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矩形钢丝成形工艺及优化研究

作　者: 武大鹏
导　师: 陈文琳
学　校: 合肥工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 矩形钢丝工艺设计组合法成形有限元模拟工艺优化
分类号: TG356.46
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

异形钢丝在纺织、汽车、机械等方面有广泛的应用。矩形钢丝是异形钢丝的一种,传统的成形方法是采用固定模拉拔成形矩形钢丝,但成形时存在如周边圆角充不满,模具周边磨损不均匀导致模具寿命低等问题,很难实现大批量生产。本文以具体钢丝产品为研究对象,主要研究内容如下:首先,研究了现有矩形钢丝成形方法的特点,成形过程的变形特征,分析了工艺参数对成形的影响,在此基础上提出了辊拉组合法成形的工艺方案。其次,以材料为Q195,尺寸为2.3㎜×4.8㎜的矩形钢丝为研究对象,根据有限元理论,建立矩形钢丝拉拔成形三维有限元模型,并利用H.G公式验证了模型的正确性。再其次,利用模型对辊拉组合成形进行了模拟,分析了成形过程中金属的流动特点和应力应变分布规律,验证了辊拉组合法成形工艺方案的可行性。最后,采用正交试验设计方法分析了工艺参数对辊拉组合成形过程中影响,并对试验结果进行极差分析,得到最优化的工艺参数组合。结果表明,对于材料为Q195,尺寸为2.3㎜×4.8㎜的矩形钢丝通过辊拉组合成形,可使钢丝的圆角半径最小达到0.17㎜,满足产品的使用要求,并且模具的磨损量小,具有较高的模具寿命。辊拉组合法成形对其它异型钢丝成形具有一定的借鉴作用。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-13
第一章绪论  13-18
  1.1 引言  13-14
  1.2 异型钢丝生产现状及发展趋势  14-15
    1.2.1 异型钢丝生产现状  14
    1.2.2 异型钢丝生产发展趋势  14-15
  1.3 异型钢丝国内外研究现状  15-16
  1.4 本课题研究意义及主要研究内容  16-18
    1.4.1 研究意义  16-17
    1.4.2 课题来源及研究主要内容  17-18
第二章弹塑性数值模拟的基本理论  18-24
  2.1 弹塑性有限变形基本理论  18-22
    2.1.1 物体的运动描述方法  18-19
    2.1.2 应变张量  19-20
    2.1.3 应力张量  20-21
    2.1.4 弹塑性有限元的本构关系  21-22
  2.2 弹塑性有限变形的有限元方程  22-24
第三章矩形钢丝成形工艺  24-36
  3.1 异型钢丝常用成形方法  24-25
  3.2 矩形钢丝成形工艺分析  25-30
    3.2.1 矩形钢丝成形特点  25
    3.2.2 矩形钢丝成形方法  25
    3.2.3 矩形钢丝成形工艺方案  25-26
    3.2.4 辊模拉拔工艺  26-28
    3.2.5 固定模拉拔工艺  28-30
  3.3 成形工艺参数的选择  30-36
    3.3.1 辊拉工艺参数的初步选择  30-35
    3.3.2 固定模工艺参数的初步选择  35-36
第四章矩形钢丝成形数值模拟  36-49
  4.1 有限元模型的建立  36-39
    4.1.1 建模过程  36-37
    4.1.2 有限元模型的验证  37-39
  4.2 辊模拉拔模拟结果分析  39-45
    4.2.1 应变分析  39-42
    4.2.2 应力分析  42-43
    4.2.3 矩形坯截面形状的获取  43-45
  4.3 固定模拉拔有限元模拟  45-49
    4.3.1 有限元模型的建立  45-46
    4.3.2 固定模拉拔结果分析  46-49
第五章矩形钢丝成形工艺参数优化  49-60
  5.1 常用优化方法  49
  5.2 辊模拉拔工艺参数优化  49-53
    5.2.1 试验设计  49-51
    5.2.2 极差分析  51
    5.2.3 辊拉工艺参数优化组合  51-53
  5.3 固定模拉拔优化  53-60
    5.3.1 圆角最小的矩形钢丝  53-57
    5.3.2 模拉工艺参数优化组合  57-60
第六章结论与展望  60-62
  6.1 全文总结  60-61
  6.2 研究展望  61-62
参考文献  62-65
攻读硕士期间发表的学术论文  65-66

矩形钢丝成形工艺及优化研究

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