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劉麗秋

（河套學院機電工程系，內蒙古 巴彥淖爾 015000）

摘 要 ：利用三維建模軟件SolidWorks建立板坯定寬幾何模型，并在有限元分析軟件ANSYS/ LS-DYNA中模擬板坯定寬全過程

分別研究了不同側壓量與不同板坯寬度對板坯側壓沖擊力的影響，利用MATLAB軟件進行曲線回歸，得到了板坯側壓沖擊力的變化規律及其與側壓沖擊力和板坯寬度之間的函數表達式，進而得到板坯側壓沖擊力與相對側壓量之間的函數表達式。

結果表明，相對側壓量和最大側壓沖擊力基本呈單調遞增關系，為保證在實際工作過程中能夠實現對板坯的穩定側壓，應盡量選取較小的相對側壓量，以防止側壓沖擊力過大而造成設備故障。

關鍵詞 ：有限元分析；板坯定寬；軋制力；應力狀態

中圖分類號：TH112；TF305 文獻標識碼：A 文章編號：18-1511007(2018)03-0092-07

板坯大側壓定寬壓力機作為熱軋帶鋼生產中的一種新型在線調寬技術，與傳統立輥調寬技術相比，其具有調寬精度高、能耗低、側壓量大、頭尾切損量少等特點。

但因其改變了板坯與變形工具的接觸形式，使得板坯的變形過程由立輥軋制時的穩態變形過程變為側壓模塊拍擊時的非穩態變形過程 ^[1-4]，而且在實際生產過程中，最大側壓沖擊力對于機構能否穩定工作以及機構的使用壽命都會帶來很大影響。

因此，有必要對模塊的運動規律及板坯側壓沖擊力的大小進行分析研究，進而為生產現場定制板坯規程以及改善板坯質量提供理論依據。

1 定寬壓力機機構組成及工作原理

SSP定寬壓力機在結構特點上有別于其他同類設備，屬于起—停式調寬模式，在結構上主要包括側壓機構和定寬機構兩個部分，其中側壓機構如圖1所示，它是由兩個曲柄滑塊機構及擺桿組成，側壓模塊固定在滑架上，通過機構運動將主電機的回轉運動轉變為定寬機側壓模塊的往復運動，從而實現對板坯的側壓。表1為SSP定寬機主要技術參數。

在起—停式調寬模式下，板坯的壓縮和傳送動作單獨進行操作，使板坯與側壓模塊的相對位置能夠實現精確定位。

在側壓過程中，側壓模塊按照一定的運動規律進行往復運動，其中，當兩個側壓模塊從相對的方向擠壓板坯的邊部時板坯不動，而當模塊離開板坯時，板坯向前進一個行程，使沒有減寬的部分進入到模塊側壓范圍內，如此反復，直到板坯全長通過壓力機 ^[5]。

2基于虛擬樣機的起—停式定寬壓力機運動學仿真

2.1 多剛體虛擬樣機模型的建立

由于動力學仿真軟件ADAMS對于復雜模型的構建能力略遜于專業實體建模軟件，所以，在充分了解起—停式定寬壓力機側壓機構組成及工作原理的基礎上，利用專業建模軟件SolidWorks創建側壓機構各組成零部件的實體模型，并完成整體裝配。

由于定寬壓力機的實際尺寸較大，模型較為復雜，為了便于分析和計算，在不影響運動精度的前提下可對其進行適當簡化。

由側壓機構簡圖可知，其主要由底座、偏心輪、側壓連桿、滑架、側壓模塊及擺桿組成，現在Solidworks環境下建立其三維實體模型，并將三維實體模型導入ADAMS中。

在ADAMS中，首先，設置系統單位及重力方向，賦予各零部件質量、材料等參數；其次，根據側壓機構各零部件間的連接方式及相對運動情況對模型添加運動副，并對其進行檢驗，以保證仿真過程順利進行，具體模型如圖2.1所示。

2.2運動學仿真結果分析

在空載狀態下，對定寬壓力機的主曲柄施加旋轉驅動，主曲柄轉速取42r/min，即252deg/sec，可得到側壓模塊的運動規律，如圖2.2（a）（b）所示。其中，將仿真時間設置為5s，載荷步數為50， X方向為軋制方向，

Y為板坯步進方向。

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