学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

锥形穿孔过程工艺优化及数值分析

作　者: 罗伟
导　师: 陈恩平；杜凤山
学　校: 燕山大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 无缝钢管锥形辊穿孔机有限元法轧制力正交试验法仿真
分类号: TG335.71
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 84次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

穿孔机穿孔是生产无缝钢管的第一道变形工序,故穿孔工艺的优劣直接影响着毛管乃至成品管的质量。由于穿孔变形过程颇为复杂,受力情况很难得到准确分析,实际工作中,人们往往依靠经验或借鉴同类机组来选取穿孔过程的参数,所以很难较准确地把若干个参数调整好,进而也很难确保穿孔过程能够处于最佳状态。所以,如何能够较准确地选取穿孔机穿孔工艺参数组合进而改进和优化穿孔工艺,为穿孔机性能的发挥创造最佳条件就具有非常重要的理论价值及实践意义。本文首先以某钢管厂一具有代表性的锥形辊穿孔机的实际尺寸为参照,运用三维软件Pro/Engineer对该穿孔机建立几何模型,采用正交试验法排列多种工况的数值模拟方案,通过DEFORM-3D软件对每种工况建立穿孔过程的三维刚塑性有限元模型,并进行有限元模拟仿真;其次本文研究了锥形辊穿孔机工艺参数(顶伸量、辗轧角、送进角、导距)分别对毛管外径、壁厚、椭圆度,以及轧制力、轧制力矩、顶头轴向力的影响规律,并分析各参数影响力的显著性顺序;然后依据影响规律,利用正交优化方法获得最优工艺参数组合方案,达到优化穿孔工艺的目的;最后运用优化方案对穿孔机穿孔过程进行有限元模拟,分析了轧件在穿孔过程中的金属流动规律,应力、应变的分布,以及穿孔机轧制力、轧制力矩的变化规律。与生产实际相比,有限元模拟较为准确,优化结果较为理想,对穿孔机的设计、工艺参数的选取以及现场生产具有较大的指导价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 前言  9
  1.2 国内外无缝钢管生产概况  9-10
  1.3 现代无缝钢管生产工序概述  10-11
  1.4 国内外斜轧穿孔研究概况  11-13
  1.5 锥形辊穿孔机的优点  13-15
  1.6 本文研究意义及内容  15-17
    1.6.1 本文研究意义  15-16
    1.6.2 本文主要研究的内容  16-17
第2章斜轧穿孔的相关原理  17-34
  2.1 斜轧穿孔简介  17-19
    2.1.1 斜轧变形特点  17
    2.1.2 斜轧穿孔机工作流程  17-18
    2.1.3 斜轧穿孔时金属变形过程  18-19
  2.2 斜轧穿孔的基本原理  19-30
    2.2.1 斜轧穿孔过程的运动学  19-24
    2.2.2 斜轧穿孔力能参数的计算  24-30
  2.3 刚塑性有限元基本理论  30-33
    2.3.1 刚塑性有限元基本假设  31
    2.3.2 塑性力学基本方程  31-33
  2.4 本章小结  33-34
第3章锥形穿孔过程有限元模型的建立  34-46
  3.1 前言  34
  3.2 建模的工具和方法简介  34-38
    3.2.1 Pro/Engineer 简介  34
    3.2.2 有限元软件DEFORM 简介  34-36
    3.2.3 正交试验法简介  36-38
  3.3 几何模型的建立  38-40
  3.4 模拟方案的制定  40-41
    3.4.1 确定模拟试验因素及其水平  40-41
    3.4.2 模拟方案  41
  3.5 物理模型的建立  41-45
    3.5.1 基本假设  42
    3.5.2 模型建立过程  42-45
  3.6 本章小结  45-46
第4章锥形穿孔过程工艺的优化  46-64
  4.1 有限元模拟结果和计算结果的比较  46-48
  4.2 四个工艺参数对穿孔机力能参数的影响  48-53
    4.2.1 四个工艺参数对轧制力的影响  48-50
    4.2.2 四个工艺参数对轧制力矩的影响  50-51
    4.2.3 四个工艺参数对顶头轴向力的影响  51-53
  4.3 四个工艺参数对毛管尺寸精度的影响  53-60
    4.3.1 四个工艺参数对毛管外径的影响  55-57
    4.3.2 四个工艺参数对毛管外径椭圆度的影响  57-58
    4.3.3 四个工艺参数对毛管壁厚的影响  58-60
  4.4 穿孔机工艺参数的正交优化  60-63
    4.4.1 目标函数的确定  60
    4.4.2 工艺参数的优化  60-61
    4.4.3 优化结果比较  61-63
  4.5 本章小结  63-64
第5章工艺优化后穿孔过程的数值分析  64-72
  5.1 轧件金属流动规律的分析  64-65
  5.2 轧件的应力场分析  65-68
  5.3 轧件的应变场分析  68-69
  5.4 穿孔机力能参数的分析  69-71
  5.5 本章小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-77
攻读硕士学位期间承担的科研任务与成果  77-78
致谢  78-79
作者简介  79

锥形穿孔过程工艺优化及数值分析

内容摘要

全文目录

相似论文