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简易管子除锈机的设计【优秀毕业设计】【word+9张CAD图纸全套】

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简易管子除锈机的设计【优秀毕业设计】【word+9张CAD图纸全套】.rar

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简易管子除锈机的设计【优秀毕业设计】【word+9张CAD图纸全套】

【带任务书+开题报告+外文翻译+实习报告】【98页@正文22000字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】

丝杠A２.dwg

任务书.doc

外文翻译

大带轮A３.dwg

实习报告.doc

实心轴A３.dwg

封皮.doc

小带轮A３.dwg

开题报告.doc

摘要.doc

正文.doc

目录.doc

空心轴Ａ３.dwg

蜗杆A２.dwg

蜗轮部件A1.dwg

装配图A0.dwg

部件图A1.dwg

任务书

简易管子除锈机设计

1、本毕业设计（论文）课题应达到的目的：

1．培养学生综合应用所学理论知识和技能，分析和解决机械工程实际问题的能力，熟悉生产技术工作的一般程序和方法。

2．培养学生懂得工程技术工作所必须的全局观念、生产观念和经济观念，树立正确的设计思想和严肃认真的工作作风。

3．培养学生调查研究，查阅技术言文献、资料、手册，进行工程计算、图样绘制及编写技术文件的能力。

2、本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：

本毕业设计课题任务的内容：管子除锈机是用于金属管子除锈的专用设备。主要由机械动力头、机身、传动机构、工作装置等组成。

本设计是在机械动力头的基础上，增加适当的零件，实现金属管子机械化除锈工作，达到成本较低、结构合理、劳动强度低、效率高的目的。

3、对本毕业设计（论文）课题成果的要求（包括图表、实物等硬件要求）：

设计说明书不少于2万字；工程绘图量不少于折合成图幅为A0号的图纸3张；用计算机进行设计、计算与绘图一般不少于2/3；并进行计算机仿真样机和优化设计。查阅文献15篇以上，翻译与课题有关的外文资料，译文字数不少于3000字。

4、主要参考文献

董刚李建功潘凤章主编.机械设计（第三版）北京：机械工业出版社1998

成大先主编.械设计图册北京：化学工业出版社 1997

蔡春源主编.机电液设计手册北京：机械工业出版社 1997

徐灏主编.新编机械设计师手册北京：机械工业出版社 1995

朱喜林张代治主编.机电一体化设计基础北京：科学出版社 2004

求是科技编著.PLC应用开发技术与工程实践北京：人民邮电出版社 2005

雷天觉主编.液压工程手册北京：机械工业出版社 1990

孙桓陈作模主编.机械原理（第六版）北京：高等教育出版社 2001

王爱玲主编.现代数控机床北京：国防工业出版社 2003

赵如福主编.金属机械加工人员手册（第三版）上海科学技术出版社 1990

齐麟张亚雄黎上威董学朱胡松春编著蜗杆传动设计（上、下册）北京：机械工业出版社 1987

齿轮手册编委会编著齿轮手册（上、下册）北京：机械工业出版社 1990

《现代机械传动手册》编委会编著现代机械传动手册北京：机械工业出版社 1995

郭爱莲主编.新编机械工程技术手册经济日报出版社 1991

杨公源主编.机电控制技术及应用北京：电子工业出版社 2005

袁任光编著.可编程序控制器选用手册北京：机械工业出版社 2002

饶振纲王勇卫编著.滚珠丝杠副及自锁装置北京:国防工业出版社 1990

陆玉何在洲佟延伟主编.机械设计课程设计（第三版）北京：机械工业出版社 1999

数字化手册系列（软件版）编写委员会编著.机械设计手册（软件版）R2.0北京：机械工业出版社 1999

5、本毕业设计（论文）课题工作进度计划：

起迄日期工作内容

3.19~3.25

3.26 ~ 4.08

4.09~5.20

5.21~6.17

6.18~6.24

完成毕业实习报告、开题报告

设计任务分析与总体方案的确定。

实施设计、计算、绘图、实验。

进行计算机仿真样机和优化设计，并编写设计说明书。

毕业设计（论文）答辩及成绩评定。

摘? 要

??? 这篇毕业设计主要阐述的是管道除锈机的设计，管子除锈是管子使用前的一项重要工序，尤其是在钢管使用后非常有必要对管道进行除锈。这对钢管的使用寿命有着很重要的意义。

本设计方案是：该机主要由机架、电动机、变速传动机构、主轴、钢丝刷、圆盘机构等组成。除锈由电机带动，通过普通圆柱蜗轮蜗杆减速器来减速。蜗杆传动是用来传递空间互相垂直的两项错轴之间的运动和动力的一种机械传动形式。由于蜗轮蜗杆传动可以实现自锁，传动比大，噪音小的原因，所以选择蜗轮蜗杆传动。

现有的除锈机，其体积大，不宜搬动，而且把管道固定在机床上后，需要人力用砂纸打磨，一般总共需要3-4个人来工作。耗费人力不说，并且工作环境非常恶劣。

本设计是在机械动力头的基础上，增加适当的零件，实现金属管子机械化除锈工作，达到成本较低、结构合理、劳动强度低、效率高的目的。

本设计需要明确设计任务，由相关的任务书和工具书确定设计的传动方案为机械传动。由以知条件，可计算出工作力和工作速度。选电机，拟定两级减速的各个传动比，确定各级减速的输入输出功率、转速、转矩。其次，查找主要技术参数，明确设计原则，由相关的公式进行轴及各类零件的强度，稳定性及寿命的校核计算；进行机架的设计，包括床身，加紧装置形式的明确和对其强度，刚度，稳定性的校核计算。最后，全面分析设计结果是否符合设计要求，完善各个细节。???????????

关键词：除锈机普通圆柱蜗轮蜗杆减速器圆柱齿轮减速器夹紧机构螺杆

Abstract

???? This graduation project is a pipeline of major rust on the machine design, the tube removing is an important process of the tube before using, especially in the steel pipe is used it is necessary to rust pipes. This pipe has a life of significance.

This designed plan is consisted mainly by the rack, electric motors, variable speed transmission, spindle, steel wire brush, disc component institutions. Rust by the motor driven by ordinary cylindrical worm gear reducer to slow down. Worm-drive space is used to pass each other the wrong vertical axis between the two campaigns and a dynamic form of mechanical transmission. As the worm drive can achieve self-locking, the transmission ratio, and noise reasons, so I chose to drive worm.

Removing the existing machine, its size should not be moving, and the pipe is fixed in the machine tool, the need for human polished with sandpaper, generally a total of 3-4 individuals to work. Labor-to say the least, and very bad work environment.

This design is the first in the mechanical power on the basis of the increase in the appropriate parts, the realization of mechanization rust metal pipe work, low cost, reasonable structure, low labor intensity, high efficiency purposes.

The design needs a clear designed mandate, and the mandate of the relevant books and reference books to determine the design for the mechanical drive transmission. Known by the conditions, we can calculate of the speed and force. Motor selection and preparation of all two reducer transmission ratio can determine the speed at all levels of input and output power, speed and torque. Second, find the main technical parameters, a clear design principles, by the axis of the formula and various parts of the strength, stability and the check calculation of life expectancy; for rack design, including the bed, stepping up device and the form of a clear its strength, stiffness, stability, the calculation of the check. Finally, comprehensively analyze the results of the design with the design requirements and perfect in all details.

Key words: Rusting machine Ordinary cylindrical worm gear reducer Cylindrical gear reducer Clamp Screw

第1章概述1

第2章总体设计5

2.1 概述5

2.2 总的设计原则5

2.3 设计任务5

2.4 设计目的 6

2.5 设计方案的选择6

2.6 主要参数的确定9

第3章螺旋机构的设计计算12

3.1耐磨性计算12

3.2验算自锁15

3.3校核强度15

3.4螺杆的稳定性计算19

3.5轴承的选择19

第4章蜗轮蜗杆的设计计算21

4.1蜗轮蜗杆的类型,特点21

4.2设计前分析22

4.3设计计算23

4.4联轴器的选择27

第5章带传动的设计计算28

第6章主轴传动部分的设计计算 33

第7章轴的选择及校核41

第8章传动减速装置的润滑47

第9章机架的设计与分析51

9.1 机架的分类51

9.2 机架的设计准则51

9.3 机架设计的一般要求53

9.4机架设计步骤53

9.5机架机构的选择54

9.6机架常用的材料55

第10章其他机构的选择56

10.1导轨的选择56

10.2 夹紧机构的选择50

毕业设计小节59

参考文献 60

第1章概述

1.1金属管子的应用

随着国民经济的发展,钢材的应用越来越广泛,涉及到各个方面，各个行业。钢管是一种中空的长条钢材，大量用作输送流体的管道，如石油、天燃气、水、煤气、蒸气等，另外，在搞弯、抗扭强度相同时，重量较轻，所以也广泛用于制造机械零件和工程结构。也常用作生产各种常规武器、枪管、炮弹等。

钢管的分类：钢管分无缝钢管和焊接钢管（有缝管）两大类。按断面形状又可分为圆管和异形管，广泛应用的是圆形钢管，但也有一些方形、矩形、半圆形、六角形、等边三角形、八角形等异形钢管。

无缝钢管：无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成。无缝钢管的规格用外径*壁厚毫米数表示。无缝钢管分热轧和冷轧（拨）无缝钢管两类。热轧无缝钢管分一般钢管，低、中压锅炉钢管，高压锅炉钢管、合金钢管、不锈钢管、石油裂化管、地质钢管和其它钢管等。冷轧（拨）无缝钢管除分一般钢管、低中压锅炉钢管、高压锅炉钢管、合金钢管、不锈钢管、石油裂化管、其它钢管外，还包括碳素薄壁钢管、合金薄壁钢管、不锈薄壁钢管、异型钢管。

????低中压锅炉用无缝钢管：用于制造各种低中压锅炉、过热蒸汽管、沸水管、水冷壁管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管等。用优质碳素结构钢热轧或冷轧（拨）无缝钢管。主要用10、20号钢制造，除保证化学成分和机械性能外要做水压试验，卷边、扩口、压扁等试验。热轧以热轧状态交货、冷轧（拨）以热处理状态交货。

????高压锅炉钢管：主要用来制造高压及其以上压力的蒸汽锅炉管道等用的优质碳素结构钢、合金结构钢和不锈耐热钢无缝钢管、这些锅炉管经常处于高温和高压下工作、管子在高温烟气和水蒸汽的作用下还会发生氧化和腐蚀，因此要求钢管有高的持久强度、高的抗氧化性能，并具有良好的组织稳定性，采用钢号有：优质碳素结构钢钢号有20G、20MnG、25MnG；合金结构钢钢号15MoG、20MoG、12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、 12CrMoVG、12Cr3MoVSiTiB等；有锈耐热钢常用1Cr18Ni9、1Cr18Ni11Nb高压锅炉管除保证化学成分和机械性能外，要逐根做水压试验，要作扩口、压扁试验。钢管以热处理状态交货。此外，对成品钢管显微组织、晶粒度、脱碳层也有一定要求在机械制造业的实际生产中，经常会用到一些金属管子，而管子生锈便成了不可避免的问题，生锈的管子会使在生产中面临很多问题，比如管子的焊接、安装，甚至会影响到设备的工作，使得其工作效率降低，增大能耗，影响产品生产质量，甚至带来生产安全隐患。所以在管子使用之前对其表面进行除锈工作是很有必要的。

管子除锈是管子使用前的一项重要工序，尤其是在钢管使用后非常有必要对管道进行除锈。这对钢管的使用寿命有着很重要的意义。

1．2金属管子除锈机的作用及原理

金属管子除锈机的作用: 在机械制造业的实际生产中，经常会用到一些金属管子，而管子生锈便成了不可避免的问题，生锈的管子会使在生产中面临很多问题，比如管子的焊接、安装，甚至会影响到设备的工作，使得其工作效率降低，增大能耗，影响产品生产质量，甚至带来生产安全隐患。所以在管子使用之前对其表面进行除锈工作是很有必要的。此时一台简易而又高效的管子除锈机便可解决这个问题。

常见的金属管子除锈方法及其特点：（1）摩擦除锈及本次设计所采用的方法，成本低，操作简单，除锈效果因设备不同而差异较大，噪音和粉尘问题突出。（2）喷丸除锈，可以有效的清除金属表面的氧化皮，锈蚀，旧漆膜等杂质。（3）化学除锈，化学清洗虽然能使表面达到一定的清洁度和粗糙度，但其对环境的污染问题较为严重，影响工人健康。

管子除锈机的基本结构和除锈原理：简易管子除锈机一般由机械动力头、机身、传动机构、工作装置等组成。除锈原理也较为简单，将管子固定在机身，通过动力机构带动其旋转，工作装置利用摩擦的原理即可对管子完成快速而简易的除锈。

1．3传统管子除锈机的特点

传统的除锈机，其体积大，不宜搬动，难以适应维修现场流动性大的需要。工作时震动大，噪音大，效率低，而且成本高，难以满足实际需要

。

图1-1 传统管道除锈机

1．4本设计成果的特点

本设计中的简易管子除锈机的最大特点是成本低，体积小，结构简单，易操作，噪音小，工作稳定，效率高。主轴传动采用结构较为简单的皮带传动，可以大大减小本机体积。工作装置的进给采用丝杠传动，可以提高工作稳定性实现自动进给。丝杠传动原动力来自电机加皮带，结构简单，工作可靠。整机重量较轻，操作、搬运所需人力少，除锈速度快，功效大大提高，运行平稳、可靠，节能，能自动调节钢丝刷对管道的压力，减小了除锈机对管道的机械磨损，提高了除锈的质量。

第二章总体设计

2.1 概述

总体设计是机械设计中极为关键的环节，它是对所设计的机械的总的设想，总体设计的成败，关系到整部机械的经济技术指标，直接决定了机械设计的成败。

总体设计指导机构设计和部件设计的进行，一般由主任工程师（或总工程师）主持进行。在接受设计任务以后，应进行深入细致的调查研究，收集国内外同类机械的有关资料，了解当前国内外除锈机的使用、生产、设计和科研情况，并进行分析和比较，制定总的设计原则，设计原则应当保证所设计机型符号有关的方针、政策，在满足使用要求的基础上，力求结构合理、技术先进、经济性好、质量轻、体积小、易操作、寿命长。

2.2 总的设计原则：

1.遵守“三化”：零件标准化、产品系列化、部件通用化。

2.采用“四新”：新技术、新结构、新材料、新工艺。

3.满足“三好”：好制造、好使用、好维修。

制定总则之后，便可以编制设计任务书，在调研的基础上，运用所学知识，从优选择总体方案，以确保设计的成功。制定总则之后，便可以编制设计任务书，在调研的基础上，运用所学知识，从优选择总体方案，以确保设计的成功。

2.3 设计任务

本毕业设计课题任务的内容：管子除锈机是用于金属管子除锈的专用设备。主要由机械动力头、机身、传动机构、工作装置等组成。

本设计是在机械动力头的基础上，增加适当的零件，实现金属管子机械化除锈工作，达到成本较低、结构合理、劳动强度低、效率高的目的。

2.4 设计目的

1．培养学生综合应用所学理论知识和技能，分析和解决机械工程实际问题的能力，熟悉生产技术工作的一般程序和方法。

2．培养学生懂得工程技术工作所必须的全局观念、生产观念和经济观念，树立正确的设计思想和严肃认真的工作作风。

3．培养学生调查研究，查阅技术言文献、资料、手册，进行工程计算、图样绘制及编写技术文件的能力。

2.5 设计方案选择

管子除锈机为机械加工的一种机器，除锈的目的是对已经使用后的钢管进行抛光，使其工作时不影响其性能，并能延长钢管的使用寿命。管子除锈机机为机械加工的一种机器，所除锈钢管最大直径为φ25mm。长度6m。丝杠进给速度为：1m/s

1．总体设计方案：

本设计方案是：该机主要由机架、电动机、变速传动机构、主轴、钢丝刷、进刀机构、管子夹紧机构等组成。其结构简图为

其结构为；1-皮带传动 2-丝杠

3-导轨 4-涡轮涡杆减速器 5-电机

6-末端加紧机构 7-钢丝刷 8-三爪卡盘

其工作过程：三爪卡盘（8）将金属管子夹紧，再使用末端夹紧机构（6）将管子夹紧固定，开动电机，动力经三爪卡盘传递给金属管子，管子转动起来，电动机（5）通过皮带将动力传递给涡轮涡杆减速器（4），涡轮涡杆减速器再将动力传递给丝杠（2），钢丝刷（7）由于丝杠的转动而实现左右移动。钢丝刷是圆周布置的，可以对金属管子进行均匀的除锈。

参考文献

【1】清华大学精密仪器系液压教材编写组《金属切削机床液压传动人民教育出版社》1977年

【2】雷天觉主编《液压工程手册》机械工程出版社 1990年

【3】徐灏主编《机械设计手册1》机械工业出版社 1988年

【4】徐灏主编《机械设计手册5》机械工业出版社 1988年

【5】增正明主编《机械工程材料手册——金属材料》机械工业出版社 2003年

【6】孙桓陈作模主编《机械原理（第六版）》高等教育出版社 2000年

【7】蔡春源主编《机电液设计手册（中）》机械工业出版社1996年

【8】董刚李建功潘凤章主编《机械设计（机械类）第三版》机械工业出版社

【9】成大先主编《机械设计图册（上）》化学工业出版社1997年

【10】成大先主编《机械设计图册（下）》化学工业出版社1997年

【11】机械设计手册编写组.机械设计手册.北京：化学工业出版社，1996

【12】李江明.减速器选用手册.北京：机械工业出版社，2000

【13】成大先.机械设计手册-减（变）速器.电机与电器.北京：化学工业出版社，2004

【14】成大先.机械设计手册-轴及其连接.北京：化学工业出版社，2004

【15】成大先.机械设计手册-机械传动.北京:化学工业出版社，2004

【16】许先绪.非标准刀具设计.北京：机械工业出版社，1992

【17】刘灿生.给排水工程施工手册.北京：中国建筑工业出版社，2002

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内容简介：: J o u r n a l o f H a r b i n I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y( N e w S e r i e s ) ，V o 1 1 5 ， N o 2 ， 2 0 0 8 Fi n i t e e l e me n t a n d e x p e r i me n t a l a n a l y s i s f o r c o l d t ub e - b e n d i n g o f a p o we r s tat i o n b o i l e r ，i i 一 na n， Y U Ha o n a n， LI U Xi a n l i ，YU Y a h mi n 赖一楠，于浩楠，刘献礼，于延民 ( C o l l e g e o f M e e h a n i c a l P o w e r E n g i n e e r i n g ，H a r b i n U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， H a r b i n 1 5 0 0 8 0， C h i n a ， E - ma i l ： l a i y i n a n h r b u s t e d u c n ) Abs t r a c t ：C o mb i n i n g t h e c o mp ut e r s i mul a t i o n， t h e o r e t i c a l a n a l y s i s a n d e x p e r i me n t s， t h i s pa pe r s t u di e s t h e p r o c e s s o f t ub e b e n d i n g p r o d uc t i o n o f a p o we r s t a t i o n b o i l e r Th e F EM n u me ric a l s i mu l a t i o n s y s t e m wa s s e t u D t o s t u d y t h e p e r f o r ma n c e f e a t u r e s i n t h e p 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G3 8 6 4 3 Do c u me n t c o d e ：A Ar t i c l e I D：1 0 0 5- 9 1 1 3 ( 2 0 0 8) 0 2 - 0 1 9 8 - 0 4 Th e t u b e b e n d i n g me t h o d h a s b e e n wi d e l y a p p l i e d i n fi e l d s o f b o i l e r a n d p r e s s u r e v e s s e l ma n u f a c t u rin g a u t o mo t i v e i n d u s t r y，a v i a t i o n，a e r o s p a c e ma n u f a c t u rin g， s h i p c r a f t ma n u f a c t u rin g a n d s o o n Re s e a r c h e s h a v e s h o wn t h a t c o l d b e n d i n g p r o c e s s c a n r a i s e t h e s u r r e n d e r s t r e n g t h b y 2 0 一 3 0 An d a l s o t h e ma t u rit y o f t h e NC t e c h n o l o g i e s ma d e i t n a t u r a l n e s s t o u s e c o l d b e n d i n g NC ma c h i n e t o o l s Ho we v e r ，t h e t u b e b e n d i n g p r o c e s s i s v e ry c o mp l i c a t e d，s o t h e p r o c e s s p l a n n i n g i s b a s e d o n a n aly t i c s o l u t i o n Tr a d i t i o n al t r i al a n d e r r o r me t h o d c a n n o t me e t t h e n e e d s o f p r o d u c t i o n a n d ma y als o c a u s e a l o t o f wa s t e 0 n t i me a n d f i n a n c e W i t h t h e d e v e l o p me n t o f c o mp u t e r s c i e n c e a n d F E M m e t h o di t i s f e a s i b l e f o r u s t o u s e l a r g e c O n l lT I O H s o f t w a r e for c o mp l i c a t e d p r o c e s s a n a l y s i s l I n t h i s p a p e r t h e s o f t wa r e ANS YS i s u s e d t o s i mu l a t e t h e c o l d t u b e b e n d i n g p r o c e s s A r o u n d e d t u b e b e n d i n g s i mu l a t i o n s y s t e m i s b u i l t i n o r d e r t o for e c a s t e q ui p me n t s d r i v e n f o r c e a n d for mi n g q u a l i t y e f f e c t i v e l y，s u c h a s o v a l i t y， t h i n n i n g r a t i o o f wa l 1 W e a l s o h a v e g i v e n e x p e rime n t a l v e rif i c a t i o n 1 S umm a r y o f t h e Co l d Be n di n g Pr oc e s s Th e r e a r e t h r e e r e g u l a r l y t u b e b e n d i n g me t h o d s： p u s h i n g me t h o d，g rin d i n g me t h o d a n d dr a wi n g me t h o d Dr a wi n g me t h o d i s s h o wn i n F i g 1 Th e f a n s h a p e d mo u l d i s fix e d t o t h e e q u i p me nt b y t h e c r o s s l i k e k e y a n d i s r o t a t e d b y t h e e q u i p me n t T h e fix e d c l a mp i s fix e d t o t h e f a n s h a p e d mo u l d b y s c r e w a n d i s u s e d t o f a s t e n t h e t u b e t o g e t h e r wi t h t he mo b i l e c l a mpTh e n t h e r o t a t i o n o f t h e t u b e s e n d i s r e s t ric t e d b y t h e s l o t a n d a l l t h e o t he r mo u l d s r o t a t e t o p e r f o r m a n c e t h e c o l d b e n d i ng o f t he t u be F i g 1 Di a g r a m o f t u b e - b e n d i n g p r o c e s s Q u a l i t y i s t h e m o s t i mp o r t a n t t h i n g t o e v a l u a t e a t u b e be n d i n g p r o c e s s Ge n e r a l l y，n o n i d e a l d e f o r ma t i o n h a p p e n e d af t e r t h e b e n d i n g ( a s s h o w n i n F i g 2 ) C C F i g 2 S h a p e o f t he t u b e b e n d i n g Re c e i v e d 2 0 H0 6 0 50 7 S p o n s o r e d b y th e P r o j e e t o f H a r b i n S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,B u r e a u( G r a n t N o 2 0 0 7 R F X XG O 2 6 )a n d E d u c t i o n D e p a r t m e n t o f H e i l o n g j i a n g P r o v i n c e ( G r a n t N o 1 1 5 1 1 0 6 9 ) 1 98 维普资讯 J o u r n a l o fH a r b i n I n s t i t u t e of T e c h n o l o g y( N e w S e r i e s ) ，V o 1 1 5 ， N o 2 ， 2 0 0 8 Th e t u b e s o u t e r fla n k ，孔一，孔 i s t hi n n e d b y t h e p u l l i n g f o r c e wh i l e t h e t u b es i nn e r fla n k n n i s t h i c k e n e d b y t h e p r e s s ur e f o r c e d u rin g t h e b e n d i n g p r o c e s s R i s t h e p r o j e c t e d b e n d i n g r a d i u s i s t h e p r o j e c t e d e x t e r n a l d i a m e t e r o f t h e t u b e T h e s e c t i o n al d r a wi ng s h o ws t h a t t h e s e c t i o n s h a p e t u rns f r o m c i r c l e t o e l l i p s e，a n d t h e wall t h i c k ne s s a r e n o n u n i f o r m A i s t h e l o n g a x i s o f t h e e l l i p t i c a l s e c t i o na n d B i s t h e mi n o r a x i s S i s t h e i d e a l wa l l t h i c k n e s s ， a n d S i s t h e mi n i m u m， S i s t h e maxi m u mO v a l i t y a = ( A B) ， t h i n n i n g r a t i o b=( SS i ) S ， t h i c k e n i n g r a t i o c=( S 一S ) S W i t h t h e e n l a r g e me n t o f t h e b o i l e rs c a p a c i t y， wh e t h e r t h e e l b o w s qu a l i t y c a n me e t t h e h i g h e r n e e d， o r wh e t h e r t h e e q u i p me n t s d riv e n c a p a b i l i t y i s s u ffi c i e n t t u rn o u t t o b e a s e rio u s pr o b l e m As s o o n a s we c a n f o r e c a s t e q ui pme nt s driv e n f o r c e a n d f o rm i ng q ua l i t y e f f e c t i v e l y，we c a n ma k e a r r a n g e me n t s f o r p r o c e s s e s a n d e q ui p me n t s，a n d we c a n a l s o ma k e b e t t e r p r o d u c t s t o g e t b e t t e r b e n e fit s 2 St r uc t u r e o f FEM Si m u l a t i on Sy s t e m Th e c o l d b e n di n g pr o c e s s i s v e r y c o mp l i c a t e d i n c l u d i n g l a r g e pl a s t i c d e f o r ma t i o n，l a r g e di s p l a c e me n t ， n o nl i n e a r c o n t a c t a n a l y s i s，s o we u s e t h e s o f t wa r e AN S YS a n d i t s n o n l i n e a r a n a l y s i s me t h o d s t o b u i l d a r o u n d e d t u b e b e n d i n g s i mu l a t i o n s y s t e m t o f o r e c a s t e q u i p me n t s driv e n f o r c e a n d f o rm i n g q u a l i t y e f f e c t i v e l y 2 1 Pr e p r o c e s s i n g：M o de l i n g Co n s i d e rin g t h e s y mme t ry o f t h e mo d e ls s t r u c t u r e，l o a d s a n d c o n s t r a i n t ，w e b u i l t t h e a n a l y s i s mo d e l b y t h e mo i e t y t o r e d u c e t h e c o mp u t a t i o n t i me Al s o APDL p a r a me t e r d e s i g n l a n g u a g e i s u s e d t o i n p u t d i me n s i o n a n d ma t e r i a l p a r a me t e r s whi c h i n s u r e s t h e r e us a b l e l o g fil e Ge o me t r i c mo d e l i s s h o wn i fl F i g 3 F i g 3 Ge o me t r i c mo d e l o f t h e t u b e b e n d i n g I n F EM mo de 1 PL ANE4 2 i s u s e d t o d e s c rib e t h e t u b e s s e c t i o nVI S CO1 0 7 i s u s e d t o d e s c rib e t h e v i s c o p l a s t i c s o l d t u b e t h a t c a n us e t o a n a l y s i s l a r g e p l a s t i c d e f o rm a t i o n Co mp a r i n g t o t h e t ub e，t he d e f o rm a t i o n o f t h e f a n s h a p e d mo u l d，fi x e d c l a mp a n d mo b i l e c l a mp i s s o s ma l l t o i g n o r e Thu s we t a k e t h e mo u l d a s rig i d b o d y a n d t u b e a s fl e x i b l e b o d y t o a n a l y z e i t u s i n g AN S YS s rig i d t o fl e x i b l e c o n t a c t mo d e l J I n o r d e r t o g e t t h e mo u l d f o r c e，we u s e t h r e e c o n t a c t p a i r s Th e s u r f a c e o f fan s h a p e d mo u l d i s t a r g e t e l e me n t TARGE1 7 0a n d t h e t u b e a t t a c h t o i t i s c o n t a c t e l e me n t CO NT A1 7 3 T h e s u r f a c e o f s l o t i s T AR GE1 7 0 a n d t h e t u b e a t t a c h t o i t i s CONT A1 7 3Th e s u rfa c e o f mo bi l e c l a mp i s TARGE 1 7 0 a n d t h e t u be a t t a c h t o i t i s C0NTA1 7 3 Co n t a c t s t i f f n e s s i s t a k e n a s 0 6 5 b e t we e n t h e t h e o r e t i c a l d o ma i n 0 01 a n d 1 0 0 t o g e t g o o d pr e c i s i o n a nd e ffi c i e nc y 2 2 S o l v i n g：Ap p l y i n g Lo a d s I n t h e t u b e b e n d i n g s i mu l a t i o n p r o c e s s， l a r g e no n l i n e a r p l a s t i c de for ma t i o n i s s o l v e d b y N R me t h o d a n d mul t i s t e p l o a d s c o n t r o 1 L a r g e d e f o rm a t i o n p r e d i c t o r ，a u t o s t e p s i z e a r e t u rn e d o n t o a c c e l e r a t e t h e c o n v e r g e n c e P i l o t n o d e i s a l s o u s e d t o c o n t r o l t h e no t i o n o f t h e r i g i d b o d y We c o n s t r a i n t h e d i s p l a c e me n t s l o t ，a p p l y p u s h i n g f o r c e t o t h e e nd o f t h e t u b e，a n d t h e n r o t a t e t h e mo u l d a nd mo b i l e c l a mp b y r a mpAtie r t he r o t a t i o n，a n u n l o a d i n g s t e p i s a p p l i e d t o r e mo v e t h e c l a mp a n d s l o t 2 3 Po s t pr oc e s s i ng：Ge t t i n g t h e Re s ul t Ati e r t h e c a l c u l a t i o n i s c o n v e r g e d s o l u t i o n i s s a v e d a n d p r o c e s s e d b y t h e s e s t e ps ： 1 、 Ex h i b i t i n g t h e t u b e b e n d i n g p r o c e s s d y n a mi c a l l y： Bv t h e f u n c t i o n ANI MATE we c a n e x hi bi t t h e t u b e b e n di n g pr o c e s s d y n a mi c a l l y a n d s a v e i t t o a v i 6l e W e c a n c h o o s e o n l y t h e t u b e e x c e p t t h e mo u l d i n o r d e r t o o b s e r v e t h e d e f o rm a t i o n o f t u b e mo r e c l e a r l y 2) Ge t t i n g t h e r e a c t i o n for c e o f t h e mo u l d： I n P OS T 2 6 t h e n o d e s o l u t i o n o p t i o n REACTI ON F ORCE c a n h e l p u s t o g e t t h e mo me n t o f t h e mo u l d，t h e p u s h i n g f o r c e o f t h e s l o t a n d t h e c h uc ki n g f o r c e o f t h e no b i l e c l a mp 3)C a l c u l a t i n g t h e q u al i t y p a r a m e t e r s ： Q S L I C E o p t i o n c a n h e l p u s t o g e t t he s e c t i o nS d e f o rm a t i o n s h a p e，c o n t o u r c ha r t o f t h e s t r e s s a n d s t r a i n a t a n y p o s i t i o n W e c a n a l s o u s e GE0M CHECK o p t i o n t o g e t i n f o rm a t i o n o f e v e ry no d ea n d t h e n c a l c u l a t e t h e q u a l i t v p ara me t e r s a t a n y p o s i t i o n，s u c h a s w a l l t h i c k n e s s ， o v ali t y ，t h i n n i n g r a t i o，t h i c k e n i n g r a t i o n a n d s o o n 3 Co mp a r i s o n b e t we e n Ex p e r i me n t s a n d S i mu l a t i o n I n o r d e r t o c e rti fi c a t e t h e p r e c i s i o n o f t h e F EM s i mu l a t i o n s y s t e m ， e x p e rime n t s we r e c a r r i e d o u t i n Ha r b i n b o i l e r f a c t o ry b y t h e t wo t u b e s： T u b e A：d i a me t e r 1 6 8 mm ，t hi c k n e s s o f t h e wa l l 3 0mm ，b e n di n g r a d i u s 4 0 0 mm ，ma t e r i a l 2 0 G T ub e B：d i a me t e r 1 41 mm ，t h i c k n e s s o f t h e wa l l 2 5 ram ，b e n d i n g r a d i u s 3 5 0 mm ，ma t e ri a l 2 0 G 3 1 Co mpa r i s o n o f t h e M o ul d Fo r c e T h e b e n di ng mo me n t s o f t u b e A a n d B fro m s i mu- l a t i o n a r e s h o wn i n F i g 4 维普资讯 J o u r n a l o f H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o ( N e w S e r i e s ) ， V o 1 1 5 ，： ! Q 墨 4 0 至 3 0 呈三 2 0 皇毛 1 0 i 0 L o a d s t e p Fi g 4 Di a gr a m o f t he b en di ng mo me nt L o a d i n g p r o c e s s b e g i ns a t t i me 2 a n d fin i s h e s a t t i me 6wh i l e u n l o a d i n g p r o c e s s i s f r o m t i me 6 t o t i me 7Fr o m e a c h s i n g l e c ur v e we c a n s e e t h a t t h e b e n di n g mo me n t s o o n i n c r e a s e d t o a h i g h l e v e l a t t h e b e g i n n i n g，a n d t h e n i n c r e a s e d s l o wl y a s b e n d i ng Th i s ma k e i t o u t t h a t t h e ma i n s t r e s s pa r t foC H S o n t h e b e g i n n i n g p a r t o f b e n d i n g ， a n d t h i s i s c o i n c i d e n t w i t h R e f 1 6】 Th e ma x i mum b e nd i n g mo me n t f o r e a c h c u rve a p p e a r e d a t t h e l a r g e s t d e for ma t i o n， t h i s i s c o i n c i d e n t wi t h t h e mo n o n l e t e r i n e x p e r i me n t s n e e d s h i g h e r dr i v e n for c e t h a t wi l l h e l p u s t o ma k e mo r e r e a s o n a b l y 3 2 Co mpa r i s o n o f t h e Th e s e c t i o n s o v a l i t y l a t i o n a r e s h o wn i n F i g 5 4 3 = 0 2 I t i s c l e a r t h a t t u be A for e q ui p me n t t h a n t u b e B a r r a n g e me n t s for e q u i p me n t t u b e B e n d i n g Qu a l i t y o f t u b e A a n d B fro m s i mu I x ) c a t i o n o f s e c fio n ( 。 ) Fi g 5 Di a gr a m o f t he o va l i t y I t s c l e a r t h a t f o r 1 8 0。 t u b e b e n d i n g t h e ma x i mu m o v a l i t y i s n o t o n t h e 9 0。p o s i t i o n we u s u a l l y s u p- p o s e da n d t h e r e a l p o s i t i o n i s a s s o c i a t e d t o t h e r e l a t i v e b e n d i n g r a d i u s t o s o me e x t e n dTh e s i mu l a t i o n e rro r i s d e fin e d a s t h e pe r c e n t o f di f f e r e n c e b e t we e n s i mu l a t i o n a n d e x p e r i me n t s T a b 1 r e v e a l s t h e c o mp a r i s o n o f s e c t i o n a l o v a l i t y Th i n n i n g o f o ut e r wa l l i s t h e mo s t s e r i o u s d e f e c t By t h e s i mu l a t i o n we c a n for e c a s t t h e e x t e n t a n d p o s i 一 2 0 0 t i o n o f t h e t h i n n i n g，a n d t h e n d e c i d e wh e t h e r we n e e d t o ma k e a n e f f o rt t o i mp r o v e i t I t r e v e a l s t h i n n i n g o f o ut e r wa l l for t h e wh o l e t u be i n Fi g 6 Ta b1 Co mpa r i s o n of o va l i t y b e t we e n s i mu l a t i on an d e x。 p e r i me nt 9 8 7 6 是 5 4 兰 3 2 1 0 4 0 8 0 1 2 O I 6 0 L o c a t i o n o f S e ( t i o n ( 。 ) Fi g 6 Di a g r a m o f t h e t h i n n i n g r a t i o Fr o m i t we c a n s e e t h e e a r l y b e n d i n g p a rt h a s b e e n u n de r t e n s i o n s t r e s s a n d g e t s l a r g e p l a s t i c d e f o r m a t i o n T a b 2 s h o w s c o mp a r i s o n o f t h i n n i n g r a t i o b e t we e n s i mu l a t i o n a n d e x p e r i me n t s Ta b 2 Co mp a r i s o n o f t h i n n i n g r a t i o b e t we e n s i mu l a t i o n a n d e x p e r i me n t Th e p a r a me t ric FEM mo d e l b u i l t i n t h i s p a p e r c a n s i mu l a t e t h e for c e a n d q u a l i t y p a r a me t e r for t u b e b e n di n g p r o c e s s wi t h i n 5e rro r Co n s i d e ring t h e i mp a c t o f s i mpl e me t h o d for da t a a c q u i s i t i o n a n d ma n y o t h e r r e a l f a c t o r we c a n a c c e p t t h i s r e s u l t a n d u s e i t f o r t h e p e r f o r ma n c e o f e q u i p me n t a n d q u a l i t ys for e c a s t i n g， t h a t i s mo r e e f f e c t i v e r e s u l t s t h a n whi c h o b t a i n e d i n t l i a l p r o d u c e 4 Re s e a r c h o n I mpr o v e me n t o f t h e t u b e Be nd i ng Qu a l i t y Nume r i c a l s i mu l a t i o n b y FEM c a n n o t o n l y f o r e c a s t t h e e q ui p me n ts c a p a b i l i t y a n d q u a l i t y o f t h e t u b e b e n d i n g p r o c e s s b ut a l s o o p t i mi z e t h e p r o c e s s b y 维普资讯 J o u r n a l o f H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o ( N e w S e r i e s ) ，V o 1 1 5， N o 2 ， 2 0 0 8 fin d i n g s o me a f f e c t f a c t o r s， wh i c h wo u l d h e l p u s t o t a k e me a s u r e s t o i mp r o v e t h e q u a l i t y Th e n we wi l l d i s C U S S t h e a f f e c t i o n o f t h e r o t a t i o n a l v e l o c i t y a n d b a c k p u s h i n g f o r c e 4 1 I m pa c t o f t h e Ro t a t i o na l Ve l o c i t y P l a s t i c d e f o r ma t i o n o f me t a l s de fin i t e l y a s s o c i a t e s t h e v e l o c i t y o f d e f o r ma t i o ns o t h e r o t a t i o n a l v e l o c i t y i s r e l a t e d a l o t t o t h e q u a l i t y o f t h e t u b e b e n d i n gW e wi l l b e n d t he s a me t u be b y d i f f e r e n t v e l o c i t y：0 4 r a d s， 1 0 r a d s a n d 1 6 r a d s t o c o mp a r e t h e o v a l i t y ，i u s t a s s h o wn i n Fi g 7 5 5 50 4 5 4 0 专3 5 0 30 2 5 2 0 1 5 一f， 6r a d s ：： 1 0r a d s - 鬯兰蔗置鬻 - f - ； 4 - i 。 l O 4 0 8 O 1 2 O L o c a t i o n o f s e c t i o n ( 。 ) 0 F i g 8 L o c a t i o n o f s e c t i o n ( 。 ) Co mp a r i s o n o f o v a l i t y a mo n g d i ffe r e n t p u s h i n g f or c e 5 Co nc l u s i o n A FEM n u me ric a l s i mu l a t i o n s y s t e m i s b u i l t t o s t u d y p e r f o r ma n c e o f c o l d t u b e b e n d i n g，s u c h a s o v a l i t y，t h i n n i n g r a t i o o f wa l l a n d e q u i pme n t s d riv e n f o r c e Pl a n n i n g d e f o rm i s f o r e c a s t a n d p l a n n i n g p a r a me t e r s a r e o p t i mi z e d b y t h e c o mp u t e r s i mu l a t i o n Co mp a r e d wi t h p r a c t i c a l pr o d uc t i o n t h e s i mu l a t i o n me t h o d i s p r o v e d t o b e mo r e e f f e c t i v e a n d e c o n o mi c a l t h a n t h o s e o bt a i n e d t h r o u g h t ria l p r o d u c e me t h o d ng 7 Co mp a r i s o n o f o v a l i t y am o n g d i ffe r e n t r o t a t i o n a l Re f e r e n c e s： s p e e d Ob v i o u s l y t h e h i g h e r t h e v e l o c i t y we u s e， t h e s h o r t e r t i me t h e t u b e h a v e t o d e f o r m ，s o mo r e wo r s e we w i l l g e t t h e q u a l i t y o f t h e t u b e I t 西 v e s u s s u g g e s t i o n t h a t s l o wi n g d o wn wi l l b e n e fi t t h e q u a l i t y 4 2 I m p ac t o f t h e Bac k Pu s hi n g Fo r c e I n t h e p r a c t i c a l p r o d u c t i o n，b a c k p u s h i n g f o r c e i s a l wa y s t a k e n t o g e t b e t t e r q u a l i t y，h e r e c o me s t h e s i m u l a t i o n( a s s h o w n i n F i g 8 ) W e c a n s e e t h a t t he l a r g e r f o r c e we p u s h t h e e n d o f t he t u be， t he b e t t e r q u a l i t y we wi l l g e t Bu t t h e e f f e c t i s n o t pr o mi n e n t b e c a u s e i n t h i s mo d u l a riz e d s i m u l a t i o n we h a v e n e g l e c t e d t h e i n flu e n c e f r o m t h e s t r u c t u r e o f r e v e r s i b l e d e f

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