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铝合金厚板在轧制、冷却过程中,由于各种因素的影响,往往产生纵向弯曲(波浪形)、横向弯曲、边缘浪形和中间瓢曲弯等形状缺陷。为了消除这些缺陷,需要在矫直机上进行矫直。拉伸是消除形状简单产品残余应力的最简便方法,可有效地达到基本消除残余应力和明显改善不平度的目的。矫直单张板材的钳式拉伸矫直机,这种设备生产率低且夹钳夹住的部分要切除,金属损耗较大。我国在五六十年代曾采用钳式拉伸矫直机淬火薄板(≤10mm),后因其生产效率与成品率很低而被淘汰。 随着航空航天工业大型整体壁板技术问世,一些国家于50年代研究与应用了淬火厚板拉伸工艺,最大拉伸厚度因设备能力不同,可分别达到50~180mm,形成了相关的专用产品标准。因这种低应力铝合金厚板即使经非对称性的各种机械加工和化学铣切加工后也表现出了良好的尺寸、形状稳定性,减少了因残余应力造成的应力腐蚀与疲劳寿命的降低值。目前正日益广泛的应用于航空、航天、塑料与橡胶成形模具制造,精密零件、光学仪器、机械工具领域。 6000T拉伸矫直机是中国第一重型集团公司类比前苏联拉伸机自行设计制造的重型机械装置,上世纪70年代设备加工完成后发到西南铝业集团有限责任公司后未进行安装、试车、使用。至到本世纪初进行改造、安装、试车,并于2001年7月建成投产,用于拉伸矫直淬火硬铝板。随着市场需求的不断扩大,对设备拉伸能力提出了更高的要求,但该设备本身能承受的拉伸力未经过计算和效验,为正确使用该设备,减少设备事故发生,确保设备的安全全使用,就必须对该设备所能承受的拉伸力进行分析计算。 本文的主要内容和研究成果如下: ①介绍了矫直机的基本类型、拉伸矫直的主要特点、6000T拉伸矫直机的功能、主要参数和结构,并对6000T拉伸矫直机夹头的受力进行了分析。 ②应用弹性有限元分析方法对6000T拉伸矫直机系统中的主体关键部分——活动夹头C型板、固定夹头C形板、预紧螺栓等受力构件建立了有限元模型。 ③对各种工况下的实际受力情况以及预紧螺栓的不同预紧力对活动夹头与固定夹头受力的影响进行了计算,在此基础上再进行分析比较,得出C形板实际可承受的拉伸力及相应情况下预紧螺栓的最佳预紧力。 ④首次将有限元分析方法应用于6000T拉伸矫直机上,分析计算结果对制定设备的操作规程、保证设备的安全使用和企业生产的正常进行具有重要的指导意义,计算数据对设备的设计和改造具有重要的参考价值。