钢带缠绕预应力模具适合高负载条件下的材料加工,尤其适合金属冷挤压和人造金刚石合成,相比传统的多层预应力环组合预应力模具,具有独特的技术优势。多层预应力环组合模具的径向压应力由内环向外环逐渐减小,切向拉应力由内环向外环逐渐增大,外环最大,易发生断裂。钢带缠绕预应力模具的钢带缠绕层可视为一个整体的钢环,且在满足层间变预紧力的同时还可以根据不同模具的具体要求实现同层的不同预紧力要求。开展钢带缠绕预应力模具技术领域内的基础性研究,对推动我国模具及材料加工领域内的技术进步具有重要意义。将高强度的钢带在张力的作用下缠绕到模套上去,由于缠绕张应力可以人为地控制和调节,以便按所要求的应力分布形式施加预应力,这就使得充分地利用材料的强度潜力成为可能。本文以生产钢带缠绕预应力模具的设备为研究对象,利用现代设计方法中的模块化设计和面向“X”设计的设计思想指导设备的工程设计,在方案设计中结合计算机辅助设计工具SolidWords建立了整机的三维结构简图。并利用有限元软件Ansys对可调张力模块机械部分和收卷模块中的模套固定方案的可行性进行了分析,验证设备在钢带缠绕过程中可以以较大张力和变张力缠绕。最后就缠绕时的粘接工艺进行了实验证明。针对以上要研究的内容,本文的主要研究内容有:第一,在钢带缠绕预应力模具的生产过程中,钢带上的张力可达几千牛顿甚至上万牛顿的力,试验设备既要保证能产生这么大的张力,又不能使钢带产生塑性变形。而且在缠绕过程中钢带上的张力值是实时变化的,针对这两个最基本的性能要求,本文提出了以直流电机为调控元件和以液压缸为调控元件的两种方案。第二,通过拉伸实验确定缠绕所用的钢带,并以此钢带的性能参数为基础在有限元软件ANSYS中建模分析钢带在通过工作辊时的过程中钢带和工作辊的受力情况,验证了方案的可行性,并确定了两工作辊间的安装间隙。第三,对模套如何固定在钢带缠绕设备上的问题进行了分析研究,实际生产的时候钢带缠绕设备加工的模具是各种各样的,也就是说模套的尺寸是多变的,因此找到一种简便的固定方式很关键。本文提出了使用安装盘和固定盘夹紧模套的固定方式,并利用有限元软件ANSYS分析了该模套固定方式在设备静止、启动瞬间、运转过程中的安全性。第四,根据GBT7124-2008《胶粘剂拉伸剪切强度的测定(刚性材料对刚性材料)》对钢带如何固定在模套上的起头问题做了钢带与钢带、钢带与40Cr、钢带与3Cr2Mo三组胶接实验。根据实验结果计算出不同的粘接剂下应该粘接的长度。综上所述,本文所作的研究可以为钢带缠绕预应力模具的生产设备的开发和研究提供建议和思路,并对钢带缠绕预应力模具试验设备的实际生产组装和生产工艺提供了参考。