拉伸弯曲矫直机辅助设计与控制仿真系统的研究与开发

摘要

平直度是评价金属板带质量的重要指标之一。随着用户对板带平直度要求的不断提高，板带平直度的控制和改善显得日益重要。拉伸弯曲矫直机是消除带材平直度缺陷，改善板形的关键设备，对带材质量影响极大。目前，我国各钢铁企业生产所用的拉伸弯曲矫直机主要依靠国外进口，不仅价格昂贵，而且由于对其工作机理认识不够深入，现场工艺参数设定基本依靠经验。进行拉矫机的计算机辅助设计和控制仿真系统的研究与开发，不仅可为我国自主研发拉伸弯曲矫直机提供有力的技术支撑，同时还可为企业节约大量设备购置费用。因此本文的研究既具有较为重要的理论意义，又具有重要的实用价值。 首先，本文以金属材料弹塑性变形理论为基础，对线性强化金属带材的拉伸弯曲矫直过程进行了深入的分析。分析比较了两种不同的弯曲半径计算方法，并结合实验数据，探讨了带材拉弯时延伸率计算的修正方法。分析了线性强化带材拉弯矫直过程中的张力损失计算。 其次，基于已有的研究成果，建立了拉伸弯曲矫直机辊系的优化设计方法，包括弯曲辊径、中间辊径、支承辊径、辊组内间距和辊系几何位置参数的选取，使用Matlab优化工具对辊系的几何位置参数进行了验证，详细分析了支承辊的受力情况，为支承辊轴承选择提供了依据。给出了拉伸弯曲矫直机各个零部件之间几何参数、张力辊组和导向辊组的设计计算方法。 最后，分析了延伸率实现时拉伸和弯曲作用的配置关系，给出了拉弯时张力和压下量之间的优化配置方法，研究了拉伸弯曲矫直机辅助设计及拉矫过程仿真的相关算法，并在VC++环境下开发了拉伸弯曲矫直机辅助设计和过程仿真软件。 论文研究成果已在某钢铁设计院工程实际中得到初步应用，应用表明：获得的研究成果对拉伸弯曲矫直机的设计和生产现场都具有一定的指导意义。