校直機(jī)設(shè)計任務(wù)書

一、 課題研究的目的和意義： 研究目的：改善校直機(jī)的結(jié)構(gòu)，更合理的利用液壓驅(qū)動，提高校直機(jī)的性能，使校直機(jī)能夠精準(zhǔn)、智能、平穩(wěn)的進(jìn)行校直工作，減少資源浪費(fèi)。 研究意義： 校直機(jī)技術(shù)大多用在汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、紡織機(jī)械等行業(yè)，用來校直軋制、熱處理后發(fā)生變形的軸類零件。一般可校直軸的直徑、長度都不大。對于大尺寸、大彎矩、施力大、要求精度高的管軸工件的校直，在國內(nèi)主要是采用普通重型液壓校直機(jī)，依靠操作者的經(jīng)驗(yàn)和手動來實(shí)現(xiàn)校直，由于測量模糊，精度不能保證，造成較大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。 考慮到校直要求的特殊性 :直徑大，跨度大，控制精度要求高，壓點(diǎn)多等特點(diǎn) ,把液壓控制技術(shù)以及數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用到校直機(jī)上 ,從而設(shè)計出全自動高精度校直液壓機(jī)，提高系統(tǒng)性能，實(shí)現(xiàn)整個校直過程的全自動高精度控制。工作壓力大、平穩(wěn)可靠、投資小容易實(shí)現(xiàn)高精度和智能控制的特點(diǎn)，正是我們進(jìn)一步研究高精度液壓校直機(jī)的意義所在。 二 校直機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 國外的發(fā)展： 上世紀(jì)八十年代末，德國、意大利、日本等國家己逐步研發(fā)出了品種規(guī)格齊全、高精度、高智能化系列的全自動校直機(jī)產(chǎn)品，其應(yīng)用比較普遍，典型產(chǎn)品如下： 日本東和精機(jī)株式會社： ASP 系列智能型校直機(jī)， ASP 系列智能型校直機(jī)能自動檢測工件在三維方向上的撓度，根據(jù)計算結(jié)果選出校直點(diǎn)，控制滑塊位移及校正撓度量。檢測裝置包括：計算機(jī)控制的軸直線度檢測系統(tǒng)，以千分表指示修正點(diǎn)的順序號和撓度值，以數(shù)字開關(guān)輸入最小校正值，通過彎曲形式的識別，計算并選擇出滑塊的加壓 點(diǎn)，該機(jī)還帶有自動上下料裝置。 日本國際計測器株式會社與長春試驗(yàn)研究所合作生產(chǎn)了 ASC 系列校直機(jī)。該機(jī)有自動、半自動二種模型，采用日本技術(shù)及關(guān)鍵零部件，由長春試驗(yàn)研究所生產(chǎn)主機(jī)及裝配。 詹尼公司 1993 年在上海舉辦了“詹尼 (JENNY)高精度全自動校直系統(tǒng)技術(shù)研討會”，該公司生產(chǎn)的校直設(shè)備，其校直力選擇范圍從 1-100 噸，并具有可選擇適合于各種工件幾何尺寸的校直點(diǎn)和測量點(diǎn)等功能。 德國 DUNKES 公司生產(chǎn)從 100-2000KN 共 11 個規(guī)格的手動伺服單柱精密液壓校直機(jī)。 德國的 MAE 公司研 發(fā)了 ADS2. 5RH 型 25KN 和 ADSF63RH 型 630KN 閉式全自動液壓校直機(jī)，該系統(tǒng)帶有與材料性能相關(guān)的自動優(yōu)化工藝的軟件，并以可編程微處理器控制校直和測量的順序。主要功能有 :最大 8 個感覺位置的測量、處理和記憶系統(tǒng)；數(shù)字鍵盤的屏幕顯示終端并有人機(jī)對話系統(tǒng)；直觀的文字說明和圖形信息以及完善的程序，能夠精確控制最終校直的順序和校直結(jié)果； 可存儲大量修正結(jié)果的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，還有與主計算機(jī)連接的接口；適用于校直中、大批量生產(chǎn)的對稱平衡件，具備自動生產(chǎn)線中的校直工序。 MULLER WEINGARTEN 公司生產(chǎn)用于校直軸類零件的全自動液壓校直機(jī) RRE 系列(100-1000KN)。該系列校直機(jī)為閉式，組合結(jié)構(gòu)床身，通過電子系統(tǒng)控制工件的回轉(zhuǎn)和夾緊，可編程控制器可精心編程記憶和主要故障防護(hù)、數(shù)據(jù)存儲 , 及對校直過程進(jìn)行控制等。同時還配備有自動廢品剔除系統(tǒng)、裂紋監(jiān)控裝置、機(jī)器人等。 這些國外校直機(jī)的校直滑塊定位精度達(dá) 0.01 mm，可滿足精密校直工藝的要求。軸心線檢測可用百分表量，可用光柱，也有用計算機(jī)系統(tǒng)對工件進(jìn)行在線檢測、記錄，并進(jìn)行質(zhì)量分析。測量結(jié)果可在視屏上顯示，不僅能反映零件彎曲狀況，還 能以燈光表示工件的“好”、“壞”、“需要修正”等信號，測量結(jié)果能夠自動保存，滿足多點(diǎn)校直工藝的所有要求。有的自動校直機(jī)上還配有裂紋檢測裝置，可及時發(fā)現(xiàn)加工過程中工件產(chǎn)生的裂紋，并能顯示和自動停機(jī)。此類校直機(jī)附件齊全，可滿足多種軸類零件校直工作的需要，目前開發(fā)出的附件不僅可滿足光軸、臺階軸的校直需求，也可滿足齒輪軸、花鍵軸、凸輪軸和曲軸的校直工藝需要。由于新的附件不斷出現(xiàn)，校直工藝范圍也在不斷擴(kuò)大，上述生產(chǎn)自動校直機(jī)的公司都發(fā)展了適應(yīng)大、中批量生產(chǎn)的全自動校直機(jī)，這些設(shè)備均配備有專用數(shù)控系統(tǒng)、校直工藝決策系統(tǒng) 、軸類零件數(shù)據(jù)庫、自動檢測系統(tǒng)和質(zhì)量分析系統(tǒng)等，有良好的人機(jī)對話功能和故障檢測功能。 還有一些生產(chǎn)校直機(jī)知名度比較高的企業(yè)，如意大利的 GALDABINI 公司，美國的 EITEL 公司等。他們的校直機(jī)都有較高的水平，集中表現(xiàn)在智能化、自動化程度高、測量精度高、生產(chǎn)節(jié)拍快等。 國內(nèi)的發(fā)展： 在我國，早期的校直機(jī)領(lǐng)域一直處于原始的低水平階段，大多數(shù)企業(yè)校直軸桿類零部件時，普遍采用簡易型的壓力機(jī)，或是手動螺旋式壓力機(jī) ,或是通用型的壓力機(jī) ,或是由壓力機(jī)改造而成的校直機(jī)。由人工測量、校直、再由檢查人員檢驗(yàn)，工序 復(fù)雜、勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率和控制精度低下，操作者的技術(shù)熟練程度對生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性都有很大的影響，而且無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需要。隨著技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)的需要 ,設(shè)計出了具有行程小、支點(diǎn)位置可調(diào)等校直工藝特點(diǎn)的專用壓力校直機(jī) ,主要有曲柄連桿式的機(jī)動壓力校直機(jī)和普通液壓壓力校直機(jī) ,機(jī)架一般采用 C 形開式結(jié)構(gòu)或門形閉式結(jié)構(gòu)。但是 ,這些設(shè)備在使用時 ,仍然需要憑經(jīng)驗(yàn)估計校直行程 ,人工測量、反復(fù)試校 ,勞動強(qiáng)度大 ,校直效率低 ,校直精度不易保證。自二十世紀(jì)七、八十年代起，我國在自動校直設(shè)備，的研制和生產(chǎn)上取得一定進(jìn)展 ，但多數(shù)是輥式校直機(jī)，壓點(diǎn)式校直設(shè)備在國內(nèi)應(yīng)用比較普遍的是 Y41 系 列單柱校正液壓機(jī)，該產(chǎn)品自動化程度比較低，也是屬于憑經(jīng)驗(yàn)校直，校直精度難以保證。 近幾十年來，國內(nèi)的校直設(shè)備的研制不斷發(fā)展，總的趨勢是 :機(jī)型系列完整、品種規(guī)格齊全，精度高，檢測、顯示手段完善，校直工件質(zhì)量提高，附件齊全、校直工藝范圍擴(kuò)大，向數(shù)控化、柔性化、自動化方向發(fā)展。最早研究自動校直技術(shù)的單位是合肥工業(yè)大學(xué)自動校直技術(shù)研究所，于 90 年代初期成功研究開發(fā)出手動系列伺服校直液壓機(jī)，為研究開發(fā)自動精密校直液壓機(jī)作了充分的理論和實(shí)踐準(zhǔn)備，并于 2001 年成功研制出國內(nèi)首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的自動精密校直設(shè)備 YH40-25。該機(jī)為“ C”型框架機(jī)身，最大校直力 100KN，采用移動式手動液壓伺服控制，具有壓力、行程和油溫數(shù)字顯示和預(yù)置功能，并具有報警功能，配以貫通式送料系統(tǒng)，使校直機(jī)具有良好的操作性和自動生產(chǎn)線布置的靈活性，并且使用多壓頭和多鐵砧自動組合工作，校直工藝范圍大，校直精度高，可滿足不同軸類零件的校直工藝要求。該機(jī)的研制成功，提高了我國精密矯直工藝裝備的水平，可對軸類、管類、棒料等多種零件進(jìn)行精密校直，大大提高了校直精度和 生產(chǎn)效率。此后 ,合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院又研制成功了 YH40-10 型數(shù)控精密校直機(jī)，可校直工件直徑 40mm，精度 0.05mm，該機(jī)為數(shù)控精密電液位置伺服系統(tǒng)，采用理論分析和計算機(jī)軟件仿真相結(jié)合的方法，在電液位置伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性、系統(tǒng)精度和系統(tǒng)效率等方面有顯著成效，極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 長春試驗(yàn)研究所 90 年代與日本國際計測器株式會社合作生產(chǎn)了 ASC 系列自動校直機(jī)。該系列校直機(jī)是引進(jìn)日本國際計測器株式會社上世紀(jì)八十年代技術(shù)的 C 型自動校直機(jī)，設(shè)有自動、半自動兩種工作模式，采 用日本技術(shù)及關(guān)鍵零部件，由長春試驗(yàn)研究所生產(chǎn)主機(jī)及裝配。 ASC 系列校直機(jī)是一種集機(jī)械、液壓、氣動控制技術(shù)、檢測技術(shù)，計算機(jī)分析技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品，它具備智能化的分析測量系統(tǒng)、可程控的電機(jī)、電器、機(jī)械、液壓、空壓控制技術(shù)。該研究所于 2003 年又開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的 ASC-II 系列自動校直機(jī)， ASC-II 系列自動校直機(jī)有 C 型和門型兩種規(guī)格，根據(jù)校直力不同，其主機(jī)的規(guī)格系列化產(chǎn)品為 : 100KN、 200KN、 300KN、 400KN、 500KN、 600KN、800KN。該系列產(chǎn)品在消化吸收 國外技術(shù)的同時，針對國內(nèi)市場，在校直原理、測量方式、人機(jī)交互提示、中文操作界面、隨機(jī)電子圖文幫助等方面作了大量的完善和改進(jìn)，使之更加適合于中國人的使用習(xí)慣和現(xiàn)場條件，且提高了整機(jī)的綜合性能、可靠性和工作效率。機(jī)架采用圓柱拉桿式預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，加熱預(yù)緊后，立柱伸入上下梁部分產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，上下梁在預(yù)應(yīng)力作用下組成一個剛性機(jī)架。主工作缸采用柱塞缸，缸體與上梁焊成一體，兩個回程缸對稱安裝于上梁的主缸兩側(cè)，通過回程缸實(shí)現(xiàn)主柱塞的空程快速前進(jìn)和回程。主缸上部裝有大通徑充液裝置，用于主缸快速動作時的充、排液。該校直機(jī)針對以前壓 力校直機(jī)的缺點(diǎn)開發(fā)出了三維掃描檢測技術(shù)、跟隨式檢測機(jī)構(gòu)、壓力校直 專家系統(tǒng)等專有技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了壓力校直的自動化、智能化，使壓力校直機(jī)得以融入連鑄或鍛造生產(chǎn)線，成為在線設(shè)備。該機(jī)組可以校直 300mm 以下的棒材或鍛件，是按全自動在線設(shè)備來開發(fā)設(shè)計的，從上料、工件掃描、校直到出料全程自動控制，同時開發(fā)出壓力校直專家系統(tǒng)，不同截面、不同材質(zhì)的棒料，通過專家系統(tǒng)自動確定初始壓下量，并自動修正該壓下量，一般只需壓下 1 次 -2 次便可校直棒料，大大提高了生產(chǎn)率。 哈爾濱工程大學(xué)最近研制的用于油井鉆具校直的專用全自動 液壓校直機(jī)，該機(jī)針對鉆具大直徑、大跨距（直徑 150mm，跨度 10m，壁厚 9mm），且校直精度 要求高（直線度 10mm/m）的設(shè)計研發(fā)要求。主要由校直機(jī)機(jī)架和壓力機(jī)組成，壓力機(jī)由小車帶動沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動，采用了工件不動，壓頭沿鉆具軸線方向可移動的方案，該方案開創(chuàng)了大型校直機(jī)設(shè)計的新思路。 山東通裕集團(tuán)股份有限公司研制的 25MN 數(shù)控校直液壓機(jī)，該機(jī)于 2003 年 11 月通過了新產(chǎn)品鑒定，被認(rèn)為達(dá)到國際領(lǐng)先水平，是目前國內(nèi)噸位規(guī)格最大、位置精度最高，技術(shù)水平最先進(jìn)的一臺液壓校直機(jī)。采用二通插裝閥系 統(tǒng)，當(dāng)代先進(jìn)的不受大系統(tǒng)污染的閉環(huán)比例閥控制以及其他先進(jìn)技術(shù)： PLC 可編程序技術(shù)，旋轉(zhuǎn)編碼器技術(shù)，觸摸屏技術(shù)，小車式可滾動的便于檢測、便于選校點(diǎn)的“支座”系統(tǒng)等等。該機(jī)壓力、速度、位移等主要參數(shù)均可在顯示屏設(shè)置，集“粗校”、“精?！庇谝簧?，粗校位置精度可達(dá) 0.1mm，精校位置精度小于 0.05mm，主要用于校直長型軸類和管類零件。 三 研究內(nèi)容 1）工藝分析：校直工藝分析、液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)分析、動作順序分析； 2）原理設(shè)計：性能參數(shù)分析、液壓系統(tǒng)設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計； 3）元件選型：系統(tǒng)壓力 流量計算、標(biāo)準(zhǔn)件選擇、非標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計； 4）三維造型：部分元件造型； 5）仿真分析：系統(tǒng)動靜態(tài)性能分析，以獲得良好的工藝性能。 四研究方案 1） 利用中國知網(wǎng)、維普、萬方等數(shù)據(jù)庫完成與畢業(yè)論文相關(guān)內(nèi)容的論文的檢索；利用圖書館的圖書資源查閱相關(guān)的理論內(nèi)容；充分的利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行資料的檢索收集； 2）查閱資料，掌握現(xiàn)在校直機(jī)設(shè)計的一般規(guī)程，了解其在實(shí)際使用過程中的利與弊； 3）查閱中英文資料，研究國內(nèi)外校直機(jī)的概況、技術(shù)核心及應(yīng)用發(fā)展情況； 4）整體方案的設(shè)計； 5）可行性分析：對數(shù)據(jù)進(jìn)行假設(shè)、分析經(jīng)過資料收集 確定方案實(shí)施； 6）材料的選擇：根據(jù)所設(shè)計的校直機(jī)的要求，選擇合適的材料，使其滿足所有強(qiáng)度要求； 7）工藝，尺寸參數(shù)計算：對其中的參數(shù)等進(jìn)行計算，對材料進(jìn)行工藝的選擇； 8）零件圖、裝配圖的繪制：用 CAD 進(jìn)行繪圖； 9）設(shè)計說明書：根據(jù)繪制的圖紙和查的資料撰寫該設(shè)計的說明書。 五、進(jìn)度安排： 2013 年 2 月 10 日 -2 月 22 日 查閱資料，撰寫開題報告 2013 年 2 月 23 日 -3 月 3 日 查閱資料，完成外文翻譯和文獻(xiàn)綜述定稿 2013 年 3 月 4 日 -3 月 10 日 向指導(dǎo)教師匯 報開發(fā)設(shè)計進(jìn)展，并進(jìn)一步收集和學(xué)習(xí)相關(guān)資料 2013 年 3 月 11 日 -3 月 20 日 總體的設(shè)計并繪制總裝圖 2013 年 3 月 21 日 -4 月 01 日 部件的設(shè)計計算并繪制各零件圖 2013 年 4 月 02 日 -4 月 19 日 編寫設(shè)計說明書 2013 年 4 月 20 日 -4 月 30 日 提交論文終稿給指導(dǎo)教師 六預(yù)期結(jié)果 通過對校直機(jī)的設(shè)計與研究，全面掌握校直機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理以及工作性能特點(diǎn)。反復(fù)審查，修改，并針對現(xiàn)有的一些設(shè)計方面的不足之處提出自己的觀點(diǎn)與改進(jìn)。同時繪制 出系統(tǒng)中各主要機(jī)構(gòu)的零件圖和裝配圖。 綜合鍛煉自己在工程制圖、機(jī)械設(shè)計、工程材料、精度設(shè)計和工程校核等方面的知識與技能，為今后從事機(jī)械設(shè)計工作打下堅實(shí)基礎(chǔ)。 七參考文獻(xiàn) 1 莊樹明自動校直機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展 J 工程與試驗(yàn)， 2009 ， 3： 1 4 2 李 駿，鄒慧君，熊國良壓力校直工藝?yán)碚撗芯康默F(xiàn)狀與展望 J機(jī)械設(shè)計與研究， 2004， 20（ 4）： 69-70 3 劉立璽 .軸類零件校直壓力模型的研究 D吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2004： 3-5 4 陸青松數(shù)控精密校直 機(jī)的研制開發(fā)及其液壓伺服系統(tǒng)研究 D.合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007： 2-6 5 李繁榮全自動液壓校直機(jī)的研究 D哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2002： 2-3 6 荊云海，李君芹，董小娟，王宏亮 10MN 全自動液壓壓力棒材校直機(jī)組工程建設(shè)與設(shè)計 J，2007，（ 5）： 108-110 7