槽钢辊弯成型过程模具设计（全套CAD图+设计说明书+翻译）
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槽钢
成型
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模具设计
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槽钢辊弯成型过程模具设计及可靠性分析
摘要
冷弯型钢产品具有断面合理、强度高、重量轻、金属利用率高等优点，是一种经济断面型钢，广泛应用于汽车、航空、轻工、机械制造以及建筑等各个行业。辊弯成型过程是非常复杂的（本文以槽钢为例），到目前为止，其本身所具有的特点和规律尚未被人们真正地理解与掌握，生产中的工艺设计和孔型设计仍然主要取决于经验知识，不仅调试时间长，难以适应市场变化，而且造成资源的巨大浪费，增加成本。
本文首先介绍了国内外关于辊弯成型理论研究的现状与发展趋势，其次计算辊弯成型过程的参数，制定成型制度，确定弯曲角，得出成型道次。并根据每一道次，确定各尺寸，进行模具设计。本论文的研究结果对于冷弯型钢产品的开发、孔型系统的设计提供了可靠的预测模型，为实际生产应用提供了直接依据，具有重要理论意义和应用价值。
关键词：槽钢，辊弯成型，模具设计
- 内容简介：
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毕业设计任务书 学 院、系 ： 机械工程与自动化学院 专 业 ： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 学 号： 论 文 题 目 ： 槽钢辊弯成型过程模具设计 起 迄 日 期 : 指 导 教 师 : 系 主 任 : 发任务书日期 : 年月日 任务书填写要求 1毕业设计任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在系的负责人审查、签字后生效。此任务书应在毕业设计开始前一周内填好并发给学生； 2 任务书内容必须用黑笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴； 3 任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及系主管领导审批后方可重新填写； 4 任务书内有关“学院、系”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号（如 0201140102），不能只写最后 2 位或 1 位数字； 5 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 94数据元和交换格式、 信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2004 年 3 月 15 日”或“ 2004 毕 业 设 计 任 务 书 1毕业设计的任务和要求： 了解并掌握辊弯成型过程的理论知识，对槽钢辊弯成型过程进行模具设计，并 对模具可靠性进行分析。 2毕业设计的具体工作内容： 1、搜集资料，了解并掌握辊弯成型过程理论； 2、搜集国内外有关辊弯成型过程模拟的资料，并进行综合分析； 3、了解并掌握槽钢辊弯成型过程变形理论； 4、对槽钢辊弯成型过程模具进行设计； 5、根据疲劳理论，对模具可靠性进行分析 毕 业 设 计 任 务 书 3对毕业设计成果的要求： 1、毕业设计说明书 1 份 2、外文翻译 1 份 3、 配图一张 件图一张 部件图纸 2 4、 论文字数不少于 字 4毕业设计工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 2013 年 2 月 23 日 3 月 15 日 3 月 16 日 4 月 6 日 4 月 7 日 5 月 7 日 5 月 8 日 5 月 25 日 5 月 26 日 6 月 10 日 查阅资料，了解辊弯成型过程理论、了解国内外研究方法，提交开题报告； 学习软件，掌握变形理论； 完成辊弯成型过程模具设计； 分析结果，撰写毕业说明书； 修改说明书及毕业设计答辩 学生所在系审查意见： 系主任： 年 月 日 毕业设计外文文献 学生姓名： 学号： 系 别： 机械工程与自动化系 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 2013 年 6 月 毕业设计开题报告 学 生 姓 名： 学 号： 学 院、系 ： 专 业 ： 机械设计制造及其自动化 设 计 题 目 ： 槽钢辊弯成型过程模具设计 指 导 教 师 : 年月日 毕 业 设 计 开 题 报 告 1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述： 文 献 综 述 一 、 本课题研究的意义及目的 槽钢属于经济型断面型材，利用这些型材制成的成品件可以减轻重量、降低成本、增强结 构的机械性能、并有良好的工艺性，应用极为广泛。 辊弯成型是槽钢的主要成型方法，辊弯成型是通过多道次具有特定轮廓型面的成型轧辊，把卷材或单张板材逐渐地进行横向弯曲以制成特定断面的金属型材的工艺方法，是一种节能、节材、高效的金属板料成型新工艺、新技术。辊弯成型过程是一个复杂的成型过程，受到很多因素影响。轧辊是板金属辊弯成型的关键部件，对最后金属的成型有着至关重要的影响。 因此，槽钢辊弯成型过程的模具设计具有很重要的应用前景与研究意义。 二、 本课题国内外的研究现状 弯型钢具有以下特点： 1)钢材断面经 济：冷弯型钢可以生产出各种复杂的断面 ,这是热轧材无法做到的。它主要通过改变型钢断面形状来提高型钢刚度，而热轧型钢一般以增加断面面积来提高强度和刚度。同时，由于在冷弯加工中提高了强度，冷弯型钢与热轧型钢相比具有断面形状合理、重量轻、机械性能高的优点。 2)产品质量好：由于冷弯钢以带钢为原料，故表面质量好。如采用镀层或有机涂层带钢，更具有美观、耐腐蚀等优点。冷弯型钢的尺寸精度高，可以达到机加工公差标准的三级精度，比热轧型钢好得多。 3)能源消耗少、成材率高、金属损耗少：一般热轧型钢从钢锭到成材需 经 23次加热，而冷弯型钢可减少 1次。节约煤和金属资源。 4)综合经济效益好：由于冷弯型钢制成的钢结构轻巧，一般工业厂房用冷弯型钢制成的轻钢结构，其重量只有钢筋混凝土结构 1/91/7，可大大减轻基础的负荷，使整个工程节约大量钢材和水泥，缩短施工周期。 5)生产工艺可以延伸：制作冷弯型钢，在冷弯过程中还可以与其它工艺结合起来， 进行深加工。如在冷弯机组中装置冲孔机、弯曲设备、冲压设备、焊接设备、涂层设备等。 6)冷弯型钢比冷冲压型钢优越：冷弯型钢可以生产冷冲压法不能生产的长度及质量精度高的钢材 ，可减少工序，节约能耗，提高制成品的合格率。 所以冷弯型钢在各个领域得到广泛应用，各国意识到了冷弯型钢的发展潜力，都大量投入资金和精力研究和发展核心技术，其中 辊子的设计开发尤为重要。 英国学者提出了人工神经元网络方法辅助轧辊设计 ， 该系统提供了 63个储存单元和一种学习轧辊模具的方法 ， 该方法是利用先前的设计指导目前的设计得出更好的解决方法。再者系统能引导无经验的设计者作为培训教案学习轧辊设计。 德国 软件公司开发了一套轧辊设计的软件，能设计出精确的辊花图和轧辊模具图，还能进 行有限元模拟分析冷弯成型工艺过程。该有限元分析的模型是自动从辊花图和轧辊模具图获取到 件中。 德国 件公司的 弯轧辊设计软件 ， 该软件的目标是让工程师更好、更快、更安全的设计 。 并提出了三步质量管理理念 ， 分别是产品边部应力的校核、产品应力分布分析和计算机有限元模拟分析 ， 保证轧辊设计的安全性 。 其主要的功能包括产品图的绘制、产品展开宽计算、边部应力计算、回弹角计算、辊花图的自动设计、轧辊模具的自动设计、有限元模拟分析、轧辊加工数据输出、图纸输出和成本分析等等。 内研究现状 我国学者对冷弯成型工艺成型辊设计的优化进行了研究，通过反应曲面法建立的数学模型描述了叫增量成型的影响，辊子半径对回弹角的影响和最大边部纵向应变。在优化的过程中，回弹角和最大边部纵向应变分别的在每个机架中设置成基本函数和约束条件。得到的最小的回弹角便会成为最优化的成型角度和辊子半径。 北京科技大学的朱书栋等对冷弯成型的基本理论进行了全面的研究，得到了冷弯过程中的四种基本变形方式的应力应变表达式和变形功的数学表达式，对槽钢等辊弯型钢的设计和生产有着普遍的指导意义。 未来 辊弯型钢生产正在向高效率化、高附加值化、多品种化方向发展，推动了一系列辊弯新技术的发展。虚拟制造技术逐渐应用到辊弯成型过程中。先进的系统建模和仿真优化技术已应用于辊弯成型中 , 并应用于动态模拟辊弯产品的设计、制造和检验的全 过程。再加上经验及合理的推理机制，将形成一个完整的辊弯成型专家系统。使冷弯成型走向更加智能化的生产。 设计很重要，但是辊子的材料也很重要。 辊子的材料直接影响辊出来的产品。其中产品批量是影响成型辊材料选取的主要因素。最常用的成型辊材料有 动轴承钢， 45 优质碳素钢， 3具钢等。当生产批量增加时，应采用表面硬化、磨光的工具钢，如 种钢比高合金工具钢便宜，而且易于机加工和热处理。在这种材料的成型辊上镀一层铬（ 25 m）可减少划伤并增长重磨返修周期。但同时也要考虑经济因素，最终选出最佳的材料保证产品的优良。 参考文献 ： 1 韩飞，刘继英，艾正清 塑性工程学报 7 (5): 532 张立鹏，周宏宇，刘智冲 锻压装备与制造技 术 5): 263 姜复生，袁晓光 钢铁 5(9):734 崔高健，吕相艳，迟正洪 机械制造 3(494): 415 刘广庆，林圣光 钢铁研究所 6 桂步青 上海铜铁工艺技术研究所 ):27 徐向义 钢管 3):168 赵永娟，孙华 东 机械管理开发 6） :59 王大齐 上海金属 8（ 1） :3010高祖光 焊管 3（ 2） :2211罗晓亮，于中奇，曾国 塑性工程学报 15（ 5） : 8312王晓斌 钢辊弯成型过程有限元分析 2011,(18):16313刘向东，王成轩 淮海工学院学报 ):214林时宪，国外冷弯型钢 1984,115李冰 硕士学士论文 16胡胜德，罗维，胡群等 武汉科技大学学报 5(5): 468 毕 业 设 计 开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 一、本课题要研究或解决的问题 1、了解 了解并掌握辊弯成型过程理论 2、对槽钢辊弯成型过程各道次进行模具设计 3、对模具可靠性进行分析 二、 拟采用的研究手段（途径） 1、 搜集资料综合，了解并掌握辊弯成型过程理论 2、运用 件及搜集到的资料进行总和、分析， 对槽钢辊弯成型过程 各道次进行模具设计 3、运用疲劳强度理论，对模具进行可靠性分析 *学院 2013 届毕业设计说明书 槽钢辊弯成型过程模具设计及可靠性分析 摘要 冷弯型钢产品具有断面合理、强度高、重量轻、金属利用率高等优点，是一种经济断面型钢，广泛应用于汽车、航空、轻工、机械制造以及建筑等各个行业。辊弯成型过程是非常复杂的（本文以槽钢为例），到目前为止，其本身所具有的特点和规律尚未被人们真正地理解与掌握，生产中的工艺设计和孔型设计仍然主要取决于经验知识，不仅调试时间长，难以适应市场变化，而且造成资源的巨大浪费，增加成本。 本文首先介绍了国内外关于辊弯成型理论研究的现状与发展趋势，其次计算辊弯成型过程的参数，制定成型制度，确 定弯曲角，得出成型道次。并根据每一道次，确定各尺寸，进行模具设计。本论文的研究结果对于冷弯型钢产品的开发、孔型系统的设计提供了可靠的预测模型，为实际生产应用提供了直接依据，具有重要理论意义和应用价值。 关键词 ：槽钢，辊弯成型，模具设计 *学院 2013 届毕业设计说明书 he as is of in as as is as is So of of by to of on of of to to In to of of of is of *学院 2013 届毕业设计说明书 第 页 共 页 目录 1 引言 . 1 题的目的和意义 . 1 弯型钢发展概述及特点 . 3 内外研究现 状 . 3 外发展现状 . 3 内发展现状 . 3 弯型钢轧制工艺及设备 . 4 究的内容和方法 . 5 2 槽钢辊弯成型过程参数计算 . 6 计原理 . 6 坯参数计算 . 7 弯钢板弯曲时中性层位置的确定 . 7 开料长度 . 8 型制度的确定 . 9 道次弯曲角的选定 . 9 次弯曲半径的选定 . 11 型道次确定 . 13 型工作断面的取向 . 14 曲的方式 . 错误 !未定义书签。 曲的次序 . 错误 !未定义书签。 3 槽钢辊弯成型过程模具设计 . 错误 !未定义书签。 型辊及孔型设计 . 错误 !未定义书签。 型辊结构的选择 . 错误 !未定义书签。 式孔型设计及构图 . 错误 !未定义书签。 钢开式孔尺寸及构图 . 20 具设计 . 21 一道次模具设计 . 21 *学院 2013 届毕业设计说明书 第 页 共 页 二道次模具设计 . 22 三道次模具设计 . 25 四道次模具设计 . 27 五道次模具设计 . 29 4 了解疲劳理论以及模具的可靠性分析 . 32 具可靠性的内涵 . 32 劳理论 . 32 具可靠性 . 32 靠度 . 33 积失效概率 . 33 均寿命 . 33 靠寿命与中位寿命 . 33 效率 . 33 5 结论与展望 . 错误 !未定义书签。 4 论 . 34 望 . 34 参 考 文 献 . 35 致 谢 . 37 *学院 *届毕业设计外文翻译 第 1 页 共 9 页 AD AM in to a on it 3-D it in to . on to of be at of to to a be to AD) of a is an a of to an of be to in a in A of a AD a a a a a of a of it to is to on -D of to be a AD a a in *学院 *届毕业设计外文翻译 第 2 页 共 9 页 or of of of to be in of as of be be If no to is by so of be in of in of be -D of -D as a or of a be at At a of be to be on an to or a a of a -D is of be no in a AM)to of is by up a to of is AD to *学院 *届毕业设计外文翻译 第 3 页 共 9 页 is as AM is to if of a by a AM of of up a in As AM a on a to of On AM is as to of -D to to of in NC is a of to of s be by in on in to up to so be In a is of AD AM as AM to AM is as it to in in is as a on of DP)*学院 *届毕业设计外文翻译 第 4 页 共 9 页 in to is of s as of is in of of be by is as to at is a in to of is in is at is in is at a to as is is is to be is in is is is to of is a by of of on is by of In to a be of In of is to of or on of an *学院 *届毕业设计外文翻译 第 5 页 共 9 页 as a of in An to it is to of By of by be In of a to on of in is is by of at of to to by of be by as of In BS 10 C is on is of an of of on of of to *学院 *届毕业设计外文翻译 第 6 页 共 9 页 模具设计与制造 1 模 具设计制造 泛用于模具设计和制造中。 许你在屏幕上画出模型，然后采用三维动画从各个角度进行观察，最后通过在数字仿真模型上引入各类参数（压力、温度、冲力等）进行测试。而 另一方面来说，能够控制制造质量。这些计算机技术的优点是很多的：设计时间短（可用计算机的速度进行修改）、费用低、制造快，等等。这种新的方法还允许进行小批量生产，可以在最后一分钟对某个特定零件的模具进行改动。最后这些新工艺还可以用来制造复杂的零件。 2 模具的计算机辅助设计 一直以来模具的制图是 一项费时的工作，它不属于创造性工艺过程的一部分。制图不是工艺过程所要求的部分，但对工艺组织来说是必要的。 计算机辅助设计（ 指采用计算机及其外围装置来简化和提高设计过程。统采用了一种高效的设计方法，并且当它和坐标测量机器和其它检验设备结合使用时可用来创立检验程序。在选择工艺顺序时 据将发挥关键的作用。 一个 统由三个基本的部分组成：硬件、软件、用户。一个典型的 统的硬件部分包括一个处理器、一个系统显示器、一个键盘、一个数字转换器和一个绘图仪。而 统 的软件部分由允许其完成设计和画图功能的程序组成。用户是模具的设计者，他采用硬件和软件来完成设计过程。 在产品的三维数据的基础上，应首先对模芯和型腔进行设计。通常设计人员先进行零件的预设计，这意味着可以改变围绕模芯和型腔所进行的工作。现代 统可以支持该设计，先针对确定好的画图方向计算出一条分模线，将零件分成模芯和型腔两侧，并生成出流表面和截流表面。在计算出零件的最佳设计草案后，再确定型腔、滑道和嵌件的位置和方向。然后在初步设计阶段，粗略地定出模具部件的位置和几何形状 例如滑动装置、喷出系统等 。有了这些信息，便可确定板的大小和厚度，并从产品标准目录中选取相应的标准模具。如果没有一个标准的模具能满足需要，则选择和要求最接近的标准模具并做相应修改 通过调整限制和参数使得任意数量的任意尺寸的板子都能用于设计中。对功能部件进行细化，并加入标准部件完成整个模具的设计。这一切均在三维空间中进行。此外，模具系统还提供*学院 *届毕业设计外文翻译 第 7 页 共 9 页 了对零件进行检查、修改和细化的功能。早在这个阶段，就可以自动生成图纸和材料清单了。 通过运用模具设计系统的三维设计及功能，可在开始阶段就消除二维设计中的典型错误 例如冷却系统和部件 /型腔间的碰撞或孔的位置错误。在任何阶段都能生成材料和图纸的清单 从而能够准确定购材料，并且总是具备实际的文件可用来与客户进行探讨，或者对模具基制造商来说总是能给出报价。 一个特定的三维模具设计系统的使用能缩短研发周期，提高模具质量，增进团队合作，使设计人员从沉闷的日常工作中解脱出来。但是经济上的成功主要取决于工作流程的组织。只有采取了适当的组织方法和人员评估策略才能缩短研发周期。零件设计、模具设计、电气设计以及模具制造部门必须紧密合作，协同工作。 模具的计算机辅助制造 减少制造费用和 研发周期的一个方法是建立能够充分发挥设备和人员潜能的制造系统。这类制造系统的基础是采用 据来帮助对主要工艺做出决策，使得最终能够提高机器精度并减少不直接从事生产的时间。这就被称为计算机辅助制造（ 目的是，如果可能的话，通过从计算机工作站启动机器运作，从而直接生产出模具断面而不需要经过中间步骤。 对于一个好的 统，自动化不仅仅体现在某个独立的细节上。加工工艺的自动化还体现在组成一个零件的各个侧面之间，最终导致方法路径的最优化。当你要生产多种特征时， 统将为你构建一个 工艺规划，它会在系统分析的基础上指定操作步骤以减少工具的变动以及所采用的工具的数目。 在 面，发展趋势是新技术和新工艺，例如微研磨，以支持带复杂三维结构和高表面质量的高精度注塑模具的制造。 件将继续在软件本身固有的智能化加工的深度和广度上发展，直至计算机数值控制 (程工艺变成完全自动化。对于要求加工操作步骤能更灵活地组合在一起的先进的多功能加工工具来说尤其如此。 件在保持机械师所需要的控制的同时，将继续使冗余的制造工艺逐渐自动化，使其通过计算机更快更精确地进行操作。 在强调模具制造业在维持质量的同时还要以最高效的方式制造模具的今天，模具制造商们需要紧跟最新的软件技术包，以便使他们能够快速地规划并制造出复杂的模具，从而减少模具生产时间。简言之，模具制造业正朝着提高 间*学院 *届毕业设计外文翻译 第 8 页 共 9 页 以及 间数据交换的质量方向发展，并且 件在涉及加工工艺方面变得更为智能化 从而减少了生产周期和总的加工时间。同时五轴加工已作为“必须有的”加工方式出现在车间工厂中 尤其是涉及型腔较深的场合。随着电子数据处理（ 引入模具制造业，模具制造出现了新的发展机会，从而 可以缩短生产时间、提高成本效率并获得更好的质量。 塑料行业是世界上发展最快的行业之一，属于少数亿万美圆的行业。在日常生活中几乎所有的用品都离不开塑料并且大部分都可以用用塑料注射模具的方法生产。注塑注射成型工艺也以利用低成本制作出各种各样的形状及复杂的几何图案著称。 注塑注射成型工艺是一个循环过程。可分为填料、注射、冷却、脱模四个重要阶段。塑料注射成型过程开始于往料斗到注塑机的加热或注射系统中填入树脂和适量的添加剂。灌浆阶段就是在注射温度下用融解的热塑料注入模腔。模腔被填满之后，适量的熔融塑料在一个较高的补 偿压力下补充塑料凝固引起的收缩。跟着是冷却阶段，将模具冷却至有足够的刚度脱出模具。最后是脱模阶段，即打开模具然后顶出零件，再合上模具开始下一个循环。 需要注塑成型的塑料产品的设计和制造与预期性能是要靠经验控制的一个昂贵的过程，包括实际对封面压花的修改。在模具设计之中，设计模具具体补充几何，通常在核心边，包括相当复杂的投射和凹槽。 设计模具时必须考虑到许多重要设计系数。 这些因素是模具的大小，型腔的个数及布局、流道系统，浇口系统、脱模系统和收缩率。 对模具的热分析，主要宗旨将分析残余热应力的作用或产品直 径方向的压注。热感应强度的增强主要在模塑零件的冷却阶段，主要因为它的低导热性和在溶融树脂和模具之间的温差。在冷却期间产品模腔附近也会存在温度不均匀的区域 。 在冷却期间，冷却通道附近的区域比冷却通道远处的区域冷却得更快。这个温差会造成材料的不均匀收缩从而产生热应力。强热应力会引起翘曲问题。所以，它是模仿模塑零件在冷却期间残余热应力区域的重要阶段。通过了解热应力发生的特征，对其造成的变形可以预先模拟。 模具的设计和制造完成后，试模注塑出来的翘曲试样会存在很多缺陷。包括短射、喷溅和翘曲。短射的解决可以通过在模 腔的角落里铣出附加的气孔来排出被困*学院 *届毕业设计外文翻译 第 9 页 共 9 页 的空气。同时，减小注射压力可以减小喷溅的发生。对于翘曲的控制可以通过控制很多因素，例如注射时间、注射温度和溶料温度。 经过这些修整之后，模具可以生产出低成本高质量的翘曲试样，这些试样需要经过简单的抛光处理。显示的是修整后的模具，加工出附加的排气孔可避免短射现象的发生。 模具和试样都准备好之后，就可以对其进行分析了。在注塑的过程中， 210熔融的 过母模上的浇口套直接注入模腔，经过冷却，制件就成型了。制件的生产周期为 35s，包括 20s 的冷却时间。用来制造模具的材料是 050 碳钢。列出了 及 050 碳钢的性能。 通过注塑模的热分析得出残余热应力对试样的影响，对加载拉应力的分析也可以预测到翘曲测试试样所能承受的最大拉力。 毕业设计说明书 槽钢辊弯成型过程模具设计 学生姓名： 学号： 学 院： 系 名： 专 业： 指导教师： 年月 机械设计制造及其自动化 *学院 *届毕业设计说明书 第 1 页 共 37 页 1 引言 本课题研究的意义及目的 冷弯型钢是指通过辊弯成型法或滚压成型法等以带材为原料，加工成特定断面的型材，如圆管、槽钢、波形板、异型截面钢材等。辊式成型是一种高效、节能、节材的金属成型工艺。 1 辊弯成型是槽钢的主要成型方法，辊弯成型是通过多道次具有特定轮廓型面的成型轧辊，把卷材或单张板材逐渐地进行横向弯曲以制成特定断面的金属型材的工艺方法。辊弯成型过程是一个复杂的成型过程，受到很多因素影响。轧辊是板金属辊弯成型的关键部件，对最后金属的成型有着至关重要的影响。 2 因此，槽钢辊弯成型过程 的模具设计具有很重要的应用前景与研究意义。 冷弯型钢发展概述及特点 我国冷弯型钢生产起始于 20世纪 50 60年代，只在鞍山、上海、重庆等个别地区，以服务于农基业为主。 1958年开始生产的冷弯型钢开始用于汽车、建筑、自行车制造等行业，其产品仅仅能满足该行业自身需要。 70年代末仅有 6家，在改革开放的有利形式下，国民经济建设对钢材品种和质量提出了新的要求，冷弯型钢的优点逐步为人们所认识和接受，冷弯型钢的生产取得了较大的发展。 例如：由包头设计研究院为消化吸收国外某些先进技术结合国内市场具体情况而开发研制 的 中口径焊管成型机组，即 于一种新型辊式成型机组。直到上世纪 80年代是冷弯型钢的第一次发展高潮，集中于华东、华北、东北地区，服务于汽车、客车、建筑门窗、交通运输、货架、电器等行业。 21世纪初，我国冷弯型钢生产面临第二次发展高潮，集中于华北、华东、西南地区。这次发展的特征是：以原料钢厂为重点或以用户服务单位为重点；产品特点是大型 ( 以上）、精薄或专业化为主；市场多数描准钢结构、汽车、电力、基建等。 到目前为止，生产机组达到一千多套，最大管径达到 全国冷弯型钢生产能力基本能满足市场需求量，但出口量很少，只有几千吨。冷弯型钢产量占钢产量的 产品品种达到 2000多种。冷弯型钢已经成为钢材品种中不可缺少的一*学院 *届毕业设计说明书 第 2 页 共 37 页 支后起之秀，受到广大用户的青睐。 国外辊弯成型技术工艺已具有 100多年历史了，大致分为三个阶段： 第一阶段（ 1838 1909）是探索和试制阶段 这阶段辊弯成型理论和冷弯型钢的研究工作进展缓慢。 仅少数几个国家进行生产，期间生产的产品不仅产量低而且品种与质量都很差，产品仅仅能够满足当时建筑部门与车辆等部门的需求。 随着工业运输业的迅速发展，辊弯成型工艺生产的冷弯型钢已经不能满足用户要求。 第二阶段（ 1910 1959）是创立和逐步推广辊式冷弯成型工艺的阶段。 在此期间，美国首先创立了辊式冷弯成型工艺，并建立了第一套专业化辊式冷弯型钢机组，使得冷弯型钢生产发展到了一个新阶段。但是由于当时的冷轧、热轧带材生产落后， 影响了冷弯型钢使用与发展。 第三阶段（ 1960年至今）是冷弯型钢生产迅速发展 这一时期，由于世界钢材品种有了重大进步，带钢与板材的比重与质量显著提高，使冷弯型钢生产应用得到了极大发展。 3 冷弯型钢能得到较为广泛的应用，主要是其具有如下特点： 1）断面形状简单的冷弯型钢（角钢、槽钢等），整个断面的壁厚是一样的，它们用来制造结构件时，可以简化装配工序，并减少结构安装劳动力； 2）逐渐的连续变形方式，适合大规模生产； 3）高质量的冷轧带钢，经过连续的辊弯成型，仍然可以保持其优良的表面质量和精确的尺寸； 4）不同架次的冷弯型钢机组和不同工艺参数的成型机组，为生产各种规格、各种断面形状的产品提供了技术保证； 5）辊弯成型可以同其他生产工序合并成一条多功能的连续作业线，这样就可以大大提高劳动生产率，改善产品质量，降低辅助材料和电力消耗； 6）由于加工通常是在常温下进行，故可以用各种涂镀层的带钢进行加工，而且不至于破坏其表面的涂层和镀层； 7）冷弯成型可生产出一般热轧难以生产的复杂断面、品种多样的薄壁冷弯型材，从而在金属消耗最少的情况下，获得最大的强刚度； *学院 *届毕业设计说明书 第 3 页 共 37 页 8）在大规模生产方面，成型辊费用比冲模少，而使用寿命却 比冲模长得多。用一套装配式组合成型辊可生产多种规格的冷弯型钢，而一套型钢轧辊只能轧制一种规格的轧材； 9）用冷弯型钢代替热轧钢一般可节约材料 25% 50%，这对于桥梁、车体等笨重结构是非常有利的，而且冷弯型钢结构、钢筋混凝土结构、装配式结构、木结构比起来，最主要的优点在于它的不燃性、强度高、结构重量轻，构件适于大批量生产，空间利用率高，施工期限缩短； 10）冷弯型钢的纵向长度不受台面尺寸的限制，适于加工成型横断面形状复杂而纵向尺寸很长的制件。 4 所以冷弯型钢在各个领域得到广泛应用，各国意识到了冷弯型钢的 发展潜力，都大量投入资金和精力研究和发展核心技术，其中 辊子的设计开发尤为重要。 国内外的研究现状 国外发展现状 英国学者提出了人工神经元网络方法辅助轧辊设计 ， 该系统提供了 63个储存单元和一种学习轧辊模具的方法 ， 该方法是利用先前的设计指导目前的设计得出更好的解决方法。再者系统能引导无经验的设计者作为培训教案学习轧辊设计。 德国 软件公司开发了一套轧辊设计的软件，能设计出精确的辊花图和轧辊模具图，还能进行有限元模拟分析冷弯成型工艺过程。该有限元分析的模型是自动从辊花图和轧辊模具 图获取到 件中。 德国 件公司的 弯轧辊设计软件 ， 该软件的目标是让工程师更好、更快、更安全的设计 。 并提出了三步质量管理理念 ， 分别是产品边部应力的校核、产品应力分布分析和计算机有限元模拟分析 ， 保证轧辊设计的安全性 。 其主要的功能包括产品图的绘制、产品展开宽计算、边部应力计算、回弹角计算、辊花图的自动设计、轧辊模具的自动设计、有限元模拟分析、轧辊加工数据输出、图纸输出和成本分析等等。 5 国内发展现状 我国学者对冷弯成型工艺成型辊设计的优化进行了 研究，通过反应曲面法建立的数学模型描述了叫增量成型的影响，辊子半径对回弹角的影响和最大边部纵向应变。在优化的过程中，回弹角和最大边部纵向应变分别的在每个机架中设置成基本*学院 *届毕业设计说明书 第 4 页 共 37 页 函数和约束条件。得到的最小的回弹角便会成为最优化的成型角度和辊子半径。 北京科技大学的朱书栋等对冷弯成型的基本理论进行了全面的研究，得到了冷弯过程中的四种基本变形方式的应力应变表达式和变形功的数学表达式，对槽钢等辊弯型钢的设计和生产有着普遍的指导意义。 6 我国于 1958年开始生产冷弯型钢，主要开始于汽车、建筑、自行车制造等行业，其产品仅仅 能满足该行业自身需要。直到上世纪八十年代才逐渐有所发展。但是与国外冷弯型钢生产还有很大差距。总产量仍然很低，约占全国生产钢材总产量 而国外已达到 5%；从生产设备上看，我国设备比较陈旧，且中小型设备多，大型专业化设备少，微型机组国内目前尚属空白。从品种规格、产品质量上看与国外也有很大差别，主要集中表现为： (1)坯料材质不优、品种单一、精度差。 (2)产品标准远远跟不上品种开发，生产滞后于研究。 (3)产品表面质量差、性能不稳、定尺率低、还有产品未去除内毛刺。 (4)对于深加工产品、国外已做到零件化、 部件化，我们则是由使用单位自行 加工成所需零部件。 7 未来辊弯型钢生产正在向高效率化、高附加值化、多品种化方向发展，推动了一系列辊弯新技术的发展。虚拟制造技术逐渐应用到辊弯成型过程中。先进的系统建模和仿真优化技术已应用于辊弯成型中 , 并应用于动态模拟辊弯产品的设计、制造和检验的全过程。再加上经验及合理的推理机制，将形成一个完整的辊弯成型专家系统。使冷弯成型走向更加智能化的生产。 8 冷弯型钢轧制工艺及设备 冷弯型钢轧制工艺按产品的不同分为开口型钢生产工艺和闭口型钢生产工艺两种， 如图 其中开口型钢生产工艺的相应的设备有：纵剪机组、对焊装置、辊式成型冷弯机组、剪切装置或飞锯。 闭口型钢生产工艺包括圆管和异型管，圆管工艺的相应设备有：纵剪机组、对焊装置、冷弯成型和定径机组、高频焊接设备、剪切装置（飞锯或飞剪等） 9 *学院 *届毕业设计说明书 第 5 页 共 37 页 原材料卷板 纵剪 对接 冷弯成型机 冷弯或锯切 包装入库 图 开口型钢生产工艺流 原材料卷板 纵剪 对接 冷弯成型机 高频焊接件 定径机组 冷弯或锯切 包装入库 图 闭口型钢生产工艺流 研究的内容和方法 1、 搜集资料综合，了解并掌握辊弯成型过程理论 2、运用 件及搜集到的资料进行总 和、分析， 对槽钢辊弯成型过 程各道次进行模具设计 3、运用疲劳强度理论，对模具进行可靠性分析 *学院 *届毕业设计说明书 第 6 页 共 37 页 2 槽钢辊弯过程参数设计 此零件供汽车制造车身用，这里采用是涂层镀锌钢板为原材料进行模具设计，这种钢材变形塑性很好，深冲压等冷加工性和焊接性很好，强度和硬度均很低，生产成本较低。由单轴拉伸实验测得材料的弹性模量 1000线模量为 368 度为 7850kg/m，泊松比 擦系数 料宽度经过计算取 155厚为 原始数 据： 图 汽车用等边槽钢 如图： 厚度 总弯曲角 腰长 0 腿长 5 圆弧半径 设计原理 冷弯型钢是用经过纵剪的热轧或冷轧带钢为原料，在常温下，用连续辊弯成型、拉拔弯曲成型、冲压折弯成型等方法，加工制造出热轧方法难以生产的各种断面型材。其中辊弯成型工艺又是冷弯型钢的主要加工方法。它是通过一组纵向排列的轧辊，将平整的原板逐渐变形，使之达到适合使用要求的形状。 冷弯成型有如下特点： (1) 产品成型不仅发生在每一架的成型辊上，而且还发生在两架成型辊之间的*学院 *届毕业设计说明书 第 7 页 共 37 页 平缓过渡区内。 (2)在弯形过程中，带钢坯料厚度和面积在理论上不变。 10 毛坯参数计算 制定合理的毛坯就是使辊弯毛坯尺寸最小，材料等级最低，这首先意味着能减小材料耗用量，提高辊弯成型的材料的利用率，降低所用材料的价格，从而使产品成本降低，提高经济效益。使用合理毛坯进行冲压，材料各部分的变形都贡献给有用形状的形成，无附加变形、未参与 变形的附加余料牵制。在机床及模具的状态、润滑条件一定的情况下，材料变形吸收能量最少，变形的应力、应变状态最佳，因而板料的成型性能可得到最大程度的发挥。 中性层位置的确定 一般可按图形分析法计算坯料宽度，复杂断面有时要用放大比例方法进行精确计算。料宽通常按断面中性层长度决定。一般认为中性层长度不经受弯折或横向拉伸变形。 要确定一个给定型材所需的带宽，先要做一个打比例的断面图，把它划分为直线段和曲线段后，沿中性线对各段长度进行求和。各弯曲段对应的带坯宽度由弯曲角的大小和中性线所对应的弯曲半径 (称为名 义弯曲半径 )所确定，即弯曲段长度 : (式中： 名义弯曲半径， 弯曲角度， 义弯曲半径mr(下式确定： (式中： r 弯曲角内径， mm k 系数，即弯曲因子 t 带坯厚度， 板料弯曲变形较小时，中 性层在板料中间，变形较大时，中性层逐渐向内移动。通常当弯曲内半径 r 与板料厚度 t 之比小于 12，即 r/t12 时，就必须考虑中性层向内的移动量。该移动量通常是借助实验方法得到钢板中性层位置系数 k（表 设为弯曲半径 中心到中性层的距离，即中性层的弯曲半径 *学院 *届毕业设计说明书 第 8 页 共 37 页 表 板中性层 位置系数的确定 r/t .7 k r/t .0 k 知： 3 查表 46.0k 展开料长度 计算弯曲件展开料长度的方法，是将弯曲件分成若干直线段或圆弧段的基本几何单元，分别计算各单元部分的长度，然后求出各单元部分长度的总和。 钢板折弯处展开尺寸的公式为： oo 8 0/1 8 0/ (式中 l 折弯处展开长度 弯曲区之间对应角 当 时， 2/ (以图为例，钢板可分为两个 1L 一个 2L ，两个3L。 1L 、 2L 为直线部分，只需要加减，即321 22 但实际生产中，钢板折弯成 90度，其尺寸标注通常不像图 为此折弯展开料每一部份可按下式计算： 11 (222 (其中 r 板料厚度 而3计算。 11 *学院 *届毕业设计说明书 第 9 页 共 37 页 图 图 知 51 02 根据式 ( 71 42 5 522321 成型制度的确定 在拟订冷弯型钢生产工艺时应确定成型制度，用成型工件弯曲部位的弯曲角和弯 曲半径来表征的，成型制度对于以最少的消耗生产合格冷弯型钢具有决定性意义。 各道次弯曲角的选定 弯曲角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。一般来说成型时应这样选定弯曲角：冷弯型钢的成型过程是连续的过程，每一道次的变形都对整个过程有影响，而变形角正是确定变形量的参数，所以它的分配直接关系到产品成型的好坏。通常，变形角的分配由成型机组的能力、成型道次、机架间距、总变形形量等因素决定，可按照下面规律进行分配： (1) 开始道次的变形角选取稍小。对于型钢弯曲角 说选取 围较好，这是受咬入条件、边部拉伸和轧制稳定性所限制。 *学院 *届毕业设计说明书 第 10 页 共 37 页 (2) 中间道次变形角尽可能大。由于边部拉伸逐渐减弱，成型工件已经部分成型，具有相当大的刚性，不易偏离成型方向，所以利用材料塑性减少轧制道次。但要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。 (3)后面 道次变形角越小越好。这是因为断面形状的变化造成了弯曲力的减小，而且还减小了回弹，所以要求后面道次变型量减小以保证精度。 (4)异型钢的变型量分配，在许多情况下受几个弯角同时变形的限制，对断面上一部分的变形分配会影响到另一部分 , 这就要做适当调整。 不同成型机组的成型道次计算方法各不相同。一个道次中工件各段的弯曲角根据弯曲段的宽度、坯料厚度、工件在成型辊中的变形方法、型钢形状和尺寸等确定。 常见的角分配方式有两种， 一是平均分配方式 即： (其中 i 第 I 道次弯曲角 o 最终弯曲角 n 总成型道次 i 成型道次 一种是余弦分配 2co co s 32 (其中 i 第 I 道次弯曲角 o 最终弯曲角 n 总成型道次 i 成型道次 图 弦分配的图形表示 *学院 *届毕业设计说明书 第 11 页 共 37 页 辊弯壁厚 2毫米以下成型时一个道次中采用的弯曲角列于表 表 厚 2 毫米以下的成型工件一个道次的总弯曲角与弯曲部分宽度的关系 弯曲部分宽 度 总弯曲角 1 2 3 4 5 5 5 15 15 0 0 20 90 60 55 0 75 3 93 0 90 表 个道次内弯曲角与坯料厚度的关系 成型工具 坯料厚度（毫米） 型辊 辅助立辊 导板 45 30 22 30 20 15 22 15 12 根据已知条件得出， 该零件最合理的成型制度是： 0 20 55 75 93 90 各道次弯曲半径的选定 中间各道次断面弯曲半径是确定成型制度的另一个重要参数。若工件成型时的弯曲半径和弯曲处弧中心距不变，则弯曲段开始部分位于成品型钢圆角的开始处，接近工件中央，而且弯曲顺序是从中央到两边。 若成型时的弯曲半径不变，可按 （ 式求出各道次中弯曲部位弧的中心距，如图 2211 9090180 C （ 其中 第 成品型钢弯曲部位弧的中心距； 1 2 弯曲部位变形中性层的弯曲半径； 21 规定道次中的弯曲角。 *学院 *届毕业设计说明书 第 12 页 共 37 页 图 中心距的确定示意图 若工件成型时的弯曲半径是不变的或变化的，而弯曲处弧中心距是变化的，则弯曲段开始部分位于型钢边缘附近且弯曲顺序是从两边到中央。在这种情况下，弯曲半径中心距减小，各道次的弯曲半径可按下 式求出： bR n018 0 （ 其中： 成品型钢弯曲处弧长，毫米； 规定道次中的弯曲角； S 工件厚度，毫米； K 系数，它与相对弯曲半径有关 已知 093755520 得出： 第一道次 6 第二道次 第三道次 第四道次 第五道次 *学院 *届毕业设计说明书 第 13 页 共 37 页 若成型时的弯曲半径不变，则所获得的成品冷弯型钢集合尺寸的精度较高，而成型力较大。若成型时采用变化的弯曲半径，则作用于成型辊上负荷减少，使成品冷弯型钢几何尺寸的精度稍有降低。 若成型时成型工具的弯曲半径不变，则壁厚超过 毫米。为使型钢弯曲部位弯曲半径达到最小的允许值，成型辊不按计算值的要求加工出圆角，而仅仅 稍微磨钝各棱角即可。 12 成型道次确定 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条件下得到所需的弯曲。成型道次过少，冷弯型材易产生尺寸超差和扭曲；成型道次太多则增加工具成本。选择合理的成型道次，可使冷弯型钢弯曲部位减薄程度降到最小，使型钢断面的直线段和弯曲段平滑过渡，防止型钢边缘出现折皱、开裂，从而保证型钢的钢性。 成型道次数主要取决于材料的性能和型材形状的复杂程度，此外，它还与型材的宽度、 成型机架间距、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。当带坯的屈服强度较高时，需过弯约 2面带有涂层的带坯也需要较多的成型道次以保持表面的光滑程度。 成型道次的主要是根据型钢断面形状及弯形量的分配来确定，一般第一架轧辊不参与变形，而最后的两架轧辊也可以不参与变形，只作为定型中部的成型道次主要是根据设计经验来确定，但应遵循下列原则：韧成型段采用较小的弯曲角，使坯料顺利咬人，防止跑偏；中成型段可采用大弯曲角；成 型后段宜采用较小的弯曲角，以保证成品型钢符合精度要求，并减小回弹。型材形状复杂程度是由弯曲角的个数和总弯曲量的大小决定的，同时它也受型材对称性的影响。成型角法是用来确定成型道次的基本方法。 成型角法可表示为 ： （ 式中： N 成型道次 数； H 弯曲高度； *学院 *届毕业设计说明书 第 14 页 共 37 页 L 机架间距； 成型角。 一道工序中，同时弯角不能超过两个。为弥补回弹，在后几道工序中应对弯曲角作适 当的修正。 13 成型工作断面的取向 空弯是指仅由上辊或下辊进行的弯曲，它对断面尺寸的精确性有很大影响。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。对称型钢的基本中心线就是其对称中心线，对于非对称型钢，选择基本中心线的原则是使成型断面两边的水平力相抵消，从而使金属自由成型而不会受到牵拉。以防止工件在进一步变形时发生横向位移，基本中心线的选择见图 (a) 对称断面 (b)非对称断面 图 本中心线的选择的示意图 图中基本中心线的选择成型时应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。 14 弯曲的方式 型材的弯曲方法有五种，可根据带坯材质和产品断面形状加以选用。 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*学院 *届毕业设计说明书 第 15 页 共 37 页 产工艺。如图 图 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。 图 曲中心内移法 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，相当于圆管成型圆变形成型法。该法适用于波纹板类的宽板、薄带或非对称易加工产品。 图 曲中心上移法 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。 *学院 *届毕业设计说明书 第 16 页 共 37 页 图 曲中心直角坐标系移动法 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。 15 图 曲中心移动与半径变化成函数关系法 弯曲的次序 弯曲的次序是重要的设计内容之一。理想情况下，从断面中心向两边逐渐弯曲，这样可以使已弯曲成型部分不会进一步受到变形。但是，考虑到多种其它 因素的影响，如避免空弯、减小金属移动、改善材料流动的平滑性等，也采用其它弯曲次序。 *学院 *届毕业设计说明书 第 17 页 共 37 页 3 等边槽钢的孔型及成型辊设计 3,1 成型辊及孔型设计 成型辊结构的选择 成型辊 般有整体型和组合型两种结构。整体型为一个加工出孔型的整体辊，而组合型则由数个简单辊片组成。所需辊型的成型辊 采用整体辊还是组合辊取决于型材断面的复杂程度。简单型材常采用整体，但随着型材断面复杂程度的增加，应考虑采用组合辊。采用组合辊具有下述优点： 1）单一辊片加工更为容易； 2）单一辊片 在热处理过程中不易开裂； 3）单一辊片重量轻，易于进行操作和装配； 4）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； 5）可以采用不同材质的辊片组成成型辊； 6）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； 7）组合辊可以实现整体辊不能做到的细微调整。 16 本次设计的断面结构简单，所以选用整体型。 闭式孔型设计及构图 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。一般生产尺寸精度较高的产品时，除采用平辊外，还采用中间立辊及必要的导卫装置。一般生产槽钢的平辊孔型分为 3类：开始几道由于断面横向刚度小，容易发生弯折点偏移现象（总弯曲角 下），所以常采用闭式孔；中间道次一般都是从 以采用开式孔；最后几道为保证断面形状及尺寸精度要求，多采用精扎孔。 由槽钢各过渡道次尺寸计算可知 1L 2L 3构图示意图如图 *学院 *届毕业设计说明书 第 18 页 共 37 页 图 钢闭式孔构图示意图 1）辊径设计：辊径确定 首先确定轧辊的基本直径，基本直径是指其圆周速度与工件通过轧辊的速度相等处的直径 (即轧制速度 )。除基本直径外，轧辊其它部分均与工件有相对滑动，使产品表面划伤、轧辊磨损及能耗增加等。因而，轧辊基本直径的选定对产品质量有着直接影响。上下成型辊基本直径的比值，应等于相应减速箱圆柱齿轮的分 速比。为保证工件平直，防止产生折皱，各架轧辊之问应有一定张力，一般各道次基本直径较前道次大 整体辊式成型机组基准辊径设计，对于整体辊式成型机组，基准辊径为： 0 （ 其中 H 成型机上下辊直径，为 最大中心距， t 带坯厚度， 辊缝可调量，约 s 逐架辊径差， 21 （ （ *学院 *届毕业设计说明书 第 19 页 共 37 页 302023 5（ 50303 a（ 100501 c （ 2） 过渡断面圆弧半径： 2180 （ 3）上辊圆弧段水平投影为： 2 （ 4）下辊圆弧段水平投影为： 2 （ 5）下辊水平段宽度为： 3 （ 6）下辊孔型宽度 1b 是闭式孔构图的关键尺寸。一般选其等于上道次弯曲水平投影宽，这样就可不产生咬边现象。但这样选取时板坯与孔型侧壁间间隙较大，可能会产生横向移动，故一般按下述原则选取。对于第一道闭式孔： 11 （ 对于后面闭式孔采取前后两道次料宽水平投影平均值，或比平均值小 1 ： 211 nn （ 式中： 1 为前道次弯曲料宽水平投 影 本道次弯曲料宽水平投影 或如下式： 2c o o （ 式中： 1n 1 道）下辊水平段宽 1 n 1 道）弯曲角； 1n 道弯曲部位水平投影宽 1L 槽钢腿长直段长度 *学院 *届毕业设计说明书 第 20 页 共 37 页 7）斜辊片水平投影宽： 21 （ 8）上辊片宽： 111 （ 9）上辊片水平直线段： 3 （ 10）上 辊斜辊片水平投影： 212 （ 槽钢开式孔尺寸及构图 开式孔用在弯曲角超过 30的中间道次。开式孔又分为两种，即上辊用直辊片或斜辊片两类，选用上辊片为直辊片，其示意图见图 图 钢开式孔型构图示意图 相应尺寸 R、 b、 a、 m、 n、 1c 、5 (式 ( (确定。 1617 并有： 3010c o 7 2（ 76 H （ 2 A （ 21 （ *学院 *届毕业设计说明书 第 21 页 共 37 页 模具设计 参数设计很重要，但是辊子的材料选择也很重要。辊子的材料直接影响辊出来产品质量。其中产品批量是影响成型辊材料选取的主要因素。最常用的成型辊材料有 45优质碳素钢， 3生产批量增加时，应采用表面硬化、磨光的工具钢，如 种钢比高合金工具钢便宜 ，而且易于机加工和热处理。在这种材料的成型辊上镀一层铬（ 25 m）可减少划伤并增长重磨返修周期。但同时也要考虑经济因素，最终选出最佳的材料保证产品的优良。 18 第一道次模具设计 由成型制度可得已知条件如图所示 图 一道次尺寸 可计算出第一道次零件如图所示 : 图 *学院 *届毕业设计说明书 第 22 页 共 37 页 图 一道次下辊 图 一道次模具装配 二道次模具设计 由已知得，第二道次弯曲角度为 55，零件尺寸如图 计算出第二道次，零件尺寸： *学院 *届毕业设计说明书 第 23 页 共 37 页 图 二道次零件 第二道次模具为下图： 图 二道次上辊 *学院 *届毕业设计说明书 第 24 页 共 37 页 图 二道次下辊 图 二道次模具装配 *学院 *届毕业设计说明书 第 25 页 共 37 页 第三道次模具设计 由已知得，第三道次弯曲角度为 75，零件尺寸如图 计算出第三道次，零件尺寸： 图 三道次零件 第三道次模具为下图； 图 三道次上辊 *学院 *届毕业设计说明书 第 26 页 共 37 页 三道次下辊 三道次下辊 *学院 *届毕业设计说明书 第 27 页 共 37 页 第四道次模具设计 由已知得，第四道次弯曲角度为 93，零件尺寸如图 计算出第四道次，零件尺寸： 图 四道次零件 第四道次模具为下图； 图 四道次立辊 *学院 *届毕业设计说明书 第 28 页 共 37 页 图 四道次上辊 图 四道次下辊 *学院 *届毕业设计说明书 第 29 页 共 37 页 四道次模具装配 第五道次模具设计 由已知得，第五道次弯曲角度为 90，零件尺寸如图 计算出第五道次，零件尺寸： 图 五道次零件 *学院 *届毕业设计说明书 第 30 页 共 37 页 第五道次模具为下图； 图 五道次上辊 图 五道次下辊 装配如如下： *学院 *届毕业设计说明书 第 31 页 共 37 页 图 五道次模具装配 *学院 *届毕业设计说明书 第 32 页 共 37 页 4 了解疲劳理论以及模具的可靠性分析 模具可靠性的内涵 模具的可靠性是指模具在规定的条件下和规定的时间区间内，完成规定功能的能力。表示模具总体可靠性水平高低的各种可靠性指标称为可靠性特征量。常用的模具可靠性特征量包括可靠度、累积失效概率 (或不可靠度 )、平均寿命、可靠寿命、失效率等。 19 疲劳理论 材料承 受交变循环应力或应变时所引起的局部结构变化和内部缺陷发展的过程。它使材料的力学性能下降并最终导致龟裂或完全断裂。 疲劳失效现象依赖于时间的损伤过程。由于材料微观结构、工艺状态、环境和负载的随机涨落，损伤演化过程伴随固有的分散性。大量文献提供了损伤演化的经验理论公式，一般都是确定性的数学描述，这些确定性损伤演化方程有大量试验支持并多次应用于工程实践，它反映了损伤演化过程中的某些必然性；损伤演化过程被描述为品质空间中的一条轨迹，即一条居中的迹线，但却没有反映出具有分散性试验结果所给出的全部信息。确定性描述仅仅反 映事物共性的一面，而忽略特殊性一面。因此，可以认为材料和结构损伤过程中所呈现的随机性是固有的，采用概率统计方法描述损伤演化过程，这并非出于未知因素被查明之前的暂时需要，而是始终与确定性方法平行发展和相互依赖的。人们在建立确定性疲劳损伤模型时，往往突出疲劳损伤问题的主要变化规律，为考虑随机涨落对损伤系统物理参数的影响，实际中的疲劳损伤系统的物理参数由于受随机涨落的影响，而为随机变量，因此，确定性损伤演化方程的随机化，得到的疲劳损伤随机微分方程，反映偶然性因素作用，更加符合实际情况。 2021 模具可靠性 模具的可靠性是模具的四大质量指标 (性能、可靠性、经济性和安全性 )之一，是反映模具动态质量的指标，也是模具质量的核心。在现代模具工业中，可靠性技术已贯穿到模具的开发、设计、制造、试验、使用、运输、保管及维修保养等所有环节中，统称为模具的可靠性工程。一副模具的可靠性是通过设计、制造直至使用*学院 *届毕业设计说明书 第 33 页 共 37 页 的各个阶段的共同努力才得以保证的。“设计”奠定模具可靠性的基础，“制造”实现模具的可靠性设计目标，“使用”则是验证和维持模具可靠性目标。任一环节的疏忽都会影响模具的可靠性水平，尤其是设计阶段的可靠性保障更为重要。若 在设计阶段留下不可靠的隐患，到了制造和使用阶段发现后再设法补救或返工，将要付出成倍的代价。当前，随着工业技术的迅猛发展 ,模具容量和参数日益提高，一旦故障停机，造成的经济损失和危害随之增加，这一点在依靠模具进行产品生产和加工的行业因故障停机造成的损失尤为突出。为此，用户对模具质量的需求已不满足于一般的功能和性能的保证，而是希望模具能长时间保持良好性能并具有最佳的全寿命周期费用，要求模具具有较高的可靠性。 靠度 可靠度是指模具在规定的条件下和规定的时
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