型材推彎機的設計(全套含CAD圖紙)
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天津大學仁愛學院本科生畢業(yè)設計(論文)開題報告
課題名稱
型材推彎機的設計
系 名
機械工程系
專 業(yè)
機械設計制造及其自動化
學生姓名
指導教師
1、 課題來源及意義
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,型材彎曲件在飛行器、火車、汽車等上的應用日益廣泛。生產(chǎn)中,彎曲件的形狀很多,可以用模具壓彎、閘彎機上壓彎、折彎機上折彎、滾彎機上滾彎、拉彎設備上拉彎、繞彎設備上繞彎[2] ,還有簡易的一次推彎,除了板料彎曲外,型材彎曲在彎曲件中也占有很大比例,常見的剖面形狀有圓管形、矩形、工字形和角形等;所用材料有板彎型材和擠壓型材;其外形有等曲率的、也有變曲率的。一般來說,此類零件比較細長,相對彎曲半徑較大。
塑性彎曲和任何一種塑性變形一樣,在外載荷作用下毛坯產(chǎn)生的變形有塑性變形和彈性變形兩部分組成。當外載荷去處后,毛坯的塑性變形保留下來,而彈性變形會完全消失,使其形狀和尺寸都發(fā)生與加載時變形方向相反的變化,這種現(xiàn)象稱為彈復(又稱回彈)。在加載過程中,彎曲變形區(qū)的內(nèi)層和外層的應力與應變的性質(zhì)相反。卸載時這兩部分彈復變形的方向也是相反的,所以它們引起彎曲件的形狀和尺寸的變化十分顯著,使彎曲件的幾何精度受到損害,時常成為彎曲件生產(chǎn)中不易解決的一個特殊性的問題。回彈對彎曲件幾何精度的影響主要表現(xiàn)在曲率半徑、彎曲角的變化以及斷面形狀的變化等。針對各種異形斷面型材,使用推彎工藝一次推出了360o圓環(huán),與傳統(tǒng)型材彎曲方法相比,在型材彎曲件成型工藝方面有較大突破。
2、 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
對于彎曲工藝的理論研究,Wollter首先提出了板的中性層移動理論;Hill對平面應變條件下板塑性彎曲的精確理論進行了闡述;Porksd研究了剛-線性強化材料的板的彎曲理論。Crafoord、余同希、Dadras和Shabaik先后研究了考慮材料真實應力、應變關系的彎曲理論。
實際應用中,在拉彎工藝的研究領域內(nèi),德國的D.Schmoeckel設計了一個模型化試驗方法。該試驗的名稱為在復合拉應力下的拉彎。在該試驗中,試驗者除了研究幾何參數(shù)的影響外,著重研究了側壁的拉應力狀態(tài)對斷面畸變的影響,并且,他還提出了三種壓邊力變化模式的差別。在實驗研究的基礎上,他還進行了有限元模擬,其結果和實驗數(shù)據(jù)十分相符。在日本,馬田秋次郎、上田雅信等人也對型材拉彎工藝在實際生產(chǎn)中的應用進行了研究。在國內(nèi),陳毓勛等人在拉彎工藝的研究過程中,主要集中在不同加載方式下確定曲率外形樣板的研究上,并對型材彎曲工藝過程進行了探討,提出了適用于彎曲件彈復的計算公式。
對繞彎工藝的研究中,80年代陳毓勛將滾彎工藝的彈復計算公式應用于繞彎工藝中,來達到預測成形中回彈量的目的。結果表明,這種方法在工程上應用價值尚可,但顯然在理論上精度不高;楊玉英等人通過對帽形載面型材繞彎工藝的研究,提出了一系列適用于繞彎工藝的理論和方法,為繞彎變形過程的認識及其變形機理的解釋指明了方向。
1.1 彈復的理論研究
起皺、破裂和回彈是沖壓生產(chǎn)中的三種主要缺陷,其中回彈是最難控制的。不同材料和尺寸的零件其回彈規(guī)律大不相同,單憑經(jīng)驗和工程類比很難進行準確的回彈補償[18]。在各種沖壓成形過程中均存在回彈現(xiàn)象。但是回彈對彎曲件精度的影響比較顯著,也比較嚴重,國內(nèi)外學者最初都是以彎曲工藝為例來研究彈復現(xiàn)象的。
金屬在塑性變形過程中的卸載彈復量等于加載時相同載荷所產(chǎn)生的彈性變形量。所以塑性彎曲的彈復量即為加載彎矩產(chǎn)生的彈性曲率的變化量。國內(nèi)一些彈復計算公式,由于所用力學模型過于粗糙,按這些公式計算所得出的彈復量與實驗數(shù)據(jù)差別較大,故只用于對復雜成形的彈復問題作定性判斷。
文獻從力學角度系統(tǒng)地闡述了塑性彎曲理論及其應用?;趶椝苄詮澢墓こ汤碚摚硐霃椝苄圆牧暇匦谓孛媪海窗鍡l)在平面應力情況下,彈塑性純彎曲后的彈復計算公式(Gardiner公式)為:
當 (1-1)
式中 R、R—分別為回彈前、后的曲率半徑:
Y—材料的屈服應力;
E—材料的楊式模量;
t—梁的厚度。
對于平面應變情況,只要用代替E即可,V為泊松比。
通過對板料彈塑性彎曲變形分析,利用材料力學中的平面曲桿理論,提出了大曲率彈性塑性彎曲件的回彈是個較復雜的問題,國內(nèi)外許多學者都對其進行了進一步的研究。對于彎曲變形彈復值的計算,徐向環(huán)等人通過試驗研究,采用追索迭代法,得到非失穩(wěn)和大曲率彎曲成形狀態(tài)的彈復值計算公式。由此推導的彈復值計算公式來設計和制造彎曲模具,對一般精度要求的彎曲沖壓件,一次試沖即可獲得零件的要求尺寸。雷邦明對于矩形截面鋼管彎曲時的受力分析,利用材料力學中應力與應變的計算公式,推導出彎曲半徑和彎曲角回彈的計算公式,并通過實例予以驗證[21]。秦志國等人分析了現(xiàn)有彈復理論的不足,提出了用材料力學中的單位力法求彈復的方法,其計算值與實測值符合較好,可以將塑性彎曲區(qū)的回彈和彈性區(qū)的回彈統(tǒng)一起來分析,并為非圓弧彎曲區(qū)的回彈分析提供了一個新的研究途徑,因此具有較大的適應范圍。由劉金武等人分析了彎曲回彈應力應變變化過程,推導了矩形截面桿回彈彎矩、回彈曲率的計算公式;發(fā)現(xiàn)經(jīng)典純彎曲理論確定回彈彎矩的方法與公式比較存在較大理論誤差。分析途徑是將彈塑性材料彎曲回彈分兩個階段進行應力應變分析,根據(jù)靜力平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件推出了回彈曲率、回彈彎矩等一系列回彈計算公式。由官英平提出的關于板料彎曲時減薄系數(shù)的計算,改變了以往根據(jù)實驗測定的傳統(tǒng)方法,變形應變中性層向內(nèi)移動的觀點,并給出了減薄系數(shù)的計算公式。這些塑性理論不僅為我們認識板的彎曲機理做出了實際貢獻,而且在實際工程中也具有重要價值。
三、研究目標
針對上述推彎成形方案,設計型材推彎機。對于推彎工藝,推彎件成形精度較高;而且推彎可以一次成形,直接推出360o圓環(huán),有效地解決了工序繁瑣這個一直困擾繞彎成形工藝的問題;同時材料利用率可接近100%,大大提高了經(jīng)濟效益。因此推彎成型工藝研究不僅具有一定的理論意義,還具有較高實用價值。
4、 研究內(nèi)容
推彎的工藝原理圖如圖1-1所示,毛坯在作用力P的作用下,沿動輪、靜輪和靠模加工成型。
1-動輪 2-靜輪 3-靠模 4-毛坯
圖1-1 推彎工藝原理圖
針對上述推彎成形方案,設計型材推彎機。對于推彎工藝,推彎件成形精度較高;而且推彎可以一次成形,直接推出360o圓環(huán),有效地解決了工序繁瑣這個一直困擾繞彎成形工藝的問題;同時材料利用率可接近100%,大大提高了經(jīng)濟效益。因此推彎成型工藝研究不僅具有一定的理論意義,還具有較高實用價值。
五、進度安排
1、2017.12.07-2018.03.04 查找資料,了解汽車減震器自動生產(chǎn)線本 體定位、升降和旋轉系統(tǒng)設計,完成開題報告;
2、2018.03.05-2018.03.19 技術設計和性能設計計算,完成總布置圖設計工作;
3、2018.03.20-2018.04.10 完成總體裝配圖設計;
4、2018.04.10-2018.04.30 完成部件裝配圖設計;
5、2018.05.01-2018.05.19 完成設計計算說明書的整理,修改圖紙。
6、2018.05.20-2018.06.01 打印圖紙,裝訂說明書,準備答辯。
六、主要參考文獻
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[19] 洪慎章. 厚壁支架彎曲工藝及模具設計. 鍛壓機械[J]. 2001, (2): 33~35
選題是否合適: 是□ 否□
課題能否實現(xiàn): 能□ 不能□
指導教師(簽字)
年 月 日
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課題能否實現(xiàn): 能□ 不能□
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