高强度高刚度钢带缠绕预应力模具

基于精密冷锻和人造金刚石合成等高负载条件下材料加工工艺对模具强度、刚度提出的高要求,深入分析了传统年轮式预应力模具的结构与存在的问题,介绍了钢带缠绕预应力模具的特点与技术优势,阐述了钢带缠绕预应力模具设计的基本原理与方法,研制了钢带缠绕预应力模具制造专用设备,提出了缠绕张力的产生原理与控制方案。

钢带缠绕预应力模具与制造设备

介绍了一种新型的钢带缠绕预应力模具,由高强度钢带缠绕层、模芯、模具衬套等组成。提出了一种钢带缠绕预应力模具制造设备及其控制方法,由开卷机构、夹紧机构、张力检测机构、缠绕机构、旋转编码器装置和电气控制系统等组成。设备采用双电动机式变张力缠绕系统、模块式组合机身结构和闭环控制技术,可实现预应力模具钢带缠绕制造过程中缠绕张力的自动控制。

钢带缠绕预应力模具变张力模糊控制

针对钢带缠绕预应力模具缠绕工艺中变张力控制问题,分析了影响张力控制稳定性的主要原因,提出了参数自整定模糊PID控制方法,设计了模糊控制器。在Matlab/Simulink环境下,建立了钢带缠绕预应力模具缠绕控制系统仿真模型。在相同条件下,对比了采用参数固定的常规PID控制和采用参数自整定模糊PID控制的张力控制效果,验证了模糊PID控制在改善系统动态和稳态性能方面的优势。

钢带缠绕预应力模具实验研究

介绍了自主研制的钢带缠绕预应力模具实验装置结构与工作原理,通过标定实验,获得了输出电压与缠绕张力的关系曲线。以厚壁筒类钢带缠绕预应力模具为对象开展缠绕实验研究,解决了缠绕起头与收尾时钢带的粘接等问题,成功缠绕出钢带缠绕预应力模具。通过测量模具内径尺寸的变化量,计算出径向预紧力数值,并与传统年轮式预应力模具比较,验证了钢带缠绕预应力模具所具有的技术优势。

钢带缠绕预应力模具缠绕过程的数值模拟

针对钢带缠绕预应力模具的缠绕过程,开展了定张力条件下缠绕过程的数值模拟,解决了模拟中出现的壳单元接触、沙漏现象、钢带抖动等方面的问题。根据研究结果发现,随着缠绕层数的增加,模具表面预紧力增长的速度减小;预紧力在轴向方向分布具有不均匀性,中间位置数值最大,由中间向两端逐渐减小,存在端部效应;圆周方向预紧力出现波动,且波动随缠绕层数的增加愈加剧烈;模具内表面节点径向位移比外表面大。

钢带缠绕预应力模具的疲劳设计方法

基于拉美公式、欧拉公式和疲劳设计理论,开展钢带缠绕预应力模具的疲劳设计研究,确定出合理的缠绕预紧力、缠绕层数和缠绕张力。分析工艺参数对疲劳设计果的影响规律,发现缠绕预应力随模具负载增加呈线性增加,预应力值增加的速度随着缠绕层数的增加逐渐变小;增加许用安全系数将导致预应力和缠绕层数增加;摩擦系数越小所需的钢带层数越少;钢带越厚缠绕层数越少。

预应力模具钢带缠绕机结构设计与有限元分析

根据预应力模具钢带缠绕过程中大张力、变张力的载荷特点,设计了一台由机架、开卷机构、夹紧机构、张力检测机构、缠绕机构等组成的钢带缠绕机,提出了两种钢带缠绕机机架结构形式。采用与SolidWorks软件集成的有限元分析软件SolidWorks Simulation,分析了两种方案机架的变形、应力和应变,可为钢带缠绕机结构设计提供依据。

预应力结构模具设计理论的研究

综述预应力模具的发展现状,现有的预应力模具种类,存在的问题:预应力环模具不能很好的适应冷挤压、冷锻、金刚石合成等工作环境;预应力缠绕模具是一种新型的预应力结构模具的设计理论,其设计理论在中国相对不是很成熟。针对预应力模具开展研究具有重要的实用意义和科学价值。

预应力结构模具设计理论的研究

本文综述了预应力模具的发展现状、现有的预应力模具种类和存在的问题：预应力环模具不能很好的适应冷挤压、冷锻、金刚石合成等工作环境；预应力缠绕模具是一种新型的预应力结构模具的设计理论，其设计理论在中国相对不是很成熟。针对预应力模具开展研究具有重要的实际意义和科学价值。

预应力缠绕模具设计理论

综述张力设计理论的发展现状,现有缠绕张力的计算公式存在以下问题:纤维缠绕张力与预应力模具缠绕张力的大小相差几个数量级;将缠绕层视为整体,忽略了逐层缠绕的本质;缠绕层数没有具体计算公式;没有考虑摩擦因素的影响等。在考虑摩擦的基础上,建立模具最优缠绕模型,推导出新的缠绕张力公式具有重要的实用意义和科学价值。

浅谈预应力结构模具的设计

预应力缠绕模具是一种新型的预应力结构模具,其设计理论在中国相对不是很成熟。本文分析了预应力结构模具的设计存在的问题。

CRTS Ⅲ型先张法轨道板生产线预应力筋张拉模具的静力分析

CRTS Ⅲ型双向先张法预应力轨道板是我国自主研发的新型轨道板。其生产制作正在由原有的固定式作业向生产线作业转变。原有的基坑式生产模具依靠模具本身的结构来消除先张法预应力对模具造成的变形。本文提出一种全新的适合生产线生产的模具,在其模具上增加预应力反力张拉杆,通过给模具横向和纵向施加规定的预应力钢筋张拉反力,减小模具自身变形,实现改善轨道板上拱变形的目的,提高轨道板的合格率。全新的轨道板模具承受载荷大,受荷时间长,其结构强度和刚度直接影响成品板的质量。利用ANSYS软件对该轨道板生产线预应力筋张拉模具进行有限元分析,研究模具在各种作业工况下的应力和变形,验证了模具设计的合理性,为模具设计提供可靠依据。

运用统一强度理论分析预应力组合圆筒分层半径和过盈量

运用双剪统一强度理论,考虑拉、压异性和中间主应力的影响,对受工作内压作用时预应力组合模具的分层半径和过盈量进行了详细的分析,得到了计算组合圆筒分层半径和过盈量计算的表达式。分析结果表明:分层半径只跟组合圆筒内外径相关,与运用的强度理论和材料特性没有关系;过盈量不但与组合圆筒内外径相关,同时与运用的强度理论和材料特性也有关系。

冷挤预应力凹模的设计应用及热箍套工艺

简介预应力凹模的设计应用。简要论述了预应力凹模的最佳径比、过盈量及承载能力的计算方式和热箍套的有关问题。

预应力结构在合成金刚石中的研究进展

预应力结构模具具有承压能力高、结构尺寸小、制造成本低和使用寿命长等优势被应用于各个领域。综述了预应力结构模具在合成金刚石领域的发展现状,从预应力结构模具的类型进行分析:传统的预应力环结构的设计发展成熟,已被广泛应用于实际生产中,但存在预应力固定有限、制造成本高、结构尺寸大等缺点;缠绕结构能克服以上不足,更好地提高模具的承压能力,其设计理论和缠绕装置是研究的重点,两种结构相结合具有广阔的发展前景。

冷锻模具的现状与发展

分析了冷锻件在汽车行业中的应用,介绍了组合预应力模具和缠绕预应力模具的结构以及应用,概述了冷锻模具材料,通过分析国内外冷锻模具设计与制造现状,阐述了冷锻模具的发展趋势。

等通道弯角挤压过程有限元分析与挤压模具优化设计

等通道角挤压(ECAP)工艺可以积累足够的变形量来制备大块超细晶材料。通过对模具转角和模具中心角半径对挤压过程影响的有限元分析,得出了等通道弯曲角挤压过程的变形机理,得到了优化的模具几何尺寸和工艺参数,为等径弯曲角挤压模具设计提供了可靠的理论数据参考。为实现常温下块体金属材料的反复挤出,在不改变挤压件横截面几何形状的基础上,使挤压件累积较高的应变达到晶粒细化,从而制备出无疏松孔洞的块体超细材料。通过改进凹模、压套以及凸模等这些具有预应力结构的模具,实现了更加完善的等通道弯角冷挤压工艺。

浅谈预应力结构模具的设计

预应力模具主要有预应力环结构模具和缠绕预应力模具两大类。在冷挤压、冷锻、金刚石合成等高负载、高温的工作环境下,对模具的承载能力提出更高的要求,预应力环模具难以承受工作过程中的巨大切向拉应力的作用。预应力缠绕模具是一种新型的预应力结构模具,其设计理论在中国相对不是很成熟。本文综述了预应力模具的研究现状,并分析了其存在的问题。

AZ31镁合金等通道转角挤压工艺优化与实验研究

通过等通道转角挤压工艺细化镁合金晶粒提高镁合金塑性的研究受到众多学者的高度重视。本文通过有限元数值模拟分析了不同模具几何形状等工艺参数对镁合金剧烈塑性变形过程的重要影响,研究了模具几何形状对挤压件应力分布的影响规律。为了实现镁合金块体金属材料的反复挤出,使挤压件获得足够变形达到晶粒细化的目标,本文通过改进具有预应力结构的模具,实现了等通道转角温挤压工艺,为镁合金剧烈塑性变形的机理和实验提供可靠的理论依据和指导。

AZ31镁合金等横截面通道角温挤压变形机理分析与实验研究

采用有限元模拟和实验研究相结合的方法对AZ31镁合金等横截面通道角温挤压变形进行了研究,确定了优化的模具几何形状,选择了合理的工艺参数。结果表明,在挤压过程中,适当减少摩擦,选择挤压温度为250℃左右时,可以降低挤压载荷,使挤压件顺利挤出,同时提高模具使用寿命。给出了凸模和预应力组合凹模等关键零件的设计方法,实现了多道次等横截面通道角温挤压实验。从宏观变形和微观组织角度分析得出了圆形挤压件晶粒演化的规律。分析结果表明,变形路径会直接影响工件的均匀变形程度。在经过4道次等横截面通道角温挤压工艺处理后,采用Bc路径挤压和C路径挤压时,可以获得较为均匀的微观组织分布,在挤压过程中,挤压件晶粒逐渐细化,晶粒边界趋向等轴分布。