整型工艺对辊弯成形产品精度的影响研究

作     者：邢刚 

作者单位：北方工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韩飞

授予年度：2024年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：辊弯成形 产品精度 回弹 整型 

摘      要：随着辊弯成形工艺的不断发展,市场对成形产品的质量要求也越来越高。首先,整型是提高辊弯成形产品精度的重要手段之一,然而关于整型工艺对产品精度的影响研究较少。其次,借鉴矫直原理设计了反复弯曲方案,为提高产品精度提供了新的解决方案。 本文以QSTE700板材V型件为主要研究对象,采用理论分析、试验和有限元仿真方法对辊弯成形过程进行了深入研究。设计了相应的成形工艺,通过利用Abaqus有限元仿真软件对V型件的成形过程进行有限元模拟。本文的主要研究内容和结论如下: (1)基于辊弯成形原理,设计了成形后整型和过程中整型两种方案,分析了不同整型方案对辊弯成形成型件产品精度的影响。对不同整型方案下辊弯成形过程中的成形力、扭矩、应力应变进行了分析,揭示了整型对辊弯成形产品精度的影响机理。结果表明:整型可以降低型材的残余应力,并降低端头效应对成形件精度的影响。随着成形角度的增加,对回弹的影响也增加,整型工艺对其影响越大。成形后整型次数对产品精度的影响随成形角度的增加而增加;过程中整型对产品精度的影响本质上取决于成形后整型是否对成形的角度有影响。 (2)借鉴矫直原理,设计了不同的反复弯曲方案,分析了不同反复弯曲方案下板材受力、应力应变,以及对产品精度的影响原因。结果表明:回弯后整型对回弹的影响随着回弯角度的增加呈现先增大后减小的趋势。在回弯8°时回弹量最小,但会产生弯角区的应力集中现象。回弯后过弯会导致弯角区与边部成形角度的差异过大,使得边部实际成形角度大于目标角度。过弯后回弯最后整型,在增加边部限位后,弯角区与边部角度差别不大,并且可以显著提高产品精度。 (3)针对辊弯成形过弯角度优化,引入了闭环反馈控制理论。相较于试错法,闭环迭代的次数大大减少。运用该理论对成形15°型材的轧辊进行优化,使用优化后的轧辊模型得到的仿真结果成形精度已经满足生产要求。V型件成形角度以及弯角区R值与理论值相差很小,证明了其有效性。这为辊弯成形过弯轧辊设计提供了一条新的途径。