中小企業(yè)科技創(chuàng)新基金申請(qǐng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)書(范文)

1、項(xiàng)目設(shè)計(jì)書一、立項(xiàng)依據(jù)1.1研制目的和意義新的競(jìng)爭環(huán)境促進(jìn)了企業(yè)競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)要素的改變，安全、環(huán)保、節(jié)能、省力、高效、人性化、智能化、輕量化、技術(shù)先進(jìn)、功能完善是專用汽車技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。我公司自2003年成立以來，致力于專用汽車?yán)鋸澬弯摰难邪l(fā)和制造。通過變化型鋼斷面形狀達(dá)到提高承載力和節(jié)約鋼材的目的，通過改進(jìn)加工工藝，設(shè)備自動(dòng)化水平，提高產(chǎn)品性能和生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品安全性能，降低能源消耗，減少污染排放。本次研發(fā)是與中集車輛有限公司強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，研究開發(fā)高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度低合金鋼材質(zhì)，超薄，超厚和復(fù)雜斷面冷彎型材，優(yōu)化專用汽車車架部分結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，填補(bǔ)國內(nèi)冷彎加工技術(shù)的空白。冷彎加工中的許多品種屬于跨學(xué)科、

2、跨領(lǐng)域、跨部門的多種應(yīng)用技術(shù)的技術(shù)集成，為提高其性能、質(zhì)量與效能，已廣泛應(yīng)用大量現(xiàn)代化技術(shù)，如機(jī)電氣液一體化、微機(jī)、微電子、自動(dòng)化、信息科學(xué)、數(shù)字控制等。新技術(shù)、新材料、新工藝的大量開發(fā)應(yīng)用， 跨學(xué)科、跨行業(yè)關(guān)聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了高技術(shù)含量、高附加值產(chǎn)品品種的快速增長。1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì)據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)副會(huì)長介紹，近幾年，中國汽車工業(yè)發(fā)展迅速，已經(jīng)成為國際汽車市場(chǎng)不可分割的重要組成部分。但中國在世界專用車領(lǐng)域處于落后地位。在專用車各項(xiàng)技術(shù)上需要突破和原始創(chuàng)新，如車架型材。原始技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新是創(chuàng)新的兩種重要形式，創(chuàng)新既推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步也提升產(chǎn)品的技術(shù)含量和附加值，創(chuàng)新是產(chǎn)品價(jià)值實(shí)

3、現(xiàn)的靈魂。專用汽車從汽車產(chǎn)業(yè)鏈的角度看，它擴(kuò)展和延伸了普通汽車的使用功能，中國專用車創(chuàng)新處于中下游位置，其創(chuàng)新形式主要體現(xiàn)為產(chǎn)品創(chuàng)新。而專用汽車產(chǎn)業(yè)的延伸，又可帶動(dòng)專用裝置和零部件等其它相關(guān)領(lǐng)域。輕量化、安全、環(huán)保、節(jié)能是專用汽車創(chuàng)新的形式和發(fā)展趨勢(shì)，而冷彎加工為專用車提供超薄、超高強(qiáng)度、斷面復(fù)雜的冷彎型材，是專用汽車工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)中所必須具備的原始創(chuàng)新產(chǎn)品。目前中國冷彎加工生產(chǎn)的不銹鋼、鍍鋅板、高強(qiáng)度和超高度低合金鋼材質(zhì)的冷彎型鋼數(shù)量很少，需要進(jìn)口。具有前沿性發(fā)展方向的冷彎型鋼產(chǎn)品和復(fù)雜斷面、超厚、超薄系列的冷彎型鋼，潛在的市場(chǎng)都相當(dāng)大，發(fā)展前景廣闊?，F(xiàn)在這類冷彎型鋼國內(nèi)還很少，不少產(chǎn)品至今仍

4、是空白，有的只能依靠進(jìn)口來彌補(bǔ)。如用于豪華型客車的鍍鋅冷彎型鋼年消費(fèi)量至少在13000噸以上，目前主要采用進(jìn)口產(chǎn)品，且需求還在繼續(xù)上升。 產(chǎn)品創(chuàng)新的更高層次實(shí)際上是延伸產(chǎn)品的創(chuàng)新。在中國，許多企業(yè)通過學(xué)習(xí)、模仿建立了基礎(chǔ)產(chǎn)品創(chuàng)新的方法和數(shù)據(jù)庫，但延伸產(chǎn)品創(chuàng)新的國家機(jī)制、行業(yè)機(jī)制和企業(yè)機(jī)制嚴(yán)重缺乏，企業(yè)經(jīng)常性的把節(jié)能、安全等放著國家政策刺激的首要位置，但產(chǎn)品創(chuàng)新的刺激政策幾乎沒有，而單靠市場(chǎng)拉動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新又是大多數(shù)企業(yè)沒能力或沒有這種遠(yuǎn)見去投入和開發(fā)的。 原始技術(shù)創(chuàng)新需要基礎(chǔ)技術(shù)研究來支撐。發(fā)達(dá)國家非常注重基礎(chǔ)技術(shù)研究，有許多專業(yè)的研究機(jī)構(gòu)和公司從事基礎(chǔ)技術(shù)應(yīng)用研究，研究成果大量應(yīng)用于各種鋼結(jié)構(gòu)

5、產(chǎn)品，推動(dòng)了與鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)有關(guān)行業(yè)的發(fā)展。相對(duì)而言，我國冷彎型鋼研發(fā)體系還不健全，目前幾乎沒有專業(yè)研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行類似研究，冷彎型鋼產(chǎn)品的研發(fā)也完全依靠企業(yè)來完成。1.3預(yù)期經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益 目前中國現(xiàn)有冷彎型鋼主要品種有：結(jié)構(gòu)用冷彎方矩形管，客車用冷彎鋼，卷簾門及鋼窗用型鋼，低壓流體輸送用焊管，通用開口冷彎型鋼，建筑用鋼結(jié)構(gòu)冷彎型鋼，以及各種斷面的冷彎異型材，已在建筑、機(jī)械、核電、汽車、鐵路、農(nóng)機(jī)、化工、石油、制冷、食品、紡織、醫(yī)療、超市、集裝箱等工業(yè)和民用工業(yè)中廣泛應(yīng)用，尤其是新興產(chǎn)業(yè)對(duì)冷彎型鋼的需求呈現(xiàn)“量廣面大”的態(tài)勢(shì)。 研發(fā)高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度低合金鋼材質(zhì)的冷彎型鋼和復(fù)雜斷面、超厚。超薄系列的冷

6、彎型鋼，將填補(bǔ)大量國內(nèi)市場(chǎng)的空缺，此類研究在目前的市場(chǎng)和潛在的市場(chǎng)的空間都相當(dāng)大，發(fā)展前景廣闊，經(jīng)濟(jì)效益可觀。研發(fā)帶來的新技術(shù)、新裝備的開發(fā)、研制、引進(jìn)和消化工作也給中國冷彎加工行業(yè)帶來更多的社會(huì)價(jià)值，包括具有國際前沿技術(shù)水平的柔性冷彎機(jī)組等。二、主要研制內(nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵及目標(biāo)2.1項(xiàng)目主要研制內(nèi)容和目標(biāo)2.1.1項(xiàng)目主要內(nèi)容（1）車架技術(shù)參數(shù)的分析根據(jù)車架載重需求以及安全系數(shù)要求，對(duì)車架重量、強(qiáng)度、尺寸參數(shù)進(jìn)行分析研究，此項(xiàng)分析將決定冷彎加工的技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)難度。安全有效地實(shí)現(xiàn)車架輕量化，在節(jié)省大量原材料的同時(shí)降低動(dòng)力燃油的消耗，減少了尾氣排放量，這是本次研發(fā)的重要意義所在。（2）結(jié)構(gòu)型材尺寸

7、設(shè)計(jì)及加工中應(yīng)力應(yīng)變仿真分析為保證滿足車架對(duì)安全、輕量化的要求，設(shè)計(jì)具有高強(qiáng)度、超薄、復(fù)雜斷面的冷彎型材。應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，在保證安全系數(shù)的前提下降低型材的斷面面積。初步擬定加工工藝，分析形變過程中的應(yīng)力應(yīng)變。（3）模擬加工缺陷，分析優(yōu)化。冷彎成型過程是一個(gè)比較復(fù)雜的成功過程，涉及到幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)等很多方面，其變形不只是單一的某一方向的變形，還伴有各種附加變形，如縱向的彎曲變形，縱向橫向的伸縮變形等。在采用數(shù)值方法研究遇到困難時(shí)，利用有限元技術(shù)進(jìn)行仿真，分析優(yōu)化可能出現(xiàn)的各種加工缺陷，如內(nèi)彎曲半徑小于1/2板厚時(shí)可能出現(xiàn)的材料流動(dòng)，平面應(yīng)變的缺陷，寬幅板帶出現(xiàn)袋形波的缺陷。（4）加工

8、工藝的確定根據(jù)優(yōu)化后的尺寸參數(shù)，以及模擬分析的結(jié)論，確定最優(yōu)化加工工藝，使加工技術(shù)與設(shè)計(jì)能力同時(shí)有效提升。（5） 裝備改進(jìn)與改造2.1.2本項(xiàng)目達(dá)成的目標(biāo)通過本項(xiàng)目的研究，研制出能夠滿足專用汽車車架安全、輕量化需求的超薄、超高強(qiáng)度合金鋼材質(zhì)冷彎型鋼。預(yù)期加工技術(shù)及裝備水平接近國際先進(jìn)水平，滿足國內(nèi)外市場(chǎng)需求，為中國冷彎加工技術(shù)向國際水平邁進(jìn)一步。2.2關(guān)鍵技術(shù)本項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)在于：（1） 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) 在車架結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，型材受力應(yīng)力應(yīng)變分析，冷彎成型缺陷優(yōu)化等技術(shù)研發(fā)時(shí)，應(yīng)用有限元仿真（FEA）技術(shù)，模仿設(shè)計(jì)非常接近實(shí)際生產(chǎn)，以及道路運(yùn)輸時(shí)的計(jì)算機(jī)模型，優(yōu)化各項(xiàng)參數(shù)，安全高效的提供加工及裝

9、配所需的各項(xiàng)數(shù)據(jù)要求。在軋輥開發(fā)時(shí)，用仿真分析模型預(yù)優(yōu)化軋輥組，可以節(jié)省如下費(fèi)用：a.無用軋輥的生產(chǎn)費(fèi)用；b.有缺陷軋輥的返工費(fèi)用；c.安裝調(diào)試時(shí)間；d.停產(chǎn)修復(fù)時(shí)間；e.為今后的項(xiàng)目開發(fā)增加技術(shù)訣竅和經(jīng)驗(yàn)。（2） 冷彎成型CAD/CAM一體化技術(shù) CAD/CAM一體化技術(shù)應(yīng)用于冷彎成型，可以顯著地改善設(shè)計(jì)和制造過程，極大地促進(jìn)冷彎技術(shù)的發(fā)展和完善。把CAD、CAE、CAPP、CAM通過軟件有機(jī)地結(jié)合起來，用統(tǒng)一的執(zhí)行控制程序來組織各種信息的提取、交換、共享和處理，以保證系統(tǒng)內(nèi)部信息流的暢通并協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)的有效運(yùn)行。（3） 柔性輥彎成型技術(shù)與傳統(tǒng)輥式冷彎成型工藝相比，柔性輥彎成型具有以下特點(diǎn)：

10、a.通過合理設(shè)計(jì)型材的幾何斷面，提高承載力，減輕結(jié)構(gòu)重量；b.采用高強(qiáng)度材料，進(jìn)一步減輕結(jié)構(gòu)重量；c.與沖壓和折彎成型技術(shù)結(jié)合，可以生產(chǎn)更復(fù)雜的產(chǎn)品。三、研制實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)路線3.1車架結(jié)構(gòu)尺寸有限元分析 以冶金專用車為例，闡述車架尺寸結(jié)構(gòu)的有限元分析。3.1.1車架參數(shù)化建模 冶金專用車特點(diǎn)是承載量大，總載重量為250噸，自重超過20多噸，速度低，以30米每分鐘的速度行走在平直的軌道上。承載結(jié)構(gòu)由車架和行走裝置組成。車架結(jié)構(gòu)由階梯形縱梁、橫梁和加強(qiáng)筋及連接支座組成，其主要承受鋼包、鋼水、減速器、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)軸等載荷。行走裝置的主、從動(dòng)輪通過軸承與車架的縱梁直接剛性連接，因此在有限元分析時(shí)可不

11、考慮行走裝置的影響。 該車架主要由厚度不同的板焊接而成，建模中對(duì)一些附屬結(jié)構(gòu)和工藝結(jié)構(gòu)根據(jù)具體情況進(jìn)行了簡化，其有限元模型如圖1所示。模型中共有節(jié)點(diǎn)19083個(gè)，四邊形單元6849個(gè)。在平直的軌道上，這次計(jì)算只選用了彎曲工況，由于車架和行走機(jī)構(gòu)的連接是通過均衡架進(jìn)行的即無彈性元件也無阻尼器件的剛性連接，所以對(duì)車架的邊界約束，可直接采用作用于懸架與車架連接處的前、后共4個(gè)面約束，前約束允許沿X軸方向的位移，后約束限制全部自由度。約束面積的大小為均衡架連接軸的直徑乘以其與車架實(shí)際接觸的長度。 在分析車架的強(qiáng)度問題時(shí)，應(yīng)考慮作用在其上的所有載荷，包括車架自重、總載重量(250噸),2個(gè)減速器重量(單

12、個(gè)重1872公斤)、2個(gè)電動(dòng)機(jī)重量(單個(gè)重563公斤)、4個(gè)傳動(dòng)軸重量(單個(gè)重365公斤)。250噸的總載重量以面載荷的形式作用于車架鋼包座的上表面，減速器、電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)軸的重量也分別以面載荷的形式作用在減速器座和電動(dòng)機(jī)座的墊板上，車架的自重通過程序自動(dòng)加到模型節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)位置。3.1.2車架有限元分析及電側(cè)試驗(yàn) 通過計(jì)算，車架沿垂直方向的變形呈“U”形，中間加載處的位移最大為一2.3mm，縱梁的兩端最大位移為1.3mma此外，車架的縱梁有沿垂直方向的翹曲現(xiàn)象，而這些變形較小，不會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)的輸出軸、減速器與車輪之間的傳動(dòng)配合產(chǎn)生不利影響。為了考察所建立的車架模型、施加的邊界條件及載荷的處理方式是

13、否準(zhǔn)確、客觀地反映實(shí)際情況，以及計(jì)算結(jié)果的合理性，進(jìn)行了電測(cè)試驗(yàn)給予驗(yàn)證。根據(jù)車架的實(shí)際受力情況，在車架的縱橫梁、鋼包座、電動(dòng)機(jī)座、減速器座及車架支撐等處貼上應(yīng)變片，并按實(shí)際工況加載，測(cè)出了30個(gè)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力值。 試驗(yàn)結(jié)果中，該工況下的最大應(yīng)力在車架與行走機(jī)構(gòu)的連接處，與計(jì)算結(jié)果接近為151Mpa，小于計(jì)算最大值164Mpa;縱梁上的最大應(yīng)力位置與計(jì)算圖形相符，其應(yīng)力值為80Mpa:鋼包座上的最大應(yīng)力值為100Mpa，比計(jì)算值大;橫梁上的試驗(yàn)值較小，與計(jì)算值的誤差均在試驗(yàn)誤差的許可范圍之內(nèi)。 通過計(jì)算值與試驗(yàn)值的比較見表1，所建立的有限元模型是正確的。同時(shí)也可以看出，車架的縱橫梁應(yīng)力值較小，特別

14、是橫梁的富余較大。表1 彎曲工況下車架測(cè)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算值的比較測(cè)點(diǎn)編號(hào)計(jì)算應(yīng)力/Mpa實(shí)驗(yàn)應(yīng)力/Mpa相對(duì)誤差/%2158.4146.87.3359.857.34.1586.582.74.4688.683.95.37164.1151.67.69139.4140.10.52039.838.24.02154.048.610.0223.954.38.83.1.3有限元參數(shù)化優(yōu)化 該專用車的車架作為整車的裝配基體，承載了整車的全部載荷，屬于重要安全部件。所以在過去的設(shè)計(jì)中因?yàn)橐晃都訌?qiáng)車架，而選取較大的安全系數(shù)，造成了材料浪費(fèi)。這里運(yùn)用APDL (ANSYS Parametdc Design La

15、nguage)語言對(duì)車架重新進(jìn)行參數(shù)化建模，以車架為優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)象，選取滿載純彎曲工況進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以尋求更為合理的車架結(jié)構(gòu)參數(shù)。 (1)設(shè)計(jì)變量橫梁截面用參數(shù)x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,描述，如圖2所示。縱橫梁截面設(shè)計(jì)變量為x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,用矢量表示:x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7 (1)(2)目標(biāo)函數(shù) 對(duì)車架優(yōu)化的目的是在滿足強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性的條件下尋求質(zhì)量最小的車架形式，故選取車架的質(zhì)量作為評(píng)價(jià)車架好壞的標(biāo)準(zhǔn)，即車架的質(zhì)量為目標(biāo)函數(shù)。 M(x)=V (x)·D (2) 其中V(x)車架的體積，D為鋼材的密度。(3)約束函數(shù) 彎曲

16、工況模擬冶金專用車滿載時(shí)在平直軌道上行駛的情況，此時(shí)車架的變形主要發(fā)生在垂直方向，根據(jù)汽車設(shè)計(jì)理論車架的最大彎曲撓度通常應(yīng)小于10mm，故車架的最大豎向位移應(yīng)小于l0mm. Vmax(x)v (3)其中Vmax(x)為彎曲工況下車架產(chǎn)生的最大位移，v為彎曲工況下車架的許可撓度，取值l0mm。 在彎曲工況下，對(duì)車架的強(qiáng)度約束采用彎曲正應(yīng)力約束，即 max(x) (4)其中max(x)為彎曲工況下車架產(chǎn)生的最大正應(yīng)力，為許可應(yīng)力。(4)幾何約束 幾何約束即是對(duì)設(shè)計(jì)變量的值直接加以上限和下限的約束。幾何約束的上、下限一般由設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和加工工藝條件直接給出。設(shè)計(jì)變量的幾何約束可用不等式約束，表示為:

17、 XXmax (5) -X-Xmin (6) 其中Xmax,Xmin為設(shè)計(jì)變量的上下限;在優(yōu)化計(jì)算中: Xmax=750 950 45 25 75 20 1150mm; Xmin=700 800 40 10 60 10 750mm。(5)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型 由式(1)到式(6)構(gòu)成優(yōu)化數(shù)學(xué)模型如下: 求x=x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7 Min M(x)=V(x)·D S.T.vmax(X)v; max; xXmax; -x-xmin。其中Vmax(x), max為設(shè)計(jì)變量的隱函數(shù)，通過有限元分析獲得。3.1.4 優(yōu)化結(jié)果及分析 優(yōu)化迭代在第23次循環(huán)時(shí)達(dá)到最優(yōu)解。從圖3可以看出

18、車架各子結(jié)構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)后，整體質(zhì)量在最大應(yīng)力值不超過180Mpa的約束下，有較大幅度的下降。其中x2的尺寸從0.025m降為0.013m，下降了48.14%; x7的尺寸從1.15m降為0.93m，下降了19.03%;前兩個(gè)尺寸下降百分比在所有優(yōu)化尺寸下降百分比中分別居第一和第二位。其原因，可從車架模型中分析得出:(1) x4主要代表車架縱梁的板厚，由于載荷主要施加到了縱梁上，所以在車架原始設(shè)計(jì)時(shí)，其安全系數(shù)取的過大，造成縱梁的材料富裕較多，所以其優(yōu)化空間也是最大的。 (2) x7代表橫梁的高度，而橫梁主要承擔(dān)減速器、傳動(dòng)軸和電動(dòng)機(jī)的重量，它們的總重量在2噸左右，與250噸的主載荷相比差別巨

19、大，所以1.15m高的橫梁也存在較大的優(yōu)化空間。 從車架結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)優(yōu)化結(jié)果表2可以看出:表2 車架結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)優(yōu)化結(jié)果循環(huán)最大應(yīng)力/Mpa質(zhì)量/kg10.750.950.0450.025115.321386230.730.820.0420.013179.512586(1) 第一次循環(huán)代表車架的初試結(jié)構(gòu)尺寸，在第23次循環(huán)結(jié)束后，得到了在當(dāng)前約束、載荷下的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)，優(yōu)化的成效直接體現(xiàn)在車架的質(zhì)量從21386kg下降到12586kg，下降了41.14%，優(yōu)化效果顯著。 (2)車架優(yōu)化前的最大應(yīng)力為115.3Mpa，優(yōu)化后結(jié)構(gòu)應(yīng)力提高到179.5Mpa，這是由于各部件尺寸在優(yōu)化中下降，而使應(yīng)力

20、升高。車架的材料是Q235鋼，取彈性極限應(yīng)力s= 226Mpa;由于該車以30m/min的速度運(yùn)行在平直的軌道上，其行駛工況也只考慮純彎曲，所以安全系ns= 1.2因此許用應(yīng)力: = 226Mpa / 1.2 =188.3Mpa.可見優(yōu)化后的車架最大應(yīng)力仍然小于Q235的許用應(yīng)力。 通過優(yōu)化，得到車架各參數(shù)的最優(yōu)解?？紤]到工程實(shí)際，必須按板材規(guī)格取整，同時(shí)將縱橫梁的高度圓整，將整理后的參數(shù)進(jìn)行有限元分析，在滿載彎曲工況下車架的最大應(yīng)力值為175Mpa;最大變形量為4.23mm;其它的值也在許可范圍之內(nèi)。 在對(duì)自卸車、半掛車、轎運(yùn)車等其他專用車車架結(jié)構(gòu)尺寸分析時(shí)，基本方法和上述類似。在遇到彈性元

21、件或阻尼器件聯(lián)接時(shí)，分析參數(shù)會(huì)更加復(fù)雜些。3.2結(jié)構(gòu)型材尺寸設(shè)計(jì)及加工中應(yīng)力應(yīng)變仿真分析模擬在冷彎加工的過程中應(yīng)力應(yīng)變的計(jì)算和仿真。使用基于FEA輥式彎曲成型仿真的簡化方法DTM，此方法比線框模型好而且接近FEA的計(jì)算。根據(jù)所選的分辨率，計(jì)算一個(gè)結(jié)果需要的時(shí)間在幾秒和幾分鐘之間。使用DTM獲得如下性能：a. 所設(shè)計(jì)輥花的分析；b. 確定出彎曲的曲率引起的材料應(yīng)變；c. 檢查在軋機(jī)中的材料應(yīng)變過程；d. 獲得非對(duì)稱斷面應(yīng)變的不同之處；e. 確定任何道次之間的彎曲過程；在輥式成型過程中材料由旋轉(zhuǎn)軋輥順序彎曲成型。成型過程會(huì)受到由材料剛度導(dǎo)致的阻力，這個(gè)阻力是由材料的屬性決定的。因此材料的彎曲不會(huì)發(fā)

22、生在相鄰機(jī)架水平中心距之間的全部區(qū)域。在板帶彎曲之前由剛度導(dǎo)致的阻力越過了軋輥型面區(qū)域。這會(huì)在一對(duì)軋輥之前的一段距離中發(fā)生。這個(gè)長度為成型長度，這主要依賴于如下的參數(shù)：a.材料性能b.材料厚度c.軋輥的基本直徑d.材料的變形e.成型的速度非常薄的材料的成型長度與機(jī)架間水平中心非常接近。較厚的材料直到要與下一對(duì)軋輥接觸時(shí)才會(huì)變形。這里有一些在輥花設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的基本條件?？v向延伸量是邊腿在成型過程中較長的路徑導(dǎo)致的（成型中邊腿上的點(diǎn)比未變形材料部門的軌跡長）。這些應(yīng)變稱為均勻的延伸量。材料變形區(qū)曲率導(dǎo)致了非均勻的延伸量，非均勻的延伸量會(huì)數(shù)倍于均勻的延伸量。延伸量的計(jì)算是相對(duì)于曲線切線點(diǎn)的。如下圖為

23、縱向延伸的成因。下圖顯示當(dāng)前輥式彎曲的成型用到的集中分析計(jì)算方法。下面是各種方法的簡要介紹。(1) Schulze的線性模擬，兩道次之間的斷面的點(diǎn)由直線段簡單的鏈接起來。延伸量就是由兩個(gè)線段之間的長度差異產(chǎn)生的。(2) Tokar的線性模擬，兩線的長度保持為常量。長度的差異由與基線平行的短線表示出來。(3) 絞線長度的線性模擬，上述線性模型的錯(cuò)誤是將水平中心距假設(shè)為實(shí)際成型長度。交線長度線性模擬通過使用較短成型長度來考慮成型過程。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以使用下輥的基本直徑替代水平中心距。(4) Pawalkat的模擬，假定實(shí)際成型在下一對(duì)軋輥開始。與交線長度的線性模擬類似。(5) 軌跡的固定長度，一個(gè)成型

24、的斷面在兩個(gè)道次中間斷后取出來，測(cè)量軌跡的長度。與斷面未變形部分的差距是延伸量。此方法的問題是，只對(duì)所用材料的軋機(jī)是有效地，不是好的應(yīng)用于實(shí)際的方法。(6) 基于Kiuchi理論的應(yīng)變過程，這個(gè)過程的計(jì)算考慮了均勻的應(yīng)變。變形曲線是一個(gè)帶有可修改指數(shù)的數(shù)學(xué)曲線，指數(shù)越大，成型長度越短，曲線越陡峭。非均勻延伸量沒有考慮在內(nèi)。(7) 根據(jù)Dr.Hauschild的應(yīng)變過程，根據(jù)Dr.Hauschild的延伸量的計(jì)算結(jié)果考慮了更多的計(jì)算參數(shù)，例如軋輥的基本直徑。(8) 根據(jù)Dr.Hauschild的全部應(yīng)變過程，除上述特性之外，考慮了均勻和非均勻的應(yīng)變。而非均勻應(yīng)變依賴于使用材料厚度。3.3模擬加工

25、缺陷，分析優(yōu)化定性地給出袋形波的成因和消除方法，在針對(duì)一個(gè)具體的產(chǎn)品生產(chǎn)需要根據(jù)生產(chǎn)條件，預(yù)先判斷該產(chǎn)品是否會(huì)產(chǎn)生袋形波，采用有限元分析的計(jì)算機(jī)仿真最有效準(zhǔn)備的解決這一問題。在有限元仿真中需要依據(jù)設(shè)計(jì)出成型的軋輥參數(shù)作為仿真的幾何條件，輸出板帶的參數(shù)作為材料模型，依據(jù)實(shí)際工況設(shè)定邊界條件。例如下面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行的FEA仿真，袋形波的仿真誤差一般在15%以內(nèi)。 圖是截面在某種配置情況下的仿真結(jié)果。袋形波的FEA仿真3.4制定技術(shù)流程3.5裝備改造和模具制造開發(fā)研制新技術(shù)裝備，引進(jìn)消化國外先進(jìn)設(shè)備，為冷彎成型提供良好硬件條件。3.6實(shí)驗(yàn)室性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)室研究樣品，檢驗(yàn)產(chǎn)品抗壓，抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度，耐沖

26、擊，耐高溫，耐腐蝕性能，出具樣品檢驗(yàn)報(bào)告單。3.7送客戶安裝實(shí)驗(yàn)交付第一批產(chǎn)品給協(xié)作單位安裝調(diào)試，檢測(cè)整車性能，調(diào)整結(jié)構(gòu)或工藝，進(jìn)一步優(yōu)化。3.8產(chǎn)品推廣和性能提高四、現(xiàn)有開發(fā)條件和工作基礎(chǔ)4.1承擔(dān)單位開展本項(xiàng)目的優(yōu)勢(shì)（人才、設(shè)施條件）南京金邦冷彎型鋼實(shí)業(yè)有限公司是國內(nèi)第一批具研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的冷彎型鋼生產(chǎn)企業(yè)。公司自2003年成立以來，不斷開拓進(jìn)取，引進(jìn)專業(yè)技術(shù)人才，專門從事冷彎型鋼產(chǎn)品的開發(fā)研究，已具備一定的科技技術(shù)實(shí)力，擁有成套冷彎型材生產(chǎn)線及成熟技術(shù)與創(chuàng)新工藝。4.2協(xié)作單位協(xié)助本項(xiàng)目的優(yōu)勢(shì)（技術(shù)、資金支持）中集車輛有限公司是國內(nèi)專用汽車的領(lǐng)軍企業(yè)，在安全、環(huán)保、節(jié)能、輕量化、

27、技術(shù)先進(jìn)等技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)跑國內(nèi)專用車技術(shù)行業(yè)。在研發(fā)過程中提供一定資金支持與大量技術(shù)支持。4.3已有工作基礎(chǔ)多年的行業(yè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，以及多方客戶的要求，從2007年我公司技術(shù)研發(fā)部開始參考大量計(jì)算機(jī)模擬仿真設(shè)計(jì)技術(shù)資料及柔性制造系統(tǒng)開發(fā)資料，為后期技術(shù)創(chuàng)新打下基礎(chǔ)。五、計(jì)劃進(jìn)度項(xiàng)目周期：2009年12月-2011年6月，共計(jì)18個(gè)月。2009年12月-2010年1月，進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研，了解市場(chǎng)需求方向；2010年 1月-2010年3月，收集產(chǎn)品信息，原材料信息，初步建立信息數(shù)據(jù)庫；2010年3月-2010年4月，與協(xié)作單位共同研究確定產(chǎn)品信息參數(shù)及預(yù)期目標(biāo)；2010年4月-2010年6月，進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)，新產(chǎn)品開發(fā)；2010年6月-2010年8月，進(jìn)行工藝分析優(yōu)化及模具設(shè)計(jì)開發(fā)；2010年8月-2010年10月，研發(fā)、改造、引進(jìn)設(shè)備部件；2010年10月-2011年1月，安裝調(diào)試設(shè)備，出樣；2011年1月-2011年2月，對(duì)樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室性能分析，進(jìn)一步提高產(chǎn)品性能；2011年2月-2011年3月，給協(xié)作單位送樣裝配，測(cè)試；2011年3月-2011年5月,產(chǎn)品改進(jìn)，批量生產(chǎn)；2011年5