基于搓轧变形的板料可控连续弯曲成形规律研究

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有曲率板材或管状工件在车辆、采矿、建筑等各行各业中都有大量使用，但常规的卷板加工工艺存在一定缺陷，如弯曲后板材回弹较大、需要对工艺直边进行预弯或切除、无法在一次工序中加工出连续可控曲率的板材（如椭圆形、S形等）。本文受到平板轧制过程中板料翘曲缺陷现象的启发，利用轧制过程中由于轧制条件不对称而引发的翘曲的工艺现象，提出了一种基于搓轧变形机制的板料可控连续弯曲变形方法。通过在加工过程中实时控制成形辊异步率和压下率等工艺参数，实现板料弯曲曲率的主动连续控制，进而可以在一道工序中得到变曲率或定曲率的管状件或薄板工件。本文中主要对该加工工艺的板料弯曲变形规律进行研究，为其后续卷板工艺过程中选定参数提供指导并为其推广使用奠定基础。首先采用塑性有限元仿真，验证了基于搓轧变形机制的板料连续弯曲成形加工工艺的合理性并对弯曲变形规律进行了初探。建立了合理的搓轧变形弯曲有限元模型，通过有限元数值模拟初步分析了板材曲率半径与异速率和压下率的关系，以及搓轧卷圆的成形载荷。为了进一步研究基于搓轧变形机制的板料连续弯曲成形规律，开发了搓轧弯曲试验机。利用该试验机进行了弯曲成形试验研究。试验结果表明，压下率和异速率是搓轧连续弯曲成形工艺中最主要的两个可控工艺参数，对板料弯曲程度的影响最为明显。为了使成形过程更加稳定、成形效果更加良好，应当在成形极限点（曲率半径最小点）左侧选取异速率和压下率参数。通过合理选取并控制以上工艺参数，可以实现任意连续变化曲率（加工范围内）弯曲板状工件的加工。两刚性辊的辊径比和板料初始厚度在搓轧连续弯曲工艺中对板料弯曲程度的影响相对较小。因此，这两个变量不适于作为控制弯曲曲率的工艺参数，而可以选取作为补偿变量。将有限元数值模拟结果与试验结果进行对比，证明了有限元模型以及参数选择的基本合理。

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作者
吕梦柔;
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作者单位

天津大学;

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授予单位天津大学;
学科机械工程
授予学位硕士
导师姓名何柏岩;
年度 2017
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类刀具、磨料、磨具、夹具、模具和手工具;
关键词
变形; 板料; 连续弯曲;

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