棍床的参数化建模开题评测报告.docx

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棍床的参数化建模开题评测报告

中北大学信息商务学院

毕业设计开题报告

学生姓名：

剧亚飞

学号：

08020182X30

学院、系：

信息商务学院

专业：

机械设计及其自动化

设计题目：

棍床的参数化建模

指导教师:

陆春月

2018年3月9日

开题报告填写要求

1．开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；

2．开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式<可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

3．学生写文献综述的参考文献应不少于15篇<不包括辞典、手册）。

文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性；

4．学生的“学号”要写全号<如02018401X02），不能只写最后2位或1位数字；

5.有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。

如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；

6.指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。

毕业设计开题报告

1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：

文献综述

１.辊床的研究背景及意义

辊床是用来弯曲金属板材的锻压设备。

是锅炉、造船、石化、金属结构、水泥机械、化工机械、机械制造及维修等部门的关键设备之一[1]。

辊床是板料沿着宽度方向切成定尺宽度或者进行切头、切尾的设备，是开卷线上的重要设备，其剪切行程次数在很大程度上决定了开卷线的生产效率。

辊床的剪切效率直接影响生产能力能否充分发挥以及开卷线剪切流程的平衡[2]。

开卷线包括开卷装置、校平装置、送料装置、剪切装置、垛料装置，其中剪切装置是开卷线中的核心部位，直接影响着剪切件的质量和加工精度[3]。

随着汽车工业的飞速发展，市场对板料的需求越来越大，同时对板料剪切质量和生产率的要求也越来越高。

有关专家指出，预计20年后我国仅汽车用板料的需求量即将超过1000万吨[4]。

目前，国内外市场对开卷线的需求增加，对开卷线中的各项指标要求也越来越高，开卷线中的剪板机的强度和刚度要求较高。

加工校平剪切设备水平低，会造成板料平整度差、断面质量低等问题。

我国对剪切件的生产和需求量不断增加，因此对剪板机的精度要求要随之增加，但是对于剪板机的设计仍然以依靠传统经验公式、数据、结构为主，较保守的经验数据通常会导致产品材料的浪费，造成成本的增加，产品生产周期的增加，同时也会对剪切的精度产生影响，因此这就需要对剪板机受力主体的结构进行结构分析[5][6]。

在辊床的设计中，因为机架构件在几何形状、外载荷作用和约束条件等方面的复杂性，仅依靠传统的材料力学方法已难以对机架的各区域提供准确的分析，不能满足结构设计的要求。

随着有限元技术的发展，利用参数化建模的方法，在用有限元方法分析机架的变形和应力分布状态，找出其薄弱环节，进而再进行结构改进是一种有效的方法。

目前对于机架的有限元分析中，利用三维造型软件、有限元软件、优化设计软件进行结合得到机架的刚度、强度分析结果，并且在研究中起到很大的指导作用[7]。

2.辊床的国内外研究现状

目前，国外辊床制造水平较高的国家有瑞士、意大利、德国、英国、日本等。

他们一般将小于38mm的卷板机以机械传动非对称式产品为主，板厚40咖以上则以采用全液压式传动的三辊或四辊产品为主[8][9]。

虽然四辊机在结构上较三辊机复杂，且价格高、体积大、耗电多，但它最大的优点是具有压头功能，可以使卷板的剩余直边达到除压力机压头外的最小值。

近年来，国外兴起了三辊全液压非对称式卷板机，这种机型既具有四辊机的压头作用，又较容易调节成左右非对称式。

尤其采用全液压传动后，扭矩大，运行可靠，钢板卷圆后剩余直边较小，卷圆后两端基本没有错口[10]。

国外著名厂家及其典型产品有：

（1>瑞士Chr．Haeusler公司生产的VRM—by4000×150砌四辊辊床，主要应用在核

工业方面[11]。

（2>意大利PROMAO公司生产的全液压“DAVI"系列四辊卷板机，典型的有“DAVI"

MCB3550（3550×50>全液压四辊辊床[12]。

国外生产卷板机的著名厂商还有德国瑟尔夫公司、德国汉堡博隆．福斯造船及机械

公司、英国布朗科公司、日本富士车辆公司和日本栗木铁工所等[13]。

目前世界上最大的在用卷板机是美国Babcock＆Welcox公司的355×3600mm辊床；亚洲最大的在用卷板机是日本石川岛插磨重工业公司横滨第三工场的220×3800mm辊床[14][15]。

国内生产的三辊和四辊辊床，三辊机多为对称式机械传动，四辊机多采用机械传动，或者主传动为机械式，辅助传动为液压式[16]。

随着科学技术的发展和对国外卷板技术的不断学习和引进，近年来，我国生产的可调式三辊机和四辊机越来越多地代替了在卷板设备中一直占据主要地位的对称式三辊辊床。

随着液压产品生产技术不断进步，国产液压元件的精度、性能已达到较高的水平，所以，液压传动也越来越多地应用于卷板设备中。

目前，用于卷制中薄板的小功率卷板机多采用机械传动或机液混合驱动，用于卷制厚板的大功率卷板机多采用液压驱动或多电机同时驱动。

国内卷板机生产的专业厂主要有山西长冶锻压机床厂、湖北鄂州重型机械厂、一重、二重、沈阳重型机械厂、山东泰安华鲁机械厂、江苏南通重型机器厂等[17]。

目前只有山西长冶锻压机床厂采用了当今世界上较为先进的四辊数控全液压传动设计方案。

该厂生产的数控全液压四辊卷板机具有四个特点：

第一，自动调平功能。

采用STD总线控制，微机控制侧、下辊升降，同步精度±O．2mm。

第二，过焊缝功能。

机器设有八个蓄能器，校圆时可过单面3mm以下的焊缝。

第三，双主传动。

上下辊为主传动，由德国进口油马达带动行星减速机，经万向节带动上下辊旋转。

因上下辊均为主传动，卷板时扭矩大，不打滑。

第四，全液压传动，整体底盘。

与同规格四辊机比较，具有结构紧凑、体积小、重量轻、耗能小等优点[18]。

1998年，山西长冶锻压机床厂综合国外引进技术，为中国水电八局三峡项目研制成

功了CDWl1XCNC-140×4000水平下调式三辊辊床。

该机具有以下技术特点：

（1>世界上第一台下辊位置可分别调整的特大型三辊辊床。

（2>传动系统采用多点驱动，将其分为4个小机械传动系统，省去了特殊要求的零

部件，节约了空问。

（3>与一般卷板机相比，不同的是该机的上下三个辊子均采用主传动。

（4>液压系统总功率为66KW。

（5>电控系统的主要硬件采用德国西门子和同本欧姆龙成熟技术。

国内卷板机制造实力较强的另一厂商湖北鄂重集团于2007年研制成功卷制能力国内第二的W11S一150x4000水平下调式三辊辊床。

该机应用了5项鄂重自有专利技术，已接近或达到国际同类产品先进水平[19]。

目前国内在用的最大国产卷板机是长治锻压机床厂为中石化南化公司化机厂生产的CDWl1XNC-160×4000水平下调式三辊辊床。

3.总结

目前，辊床的先进技术在国外一些汽车制造业发达的国家，例如：

日本，德国和美国等国。

我国的辊床设计技术还比较落后，很多依旧使用的是较传统设计方法和理念。

随着，我国汽车制造业的发展以及对汽车需求量的日益增大[20]。

传统的设计方法，不仅成本会增加，也不利于提高生产效率。

我国的辊床设计技术面临严峻的挑战，这就对辊床提出了新的要求。

缩短设计周期，使用先进的设计思想和方法是以后研究的重点[21]。

参考文献：

[1]机械工业部主编.机械设计手册<新版）[S].北京：

机械工业出版社，2005.

[2]濮良贵,纪名刚主编.机械设计[M].北京：

高等教育出版社，2004.

[3]华楚生等主编.机械制造技术装备[M].重庆：

重庆大学出版社，2004.

[4]刘朝儒等主编.机械制图[M].北京：

高等教育出版社，2002.

[5]范钦珊主编.材料力学<上、下）[M].北京：

高等教育出版社，2003.

[6]史美堂主编.金属材料及热处理[M].上海：

上海科学技术出版社，2003.

[7]范钦珊主编.理论力学[M].北京：

高等教育出版社，2003.

[8]汪信远主编.机械设计课程设计[M].北京：

高等教育出版社，1999.

[9]郑文纬,吴克坚主编.机械原理[M].北京：

高等教育出版社，2003.

[10]王世刚,张春宜,徐起贺主编.机械设计实践[M].哈尔滨：

哈尔滨项目大学出版社，2000.

[11]王昆,何小柏主编.机械设计基础[M].北京：

高等教育出版社，1999.

[12]机械项目手册编委会.机械项目手册<第二版）[S].北京：

机械工业出版社，2005.

[13]范宏才.现代锻压机械[M].北京：

机械工业出版社，1994.

[14]苏联莫施宁.卷板机<第一版）[M].北京：

机械工业出版社，1970.

[15]王三民，诸文俊.机械原理与设计[M].北京：

机械工业出版社，2001.

[16]AGMAStandardsandTechmicalpublieationsforBevelGear.1964-1969.

[17]M.H.JonesandD.Scott,Industrialtriboloythepracticalaspectsoffrictionlubricationandwear,ELSEVIER,1983.

[18]J.E.Shigley.TheoryofmachinesandmechanismsJr.McGraw—HillBookcompany，1980.

[19]G．S．DeterCade，MichaelR．Sewell．AnionizationdeviceforairVelocity8，MassFlowmeasurement．IEEETransactionsOilIndustryApplications，1975,A1l（1>．

[20]GhabertG.DangTT,MathisR.Anevaluationofstressesanddeflectionofspurgearteechunderstrain[J].ASMEJournalofEngineeringforIndustry,1974,96（1>:

85-91.

[20]陈建俊．我国部分压力容器制造厂的制造能力和技术进展（续>．中国锅炉压力

容器安全，2002．3

[21]范宏才．现代锻压机械[M].北京：

机械工业出版社，1994：

216—226

毕业设计开题报告

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段<途径）：

2.1辊床的参数化建模的研究

本课题研究的是在熟悉辊床工作原理的基础上同时查阅相关资料，掌握辊床的结构和尺寸。

选择合理的建模方法，完成辊床的快速设计。

输入相关数据后能够实现来实现辊床的零部件及总装的驱动。

参数化技术是指在已对图形所建立的几何约束的基础上，通过修改图形中的一组尺寸，使图形中所有的相关尺寸随之变动，从而实现自动更改整个图形的技术。

基于参数化技术的造型系统实质上就是一种尺寸驱动系统。

这种尺寸驱动系统的驱动尺寸只可能是少数几种，所以需要对除驱动尺寸之外的其他尺寸进行关联，简化。

本课题采用水平支承轴与水平方向的夹角、垂直支承轴与垂直方向的夹角这二个参数作为驱动尺寸进行建模，而对其他一些尺寸，参照刚性最优的原则进行相应的关联。

以下按照参数化技术的四个特点来介绍辊床的参数化建模的过程特点：

<1）基于特征的设计

参数化设计中将某些具有代表性的平面几何形状定义为特征，并将其所有尺寸作为可调参数，进而形成简单实体，再以此为基础来进行更为复杂的几何形体的构造。

<2）全尺寸约束

将形状和尺寸联合起来考虑，通过尺寸约束来实现对几何形状的控制。

造型必须以草图形的完全定义为前提，既不能欠定义，也不能过定义。

对于作为基本特征的基体拉伸特征的草图设计是实现参数化的关键，其中一些关联尺寸可以通过“数据连接”、“方程式”等方法互相联系，力求达到牵一发而动全局的效果。

<3）全数据相关

尺寸参数的修改必然导致其他相关模块中相关尺寸的全盘更新。

主要通过系列零件设计表完成，SolidWorks软件中的系列零件设计表与配置呈相互映射的关系。

<4）尺寸驱动设计修改

通过编辑尺寸来驱动几何形状的改变。

通过显示配置来更换不同的配置。

对于选定的配置，可以通过数据转换直接得到此配置的装配项目图和相应的零件项目图。

完成产品设计，直接投入生产。

2.2采用的研究手段

（1）查阅相关的参考资料和参考文献了解国内外的辊床设计相关理论知识和机构的选型。

（2）了解辊床相关机构的运动形式，以及各构件的尺寸设计和整体的理论分析。

（3）了解辊床的发展现状和研究现状，进行数据形式的对比方案，从而在大的范围内选择出更加适合本课题要求的相关材料的数据。

（4）查阅辊床参数化建模的相关资料，理解基于特征的设计，全尺寸约束，全数据相关，尺寸驱动参数修改各自的特点。

（5）规划设计意图，规划出零件实体的设计步骤。

如：

确定实体的主要特征及特征的创建顺序，如何通过切割，合并和求交等布尔运算创建完整实体。

（6）根据课题的需要，选择基于特征的设计方法。

先形成简单的实体，再以此为基础构造结构复杂的实体。

（7）利用基于特征的设计，选择建模的驱动尺寸，对于其它的一些尺寸则采用刚性向关联完成辊床的参数化建模。

（8）查阅相关资料，确定如何创建基体特征，使基体反应辊床的整体面貌；每个特征应尽可能的简单，便于特征的修改和管理。

（9）创建辊床的细节特征，在前述的基体的基础上进行新特征的添加，逐步完成整个实体的创建。

（10）修改参数化特征，通过改变一个或多个特征的形状或位置约束，并对零件进行刷新处理，则所修改的特征及与之相关的所有特征将一同被修改。

查阅相关资料，了解如何利用solidworks进行实体的驱动，最终完成辊床的零件及总装的驱动。

2.3毕业设计进度安排：

2018年2月13日——3月2日

收集资料

2018年3月3日——4月8日

完成相关外文资料的翻译

2018年3月9日——3月13日

完成开题报告

2018年3月14日——4月4日

完成软件的总体设计方案

2018年4月5日——4月15日

完成辊床的参数化模型的建立

2018年4月16日——5月7日

完成辊床的装配

2018年5月8日——5月18日

撰写毕业设计说明书

2018年5月19日——5月25日

查缺补漏

2018年5月26日——6月4日

毕业答辩

毕业设计开题报告

指导教师意见：

指导教师：

年月日

所在系审查意见：

系主任：

年月日

附件：

参考文献格式

学术期刊作者﹒论文题目﹒期刊名称，出版年份，卷（期>：

页次

如果作者的人数多于3人，则写前三位作者的名字后面加“等”，作者之间以逗号隔开。

例如：

[1]李峰，胡征，景苏等.纳M粒子的控制生长和自组装研究进展.无机化学学报，2001,17（3>:

315~324

[2]J.Y.Li,X.L.Chen,H.Li.Fabricationofzincoxidenanorods.JournalofCrystalGrowth,2001,233:

5～7

学术会议论文集作者﹒论文题目﹒文集编者姓名﹒学术会议文集名称，出版地：

出版者，出版年份：

页次

例如：

[3]司宗国，谢去病，王群﹒重子湮没快度关联的研究﹒见赵维勤，高崇寿编﹒第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集，北京：

中国高等科学技术中心，1996：

105

图书著者﹒书名﹒版本﹒出版地：

出版者，出版年﹒页次

如果该书是第一版则可以略去版次。

例如：

[4]韩其智，孙洪洲﹒群论﹒北京：

北京大学出版社，1987﹒101

预印本作者﹒论文题目﹒预印本编号<出版年份）

例如：

[5]XiaofengGuoandJianweiQiu﹒Theleadingpowercorrectionstothestructurefunctions﹒hep—ph/9810548（1998>

学位论文作者﹒论文题目﹒学士（或硕士、博士>学位论文.出版地：

出版者，出版年份

例如：

[6]陈异.纳M粒子形貌控制研究.硕士学位论文.北京：

中国科学院,2002

电子文献主要责任者.电子文献题名﹒电子文献的出处或可获地址.发表或更新日期

例如：

[7]王明亮.关于中国学术期刊标准化数据库系统项目的进展.,1998-08-16

专利专利所有者.专利名称.专利国别：

专利号，日期.

例如：

[8]姜锡洲.一种温热外敷药制备方案.中国专利：

881056073，1989-07-26.