Ф5~Ф10mm钛合金管材六辊矫直机辊型曲线设计及矫直精度研究

摘要

钛合金管材广泛应用于医疗器械，飞机发动机压气机部件、火箭、导弹和高速飞机的结构件。随着机器精度要求的提高，对于钛合金管材的精度要求越来越苛刻，因此矫直这道工序的重要性正在逐步提高，但是钛合金管在矫直过程中仍存在一些问题需要解决。钛合金管材在矫直过程中容易摆动，产生表面压痕；多斜辊矫直时存在空矫区，二辊矫直时对导板消耗较大。这些直接影响到管材的矫直质量和矫直效率。对于六辊矫直机中间两辊进行改进，改善了二辊矫直机对钛合金管材难咬入，产生矫直力过大的缺陷，同时也改善了普通六辊矫直机不能矫直管材头尾的缺陷。因此，对于六辊矫直机的研究具有重要的理论价值和实际意义。
　　本文基于六辊矫直原理，考虑钛合金强化的情况下建立更为精确的管材弹塑性弯曲模型。分析了弯曲变形中应力、应变、曲率之间的关系；推导了管材矫直过程中的弯矩计算模型；通过分析计算得出更为精确的反弯曲率比，对辊型进行了改进；分析了多种不同的辊型设计方法，同时基于MATLAB数据计算软件分别计算了双曲线辊型，单向反弯辊型及双向反弯三种辊型的辊型数据，并基于传统的六辊矫直机对其中间一对辊分别采用了单向反弯与双向反弯的辊型设计方案，选择了适合小直径钛合金管材的矫直辊型。
　　利用有限元软件ABAQUS建立了管材矫直机的有限元模型，并通过不同辊型，不同工艺参数对管材进行了矫直过程的动态仿真研究，观察管材矫直后的椭圆度、直线度和残余应力并分析其矫直效果。
　　对矫直过程中的工艺参数进行计算分析，利用有限元模拟得出最佳的工艺参数组合，与其它工艺参数对比，矫直效果更为突出，对于管材的矫直质量有所提高，对于不同辊型的矫直效果进行对比，改进后的六辊矫直机改善了管材的残余应力，解决了管材头尾矫直的问题，提高了管材矫直质量和成材率；为实际生产提供了有利的参考。

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第1章 绪 论

1.1 管材矫直机简介

1.2斜辊矫直机概述

1.3 矫直辊辊型曲线的发展

1.4 本文的研究意义和研究内容

第2章 管材矫直基础理论

2.1 引言

2.2 弯曲变形与应力的关系

2.3 矫直过程中的弯曲变形与曲率

2.4 矫直过程中的弯矩

2.5 本章小结

第3章 矫直机辊型设计及工艺参数计算

3.1引言

3.2辊型设计

3.3 矫直辊结构及参数确定

3.4 本章小结

第4章 有限元模型建立及后处理分析

4.1 引言

4.2 有限元介绍

4.3 有限元模型建立

4.4 六辊矫直机有限元仿真参数的设定

4.5 管材矫直过程分析

4.6 矫直效果分析

4.7 本章小结

第5章 工艺参数及辊型对比分析

5.1 引言

5.2 压扁量的分析

5.3 压弯量的分析

5.4 不同辊型矫直效果

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢