鋼帶纏繞預(yù)應(yīng)力模具實驗設(shè)備的開發(fā)與研究.pdf

1、鋼帶纏繞預(yù)應(yīng)力模具適合高負(fù)載條件下的材料加工，尤其適合金屬冷擠壓和人造金剛石合成，相比傳統(tǒng)的多層預(yù)應(yīng)力環(huán)組合預(yù)應(yīng)力模具，具有獨特的技術(shù)優(yōu)勢。多層預(yù)應(yīng)力環(huán)組合模具的徑向壓應(yīng)力由內(nèi)環(huán)向外環(huán)逐漸減小，切向拉應(yīng)力由內(nèi)環(huán)向外環(huán)逐漸增大，外環(huán)最大，易發(fā)生斷裂。鋼帶纏繞預(yù)應(yīng)力模具的鋼帶纏繞層可視為一個整體的鋼環(huán)，且在滿足層間變預(yù)緊力的同時還可以根據(jù)不同模具的具體要求實現(xiàn)同層的不同預(yù)緊力要求。開展鋼帶纏繞預(yù)應(yīng)力模具技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的基礎(chǔ)性研究，對推動我國模具

2、及材料加工領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)進步具有重要意義。
　　 將高強度的鋼帶在張力的作用下纏繞到模套上去，由于纏繞張應(yīng)力可以人為地控制和調(diào)節(jié)，以便按所要求的應(yīng)力分布形式施加預(yù)應(yīng)力，這就使得充分地利用材料的強度潛力成為可能。
　　 本文以生產(chǎn)鋼帶纏繞預(yù)應(yīng)力模具的設(shè)備為研究對象，利用現(xiàn)代設(shè)計方法中的模塊化設(shè)計和面向“X”設(shè)計的設(shè)計思想指導(dǎo)設(shè)備的工程設(shè)計，在方案設(shè)計中結(jié)合計算機輔助設(shè)計工具SolidWords建立了整機的三維結(jié)構(gòu)簡圖。并利用

3、有限元軟件Ansys對可調(diào)張力模塊機械部分和收卷模塊中的模套固定方案的可行性進行了分析，驗證設(shè)備在鋼帶纏繞過程中可以以較大張力和變張力纏繞。最后就纏繞時的粘接工藝進行了實驗證明。
　　 針對以上要研究的內(nèi)容，本文的主要研究內(nèi)容有：
　　 第一，在鋼帶纏繞預(yù)應(yīng)力模具的生產(chǎn)過程中，鋼帶上的張力可達幾千牛頓甚至上萬牛頓的力，試驗設(shè)備既要保證能產(chǎn)生這么大的張力，又不能使鋼帶產(chǎn)生塑性變形。而且在纏繞過程中鋼帶上的張力值是實時變化的

4、，針對這兩個最基本的性能要求，本文提出了以直流電機為調(diào)控元件和以液壓缸為調(diào)控元件的兩種方案。
　　 第二，通過拉伸實驗確定纏繞所用的鋼帶，并以此鋼帶的性能參數(shù)為基礎(chǔ)在有限元軟件ANSYS中建模分析鋼帶在通過工作輥時的過程中鋼帶和工作輥的受力情況，驗證了方案的可行性，并確定了兩工作輥間的安裝間隙。
　　 第三，對模套如何固定在鋼帶纏繞設(shè)備上的問題進行了分析研究，實際生產(chǎn)的時候鋼帶纏繞設(shè)備加工的模具是各種各樣的，也就是說模套

5、的尺寸是多變的，因此找到一種簡便的固定方式很關(guān)鍵。本文提出了使用安裝盤和固定盤夾緊模套的固定方式，并利用有限元軟件ANSYS分析了該模套固定方式在設(shè)備靜止、啟動瞬間、運轉(zhuǎn)過程中的安全性。
　　 第四，根據(jù)GBT7124-2008《膠粘劑拉伸剪切強度的測定(剛性材料對剛性材料)》對鋼帶如何固定在模套上的起頭問題做了鋼帶與鋼帶、鋼帶與40Cr、鋼帶與3Cr2Mo三組膠接實驗。根據(jù)實驗結(jié)果計算出不同的粘接劑下應(yīng)該粘接的長度。