校直机设计毕业论文.doc

1第一章绪论1.1校直技术的定义及应用校直技术属于金属加工学科的一个分支，已经广泛应用于日用金属加工业，仪器仪表制造业，汽车、船舶和飞机制造业，石油化工业，冶金工业，建筑材料业，机械装备制造业，以及精密加工制造业。校直技术在广度和深度方面的巨大发展迫切要求校直理论能进一步解决一些疑难问题，推动开发新技术和研制新设备。尤其在党的十六大之后，要求用信息化带动工业化，校直技术也要跟上时代。首先要在校直机设计、制造、校直过程分析、校直参数设定及校直质量预测等方面搞好软件开发；其次要进行数字化校直设备的研制，使校直技术走上现代化的道路，不断丰富金属校直学的内容。校直技术多用于金属条材加工的后部工序，在很大程度上决定着生产成品的质量水平。校直技术同其他金属加工技术一样在20世纪取得了长足的发展，相应的校直理论也取得了很大的进步。不过理论滞后于实践的现象比较明显。例如校直辊负转矩的破坏作用在20世纪下半叶才得以解决（改集体驱动为单辊驱动，改刚性连接为超越离合连接等），但其破坏作用的机理直到20世纪80年代末才被阐明。另外，就校直理论的总体来看，仍然处于粗糙阶段，首先就是其基本参数的确定还要依靠许多经验算法和经验数据，如辊数、辊距、辊径、压弯量及校直速度等；其次是许多技术现象如螺旋弯废品、校直缩尺、校直噪声、斜辊校直特性、斜辊辊形特性、拉弯变形匹配特性等都缺乏理论阐述；再次是理论的概括性不够，一套公式不仅不能包括各种断面型材，甚至不能包括同类断面而尺寸和材质不同的工件，如弯矩和校直曲率等都缺少通用表达式。20世纪70年代以来，校直技术与校直理论的发展明显加快，如拉弯校直技术很快走向成熟；开发成功平动（万能）校直技术、行星校直技术、全长校直技术、程序控制校直技术、变凸度及变辊距校直技术，以及双向旋转校直技术等；完善了等距双曲线辊形设计法；创立了等曲率递减反弯辊形设计法、校直耗能计算法、主要工艺参数法、两种拉弯制度的定性与定量分析法以及负转矩和超前接触分析法；尤其在利用相对值概念对各种校直过程进行定量分析工作中取得了系统化的成果，为校直技术数字化处理打下了基础。21.2国内现状合肥工业大学与合肥压力机械厂，在广泛地市场调研及与国外产品的性能水平对比基础上联合攻关，经过一年多的努力，研究成功最大校直力为100KN的单柱精密校直液压机，1991年1月在合肥通过部级鉴定。该机采用移动式手动液压伺服控制校直滑块上下运动，在行程最后25mm范围内。可实现滑块位置的精确调整，下死点定位精度在0.05mm以内。该机为行程控制型精度校直液压机，一个新工人在很短的时间内就可以学会操作，使滑块得到很高的定位精度。该机具有压力、行程和油液温度数字显示和预置功能，并具有压力超限报警、油温超限报警和行程超限系统卸压控制功能，操作方便。该机的研制成功，提高了我国型材精密校直工艺装备的水平。用于汽车、拖拉机、机床、纺织机械等行业，对轴类、管类、棒料零件进行精密校直，可减少加工余量，提高制件精度和生产效率。该机市场前景广阔，元器件和材料全部国产化，其价格不足目前进口价的1/5。它的开发成功，将会带来很高的经济效益和社会效益。我国现在主要用Y41系列单柱校正压装液压机进行型材校直，校直力从1001600KN约七个规格，在“七五”期间平均年产量近千台，产值约2400万元，约占全国液压机总产量的40%，总产值的20%；产品水平低，重复生产多；采用压力型凭经验校直方式，校直精度差，工件质量不稳定，且缺少附件，满足不了精校工艺的需要。因为压装工艺与校直工艺对设备和液压系统要求不一样，放在一起也不一定合理；在国外发达国家很少见到，主要是苏联还在批量生产，目前国内销售形势也不甚好。3第二章校直设备的发展与分类机械、汽车、电机等行业大量使用轴类、杆类零件，这些零件的原材料在粗加工或热处理等过程中不可避免的会出现弯曲变形，如果不进行校直处理会直接影响工件的后序加工和使用，甚至可能出现相当数量的废品。所以为了能获得下道工序所允许的最小切削量或通过精密校直保证工件达到严格的最终设计公差要求，校直机成了工件热处理后不可缺少的关键设备。2.1校直设备的发展概况校直技术产生的确切时间尚未找到准确的文字记载。但从文物发掘中看到我国春秋战国时期宝剑的平直度可以使人想象到当时手工校直和平整技术已经达到很高水平。在我国古代人的生活与生产中使用的物品与工具，小自针锥、大到铁杵都要求用校直技术来完成成品的制造。手工校直与平整工艺所用的设备与工具是极简单的，如平锤、砧台等。对大型工件手工校直常借助高温加热进行。古代人在校直及整形的实践中认识到物质的反弹特性，确立了“校直必须过正”的哲理，用之于改造社会也有指导意义。由于中国社会的特殊条件，好多技术停留在手工状态，18世纪末叶到19世纪初叶，欧洲进行了产业革命，逐步实现了用蒸汽动力代替人力，机械化生产代替了手工作坊。19世纪30年代冶铁技术发展起来，当时英国的生铁产量已由7万吨增长到19万吨。增加了2.7倍。19世纪50年代开辟了炼钢技术发展的新纪元。随着平炉炼钢技术的发明，钢产量增长迅速。到19世纪末时，钢产量增加50多倍。钢材产量占钢产量的比重也显著增加。这时已经出现了锻造机械、轧钢机械和校直机械。进入20世纪，以电力驱动代替蒸汽动力为标志，推动了机械工业的发展。英国在1905年制造的辊式板材矫直机大概是我国见到的最早的一台校直机。20世纪初已经有校直圆材的二辊式矫直机。到1914年英国发明212型五辊式，解决了钢管校直问题，同时提高了棒材校直速度。20世纪20年代日本已经制造多斜辊矫直机，20世纪30年代中期发明了222型六辊式校直机，显著提高了管材校直质量。20世纪60年代中期，为了解决大直径管材的校直问题，美国萨顿公司研制成功313型七辊式矫直机（KTC型校直机）。20世纪43040年代国外技术发达国家的型材校直机及板材校直机也得到迅速发展，而且相继进入到中国的钢铁工业及金属制品业。新中国成立前在太原、鞍山、大冶、天津及上海等地的一些工厂里可以见到德、英、日等国家制造的校直机。与此同时还出现了拉伸校直机，20世纪50年代苏联的校直机大量进入到中国。同时，世界上随着电子技术及计算机技术的发展，工业进步速度加快，校直机的品种、规格、结构及控制系统都得到不断的发展与完善。20世纪70年代我国改革开放以后接触到大量的国外设计研制成果。有小到1.6mm金属丝校直机和大到600mm管材校直机。有速度达到300m/min的高速校直机和精度达到0.038mm/m的高精度校直机。同时也引进许多先进的校直设备。如英国的布朗克斯矫直机；德国的凯瑟琳校直机、德马克校直机连续拉弯校直机及高精度压力校直机；日本的薄板校直机等。值得自豪的是我国科技界一直在努力提高自己的科研设计和创新能力。从20世纪50年代起就有刘天明提出的双曲线辊形设计的精确计算法及钢材的校直与校直力中提出的校直曲率方程式。60-80年代在辊形理论方面有许多学者进行了深入的研究并取得了十分可喜的成果，还召开了全国性的辊形理论讨论会；产生了等曲率反弯辊形计算法。与此同时，以西安重型机械研究所为代表的科研单位何以太原重型机器厂为代表的设计制造部门完成了大量的矫直机设计研制工作。不仅为我国生产提供了设备保证，还培养了一大批设计研究人员。进入90年代我国在赶超世界先进水平方面又迈出了一大步，一些新研制的校直机获得了国家的发明专利；一些新成果获得了市、省及部级科技成果进步奖；有的获得了国家发明奖。近年来我国在反弯辊形七斜辊校直机，多斜辊薄壁转毂式校直机，平行辊异辊距校直机及校直液压自动切料机等研制方面相继取得成功。在校直高强度合金钢方面也已获得很好的校直质量。其校后的残留挠度为0.2-0.5mm/m。此外，从20世纪60年代以后拉伸与拉弯校直设备得到很大发展，对管材生产起到重要作用。在传统工艺中，多数厂家选用手动压力机，较之量难以控制，效率低下，难以满足校直要求；而自动校直是一种先进的生产制造工艺，近年来随着我国工业整体技术水平和技术要求的提高，该工艺被越来越广泛地应用于机械、汽车、电机等行业中。合肥工业大学与合肥压力机械厂合作，在广泛地市场调研及与国外产品的性能