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剪切工艺参数对液压滚切剪剪切质量的影响机理研究

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剪切工艺参数对液压滚切剪剪切质量的影响机理研究

作者：王文硕太原科技大学

学位级别：硕士

不锈钢板具有良好的耐腐蚀性、耐高温性、韧性高等优点,被广泛应用在建筑、核电、医疗等领域,然而不锈钢具有抗拉强度大、延伸率高等特性,属于典型的难加工材料。在使用液压滚切剪剪切加工不锈钢板时存在剪切力大、易粘刀等问题,特别是... 详细信息

不锈钢板具有良好的耐腐蚀性、耐高温性、韧性高等优点,被广泛应用在建筑、核电、医疗等领域,然而不锈钢具有抗拉强度大、延伸率高等特性,属于典型的难加工材料。在使用液压滚切剪剪切加工不锈钢板时存在剪切力大、易粘刀等问题,特别是剪切厚度大的不锈钢板时更容易出现断面质量缺陷甚至无法剪断等问题,为提高不锈钢板的剪切断面质量需要对剪切工艺参数做进一步的优化。首先,本文以液压滚切剪及辅助支撑装置为研究对象,从液压滚切剪的基本结构、剪切原理、钢板断裂机理及剪切断面缺陷出发,分析不同钢板约束形式对剪切的影响;结合生产实际提出一种辅助支撑装置优化剪切方法,通过辅助支撑装置施加向上的反顶力,使钢板剪切区域形成较好的三向压应力状态来提高钢板剪切质量;对优化后的剪切模型进行受力及应力分布状态理论分析,探究剪切工艺参数对剪切过程的影响;建立剪切力几何模型并对剪切力公式进行理论推导。其次,使用有限元软件DEFORM-2D/3D建立液压滚切剪剪切模型并模拟剪切的全过程,得出反顶力及其他剪切工艺参数对钢板内部应力应变分布的影响,探究出反顶力作用位置及数值大小、剪切间隙、剪切速度对剪切过程、剪切力和剪切断面质量的影响规律,确定出最佳的参数选取,即反顶力作用位置应尽可能远离剪刃并采用适当的反顶力数值,剪切间隙为板厚的6%,剪切速度在100mm/s～125mm/s之间,可以有效提高不锈钢板的剪切断面质量,减小对剪切力的影响。最后,通过现场剪切试验对仿真断面质量及剪切力数值进行验证,证明了仿真结果的可靠性;通过对比分析钢板在切头切尾两种工况下的液压缸压力和位移曲线以及实际剪切断面,发现适当增加反顶力对不锈钢板剪切断面质量有着较好的提升。通过理论分析与仿真试验研究表明,液压滚切剪的剪切工艺参数对剪切过程有着很大的影响,将反顶力引入液压滚切剪剪切过程可以有效提高剪切区域的静水压应力数值,为优化不锈钢板的剪切断面质量提供了新的理念。

关键词：液压滚切剪反顶力剪切工艺参数剪切断面质量

液压滚切剪在不同剪切速度下剪切过程数值模拟与实验研究

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塑性工程学报 2016年第5期23卷 209-215页

作者：张丽英贾增耀苏俭华楚志兵杨彦龙太重煤机有限公司太原030032 太原科技大学材料科学与工程学院太原030024

运用DEFORM-3D软件,模拟了液压滚切剪上剪刃的剪切速度分别为50mm·s^(-1)、75mm·s^(-1)、100mm·s^(-1)、125mm·s^(-1)、150mm·s^(-1)、175mm·s^(-1)情况下的剪切过程,分析了剪切速度对剪切后的钢板断面质量、剪切力及剪切后钢板... 详细信息

运用DEFORM-3D软件,模拟了液压滚切剪上剪刃的剪切速度分别为50mm·s^(-1)、75mm·s^(-1)、100mm·s^(-1)、125mm·s^(-1)、150mm·s^(-1)、175mm·s^(-1)情况下的剪切过程,分析了剪切速度对剪切后的钢板断面质量、剪切力及剪切后钢板应力分布的影响,并通过现场实验设定不同的剪切速度对钢板进行剪切,模拟和实验的结果一致,表明当剪切速度在50mm·s^(-1)~100mm·s^(-1)时剪切后的钢板断面质量随剪切速度的增加而越来越好,等效应力的分布情况从比较不规则分散的状态变为均匀集中的状态,当剪切速度在125mm·s^(-1)~175mm·s^(-1)时剪切质量随剪切速度的增加而越来越差,等效应力的分布开始变得不均匀,此外,随着剪切速度的增加剪切钢板所需的剪切力随之增加,其主要原因是剪切速度与钢板的变形抗力成正比,但其增加的幅度不是很大。若仅从剪切速度角度考虑,在其他条件不变的前提下最佳剪切速度为100mm·s^(-1)。

关键词：液压滚切剪剪切速度等效应力剪切断面质量剪切力

上剪刃几何参数及剪切速度对剪切过程影响的研究

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上剪刃几何参数及剪切速度对剪切过程影响的研究

作者：聂静良太原科技大学

学位级别：硕士

金属板的剪切是板料成形和材料加工中非常重要的工序之一。在滚切剪剪切过程中,金属板的剪切变形与断裂的过程是一个比较复杂的过程,其变形主要集中于剪刃刀尖附近较小的区域。金属板的滚切剪剪切是集多种学科为一体的综合问题,不仅涉... 详细信息

金属板的剪切是板料成形和材料加工中非常重要的工序之一。在滚切剪剪切过程中,金属板的剪切变形与断裂的过程是一个比较复杂的过程,其变形主要集中于剪刃刀尖附近较小的区域。金属板的滚切剪剪切是集多种学科为一体的综合问题,不仅涉及到理论力学、塑性加工力学、材料科学、振动力学和断裂与损伤等学科,而且影响金属板剪切断裂的因素也很多,如金属板材的变形、材料本身的性能(包括微观组织成份、表面粗糙度以及组织均匀性等)和剪切工艺参数(上剪刃几何参数、剪切速度、剪切温度、摩擦系数等)。目前,在金属板的滚动剪切断裂过程中,往往由于剪切速度选择上的不合理而导致剪切后的钢板质量差、工作效率低,而且上剪刃的磨损给实际钢板的生产过程也带来了很多的困扰。因此,研究上剪刃几何参数和剪切速度的调整对金属板剪切过程中应力分布情况、剪切断面质量和剪切力变化规律等方面的影响具有至关重要的意义。本课题依托于山西省基础研究计划项目,针对目前国内常用金属板在滚切剪剪切过程中存在的剪刃磨损破坏、剪切断面质量差及高能耗等问题,通过对滚切剪设备的剪切原理和剪切工艺参数进行理论分析,优化了上剪刃几何参数,并提出了一种带有上剪刃几何参数的高速滚切剪剪切方法。从理论力学分析的角度推导了滚切剪在不同阶段下剪切力的计算公式,通过运用DEFORM-3D非线性有限元软件,模拟仿真了滚切剪的剪切过程,并分析了上剪刃几何参数和剪切速度对中厚金属板在剪切过程中等效应力分布、剪切力变化规律及剪切断面质量的影响。最后,通过理论分析和数值模拟进行了上剪刃几何参数优化的高速滚切剪剪切实验,为合理选择主要剪切参数中的上剪刃几何参数和剪切速度提供了理论依据。

关键词：上剪刃几何参数剪切速度有限元等效应力剪切断面质量剪切力

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铸造起重机一字形减速器起升机构电机计算

山西冶金 2017年第4期40卷 36-37页

作者：马强太原重工股份有限公司技术中心起重所山西太原030024

介绍了采用一字型减速器电动机布置在最外侧结构型式的铸造起重机主起升机构电动机功率的二种计算方法。通过二种计算方法的比较,为每种计算方法寻找各自适合的用途。

关键词：圆盘剪优化改进剪切力剪切断面质量

不同侧向间隙下圆盘剪剪切数值模拟与实验研究

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重型机械 2017年第3期 29-33页

作者：方长锦楚志兵魏栋宝钢工程技术集团有限公司上海201900 太原科技大学重型机械教育部工程研究中心山西太原030024

以Q235钢为例,运用DEFORM-3D软件,模拟了圆盘剪上下剪刃的侧向间隙分别为0.5mm、1 mm、1.5 mm、2 mm情况下的剪切20 mm厚钢板过程,分析了不同侧向间隙对剪切后的剪切力、钢板断面质量及剪切后钢板应力分布的影响,模拟结果表明过大和过... 详细信息

以Q235钢为例,运用DEFORM-3D软件,模拟了圆盘剪上下剪刃的侧向间隙分别为0.5mm、1 mm、1.5 mm、2 mm情况下的剪切20 mm厚钢板过程,分析了不同侧向间隙对剪切后的剪切力、钢板断面质量及剪切后钢板应力分布的影响,模拟结果表明过大和过小的侧向间隙会增大剪切力、造成应力分布不均匀并对剪切断面质量有不利的影响,得出了在剪切20 mm厚钢板时最佳侧向间隙为1 mm,并通过现场设定侧向间隙为1 mm对钢板进行剪切,实验结果表明当侧向间隙为1 mm时剪切后的钢板断面质量良好,证明了有限元模拟结果及侧向间隙对剪切过程影响规律的准确性。

关键词：圆盘剪侧向间隙剪切力剪切断面质量

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金属板高速剪切断裂数值模拟的研究

重型机械 2015年第4期 48-52页

作者：聂静良李玉贵徐玉蕊太原科技大学重型机械教育部工程研究中心山西太原030024

针对目前国内常用金属板在剪切过程中剪切效率低、剪切断面质量差及高能耗等问题,提出了一种带有上剪刃几何参数的高速滚切剪剪切方法。重点分析了该种剪切方法对等效剪切应力分布、剪切断面质量和剪切力的影响,并利用DEFORM-3D有限元... 详细信息

针对目前国内常用金属板在剪切过程中剪切效率低、剪切断面质量差及高能耗等问题,提出了一种带有上剪刃几何参数的高速滚切剪剪切方法。重点分析了该种剪切方法对等效剪切应力分布、剪切断面质量和剪切力的影响,并利用DEFORM-3D有限元软件对金属板高速剪切的断裂过程进行了数值模拟研究。模拟结果表明,优化后的高速剪切可以使等效剪切应力比较均匀地分布于剪切区域,并获得了良好的钢板剪切断面质量;与普通滚切剪进行对比,其最大剪切力在切入阶段和滚切阶段均有一定程度的减小,实现了节能剪切的目的。

关键词：上剪刃几何参数高速滚切剪剪切方法等效应力分布剪切断面质量剪切力