棒材孔型優(yōu)化設(shè)計及其產(chǎn)品尺寸精度的研究.pdf

1、高精度軋制方法獲得的產(chǎn)品尺寸精度高、斷面形狀優(yōu)良、性能優(yōu)越，在市場上的競爭力強。在型鋼軋制工藝中，孔型系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)劣是實現(xiàn)高精度軋制的關(guān)鍵性因素。 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，人們利用計算機輔助設(shè)計的功能，結(jié)合軋制理論、設(shè)計人員的經(jīng)驗和最優(yōu)化理論，使孔型的優(yōu)化設(shè)計得以實現(xiàn)。但是優(yōu)化后的孔型系統(tǒng)不一定能實現(xiàn)型鋼的高精度軋制，在考慮降低設(shè)計成本的基礎(chǔ)上，利用模擬方法評價孔型系統(tǒng)的可靠性及設(shè)計優(yōu)劣取得了一定的發(fā)展。故研究孔型優(yōu)化設(shè)計理論和對

2、優(yōu)化后的孔型系統(tǒng)進行評價方法，具有十分重要的意義。 論文以某廠棒材半連軋生產(chǎn)線連軋機組(Φ500×2/Φ420×6/Φ320×6)生產(chǎn)棒材的軋制過程為研究依據(jù)，建立軋制工藝及力能參數(shù)模型，分析某廠的實際需要和現(xiàn)有孔型系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建立孔型多目標優(yōu)化模型，獲得優(yōu)化結(jié)果。以塑性理論為基礎(chǔ)，對軋制過程的金屬坯料三維流動過程進行有限元模擬分析，最后使用有限元模擬方法對優(yōu)化結(jié)果進行評價分析。 通過對棒材生產(chǎn)工藝的研究，以經(jīng)典的軋制

3、理論和現(xiàn)場工作技術(shù)人員的經(jīng)驗為基礎(chǔ)，建立精確計算軋制工藝及力能參數(shù)模型。在現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的要求下，提出了能耗最低、軋機負荷均衡等兩個優(yōu)化目標，建立孔型設(shè)計多目標優(yōu)化模型。以典型產(chǎn)品(Φ14圓鋼)作為優(yōu)化對象，將孔型設(shè)計多目標優(yōu)化模型轉(zhuǎn)為標準最優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。以遺傳算法為優(yōu)化算法，根據(jù)孔型多目標優(yōu)化設(shè)計過程的特點，采用適應(yīng)性權(quán)重法，從而獲得基于遺傳算法下的孔型設(shè)計流程，使用MATLAB6.0軟件，編寫優(yōu)化設(shè)計程序，獲得優(yōu)化結(jié)果，即優(yōu)化后的孔型

4、系統(tǒng)、工藝參數(shù)和力能參數(shù)。然后，以彈塑性有限元及變形區(qū)塑性流動理論為基礎(chǔ)理論，利用ANSYS/LS-DYNA有限元軟件對圓鋼軋制過程進行模擬分析，得到變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變分布狀態(tài)，以及金屬軋件流動和表面軋制力分布規(guī)律，能夠很好的解釋了金屬軋件寬展現(xiàn)象，故用三維彈塑性有限元分析鋼圓鋼軋制過程是有效的。最后利用有限元模擬分析的方法，探討了同一圓鋼型號不同精軋孔型系統(tǒng)的尺寸參數(shù)對產(chǎn)品尺寸精度的影響，對于孔型優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果評價和分析有著重要的指導(dǎo)作