校直機設計畢業(yè)論文.doc

1第一章緒論1.1校直技術的定義及應用校直技術屬于金屬加工學科的一個分支，已經廣泛應用于日用金屬加工業(yè)，儀器儀表制造業(yè)，汽車、船舶和飛機制造業(yè)，石油化工業(yè)，冶金工業(yè)，建筑材料業(yè)，機械裝備制造業(yè)，以及精密加工制造業(yè)。校直技術在廣度和深度方面的巨大發(fā)展迫切要求校直理論能進一步解決一些疑難問題，推動開發(fā)新技術和研制新設備。尤其在黨的十六大之后，要求用信息化帶動工業(yè)化，校直技術也要跟上時代。首先要在校直機設計、制造、校直過程分析、校直參數(shù)設定及校直質量預測等方面搞好軟件開發(fā)；其次要進行數(shù)字化校直設備的研制，使校直技術走上現(xiàn)代化的道路，不斷豐富金屬校直學的內容。校直技術多用于金屬條材加工的后部工序，在很大程度上決定著生產成品的質量水平。校直技術同其他金屬加工技術一樣在20世紀取得了長足的發(fā)展，相應的校直理論也取得了很大的進步。不過理論滯后于實踐的現(xiàn)象比較明顯。例如校直輥負轉矩的破壞作用在20世紀下半葉才得以解決（改集體驅動為單輥驅動，改剛性連接為超越離合連接等），但其破壞作用的機理直到20世紀80年代末才被闡明。另外，就校直理論的總體來看，仍然處于粗糙階段，首先就是其基本參數(shù)的確定還要依靠許多經驗算法和經驗數(shù)據(jù)，如輥數(shù)、輥距、輥徑、壓彎量及校直速度等；其次是許多技術現(xiàn)象如螺旋彎廢品、校直縮尺、校直噪聲、斜輥校直特性、斜輥輥形特性、拉彎變形匹配特性等都缺乏理論闡述；再次是理論的概括性不夠，一套公式不僅不能包括各種斷面型材，甚至不能包括同類斷面而尺寸和材質不同的工件，如彎矩和校直曲率等都缺少通用表達式。20世紀70年代以來，校直技術與校直理論的發(fā)展明顯加快，如拉彎校直技術很快走向成熟；開發(fā)成功平動（萬能）校直技術、行星校直技術、全長校直技術、程序控制校直技術、變凸度及變輥距校直技術，以及雙向旋轉校直技術等；完善了等距雙曲線輥形設計法；創(chuàng)立了等曲率遞減反彎輥形設計法、校直耗能計算法、主要工藝參數(shù)法、兩種拉彎制度的定性與定量分析法以及負轉矩和超前接觸分析法；尤其在利用相對值概念對各種校直過程進行定量分析工作中取得了系統(tǒng)化的成果，為校直技術數(shù)字化處理打下了基礎。21.2國內現(xiàn)狀合肥工業(yè)大學與合肥壓力機械廠，在廣泛地市場調研及與國外產品的性能水平對比基礎上聯(lián)合攻關，經過一年多的努力，研究成功最大校直力為100KN的單柱精密校直液壓機，1991年1月在合肥通過部級鑒定。該機采用移動式手動液壓伺服控制校直滑塊上下運動，在行程最后25mm范圍內。可實現(xiàn)滑塊位置的精確調整，下死點定位精度在0.05mm以內。該機為行程控制型精度校直液壓機，一個新工人在很短的時間內就可以學會操作，使滑塊得到很高的定位精度。該機具有壓力、行程和油液溫度數(shù)字顯示和預置功能，并具有壓力超限報警、油溫超限報警和行程超限系統(tǒng)卸壓控制功能，操作方便。該機的研制成功，提高了我國型材精密校直工藝裝備的水平。用于汽車、拖拉機、機床、紡織機械等行業(yè)，對軸類、管類、棒料零件進行精密校直，可減少加工余量，提高制件精度和生產效率。該機市場前景廣闊，元器件和材料全部國產化，其價格不足目前進口價的1/5。它的開發(fā)成功，將會帶來很高的經濟效益和社會效益。我國現(xiàn)在主要用Y41系列單柱校正壓裝液壓機進行型材校直，校直力從1001600KN約七個規(guī)格，在“七五”期間平均年產量近千臺，產值約2400萬元，約占全國液壓機總產量的40%，總產值的20%；產品水平低，重復生產多；采用壓力型憑經驗校直方式，校直精度差，工件質量不穩(wěn)定，且缺少附件，滿足不了精校工藝的需要。因為壓裝工藝與校直工藝對設備和液壓系統(tǒng)要求不一樣，放在一起也不一定合理；在國外發(fā)達國家很少見到，主要是蘇聯(lián)還在批量生產，目前國內銷售形勢也不甚好。3第二章校直設備的發(fā)展與分類機械、汽車、電機等行業(yè)大量使用軸類、桿類零件，這些零件的原材料在粗加工或熱處理等過程中不可避免的會出現(xiàn)彎曲變形，如果不進行校直處理會直接影響工件的后序加工和使用，甚至可能出現(xiàn)相當數(shù)量的廢品。所以為了能獲得下道工序所允許的最小切削量或通過精密校直保證工件達到嚴格的最終設計公差要求，校直機成了工件熱處理后不可缺少的關鍵設備。2.1校直設備的發(fā)展概況校直技術產生的確切時間尚未找到準確的文字記載。但從文物發(fā)掘中看到我國春秋戰(zhàn)國時期寶劍的平直度可以使人想象到當時手工校直和平整技術已經達到很高水平。在我國古代人的生活與生產中使用的物品與工具，小自針錐、大到鐵杵都要求用校直技術來完成成品的制造。手工校直與平整工藝所用的設備與工具是極簡單的，如平錘、砧臺等。對大型工件手工校直常借助高溫加熱進行。古代人在校直及整形的實踐中認識到物質的反彈特性，確立了“校直必須過正”的哲理，用之于改造社會也有指導意義。由于中國社會的特殊條件，好多技術停留在手工狀態(tài)，18世紀末葉到19世紀初葉，歐洲進行了產業(yè)革命，逐步實現(xiàn)了用蒸汽動力代替人力，機械化生產代替了手工作坊。19世紀30年代冶鐵技術發(fā)展起來，當時英國的生鐵產量已由7萬噸增長到19萬噸。增加了2.7倍。19世紀50年代開辟了煉鋼技術發(fā)展的新紀元。隨著平爐煉鋼技術的發(fā)明，鋼產量增長迅速。到19世紀末時，鋼產量增加50多倍。鋼材產量占鋼產量的比重也顯著增加。這時已經出現(xiàn)了鍛造機械、軋鋼機械和校直機械。進入20世紀，以電力驅動代替蒸汽動力為標志，推動了機械工業(yè)的發(fā)展。英國在1905年制造的輥式板材矯直機大概是我國見到的最早的一臺校直機。20世紀初已經有校直圓材的二輥式矯直機。到1914年英國發(fā)明212型五輥式，解決了鋼管校直問題，同時提高了棒材校直速度。20世紀20年代日本已經制造多斜輥矯直機，20世紀30年代中期發(fā)明了222型六輥式校直機，顯著提高了管材校直質量。20世紀60年代中期，為了解決大直徑管材的校直問題，美國薩頓公司研制成功313型七輥式矯直機（KTC型校直機）。20世紀43040年代國外技術發(fā)達國家的型材校直機及板材校直機也得到迅速發(fā)展，而且相繼進入到中國的鋼鐵工業(yè)及金屬制品業(yè)。新中國成立前在太原、鞍山、大冶、天津及上海等地的一些工廠里可以見到德、英、日等國家制造的校直機。與此同時還出現(xiàn)了拉伸校直機，20世紀50年代蘇聯(lián)的校直機大量進入到中國。同時，世界上隨著電子技術及計算機技術的發(fā)展，工業(yè)進步速度加快，校直機的品種、規(guī)格、結構及控制系統(tǒng)都得到不斷的發(fā)展與完善。20世紀70年代我國改革開放以后接觸到大量的國外設計研制成果。有小到1.6mm金屬絲校直機和大到600mm管材校直機。有速度達到300m/min的高速校直機和精度達到0.038mm/m的高精度校直機。同時也引進許多先進的校直設備。如英國的布朗克斯矯直機；德國的凱瑟琳校直機、德馬克校直機連續(xù)拉彎校直機及高精度壓力校直機；日本的薄板校直機等。值得自豪的是我國科技界一直在努力提高自己的科研設計和創(chuàng)新能力。從20世紀50年代起就有劉天明提出的雙曲線輥形設計的精確計算法及鋼材的校直與校直力中提出的校直曲率方程式。60-80年代在輥形理論方面有許多學者進行了深入的研究并取得了十分可喜的成果，還召開了全國性的輥形理論討論會；產生了等曲率反彎輥形計算法。與此同時，以西安重型機械研究所為代表的科研單位何以太原重型機器廠為代表的設計制造部門完成了大量的矯直機設計研制工作。不僅為我國生產提供了設備保證，還培養(yǎng)了一大批設計研究人員。進入90年代我國在趕超世界先進水平方面又邁出了一大步，一些新研制的校直機獲得了國家的發(fā)明專利；一些新成果獲得了市、省及部級科技成果進步獎；有的獲得了國家發(fā)明獎。近年來我國在反彎輥形七斜輥校直機，多斜輥薄壁轉轂式校直機，平行輥異輥距校直機及校直液壓自動切料機等研制方面相繼取得成功。在校直高強度合金鋼方面也已獲得很好的校直質量。其校后的殘留撓度為0.2-0.5mm/m。此外，從20世紀60年代以后拉伸