气垫输送机下型材辊弯成型工艺模具设计及仿真

1、气垫输送机下型材辊弯成型工艺模具设计及仿真 摘 要 冷弯成型工艺是金属塑性成型工艺中的重要组成部分，是一种具有先进适用性的板金属成型工艺，并具有节能、节材、高效的特点。其成型过程中涉及到力学、弹塑性力学、动力学等方面的理论。成型辊是冷弯成型机组中的最重要的部件，由于冷弯型钢机组的成型道次较多，轧辊用量很大，多品种的轧辊则需要更多的辊片。本文据传统经验及总结的公式下，进行弯曲道次数及角度的理论计算。利用CAD绘制辊花图，配辊图及Proe三维建模，并结合ABAQUS，进行模拟与仿真。本课题源于气垫输送机所需型材，通过冷弯成型达到大量生产，从而减少模具设计过程。仿真分析了对大直径截面在冷弯成型过程的

2、应变能力，不同角度的截面在冷弯成型时出现的不足，以此为依据来判断和指导变截面成型加工，以及轧辊的设计应用。本文对冷弯成型的仿真分析，得出一系列数据结果,可以用来对冷弯成型加工借鉴、参考与设计。 关键词：冷弯成型、CAD、Proe、ABAQUSDesign and Simulation of bending forming process of profile roll with air cushion (A) Abstract Roll forming metal plastic molding process is an important part of the process is an

3、 advanced sheet metal forming process applicability, and has energy, materials, and efficient. The molding process involved in theoretical mechanics, elastic-plastic mechanics, dynamics and other aspects. Roll forming unit forming roll is the most important part, since the forming passes are more co

4、ld-formed steel unit, roll a great amount and variety of rolls require more roll film. This article summarizes the experience and, according to the traditional formula, the theoretical number of passes and bending angle calculations. The use of CAD drawing roll flower diagram with roll chart and Pro

5、e 3D modeling, combined with ABAQUS, simulation and simulation. The issue stems from a desired air conveyor sections, reach mass production by roll forming, thus reducing the mold design process. Simulation analysis of the lack of large-diameter cross-section in the resilience of roll forming proces

6、s, the cross-section of different angles occur when roll forming, as a basis to determine and guide the variable cross-section forming, and design application roll. In this paper, simulation of the roll forming of analysis, the results of a series of data that can be used on the roll forming process

7、 may be a reference and design.Keywords: roll forming, CAD, Proe, ABAQUS目录1绪论11.1引言11.1.1国外的发展与应用11.1.2国内的发展与应用11.2辊弯成型理论与工艺21.2.1冷弯成型钢材变形特点21.2.2弯曲变形条件31.2.3中性层分析31.2.4弯曲角和回弹角61.3选题的意义及主要设计内容72气垫输送机下型材设计计算92.1弯成型双层轧机92.2 气垫输送机下型材参数的确定92.3原始板料宽度的计算102.4 成型道次数计算确定112.4.1 成型道次数影响因素122.4.2 确定成型道次数的方法12

8、2.4.3确定成型所需道次数122.5各道次成型角度的计算122.6定长度法确定弯曲半径分配142.7 辊花图绘制162.7.1成型工作断面的取向172.7.2弯曲的方式172.7.3弯曲角的分配182.7.4成型辊材料182.8 辊径与轴径的确定212.8.1辊径的确定212.8.2轴径的确定222.9 成型道次机架间距的确定232.10本章小结233辊弯成型模具设计与三维造型及装配243.1配辊图绘制243.2典型零件图绘制323.3三维图设计343.3.1三维零件图343.3.2三维造型装配364 ABAQUS仿真模拟374.1仿真方案的确定374.2 ABAQUS建模及参数的确定374

9、.2.1 part零件的导入绘制374.2.2 材料属性（property）的设置384.2.3 装配（Assembly）404.2.4 接触（Interaction）的定义414.2.5 载荷（Load）的定义444.2.6 划分网和（mesh）464.2.7 分析步（step）设定474.3仿真结果的分析504.4 本章小结535结论与展望545.1结论545.2展望54致谢55参考文献561绪论1.1引言1.1.1国外的发展与应用 60年代末, 荷兰TWente技术大学CO-JOnkers教授首先提出了气垫带式输送机的理论。之后, 经过大量的试验工作, 终于试制出世界上第一台小型气垫输送

10、机(带宽500mm, 机长约13m )。经过运转, 取得了托辊胶带输送机难以达到的指标, 如摩擦系数降低到0.02-0.002。自1966-1975年, 国外已发展有30多种结构不同的气垫带式输送机用于生产, 并取得了各自的专利。80年代初, 英国西蒙卡维斯公司的技术已经非常成熟, 到1985年已生产5450条气垫带式输送机销往亚欧、拉美、非洲、韩国和加拿大等地区和国家。当年英国蒙卡维斯公司为中国交通部制造了总长4km的气垫带式输送机, 并派技术人员指导安装、操作。目前, 荷兰、西德、美国、英国、加拿大、前苏联等国, 均不同程度生产和应用了气垫带式输送机1.1.2国内的发展与应用 由于气垫带式

11、输送机具有很多优点, 引起了国内科研、设计、高等院校等单位的极大兴趣。早在1973年 (起重运输机械) 杂志就介绍过有关理论和应用技术。1985年我国天津港和大连港分别引进了英国的Simom-Carres公司的气垫带式输送机12条,1986年开始使用。1985年北京煤炭规划设计总院与太原重型机械学院、合肥煤研所、东北大学和我省的鹤壁市太行机械厂等单位, 联合开发这项新技术, 对气垫机领域进行了深入的研究。1986年12月通过国家原机械委、煤炭部、河南省科委的联合鉴定。并在北京矿务局王平村煤矿安装了国内自行设计的第一台大型气垫带式输送机。现煤炭部已批准鹤壁市太行机械厂为生产气垫带式输送机的重点厂

12、家。产品经三十多个使用单位生产运行证明, 该产品结构合理, 制造设备精良, 激光检测手段先进。无论是新建的, 还是改造的单位, 均为一次性安装调试成功, 取得了良好的经济效益和社会效益。北京院在山西省霍州矿务局曹村煤矿改扩建工程的地面生产系统中进行了应用, 共安装4台, 总长330m, 其中最长的一台机长为215m。该矿井扩建工程于1990年7月由中国统配煤矿总公司验收, 当年便达到年产90万t原煤的设计能力, 两年输送原煤170万t。该矿反映: 扩建生产系统工艺设计合理, 气垫带式输送机技术可靠, 操作方便、运行良好, 值得推广。1991年元月, 焦作市火力发电厂( 装机容量20万kw )

13、的输煤系统, 在河南鹤壁市太行机械厂的协助下, 进行T改造, 将四台托辊胶带输送机改装为气垫胶带输送机, 总长522m, 其中最长的一台为186m。为了便于推广, 北京煤炭设计研究院根据中国统配煤炭总公司(89)中煤总基经字132号文, 编制了气垫胶带输送机气室的系列设计。技术规格: B = 500、650、800、1000、1200、1400mm六种, 已批量生产。目前, 国内已有几个厂家生产气垫带式输送机, 煤炭、电力、冶金、化工、农业以及港口码头等, 已初步应用了这种输送机。1.2辊弯成型理论与工艺1.2.1冷弯成型钢材变形特点 金属的弯曲变形如果在常温状态下进行,变形的前后板带厚度是基

14、本保持不变的,成型以后各部位中性轴展开后的长度之和等于原板的宽度,在成型过程中同时存在着弹塑性变形,弯曲位置存在着厚度变薄和加工硬化的现象。冷弯成型的过程表现为板带在轴线方向的弹性拉伸以及横向方向的弹塑性弯曲变形。施加的载荷使板带发生弯曲变形的同时,同时引起板带的横向的大变形和扭转。冷弯成型过程在本质上是板带的轴向小弹性变形与横向大位移的综合问题。 冷弯成型过程需要经过钢板的多道次的连续的辊轧成型,变形复杂,提前很难精确预测出来其变形的效果。直至目前,冷弯成型的技术还是比较多的源于经验,依赖多次试验的方法来获取工艺上的规律,因此在实际生产中新产品的开发周期会比较长。1.2.2弯曲变形条件轧件弯

15、曲变形时，其截面存在着中性线，中性线以上和以下部分，分别存着压应力和拉应力。离中性线越远，应力值越大，当其超过金属的b值 时， 则该处产生更断裂。由此可见，冷弯变形的必要条件使弯曲截面上的最大正应力max 满足条件：s max bmax的大小取决于轧件的厚度、单道次弯曲成度 。弯曲时曲率半径越小，则弯曲程度越大；轧件越厚，在曲率半径相同的情况下，轧件上下边部产生的弯曲正应力愈大因此，为易于冷弯，应使s降低，如采用s较低的钢种，或冷弯成型前进行退火。为防止弯曲时产生裂纹，必须控制各道次轧件的弯曲程度 使max b1.2.3中性层分析图1.1变形前图1.2变形后上图给出了弯曲板件在变形前后的网格变

16、化情况。从图中可以看出,在板件横截面的变形区域内,弯曲件的下层因受拉而伸长,即两横截面间变形后的长度要大于变形前的长度,中性层因受压而缩端,即两横截面间变形后的长度要小于变形前的长度。在伸长和缩短两个区域之间,有一层纤维的长度保持不变,这一层称为中性层。在中性层与横截面上相交所形成的弧线称为中性轴。在一般情况下,弯曲板件弯曲后其中性层向受压表面方向移动,偏离原受轧板件厚度方向上的正中间位置。中性层是指在板件的变形过程中应力应变均为零且其长度在弯曲前和变形后不发生变化的金属层。它对于分析受轧板件弯曲横截面上各点应力、应变、最小弯曲半径有非常重要的作用。图1.3中性层曲率半径中性层的位置的确定与两

17、个因素有关,一是弯曲半径,二轧件厚度。如上图所示,如果弯曲时受轧板件内侧边缘的曲率半径为,轧件的厚度为,那么中性层的曲率半径即为，式中为中性层的位移系数,它的取值可参考表2-1。a的取值与弯曲半径和板带厚度的比值有关,与弯曲角度无关的。表1-1 值的选取R与D的关系R>5dR=(1.55)dR<1.5da值0.050.400.33注:=1.5一12.0mm1.2.4弯曲角和回弹角 弯曲角就是型钢横断面某一段绕某一定点弯曲而形成的角度。图 为板带钢经过六个道次弯曲成90º的情况,总的弯曲角度a为各个道次弯曲角度之和。当总弯曲角一定时,每道弯曲角越小,所需要的弯曲道次和机架数

18、就会越多。而每个道次最终的弯曲角取决于弯曲角度和回弹角度。 图1.3弯曲角 图1.5回弹角弯曲角的最大允许范围为 式中,为受轧板带坯料的允许应变值,L为弯曲变形段的长度,为折弯后的边缘宽度。当板料厚度大于2.5毫米时,一般每个道次的弯曲角度应选取在15度到30度范围。 回弹角是在弯曲变形时,外力卸掉后,受轧件由于弹性变形的恢复而变化的角度(图示)。弯曲时,影响到回弹角度的有以下几个原因(l)型板带坯料的抗拉强度极限;(2)弯曲角度、(3)板带坯料的厚度;(4)弯折边长。在设计冷弯型钢时,必须有相应角度的过弯角来保证最终产品形状和尺寸的精确。依照经验,碳素钢的回弹角度一般在25而硬质不锈钢的回弹

19、角度515。另外注意,在最后一个道次过弯角度应该等于回弹角度。1.3选题的意义及主要设计内容 气垫输送机运行平稳、安全可靠；运行不跑偏；运行阻力小，能耗低；设备投资少，维修费用低；可实现密封运输，减少污染，改善工作环境。在现在市场中气垫输送机贝广泛应用 ，本次课题主要针对如何减少能耗，提高工作效率而产生的一种新理念，使用气垫进行输送。同时气垫输送机最大的问题就是输送型材的设计与成型。本次研究设计内容是在已经设计好了型材断面之后，进行成型的设计。最后针对辊弯成型的优点，采取辊弯成型来加工型材。所以本次研究内容主要是轧辊设计及仿真模拟。2气垫输送机下型材设计计算2.1弯成型双层轧机 为了满足在有限

20、的场地面积上成型两个断面的需要，能迅速地变换产品，双层轧机（图2.1）也被开发出来了。双层轧机在高或低机架之间变换，生产一种轮廓的轧辊安装在低机架上，生产另一种轮廓的轧辊安装在高机架上。生产线有一个开卷机、一个切断压力机。如果材料喂入低层轧辊，成型一个轮廓；如果料卷喂入高层轧辊，则成型另一个断面。 为了适应产品在两层出料，切断模也有两层高度。切断模后方的最终产品的处理装备要能上下调节，以适应两种产品的出口高度。 双层轧机节省空间，更换两种产品的时间短。然而，由于相对拥挤，难于安装辅辊机架，难以调节并检查成型状况。图2.12.2 气垫输送机下型材参数的确定 气垫输送机为工程应用的大型输送轨道，有

21、气室和输送带承载型材，总计分为上、中、下型材，本次研究针对如何通过冷弯成型来设计下型材。最后在不进行实际验证的情况下，通过ABAQUS软件进行模拟仿真，得到与实际情况最接近的参数，从而减少错误实验带来的不必要损耗。下型材具体截面图由工程应用给出：图2.2材料：Q235板料厚度：=3mm 2.3原始板料宽度的计算 板材截面形状为轴对称图形，只计算单侧板长。 图2.3板材计算CAD样图由公式 (取自冷弯成型技术手册P168）：板材内圆角半径 ：经验系数 :板厚 ：弯角度数其中 （取自冷弯成型技术手册P168）：板材内圆角半径 :板厚 ：屈服强度 ：抗拉强度可解=9.67= =7.19 =7.35板

22、长W=（246.5+435.5+76.6+37+25+31.5+9.73+7.2+7.35）2=1791.52.4 成型道次数计算确定 将带坯辊弯成型为所需的产品是一个逐渐进行的加工过程，在这个过程中每道次或每对成型辊仅对变形材料施加有限的弯曲变形，只有这样才能在不拉长带坯的情况下得到所需的弯曲。成型道次过少，冷弯型材易产生尺寸超差和扭曲，成型道次过多则增加工具成本。因此确定合理的成型道次数及其重要。2.4.1 成型道次数影响因素 成型道次数N主要取决于材料的性能和型材形状的复杂程度，此外弯曲角数n越大，需要越多的成型道次数。由此可知，冷弯成型的道次数，由断面的对称、非对称性，板材厚度及断面弯

23、曲角数有关，此外它还与型材的宽度、成型机架问距、型材的尺寸精度等有关。材料的厚度、硬度、成分都影响得到所需形状的成型道次数，带坯厚度越大，成型道次越多。2.4.2 确定成型道次数的方法成型角法是用来确定成型道次数N的基本方法。成型角法可用下式表达为： 式中：H弯曲高度 L机架间距成型角2.4.3确定成型所需道次数 根据弯角数n=10，该截面为对称图形，应用公式计算板面形状因子数(：立边板长 ：弯角总数 ：板厚)解得（取自冷弯成型技术 P10）可由道次-弯角数曲线图得到成型所需道次数约为162.5各道次成型角度的计算 弯曲角度的分配由成型机能力、成型道次、机架间距、总变形量等因素决定。一般来说，

24、在成型初期取较小的弯曲角以避免强迫咬人；在成型中期应避免由于弯曲角分配不均而造成的带坯局部异常变形以及型材表面划伤；在成型后期采用较小变形量以防止回弹，保证产品的尺寸精度。道次的成型角度决定了每一个道次所要弯曲的程度，因此成型角度的计算由经验公式(取自冷弯成型技术 P16)来确定。其中：弯角最终成型角度 ：变动指数 在本次计算中取0，i为每一道次对应弯曲角度。计算方式相同，在此不进行计算的赘述。表2-1 各道次弯曲角度ABCDE113.6226.415.015.0338.429.129.19.1449.642.242.217.4560.054.354.324.9669.465.465.431.

25、4777.575.075.036.9884.082.782.741.2988.488.088.044.01090.090.090.045.01112.01222.51331.41438.51543.21645.52.6定长度法确定弯曲半径分配 板材在弯曲过程中中性层长度保持不变，每道次在弯曲体素（L）的全长上弯曲，弯曲半径逐渐减小。确定L后，可以根据该道次的总弯曲角来计算每个道次的内圆角半径。（取自冷弯成型技术手册P171）其中是弯曲允许量，是材料厚度。计算参数= =9.67mm =7.19mm =7.35mm具体计算不再赘述。表2-2各道次弯曲半径ABCDE139.57219.8135.77

26、35.77313.2617.8717.8743.98410.0011.9611.9622.3958.069.039.0315.2566.817.307.3011.8375.986.226.229.8785.435.535.538.7195.105.135.138.07105.005.005.007.961133.801217.431312.12149.65158.45168.002.7 辊花图绘制辊花图是各成型机架变形带坯横截面形状的重叠图，因而辊花图是描述辊弯成型过程中带钢从平带坯变形为所需型材的变形过程示意图。在辊花图设计过程中，首先要确定的是成型工作断面的取向、弯曲的次序、弯曲角的分配和

27、弯曲的方式等。2.7.1成型工作断面的取向成型工作断面的取向受多种因素影响，在多数情况下，成型断面取向与型钢基本中心线或基本成型面的选择有关。基本中心线是通过工件全长的一条直线，其位置在整个成型过程中相对于机架中心不变。中型材为对称图，因此基本中心线就是中心对称线。本次成型时尽量使型材的翼缘向上弯曲，这样可以使型材断面更接近要求，并简化成型辊。图2.7.1为对称断面与非对称断面示意图图2.42.7.2弯曲的方式型材的弯曲方法有五种：1弯曲中心固定法：该方法是固定弯曲半径的中心，在半径不变的情况下依靠弯曲角增大来依次增加弯曲弧长，相当于圆管成型的中央弯曲成型法。该法适用于弯曲弧长半径大的生产工艺

28、。2弯曲中心内移法：该方法是固定弯曲半径，内移弯曲中心，相当于圆管成型的边缘弯曲成型法。该法适用于所有产品的生产，但弯曲回弹大。3弯曲中心上移法：该方法随弯曲角的增大，弯曲弧长不变，弯曲半径减小，相当于圆管成型的圆周变形成型法。该法适用于波纹板类的宽板、薄带或非对称易加工产品。4 弯曲中心直角坐标系移动法：该方法其变化量依赖于实践经验。该法适用于弯曲中心上移法所适用的产品。5 弯曲中心移动与半径变化成函数关系法：该方法随弯曲弧长的增加，弯曲半径按照指数关系减小，应用面较窄。由于本次型材所需长度长，道次数多，综合考虑采用弯曲中心内移法，可以减少回弹，并且方法简单普遍。2.7.3弯曲角的分配弯曲角

29、度的分配由成型机能力、成型道次、机架间距、总变形量等因素决定。一般来说，在成型初期取较小的弯曲角以避免强迫咬入；在成型中期应避免由于弯曲角分配不均而造成的带坯局部异常变形以及型材表面划伤；在成型后期采用较小变形量以防止回弹，保证产品的尺寸精度。2.7.4成型辊材料产品批量是影响成型辊材料选取的主要因素，除此之外还有带坯的难变形性、极小的弯曲半径以及带坯的表面形状等因素通常可使用的成型辊材料为：（1）低碳钢。车削并磨光，未经硬化处理。（2）灰口铸钢。车削并磨光，未经硬化处理。（3）低合金工具钢。表面硬度为HRC60-HRC63有时镀铬。（4）高碳搞铬工具钢，表面硬度为HRC60-HRC63有时镀

30、铬。（5）青铝，常用铝青铜。综上可以根据计算数据绘制辊花图，道次顺序从下往上图2.5辊花图A图2.5辊花图B在实际生产中，应考虑板材的平稳传送及轧辊的用料，因此选用辊花图A的方案。绘制的图图2.6辊花图A2.8 辊径与轴径的确定2.8.1辊径的确定在辊花图的基础上可以得到成型辊的尺寸。对于小尺寸的型材，成型辊应尽可能贴近带坯，但过分接触也会造成擦伤。对每一成型辊不仅要从个体上而且应从整个变形过程来决定成型辊与带坯在何处接触、何处增大压力和尺寸、何处减小成型辊辊径，以使材料自由进入下一道次。对准基本中心线的辊径称为基准辊径。轧辊设计有整体辊和组合辊，但是整体辊只试用于简单截面，而组合辊的优点是：

31、单一辊片加工更为容易；单一辊片在热处理过程中不易开裂； 单一辊片重量轻，易于进行操作和装配； 当成型辊发生过度磨损和破坏时只需要更换发生缺陷的辊片，因而比整体辊更经济； 可以采用不同材质的辊片组成成型辊； 可用数量有限的辊片组合成多种形状的成型辊，实现柔性轧辊，一辊多用； 组合辊可以实现整体辊不能做到的细微调整。结合本次中型材的断面复杂程度，采用组合辊。组合辊辊径的确定：对于组合辊式冷弯机组，基准辊径D。(mm)为：式中： 辊轴直径，mm； 组装键键高，mm； 车削量，mm； 产品断面高度，mm； 成型辊的最小保留厚度，mm。组合辊式冷弯机组基准辊径的求法如图2.9：图2.7计算过程不在此赘述

32、，为保证轧辊强度，轧辊直径最小部分取400mm。2.8.2轴径的确定考虑到各个道次轧辊的直径、质量等因素。应选用具有足够挠度的轴并应用在成型机组中。根据挠度公式:（公式取自理论力学）其中长的简支梁在均布荷载作用下，是梁的弯曲刚度得到了一个较为合理的轴径数据。在本次设计中成型的轴径将设定为150mm。2.9 成型道次机架间距的确定 为了保证成型过程中板材在前进方向不出现褶皱、断裂等情况，应合理制定成型道次机架间距。根据板材长度、成型速度、轧辊直径以及轴径等数据，最终确定的合理道次机架间距为650mm。2.10本章小结 本章通过理论与经验公式数据的结合，用具体事例、计算数据等因素，不仅给出了冷弯成

33、型设计的基本步骤，而且给出了气垫输送机中型材设计具体方案。通过本章的内容步骤，基本可以达到原理与实践结合的要求。3辊弯成型模具设计与三维造型及装配 3.1配辊图绘制以上数据需要以配辊图的形式进行完全的体现，因此，在AutoCAD中，绘制出了16个道次的配辊图。配辊图分别体现了每个道次轧辊与轴的配合以及轧辊与轧辊之间还有轧辊与板材之间的装配关系。在配辊图中，所有需要尺寸数据都已标注，以便实际生产中的使用。图3.1第一道次配辊图图3.2第二道次配辊图图3.3第三道次配辊图图3.4第四道次配辊图图4.5第五道次配辊图图3.6第六道次配辊图图3.7第七道次配辊图图3.8第八道次配辊图图3.9第九道次配

34、辊图图3.10第十道次配辊图图3.11第十一道次配辊图图2.12第十二道次配辊图图3.13第十三道次配辊图图3.14第十四道次配辊图图3.15第十五道次配辊图图3.16第十六道次配辊图3.2典型零件图绘制 配辊图中的零件各有不同尺寸图3.17零件图5A1图3.18零件图16A13.3三维图设计 前期设计出了轧辊的二维配辊图及绘制出了轧辊的零件图，因此我们可以根据图纸的CAD尺寸然后绘制出轧辊的三维图。在绘制过程中根据实际的合理性以及生产需求对零件进行修改，达到对前期工作的一个审查更改。3.3.1三维零件图 根据零件图尺寸，然后将其导入Proe中。在Proe中对零件尺寸进行合理化修改，并完成三维

35、零件图的生成。以下是一些典型三维零件图。图3.9图3.20图3.21图3.22图3.233.3.2三维造型装配图3.244 ABAQUS仿真模拟 4.1仿真方案的确定 本次设计的气垫输送机中型材比较复杂，成型道次多，轧辊截面复杂，因此仿真有很大的困难。比如：截面设定难以完全，材料定义问题，多度接触等问题。中型材为中心对称，因此综合上述因素，本次仿真对前六道次进行仿真模拟，得到的数据足以满足仿真需求，可以供参考应用。4.2 ABAQUS建模及参数的确定 4.2.1 part零件的导入绘制本次采用proe绘制三维图进行导入，为实现仿真目的，简化轧辊为壳，并且将单个轧辊连为一体，采用一体轧辊，以方便

36、模拟，减少错误。如图4.1所示（轧辊）和图4.2（板料）如图4.1所示（轧辊）图4.2（板料）4.2.2 材料属性（property）的设置本次设计材料选取为A3钢（Q235），材料密度（mass density）设定为7.8e-009,如图4.3所示；弹性模量设定：杨氏模量（Youngs Modulus):210000, 泊松比（Poissons Ratio）:0.33,如图4.4；塑性：屈服应力（Yield Stress）200/250/280/300，塑性应变(Plastic Strain) 0/0.05/0.1/0.2,如图4.5所示图4.3图4.4图4.54.2.3 装配（Assem

37、bly）本次装配是以板材中心为（0,0,0），所有轧辊都以此为基准建立装配关系，如图4.6所示，为总体装配图，方便观察板料的位置及放置方式。图4.64.2.4 接触（Interaction）的定义本次接触设定中，两组压辊和第一道次初始条件设定为接触，接触在初始步骤进行，板材与轧辊的摩擦因数设定为0.01。接触定义执行如图4.7所示：图4.7.1板材与轧辊约束建立图4.7.1摩擦系数设定图4.7.2接触属性设置 4.2.5 载荷（Load）的定义在载荷定义中包含几项内容，分别做如下定义：边界条件的定义（boundary condition），端部固定均为零，板材初始位置在压辊中与第一道次相同，保

38、证平稳行进，具体设置如图4.8图4.8约束轧辊在z方向，定义位移距离为-3800，表示为板材通过轧辊需要的距离如图4.9图4.9在x方向，定义板材的坐标为零，即让板材在x方向不发生位移，如图4.10图4.104.2.6 划分网和（mesh）由于板材比较大，过密的网格划分难以实现运算，本次仿真板料的网格大小为15*15，轧辊为离散刚体，因此必须划分网格，网格大小为45*45。如图4.11所示：图4.114.2.7 分析步（step）设定分析步包含initial和step，初始接触的压辊和第一道次轧辊进行initial设定，第二到第六道次轧辊设定为step。设定参数参见图4.12分析步设置abcd

39、。ab cD 图4.124.3仿真结果的分析 在本次提交工作之后，仿真持续运行，出现过过接触等错误报告，但是在之后修改数据解决了这类错误问题，得到比较理想化的仿真结果，现将从仿真开始到结束的关键图如下所示，方便观察作为参考。图4.13板材运行中ab图4.14板材运行第8道次ab图4.15最终成型图 本次仿真是在摩擦系数为0.01的情况下进行，虽然与实际情况不相符合，但是从仿真的最后板料可以看出，本次仿真具有一定的代表性，可以供实际参考。另外，本次仿真材料属性与真实材料性质相同，所以材料所体现出来的应力应变图像有一定的代表性。从图中可以看出，在大变形的折弯部分，有明显的应变，由于各道次轧辊有一定

40、的误差，所以在部分点出有凸出或者凹陷，导致板料在接触的时候，会发生强制性接触，所以板料最后的应变有一定的缺陷。4.4 本章小结 本章通过对仿真的应用，通过三维建模，CAE导入零件，加组装，设接触，加载荷等一系列运行，不仅对ABAQUS软件有了很大的了解，而且将其与工业仿真结合起来，可以很好的应用此软件。本次仿真得到的数据真实可靠，提供了有依据的参数，而且可以作为很好的参考。5结论与展望 5.1结论 为实现气垫输送机下型材的冷弯成型设计，本文对ABAQUS软件仿真及冷弯成型理论做了进一步研究，这是一个既有工程实际意义，又有重要理论价值的课题。通过本文的研究，作者得出了如下结论：轧辊设计计算基本合

41、理；道次确定符合实际生产经验要求；建立的冷弯成型有限元模型基本合理；使用ABAQUS模拟冷弯成型过程切实可行。5.2展望 冷弯成型目前处于初级阶段，多数的应用计算都是按照经验公式，但是公式给出的很多都是范围式，未达成理论的指导，例如在成型道次方面，根据折弯数确定的道次数没有很明确的数值，只能通过仿真不断的实验来得到比较可靠的数值。另外在仿真方面，材料的参数设置难以理想化，例如过多的参数设计会导致仿真很难实现，并且计算量大，目前的配置一般只能进行简单仿真，所以对ABAQUS等仿真软件的提高有很大的必要。致谢此次毕业设计是在我的指导教师景作军教授的悉心指导、严格要求下完成的。导师他以渊博的学识和前瞻的眼光丰富了我的专业知