三辊卷板机开题报告(共12页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上 毕业设计(论文)开题报告题 目： 关键零件有限元结构分析 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 张志雄 学 号：1 指导老师： 谭加才老师 2014年03月18日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3“文献综述”应

2、按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。4统一用A4纸，并装订单独成册，随毕业设计（论文）说明书等资料装入文件袋中。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。文献综述-关键零件有限元结构分析0前言目前，随着科学技术的进步和发展，的控制和操作更加趋向于人性化，那么，卷板机今后的发展趋势如何，将会有哪些新

3、技术、新工艺将运用到卷板机生产上呢？专家表示先进的工程机械卷板机的产品大多采用微机控制技术，卷板机实现了各种工况下的自动判断、控制机器发动机的功率输出，达到机器与发动机的最佳功率匹配，减少发动机的燃油消耗，并自动诊断机器状态，可以提醒驾驶员及时修理机器，使其始终保持良好状态。随着国家对环境质量要求的提高，环保型工程机械产品将形成广阔的市场，甚至可能成为今后国内工程机械发展的主流。环保设计将形成一种全新的设计理念。自然，以后的发展也将朝着更节能、能环保的大方向进行发展。卷板机属于锻压机械八大类产品中的弯曲校正机类。卷板机是使金属板材根据三点成圆原理，利用工作辊相对位置变化和旋转运动，使板材产生连

4、续弹塑性弯曲而获得预定形状及精度工件的金属成形设备。1卷板机现阶段的发展与应用1.1国外卷板机设备的技术现状目前，国外卷板设备生产水平较高的有瑞士、意大利、德国、日本等国家。这些国家对板厚小于38mm的板料的卷制，大多采用机械式或机液混合驱动式。对板厚大于40mm的板料的卷制，多采用全液压驱动式卷板机。由于三辊不对称可调式卷板机较四辊卷板机结构简单、体积小、价格低、耗电少，且具有四辊卷板机便于端部预弯、剩余直边小等特点，已在不少国家得到广泛开发和应用。特别是随着计算机技术的迅猛发展，卷板设备也越来越多的采用计算机实行自动控制，使加工精度、工作效率大大提高，同时减少了工人的劳动强度、改善了工作条

5、件。国外著名厂家的产品如下：瑞士 Chr.Haeusler 公司，生产世界上最大的四辊卷板设备VRM-hy 4000 ×150mm。冷卷钢板规格为：150×4000mm（最大厚度×最大宽度），热卷规格为 260×4000mm，主要用于核工业方面。意大利 PROMAU公司生产全液压式“DAVI”系列四辊卷板机，它具有自动平衡系统（ABS）、行星摆式回转导轨（PSG）、自动润滑系统（ALS）、 节能系统（ESS）。国外生产卷板设备的著名厂家还有西德的瑟尔夫公司、福斯造船及机械公司；英国布郎克公司；日本富士车辆公司等.1.2国内卷板机设备的技术现状（1）随着我

6、国化工、锅炉、压力容器等行业向大型化发展，卷板机正向加工对象为厚板、特厚板、高强度板、复合板等的大型、特大型水平三辊卷板机方向发展。同时，由于剩余直边短节省材料、成形精度、效率高，大型四辊卷板机也得到发展；（2）油罐车、储油罐等行业的快速发展，要求小型卷板机向薄边、特长型、多曲率和数控化的方向发展；（3）以卷板机为主要加工设备实现成套化配置，从而为客户提供整体解决方案。如风电塔筒成形整体解决方案等值实现；（4）专家表示先进的工程机械卷板机的产品大多采用微机控制技术，卷板机实现了各种工况下的自动判断、控制机器发动机的功率输出，达到机器与发动机的最佳功率匹配，减少发动机的燃油消耗，并自动诊断机器状

7、态，可以提醒驾驶员及时修理机器，使其始终保持良好状态。国内三辊卷板机机型小，卷制能力低、机架的受力情况简单，随着对卷板机的卷制能力要求的不断增大，卷板机机型也在不断增多，国产已有投入生产使用的140mm X 4m的三辊卷板机，卷制150mm厚和160mm厚钢板的卷板机也正在制造中。机架和辊轮的受力情况变得复杂，卷板机安全性和可靠性更重要，而且产品重量也逐步上升。但是实际使用中还存在一些问题，例如：系统的稳定性不高，同步精度不高及加工效率和精度不能完全满足一些加工单位的要求等。还有随着国家对环境质量要求的提高，环保型工程机械产品将形成广阔的市场，甚至可能成为今后国内工程机械发展的主流。环保设计将

8、形成一种全新的设计理念。自然，以后的发展也将朝着更节能、能环保的大方向进行发展。2我国卷板机与国外的差距我国卷板机存在的主要问题和与国外的差距，据估计，我国是世界上卷板机产量最多的国家，但总体竞争能力不强。主要表现为：（1）从产品构成上看，国产卷板机中小型、低档次所占比例较大，大规格特别是卷板力 40000kN、卷板厚度160mm 以上的大型卷板机虽有极少数厂家可以生产，但目前主要还是以进口为主。同时国产卷板机技术附加值和数控化率较低，数控卷板机和卷板柔性加工单元主要市场仍由国外产品占领。（2）国外企业为客户提供整体解决方案，提供成套、成线设备及技术的能力较强，如 DAVI公司为风电塔筒的成套

9、成形设备，很好地满足了国内市场需求。国内目前还只能提供卷板机单机。（3）卷板成形机理特别是特厚高强度板成形机理研究、成形过程模拟和数学模型的建立等基础研究需要加强。（4）国内低速大扭矩液压马达、可直接耦合在工作辊轴端的大扭矩大速比行星减速机等基础件的配套，还无法满足卷板机发展的需求。（5）数控系统的专业化开发、配套差距还很大。（6）尽管我国卷板机标准化工作进步很大，但卷板机从机型、配置、技术参数、安全性等方面尚差异较大，标准化工作还需进一步加强。（7）国内卷板机生产厂家多为中小型民营企业，技术开发能力不足，整体竞争力不强。3卷板机的发展历程及现状 我国卷板机专业化生产始于上世纪70年代初期，最

10、早为机械传动的对称式三辊卷板机，这种卷板机结构简单，但不能进行板材端部预弯。当卷制筒体工件时，需先进行板料两端预弯或焊接前切割剩余直边，既费工，又费料，生产效率低。20世纪70年代末期，长治钢铁（集团）锻压机械制造公司（原长治锻 压机床厂，以下简称长锻）研制成功了机械传动四辊卷板机，这种卷板机可对板材两端进行预弯，与三辊卷板机相比，大大改善了性能。但该机结构庞大、材料消耗多、制造周期长。20世纪80年代中期，全液压四辊卷板机和液压水平下调式三辊卷板机由该厂推向市场。这两种机型既可对板材进行预弯，一次上料完成筒体成形，又可对筒体进行焊接后的校圆，工作效率是原机型的 23 倍。20世纪80年代末，

11、由PC、NC控制的三、四辊卷板机进入国内市场。该机具有工作辊(上辊或下辊)自动调平、工作辊倾斜状态可同步升降等功能，工作辊间同步精度控制在±0.2mm范围内。90年代初，长锻在国内首先开发出的弧线下调式三辊卷板机和弧线四辊卷板机，一次装卸板料即可完成端部预弯和卷圆，转臂弧线摆动比线性导轨摩擦损失小，卷板受力合理，机器重量轻，整机结构紧凑合理。弧线四辊卷板机比其他卷板机更适合卷制小直径的筒体，最小筒径可达上辊直径的 1.11.2 倍。20世纪90年代中期，长锻采用四电机合流主驱动技术，首次将水平下调式结构应用于大型三辊卷板机，为三峡工程开发出了国内首台CDW11XNC-140×

12、;4000大型水平下调式三辊卷板机，2002年，该厂为南京化机厂生产了CDW11XCNC-160/250×4000 水平下调式三辊卷板机。目前，国内可生产的最大水平下调式三辊卷板机，其冷卷板厚可达250mm，热卷板厚达400mm，最大板宽为3000mm4500mm，上辊下压力达 40000kN60000kN。国内大型水平下调三辊卷板机的专业厂家主要有长锻、湖北鄂重、泰安华鲁等。船用卷板机最早由第一重型机器厂、长锻制造，早期为对称式结构，规格为 W11TNC-20×8000、W11TNC-25×9000等。随着我国造船产量的快速增加和造船业由大到强的发展要求，我国的

13、船用卷板机除对称式结构外，还开发出水平下调式。该类机器可卷制和预弯弧形和锥形工件，同时借助折弯模具还可进行钢板的折弯，既可用作卷板机，又可用作折弯机。机器的上下工作辊挠度补偿技术、工作辊双向独立驱动技术、卷板和折弯工艺参数的数控技术等已接近世界先进水平。4卷板机主要型式及特点 卷板机按辊数可分为两辊、三辊、四辊及多辊；按辊子布置方式可分为对称式和非对称式；按辊子轴线位置可分为卧式和立式；按辊子调整方式可分为上调式和下调式；按主驱动方式分为机械和液压；按辊子的传动方式分为上传动（上辊主动、其余辊从动）、下传动（下辊主动、其余辊从动）、全传动（工作辊全为主驱动）；按上辊有无倾倒轴承体可分为开式和闭

14、式（船用型）；按功能可分为普通型和多用型；按卷制方法可分为冷卷、热卷、温卷；按控制方式可分为强电控制、NC控制、CNC控制。卷板机通常按工作辊数量及其排布方式、位置调整方式等进行分类，主要类型有对称式、弧线下调式、水平下调式、上辊十字移动式（上辊万能式）三辊卷板机；四辊卷板机(普通型）；两辊卷板机；立式三辊卷板机；船用卷板机等较为常见。5卷板机在装备制造业中的重要作用 日益发展的航空航天、军工兵器、汽车、机车车辆、仪器仪表,造船、化工、压力容器、冶金、工程机械、金属构件等行业，对卷板机的需求量日趋增大，卷板精度要求越来越高。随着我国制造业的快速发展，造船业对普通卷板机、具有卷折复合功能的船用卷

15、板机等的功能、可靠性、安全性、自动化等提出了更高的要求；电力工业快速发展，煤电、水电、核电和国家清洁能源政策鼓励发展的风电，其管道、柱塔等需要大型成套的卷板机；海上石油、天然气、石油化工、煤化工等行业，其压力容器产品大型化、高参数化趋势日趋明显,千吨级的加氢反应器、两千吨级的煤液化反应器、一万立方米的天然气球罐等在我国大量应用，使成形厚板、高强度板的大型卷板机成为关键设备。未来工业的发展，对节能、节材、少无切削加工要求也会愈来愈强烈，据估计，利用卷板机作为工艺装备，可提高效率1040 倍，节材60以上。有资料表明，钢铁产量的70%需要经过变形加工，金属成形行业要加工 2/3的钢材。有人估计，每

16、一万吨板、管、型材的再加工就需要弯管机、卷板机、型材弯曲机各一台。6本课题有待解决的主要关键问题经过将近一个月的毕业调研和查阅资料，我对本课题的主要意图还是有了一定的了解，大致了解了要完成的设计任务，综合起来，三辊卷板机的工作原理：上辊垂直升降，下辊水平移动，具有板材端部预弯和卷圆功能，一次上料可完成钢板的预弯和卷制成行；三辊均有动力驱动，卷制薄板时不打滑，同事扩大了板材的卷制范围；上侧辊可以单侧倾斜，且在倾斜状态下两端可同升同降，有利于锥形工件的卷制。我认为最需解决的主要问题有：（1）卷板机是一个对板材弯曲加工的设备，对机床辊子所能承受的弯曲扭矩、齿轮箱的传动比以及高速机斜齿圆柱齿轮传动要求

17、做出明确的计算，它将决定弯曲钢板的厚度；（2）卷板机要求辊子传动平稳运行，在很大程度上影响着工件质量的加工；（3）上辊侧架及上辊侧架的转动、连接问题；（4）在三辊卷板机的设计及使用过程中，通常会遇到回弹量控制、纵向很长零件中部凸起、纵向呈锥度和边缘不平整等几个问题。所以要减小设备的震动；（5）加工效率是现代企业的追求之一，能够方便快捷的安装，拆卸工件，可以大大的提高效率，侧架和工件供给的速度也可以影响加工效率。参考文献1濮良贵，纪名刚.机械设计（第八版）M.北京：高等教育出版社2006.51濮良贵，纪名刚.机械设计（第八版）M.北京：高等教育出版社2006.52刘鸿文.材料力学第4版M.高等教

18、育出版社，2004.123赵则祥.公差配合与质量控制M.河南大学出版社，1999.34申永胜.机械原理教程（第2版）M.北京：清华大学出版社，2005.125王爱珍.工程材料及成形技术M.北京：机械工业出版社，2005.106胡亚民.邢伟荣等.中国金属成形行业的现状与发展（2008）弯曲成形技术.中国锻压协会.7孙胜.弧线下调式三辊巻板机的功能及卷板方法.锻压机械J，2000，35（4）：9-10.8 曾攀有限元分析及其应用北京：清华大学出版社，2004.9 张保军16m三辊卷板机的开发研制国内外动态J2007（6）10 张晶，张本源大型三辊卷板机机架的强度和刚度分析武汉工业大学报2006（5

19、）11 张瑞平CADCAE技术在卷板机设计中的应用山西焦煤科技J2008（6）12 郑长松Solidworks2006高级应用实例机械工业出版社2006（5）13 江洪Solidworks2006有限元分析实例解析机械工业出版社2007（1）14 阳平华Solidworks2006机械设计时尚百例机械工业出版社2006（6）15 陈超祥Solidworks simulation高级教程机械工业出版社2013（1）16 胡卫龙，王仲仁各种卷板机成形工艺的辊筒受力分析J锻压机械1992（4）17 赵晓东，朱茂桃应用均匀设计方法提高筒形件的成形质量期刊论文锻压技术2005（3）18 王忠清大型数控卷

20、板机研制成功J锻压技术1999,24（1） 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施 开 题 报 告一、课题的目的与意义本次设计是结合工厂的实际需求对对称式卷板机关键零部分用solidworks simulation进行了详细的有限元分析，符合所学专业，把机械、液压、软件三个部分有机的结合在一起，使课程有所延续，提高了学生学习的积极性、分析问题及解决问题的能力，在其分析设计过程中综合考虑各个方面，如:方案的确定、设计成本、可扩展性等多方面因素，再结合本专业学以致用的特色，具有一定的实际意义

21、，同时为以后卷板机的广泛应用提供必备的条件。调查发现大多数的中小型企业和煤矿企业普遍使用三辊对称式卷板机，来完成圆筒体的卷制。卷板机卷制能力不断提高的同时，对卷板机各关键件的力学性能也提出了更高的要求。本课题基于对称式三辊卷板机，对该型号卷板机卷制工艺进行分析，且分析计算各关键件受力。进一步通过solidworks simulation软件对各关键件分析应力及应力分布。以及卷板机卷板动态过程，以优化各工艺参数。此课题的研究将为大型卷板机的开发提供理论依据，因此选题非常具有前瞻性和创新性。研究结果将填补国内在大型卷板机领域的空白，进一步推进相关行业的快速发展。二、课题发展现状和前景展望卷板机经历

22、了从机械到液压、再到数控的发展过程。卷板机采用机械传动已有几十年的历史，由于结构简单，性能可靠，造价低廉，至今在中、小型卷板机中仍广泛应用。目前，其液压和自动化控制技术已取得了长足的发展。卷板机的现状近年来，卷板机的发展在我国已形成相当规模，其制造水平也在不断提高。对提高装备制造业水平，促进我国工业化进程产生了深远的影响。卷板机的发展在我国已形成相当规模，20世纪90年代国内陆续开发研制的数控卷板机，经过多年来的不断完善，正日趋成熟，已完成了从单机自动化到柔性制造单元的历程。快速、精密和批量生产是现代化工业文明的基础。发展研制、开发高效能、高精度、安全、复合、环保、自动化、柔性化、智能化的弯曲

23、校正设备对提高我国装备制造业的水平，满足企业竞争的需要，提高经济效益是十分重要的。总之，我国卷板机经过几十年的发展，已经形成了较为完善的制造集群和合理的产业链，较好地满足了国内装备制造业的需求，推动了我国工业化的进程。卷板机行业要利用国家产业振兴规划，加快产品结构调整和企业转型升级，消化吸收国外先进技术提高自主创新能力，做强做大中国卷板机制造业。三、课题主要内容和要求1设计的主要内容1、对称式三辊卷板机的零件有限元结构分析设计：（1）查阅资料，明确卷板机的工作原理，确定零件的材料类型和主要结构；（2）根据生产任务要求和有关要求确定分析方案以及所有分析软件；（3）确定机械传动装置关键部件的参数选择计算；（4）对上辊、下辊、支架运用solidworks软件进行有限元结构分析；（5）对上辊、下辊、支架有限元分析给出结果；（6）对结果进行评价和优化分析。2设计的主要要求（1）、根据题目要求，检索和查看国内外W11系列三辊对称式卷板机的相关资料，结合自己的设计思路，写综述和开题报告。（2）、了解国内外W11系列三辊对称式卷板机的使用及发展现状，理解W11系列三辊对称式卷板机的工作原理和工作过程，并进行的典型工况载荷分析。（3）、.对关键零件机架、辊轮进行有限元强度、刚度分析，得到最大应力、最大的变形和危险位置。四、研究方法、步骤和措施利用有限元软件solidworks simulat