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冷弯轧辊设计与工艺参数优化的研究

冷弯轧辊设计与工艺参数优化的研究

作者：叶奔武汉科技大学

学位级别：硕士

冷弯型钢用途广泛,其在生产中具有周期短、品种多、批量小的特点。国内大多数冷弯工厂都是通过手工计算和使用AutoCAD作图来进行辊花和轧辊设计,耗费了大量时间,无法满足试制周期短的要求。由于品种多,经常要对新产品进行开发,在这个过... 详细信息

冷弯型钢用途广泛,其在生产中具有周期短、品种多、批量小的特点。国内大多数冷弯工厂都是通过手工计算和使用AutoCAD作图来进行辊花和轧辊设计,耗费了大量时间,无法满足试制周期短的要求。由于品种多,经常要对新产品进行开发,在这个过程中采用尝试法成功率低,开发成本高。因此开发一套软件,能使辊花和配辊设计自动化,仿真设计工艺并对其进行评估,对具体产品的成型工艺参数进行优化,对冷弯设计具有重要的意义。基于这样的背景,本文提出了冷弯设计CAD软件的试研制工作,主要研究内容包括以下方面:首先介绍冷弯型钢生产的基本特点和研究现状,分析工艺CAD的要求,完成待开发软件的需求分析;对当前的各种CAD软件和有限元仿真软件优缺点进行分析,选择使用SolidWorks进行二次开发和ABAQUS进行有限元仿真及优化有较大优越性;然后,分析辊花的传统设计方法,对辊花图程序设计中的难点进行了深入的分析,选择最优的设计理论,运用VBA语言对辊花设计模块进行开发,提出分为二个模块的思想,自创体素分析法避开了计算机图形学的繁琐内容并使任意形状的产品设计成为现实;分析探讨轧辊CAD设计中的难点,深入分析了轧辊分辊片,设置互锁及挡边,设立侧辊的问题,运用VBA对轧辊设计进行软件编制;接着,用一个不等边角钢实例对使用软件建立有限元模型作了深入说明,并对冷弯成型有限元仿真的技术要点作了探讨,从避免发生缺陷,保证成型精度等多种角度对设计方案进行了评估;对当前的各种冷弯优化理论进行介绍,然后对冷弯成型优化进行分析,使用正交设计法设计虚拟试验,建立纵向应变等的数学模型,提出在垂直轧制方向的截面内取一系列节点并评估其在单位长度上的纵向应变差值的方法,确定在保证成型质量的前提下追求道次数最少为优化目标;用不等边内卷边Z型钢成型的实例对如何使用优化方法作了说明,对关键的弯角和轧辊直径等工艺参数进行了优化,得到了最优的生产工艺;最后对论文作总结和展望待完善的方面。本文采用VBA语言基于Solidworks二次开发对冷弯CAD软件进行了研制,设置四个功能模块,其中评估设计方案和优化具体产品的成型工艺参数两个功能为当前市场软件所没有。使用本设计软件,可以大量减少人工设计工作,指导新型冷弯产品的开发,改进现有生产工艺,降低成本。

关键词：冷弯型钢 CAD SolidWorks二次开发 ABAQUS 辊花设计有限元仿真优化正交设计轧辊设计成型缺陷

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轧辊设计的专业软件系统

钢管 2006年第5期35卷 62-62页

作者：张立

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钢丝轧头机轧辊的设计和制作

特殊钢 1984年第6期 37-40页

作者：梁方兴首钢特殊钢技术室

本文主要介绍钢丝轧头机轧辊设计时有关数据的选择及在加工制作时应注意的几个问题。前言拉拔钢丝时为了能顺利地把钢丝穿进模子孔中,要把钢丝头部放在两个旋转方向相反、带有特殊孔型辊子间往复轧制,以获得延伸,减少直径尺寸。因此钢... 详细信息

本文主要介绍钢丝轧头机轧辊设计时有关数据的选择及在加工制作时应注意的几个问题。前言拉拔钢丝时为了能顺利地把钢丝穿进模子孔中,要把钢丝头部放在两个旋转方向相反、带有特殊孔型辊子间往复轧制,以获得延伸,减少直径尺寸。因此钢丝轧头机的轧辊设计和制做质量,直接关系着钢丝的拉拔。好的轧头机轧辊可以把钢丝端部轧得锥

关键词：轧辊辊身轧辊设计最大直径钢丝轧头

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直缝焊管轧辊计算机辅助设计软件

轧钢 1986年第4期 14-21页

作者：周珉刘爱军首钢机械厂

前言焊管轧辊参数设计是直缝焊管生产中的重要环节。用手工计算轧辊参数,不但工作量大,而且设计的轧辊参数往往因人而异,致使轧辊厂很难根据钢管的规格和机组形式生产标准化、系列化的轧辊,因而不利于产品质量的提高和缩短加工周期。

关键词：轧辊设计辊型设计 CAD TR 成型辊挤压辊孔型设计定径机架直缝焊管

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轧钢机轧辊直径的优化设计

工程科学学报 1981年第4期 71-84页

作者：康贵信邹家祥北京钢铁学院冶金机械教研室

利用非线性规划的方法,提出了轧钢机轧辊直径的设计计算的新方法。对轧钢机电子计算机辅助设计,提供了基本结构参数的模型及回归公式。

关键词：轧辊直径轧钢机轧机轧制压力轧制力工作辊直径轧辊设计辊系变形优化设计

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按滚动直径设计单径轧辊初探

焊管 1991年第1期14卷 26-29页

作者：王振玉

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轧辊变形对环件精度的影响及其补偿

锻压技术 1999年第2期24卷 39-41页

作者：华林赵仲治武汉汽车工业大学

分析了环件轧制中轧辊变形及其对环件精度的影响规律，提出了补偿轧辊变形改善环件精度的两种方法，并用于汽车齿轮锻件轧制生产。

关键词：环件轧制尺寸精度精度补偿轧辊设计轧辊变形

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铝合金圆管冷弯成形生产线设计

轻合金加工技术 2018年第3期46卷 37-40页

作者：奚建胜湖北汽车工业学院材料科学与工程学院湖北十堰442002

根据企业提供的产品和技术要求,规划了铝合金圆管冷弯成形生产线的总体布局,设计了决定焊接质量和稳定性的导向挤压装置;通过计算确定了成形机架的数量和带料宽度;应用参数化技术设计了辊花图和轧辊,显著降低其他规格产品轧辊设计的时... 详细信息

根据企业提供的产品和技术要求,规划了铝合金圆管冷弯成形生产线的总体布局,设计了决定焊接质量和稳定性的导向挤压装置;通过计算确定了成形机架的数量和带料宽度;应用参数化技术设计了辊花图和轧辊,显著降低其他规格产品轧辊设计的时间。所设计生产线结构合理,已用于实际生产。

关键词：铝合金圆管冷弯成形生产线设计轧辊设计

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开发中的冷弯成形新技术

锻压技术 2012年第1期37卷 6-9页

作者：晏培杰韩静涛王会凤北京科技大学材料学院北京100083

冷弯成形具有成本低、可加工复杂截面的型材等优点,所成形的冷弯件在汽车、家具和建筑等领域的应用逐年增长。近年来,随着汽车行业对工件轻量化和安全性要求的不断提高,具有独特的高生产效率、高成材率优点的改进冷弯成形新工艺应运而... 详细信息

冷弯成形具有成本低、可加工复杂截面的型材等优点,所成形的冷弯件在汽车、家具和建筑等领域的应用逐年增长。近年来,随着汽车行业对工件轻量化和安全性要求的不断提高,具有独特的高生产效率、高成材率优点的改进冷弯成形新工艺应运而生。本文主要介绍了最新研究的5种冷弯成形工艺,包括三维成形技术、非等厚辊弯成形技术、分枝辊弯成形技术、局部加热成形技术、热辊弯成形技术。前3种新冷弯成形工艺充分利用冷弯成形中逐道次成形的工艺特点,丰富了冷弯件的截面形状,打破了冷弯件的等截面、等厚度的固有概念。剩下两种新冷弯成形工艺直接改变了冷弯成形工艺在常温下成形的传统概念,使高强钢材料在冷弯成形工艺中应用范围扩大。

关键词：冷弯成形轧辊设计轻量化