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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(dá)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(jìn)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。