学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

滚切剪剪刃间隙调整理论与实验研究

作　者: 范飞
导　师: 李玉贵
学　校: 太原科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 滚切剪剪刃间隙有限元剪切力
分类号: TG333.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 27次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

剪切是板材加工中的重要工序之一。剪切变形是一个非常复杂的过程,其变形大而且集中在剪刃间隙及其附近的很小的区域,不但涉及弹性力学、塑性力学、金属物理和损伤与断裂、计算方法等多个学科,而且属于材料、几何以及边界条件多重非线性问题。因此,对其变形机理的研究非常重要且非常困难。在生产过程中,常常因为剪刃间隙选择不当导致剪出的钢板塌边、毛刺太高、出现二次剪切面等剪切缺陷,不仅影响剪切断面质量,同时还影响了刀片的使用寿命,严重影响板材加工的正常生产。目前,钢铁加工企业主要采用经验值来调整剪刃间隙,这种方法仅适用于某一种或几种钢种,范围狭小,且调整精度不高,给实际生产带来了很大的麻烦,同时也增加生产成本。因此研究剪刃侧向间隙的调整和剪切区板材的应力应变规律、工艺参数和材料性能参数对板材变形和断面的影响规律具有重要的意义。本课题的研究不仅具有很高的理论价值,同时在实践上对正确设计和使用设备,合理制定剪切工艺和正确设计剪切设备,提高剪切效率和质量,降低生产成本乃至环境保护等各个方面都具有重要意义。本文以山西省回国留学人员科研项目为依托,采用理论分析、有限元数值模拟和工艺实验三种方法相结合的方式,对滚切剪剪切加工过程中板材内部应力应变分布情况和几种主要参数对剪切断面质量的影响进行了研究和讨论。从理论的角度建立一个滚切剪剪剪刃间隙的数学模型,通过理论推导得出一个滚切剪剪刃间隙公式,并通过某大型钢厂实验数据对公式进行修正。同时借助于ANSYS有限元分析软件建立有限元分析模型,并采用显式动力学有限元算法对模拟了滚切剪剪切加工过程,从而得到了得到了钢板的应力-应变变化,剪切后钢板宽度方向的塑性应变分布和剪切过程中的剪切力变化规律,分析各个剪切参数对剪切力的影响。最后通过剪切实验,验证有限元模拟分析结果与剪刃间隙公式的正确性。全文针对滚切剪技术的发展现状,对剪切理论进行研究并推导出了剪刃间隙的公式,为滚切剪装备的国产化和解决剪切过程中剪切断面质量低的问题提供了帮助。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-10
第一章绪论  10-20
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 剪切技术的发展现状  11-15
    1.2.1 剪切设备的发展  11-14
    1.2.2 国内外剪切技术的研究概况  14-15
  1.3 提高剪切断面质量的理论及方法的研究概况  15-18
    1.3.1 剪切机构改善剪切断面的研究概况  15-16
    1.3.2 剪切理论改善剪切断面的研究概况  16-18
  1.4 本文的研究目的、内容及意义  18-20
    1.4.1 研究目的  18
    1.4.2 研究内容  18-19
    1.4.3 研究意义  19-20
第二章滚切剪剪切原理  20-28
  2.1 引言  20
  2.2 滚切剪设备的结构组成  20-21
  2.3 滚切剪的剪切原理  21-22
    2.3.1 压入阶段  21-22
    2.3.2 滚动剪切阶段  22
    2.3.3 切离阶段  22
  2.4 滚切剪的基本参数  22-26
    2.4.1 上剪刃圆弧度  22-23
    2.4.2 上剪刃行程和剪刃开口度  23-24
    2.4.3 刀钝半径  24-25
    2.4.4 侧向间隙c  25-26
    2.4.5 剪切速度  26
  2.5 本章小结  26-28
第三章剪切间隙公式的理论推导  28-46
  3.1 引言  28
  3.2 剪切过程微观分析  28-30
    3.2.1 弹性变形阶段  28-29
    3.2.2 塑性变形阶段  29
    3.2.3 断裂分析阶段  29
    3.2.4 剪切变形时的应力状态分析  29-30
  3.3 剪切切断面分析  30-32
    3.3.1 钢板边部和头部塌边及毛刺过高  30-31
    3.3.2 钢板边部及头部出现二次剪切面  31
    3.3.3 剪切断面区域分析  31-32
  3.4 剪刃间隙分析  32-33
    3.4.1 间隙对断面质量的影响  32
    3.4.2 间隙对尺寸精度的影响  32-33
    3.4.3 间隙对剪切力的影响  33
    3.4.4 间隙对剪切刀具寿命的影响  33
  3.5 滚切剪上下剪刃间隙公式的理论推导  33-37
  3.6 滚切剪剪刃间隙的实验研究  37-43
    3.6.1 实测钢板厚度与上下剪刃间隙的关系  37-38
    3.6.2 钢板强度与上下剪刃侧向间隙的关系  38-40
    3.6.3 剪刃间隙与剪切温度的关系  40-41
    3.6.4 剪刃间隙与剪切吨位的关系  41-43
  3.7 滚切剪上下剪刃间隙理论公式的修正  43
  3.8 本章小结  43-46
第四章剪切过程的有限元模拟分析  46-62
  4.1 引言  46
  4.2 数值模拟的理论基础  46-48
    4.2.1 材料的屈服准则的选取  46-47
    4.2.2 增量形式的弹塑性本构关系  47-48
    4.2.3 断裂准则的选取  48
  4.3 剪切过程有限元模型的建立  48-53
    4.3.1 模型的简化  48-49
    4.3.2 单元类型的选择  49
    4.3.3 材料模型的选择  49-50
    4.3.4 网格的划分  50-51
    4.3.5 接触的处理  51-52
    4.3.6 载荷与约束条件的加载  52-53
  4.4 结果分析  53-54
    4.4.1 钢板的断裂过程  53-54
    4.4.2 剪切过程中的剪切力变化  54
  4.5 剪刃间隙影响因素分析  54-60
    4.5.1 剪切角对剪切力和滑板压力的影响  54-56
    4.5.2 刀钝半径对剪切力的影响  56-57
    4.5.3 剪刃间隙对剪切力和剪切侧向力的影响  57-58
    4.5.4 剪切速度对剪切力的影响  58-59
    4.5.5 压板力对剪切力影响  59-60
  4.6 本章小结  60-62
第五章滚切剪侧向间隙的实验验证与分析  62-75
  5.1 引言  62
  5.2 实验目的与意义  62
    5.2.1 实验目的  62
    5.2.2 实验意义  62
  5.3 实验原理  62-63
  5.4 实验设备及仪器  63-64
    5.4.1 实验设备  63
    5.4.2 实验仪器  63-64
    5.4.3 实验材料  64
  5.5 实验步骤  64-66
    5.5.1 贴片与联接电路  64-65
    5.5.2 标定数据  65
    5.5.3 剪切方案  65
    5.5.4 测试信号的记录与断面质量的评定  65-66
  5.6 剪切力曲线的实验标定与测试  66-68
    5.6.1 标定曲线  66-67
    5.6.2 剪切力的测试  67-68
  5.7 实验数据采集与分析  68-73
    5.7.1 钢板的剪切过程中分析  68-70
    5.7.2 剪切断面结果的采集与分析  70-72
    5.7.3 实测剪切力结果分析  72-73
  5.8 剪切力的实验值与数值模拟结果的比较  73-74
  5.9 本章小结  74-75
结论  75-77
参考文献  77-80
致谢  80-81
攻读学位期间发表的学术论文  81-82

滚切剪剪刃间隙调整理论与实验研究

内容摘要

全文目录

相似论文