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钢卷包装用外铁护圈自动成形系统关键技术和开发

收藏本文 2024-03-31 点赞:22737 浏览:98858 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:社会的发展和市场需求的不断提高,冶金行业越来越卷材的包装质量与效率。钢卷包装的自动化不仅可以提高包装效率、提升产品质量,可以降低企业成本。外铁护圈在线自动化加工是实现包装自动化的关键之一,但我国在这的研究还比较少。外铁护圈安装在钢卷端部外圈边沿,在钢卷的起吊、运输、储存中保护钢卷免受损伤,最大保护钢卷的原有质量。外铁护圈的生产加工在常温下,属于冷弯塑性成形加工的范畴,但塑性成形工艺的影响因素甚多,有些因素如摩擦与润滑、变形中的本构关系等机理尚未被人们完全认识和掌握,因而使得外铁护圈自动成形系统极具研究价值。在分析研究国内外冷弯成形技术的工艺特点和外铁护圈成形加工工艺原理的基础上,外铁护圈自动成形系统的布置方案,并确定其关键技术为直角辊弯成形和波浪边辊弯成形。金属板带的冷弯成形理论,对外铁护圈自动成形系统的关键技术了结构设计,并运用大型非线性有限元分析软件ABAQUS对直角辊弯成形和波浪边辊弯成形了有限元数值模拟,优化辊弯成形工艺参数。在直角辊弯成形阶段研究了成形道次、每道次成形角度、成形辊间距和板带厚度等参数对护圈成形质量的影响;在波浪边辊弯成形阶段研究了三种不同的主成形辊布置方案、辅助成形辊的结构布置和板带厚度对成形质量的影响,并对外铁护圈的弹性回弹了仿真分析。有限元数值模拟和matlab曲线拟合,研究总结出外铁护圈成形直径与成形参数(波浪边主成形辊的重叠量、辅助成形辊的位移量)之间的关系曲线表达式。有限元仿真分析结果,研制了外铁护圈自动成形系统,并利用样机了试验验证,试验结果与理论分析基本一致。对整个课题的工作回顾和总结,并对课题研究方向了展望。关键词:外铁护圈论文自动成形论文辊弯成形论文ABAQUS论文有限元分析论文

    摘要4-5

    ABSTRACT5-10

    章 绪论10-17

    1.1 引言10-11

    1.2 选题依据及课题来源11-12

    1.3 论文研究的主要内容12-13

    1.4 冷弯成形技术的特点及发展历程13-15

    1.4.1 冷弯成形技术的特点13

    1.4.2 冷弯成形技术发展历程13-14

    1.4.3 我国冷弯成形技术现状及发展趋势14-15

    1.5 外铁护圈制造技术现状分析15-17

    章 外铁护圈自动成形系统关键技术分析与研究17-28

    2.1 主要技术参数17-18

    2.2 外铁护圈成形工艺与布置方案18-19

    2.3 直角辊弯成形工艺设计19-23

    2.3.1 直角辊弯成形道次的确定19-21

    2.3.2 直角辊弯成形弯曲角度的确定21-22

    2.3.3 成形辊直径的确定22

    2.3.4 成形辊防回弹角度确定22-23

    2.4 波浪边辊弯成形工艺设计与优化23-27

    2.4.1 波浪边辊弯成形工艺设计思路23-24

    2.4.2 波浪边辊弯成形主成形辊设计24-26

    2.4.3 波浪边辅助成形辊的优化设计26-27

    2.5 小结27-28

    章 外铁护圈辊弯成形有限元数值模拟28-70

    3.1 金属板带辊弯成形的有限元基本原理28-36

    3.1.1 有限单元法简介28-29

    3.1.2 非线性的弹塑性有限元原理29-32

    3.1.3 几何非线性的弹塑性有限元原理32-33

    3.1.4 边界条件非线性的弹塑性有限元原理33-35

    3.1.5 板带成形模拟有限元积分算法35-36

    3.2 ABAQUS有限元分析软件简介36-37

    3.3 金属板带辊弯成形分析37-38

    3.4 有限元模型的建立38-43

    3.4.1 直角辊弯成形辊模型的建立38-39

    3.4.2 波浪边辊弯成形模型的建立39-40

    3.4.3 金属板带的模型建立40-42

    3.4.4 成形辊的刚性化42

    3.4.5 初始夹送辊的建立42-43

    3.5 约束、载荷、初始条件及接触界面的处理43-47

    3.5.1 约束条件的处理43

    3.5.2 载荷和初始条件的处理43

    3.5.3 接触的处理43-45

    3.5.4 准静态分析45-47

    3.6 直角辊弯成形有限元模拟与结果分析47-59

    3.6.1 直角辊弯成形有限元结果分析48-52

    3.6.2 工艺参数对直角辊弯成形的影响52-59

    3.7 波浪边辊弯成形有限元模拟与结果分析59-69

    3.7.1 主成形辊方案选择与优化59-63

    3.7.2 成形辊参数与护圈成形直径关系63-66

    3.7.3 板带厚度对波浪边辊弯成形质量的影响66-69

    3.8 小结69-70

    章 外铁护圈辊弯成形回弹数值模拟70-81

    4.1 金属板带回弹量变形分析70-71

    4.2 回弹模拟算法和求解71-72

    4.3 回弹模拟精度的影响因素72

    4.4 直角辊弯成形影响因素回弹变形分析72-77

    4.4.1 成形角度对回弹的影响72-74

    4.4.2 成形道次对回弹的影响74-75

    4.4.3 成形辊间距对回弹的影响75-76

    4.4.4 板带厚度对回弹的影响76-77

    4.5 波浪边辊弯成形影响因素回弹变形分析77-80

    4.5.1 成形辊参数与护圈成形直径关系77-80

    4.5.2 板带厚度对波浪边辊弯成形的影响80

    4.6 小结80-81

    第五章 外铁护圈自动成形系统的开发与试验研究81-87

    5.1 外铁护圈自动成形系统的开发81-83

    5.1.1 外铁护圈成形系统81-82

    5.1.2 试验样机的加工制造82-83

    5.2 外铁护圈的试加工与结果分析83-86

    5.2.1 护圈成形直径与成形参数关系83-86

    5.2.2 结果分析与误差来源86

    5.3 小结86-87

    第六章 论文与前景展望87-89

    6.1 论文87

    6.2 前景展望87-89

    参考目录89-92

    致谢92-93

    在学期间发表的学术论文和参加科研情况93

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