留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

V形辊辊式矫直过程分析及压下量设计

郭一行 孙东明 王斌

郭一行,孙东明,王斌. V形辊辊式矫直过程分析及压下量设计[J]. 机械科学与技术,2021,40(4):627-632 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200079
引用本文: 郭一行,孙东明,王斌. V形辊辊式矫直过程分析及压下量设计[J]. 机械科学与技术,2021,40(4):627-632 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200079
GUO Yihang, SUN Dongming, WANG Bin. Analysis and Bending Amount Design of V-shaped Roller Straightening Process[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(4): 627-632. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200079
Citation: GUO Yihang, SUN Dongming, WANG Bin. Analysis and Bending Amount Design of V-shaped Roller Straightening Process[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(4): 627-632. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200079

V形辊辊式矫直过程分析及压下量设计

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200079
详细信息
    作者简介:

    郭一行(1994−),硕士研究生,研究方向为机电产品的研发与设计,gyhlsy2017@126.com

    通讯作者:

    孙东明,教授,硕士生导师,kmustsdm@126.com

  • 中图分类号: TG333.2

Analysis and Bending Amount Design of V-shaped Roller Straightening Process

  • 摘要: 基于弹塑性变形理论,利用ANSYS LS-DYNA建立了V形辊的七辊矫直机的三维有限元模型,对V形辊辊式矫直过程进行分析。进行了下压量的参数设计,并分析了不同下压量下,菱形型材在矫直过程中的变形及矫直后的残余应力分布规律。结果表明:菱形型材被矫直后残余应力主要分布在边界处,随着下压量的增大最大残余应力先减小后增大。通过有限元仿真确定了截面尺寸为22 mm×22 mm菱形型材的最佳下压量。结果表明:该下压量下,被矫直件矫直后的平直度满足精度要求,且仿真结果与实验结果相一致,验证了理论模型的正确性。
  • 图  1  V形辊辊式矫直机辊系截面

    图  2  V形辊七辊辊式矫直有限元模型

    图  3  划分后网格

    图  4  矫直过程应力分布

    图  5  不同方向应力变化

    图  6  不同原始弯曲矫直模型

    图  7  不同压下量矫直后残余应力分布

    图  8  矫直前后被矫直件平直度

    表  1  上辊的压下量

    辊号246
    压下量/mm 1.76 1.52 0.91
    下载: 导出CSV

    表  2  不同原始弯曲下的残余应力

    原始弯曲类型${\sigma _{{x}}}$/ MPa${\sigma _{{y}}}$/ MPa${\sigma _{{{\textit{z}}}}}$/ MPaMise应力/MPa
    无弯曲 最大值 25.44 13.34 10.81 39.67
    最小值 −20.64 −14.24 11.88 0.13
    小弯曲 最大值 148.2 82.19 51.05 166.6
    最小值 −141.7 71.72 60.03 0.53
    大弯曲 最大值 235.1 50.03 47.59 241.1
    最小值 −231.8 −51.16 −49.63 0.85
    下载: 导出CSV

    表  3  不同方案下各辊压下量

    组序(方案)2号辊4号辊6号辊
    1(小下压量值)1.681.330.42
    2(理论计算值)1.761.520.91
    3(多组仿真结果)2.762.321.64
    4(大压下量值)3.262.831.87
    下载: 导出CSV

    表  4  不同压下量矫直后的平直度

    组序压下量/mm原始平直度/
    (mm∙m−1)
    矫直后平直度/
    (mm∙m−1)
    2号辊4号辊6号辊
    11.681.330.42808.3
    21.761.520.91809.1
    32.762.321.64804.4
    43.262.831.87805.8
    下载: 导出CSV
  • [1] 崔甫. 矫直原理与矫直机械[M]. 2版. 北京: 冶金工业出版社, 2002

    CUI F. Straightening and straightening machine[M]. 2nd ed. Beijing: Metallurgical Industry Press, 2002 (in Chinese)
    [2] 管奔, 臧勇, 曲为壮, 等. 辊式矫直过程应力演变及其对反弯特性的影响[J]. 机械工程学报, 2012, 48(2): 81-86 doi: 10.3901/JME.2012.02.081

    GUAN B, ZANG Y, QU W Z, et al. Stress evolvement and its influence on bending behavior during roller leveling process[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2012, 48(2): 81-86 (in Chinese) doi: 10.3901/JME.2012.02.081
    [3] 管奔, 臧勇, 逢晓男, 等. 矫直过程截面复杂反弯的应力分布与反弯特性解析[J]. 中南大学学报, 2012, 43(5): 1739-1745

    GUAN B, ZANG Y, FENG X N, et al. Stress distribution and reverse bending behavior of section during roller leveling process[J]. Journal of Central South University , 2012, 43(5): 1739-1745 (in Chinese)
    [4] 王志刚, 王辉, 李友荣. 板带矫直机压下量的计算方法及其对矫直质量的影响[J]. 武汉科技大学学报, 2009, 32(4): 347-350

    WANG Z G, WANG H, LI Y R. Method for calculating the intermesh of straightener and its influence on straightening quality[J]. Journal of Wuhan University of Science and Technology, 2009, 32(4): 347-350 (in Chinese)
    [5] 何安瑞, 刘东冶, 刘超. 塑性强化材料辊式矫直力学行为研究[J]. 机械工程学报, 2016, 52(18): 85-91

    HE A R, LIU D Y, LIU C. Research on roller straightening mechanical behavior of plastic hardening material[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2016, 52(18): 85-91 (in Chinese)
    [6] 刘保平, 刘才溢, 刘志亮, 等. 管材十辊矫直机矫直过程与矫直精度分析[J]. 锻压技术, 2014, 39(7): 66-72

    LIU B P, LIU C Y, LIU Z L, et al. Analysis of straightening process and straightening precision on ten-roller straightener used for tubes[J]. Forging & Stamping Technology, 2014, 39(7): 66-72 (in Chinese)
    [7] 龚本月, 王志刚, 李友荣, 等. 中厚板矫直残余应力仿真[J]. 塑性工程学报, 2010, 17(6): 116-120

    GONG B Y, WANG Z G, LI Y R, et al. Finite element analysis for the residual stress of plate during straightening process[J]. Journal of Plasticity Engineering, 2010, 17(6): 116-120 (in Chinese)
    [8] KAISER R, HATZENBICHLER T, BUCHMAYR B, et al. Simulation of the roller straightening process with respect to residual stresses and the curvature trend[J]. Materials Science Forum, 2014, 768-769: 456-463
    [9] 周存龙, 王国栋, 刘相华, 等. 压弯量对轧件矫直变形影响的有限元分析[J]. 塑性工程学报, 2006, 13(1): 78-81 doi: 10.3969/j.issn.1007-2012.2006.01.020

    ZHOU C L, WANG G D, LIU X H, et al. The FEM analysis for the effect of intermesh to plate leveling deformation[J]. Journal of Plasticity Engineering, 2006, 13(1): 78-81 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1007-2012.2006.01.020
    [10] 李艳辉, 宋华, 苗露. 不同压弯量对无缝钢管斜辊矫直残余应力分布的影响[J]. 锻压技术, 2015, 40(4): 64-68

    LI Y H, SONG H, MIAO L. Influence of different reductions on residual stress distribution of skew roller straightening for seamless steel pipe[J]. Forging & Stamping Technology, 2015, 40(4): 64-68 (in Chinese)
    [11] 宋浩, 朱琳, 桂海莲, 等. 基于曲率积分的Q235/S304复合板矫直压下量分析[J]. 钢铁研究学报, 2017, 29(12): 1006-1011

    SONG H, ZHU L, GUI H L, et al. Analysis of straightening reduction of Q235/S304 composite plate by curvature integration method[J]. Journal of Iron and Steel Research, 2017, 29(12): 1006-1011 (in Chinese)
    [12] 石祥, 刘志芳. 基于曲率积分法的方管矫直曲率解析研究[J]. 锻压技术, 2018, 43(11): 53-58

    SHI X, LIU Z F. Study on curvature analysis in square tube straightening process based on curvature integration method[J]. Forging & Stamping Technology, 2018, 43(11): 53-58 (in Chinese)
    [13] 马立东, 陈硕, 麻浩曦. 二辊矫直对棒材残余应力的影响[J]. 塑性工程学报, 2018, 25(5): 166-174

    MA L D, CHEN S, MA H X. Effect of two-roll straightening on residual stress of bar[J]. Journal of Plasticity Engineering, 2018, 25(5): 166-174 (in Chinese)
    [14] 杨会林, 黄开旺, 张子骞, 等. 十辊管材高精度矫直机参数设计与仿真分析[J]. 冶金设备, 2018(6): 1-7 doi: 10.3969/j.issn.1001-1269.2018.06.001

    YANG H L, HUANG K W, ZHANG Z Q, et al. Parameter design & performance simulation of high precision ten-roller tube straightener[J]. Metallurgical Equipment, 2018(6): 1-7 (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1001-1269.2018.06.001
    [15] 孙建亮, 李凯, 杜兴明, 等. 基于配合辊系的楔形板矫直工艺[J]. 钢铁, 2019, 54(3): 47-55, 62

    SUN J L, LI K, DU X M, et al. Straightening process of longitude profiled plate based on matching straightening roller system[J]. Iron and Steel, 2019, 54(3): 47-55, 62 (in Chinese)
    [16] 王艳, 赵连磊, 崔西民, 等. 九辊矫直机矫直过程仿真分析及压下规程参数设计[J]. 塑性工程学报, 2019, 26(1): 293-300

    WANG Y, ZHAO L L, CUI X M, et al. Simulation analysis of straightening process and design of reduction schedule parameters for nine-roller straightener[J]. Journal of Plasticity Engineering, 2019, 26(1): 293-300 (in Chinese)
  • 加载中
图(8) / 表(4)
计量
  • 文章访问数:  148
  • HTML全文浏览量:  70
  • PDF下载量:  25
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-11-28
  • 网络出版日期:  2021-04-16
  • 刊出日期:  2021-04-16

目录

    /

    返回文章
    返回