沖孔機、彎曲設(shè)備、沖壓設(shè)備、焊接設(shè)備、涂層設(shè)備等。6)冷彎型鋼比冷沖壓型鋼優(yōu)越：冷彎型鋼可以生產(chǎn)冷沖壓法不能生產(chǎn)的長度及質(zhì)量精度高的鋼材，可減少工序，節(jié)約能耗，提高制成品的合格率。所以冷彎型鋼在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，各國意識到了冷彎型鋼的發(fā)展?jié)摿?，都大量投入資金和精力研究和發(fā)展核心技術(shù)，其中輥子的設(shè)計開發(fā)尤為重要。2.2國外研究現(xiàn)狀英國學(xué)者提出了人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)方法輔助軋輥設(shè)計，該系統(tǒng)提供了63個儲存單元和一種學(xué)習(xí)軋輥模具的方法，該方法是利用先前的設(shè)計指導(dǎo)目前的設(shè)計得出更好的解決方法。再者系統(tǒng)能引導(dǎo)無經(jīng)驗的設(shè)計者作為培訓(xùn)教案學(xué)習(xí)軋輥設(shè)計。德國 Data M 軟件公司開發(fā)了一套軋輥設(shè)計的軟件，能設(shè)計出精確的輥花圖和軋輥模具圖，還能進(jìn)行有限元模擬分析冷彎成型工藝過程。該有限元分析的模型是自動從輥花圖和軋輥模具圖獲取到 Copra?軟件中。德國 UBCEO 軟件公司的 PROFIL 冷彎軋輥設(shè)計軟件，該軟件的目標(biāo)是讓工程師更好、更快、更安全的設(shè)計。并提出了三步質(zhì)量管理理念，分別是產(chǎn)品邊部應(yīng)力的校核、產(chǎn)品應(yīng)力分布分析和計算機有限元模擬分析，保證軋輥設(shè)計的安全性。其主要的功能包括產(chǎn)品圖的繪制、產(chǎn)品展開寬計算、邊部應(yīng)力計算、回彈角計算、輥花圖的自動設(shè)計、軋輥模具的自動設(shè)計、有限元模擬分析、軋輥加工數(shù)據(jù)輸出、圖紙輸出和成本分析等等。2.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國學(xué)者對冷彎成型工藝成型輥設(shè)計的優(yōu)化進(jìn)行了研究，通過反應(yīng)曲面法建立的數(shù)學(xué)模型描述了叫增量成型的影響，輥子半徑對回彈角的影響和最大邊部縱向應(yīng)變。在優(yōu)化的過程中，回彈角和最大邊部縱向應(yīng)變分別的在每個機架中設(shè)置成基本函數(shù)和約束條件。得到的最小的回彈角便會成為最優(yōu)化的成型角度和輥子半徑。北京科技大學(xué)的朱書棟等對冷彎成型的基本理論進(jìn)行了全面的研究，得到了冷彎過程中的四種基本變形方式的應(yīng)力應(yīng)變表達(dá)式和變形功的數(shù)學(xué)表達(dá)式，對槽鋼等輥彎型鋼的設(shè)計和生產(chǎn)有著普遍的指導(dǎo)意義。未來輥彎型鋼生產(chǎn)正在向高效率化、高附加值化、多品種化方向發(fā)展，推動了一系列輥彎新技術(shù)的發(fā)展。虛擬制造技術(shù)逐漸應(yīng)用到輥彎成型過程中。先進(jìn)的系統(tǒng)建模和仿真優(yōu)化技術(shù)已應(yīng)用于輥彎成型中, 并應(yīng)用于動態(tài)模擬輥彎產(chǎn)品的設(shè)計、制造和檢驗的全過程。再加上經(jīng)驗及合理的推理機制，將形成一個完整的輥彎成型專家系統(tǒng)。使冷彎成型走向更加智能化的生產(chǎn)。設(shè)計很重要，但是輥子的材料也很重要。輥子的材料直接影響輥出來的產(chǎn)品。其中產(chǎn)品批量是影響成型輥材料選取的主要因素。最常用的成型輥材料有 GCr15 滾動軸承鋼，45 優(yōu)質(zhì)碳素鋼，Cr12MoV、3Cr2W8V 模具鋼等。當(dāng)生產(chǎn)批量增加時，應(yīng)采用表面硬化、磨光的工具鋼，如 GCr15。這種鋼比高合金工具鋼便宜，而且易于機加工和熱處理。在這種材料的成型輥上鍍一層鉻（25μm ）可減少劃傷并增長重磨返修周期。但同時也要考慮經(jīng)濟(jì)因素，最終選出最佳的材料保證產(chǎn)品的優(yōu)良。參考文獻(xiàn)：[1] 韓飛，劉繼英，艾正清.滾彎成型技術(shù)理論及應(yīng)用研究現(xiàn)狀.塑性工程學(xué)報.2010,17(5): 53-60[2] 張立鵬，周宏宇，劉智沖.冷彎型鋼特點及生產(chǎn)發(fā)展.鍛壓裝備與制造技術(shù).2005，(5): 26-28[3] 姜復(fù)生，袁曉光.我國冷彎型鋼生產(chǎn)的特點及發(fā)展.鋼鐵.2000,35(9):73-77[4] 崔高健，呂相艷，遲正洪.冷彎型鋼成型技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀.機械制造.2005,43(494):41-44[5] 劉廣慶，林圣光.國內(nèi)外冷彎型鋼的發(fā)展概況.鋼鐵研究所.29-35[6] 桂步青.冷彎型鋼的發(fā)展趨勢.上海銅鐵工藝技術(shù)研究所.92(8):2-7[7] 徐向義.現(xiàn)代輥式冷彎成型生產(chǎn)技術(shù)的新發(fā)展.鋼管.1995,(3):16-20[8] 趙永娟，孫華東.輥彎成型工藝分析及優(yōu)化方法研究.機械管理開發(fā).2007， （6）:5-6[9] 王大齊.輥彎成型新工藝.上海金屬.1995,18（1）:30-33[10]高祖光.加熱輥彎成型技術(shù).焊管.2000,23（2）:22-27[11]羅曉亮，于中奇，曾國.高強鋼輥彎回彈的有限元分析.塑性工程學(xué)報.2008，15（5）:83-86[12]王曉斌.基于 ANYSY 槽鋼輥彎成型過程有限元分析.機電信息.2011,(18):163-164[13]劉向東，王成軒.影響冷彎型槽鋼成型輥上最大壓力因素綜合分析.淮海工學(xué)院學(xué)報.1993(1):2-5[14]林時憲，國外冷彎型鋼.冶金工業(yè)出版社.1984,1-5[15]李冰.輥彎成型過程模擬.碩士學(xué)士論文.鞍山科技大學(xué)[16]胡勝德，羅維，胡群等.連續(xù)輥彎過程模擬研究.武漢科技大學(xué)學(xué)報.2010,35(5):468-472畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：一、本課題要研究或解決的問題1、了解了解并掌握輥彎成型過程理論2、對槽鋼輥彎成型過程各道次進(jìn)行模具設(shè)計3、對模具可靠性進(jìn)行分析二、擬采用的研究手段（途徑）1、搜集資料綜合，了解并掌握輥彎成型過程理論2、運用 solidworks 軟件及搜集到的資料進(jìn)行總和、分析，對槽鋼輥彎成型過程各道次進(jìn)行模具設(shè)計3、運用疲勞強度理論，對模具進(jìn)行可靠性分析