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薄壁金属卷料自动开卷校平装备设计说明书.docx

薄壁金属卷料自动开卷校平装备设计【三维UG】【8张CAD图纸和毕业论文】

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3D-UG

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kaijuanzhuangzhi.prt

主轴-A1.dwg

卡盘-A2.dwg

卡钳-A2.dwg

压轮臂-A1.dwg

小链轮-A2.dwg

开卷装置装配图-A0.dwg

校平置装配图-A0.dwg

辊子-A2.dwg

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关键词：: 全套CAD图纸和毕业论文薄壁金属自动开卷平装设计全套 cad 图纸以及毕业论文

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摘要

冲压装备自动化程度的高低直接影响企业的生成效率、产品精度的保证以及企业运行成本。其中，板料开卷、校平、进给是冲压生产自动化的关键。影响薄板、带钢质量及产量的因素是很多的，其中开卷机就是一个重要的因素，为确保好的板材表面质量，薄板开卷后的校平也显得尤为重要。本次设计即是针对薄壁金属卷料自动开卷及校平装备进行设计。

本次设计首先调查了钢板开卷及校平装备的研究背景及现况；其次，在分析设计要求及原理的基础上提出了设计方案；然后，对开卷装置、校平及进给装置进行详细设计及校核；最后，应用AutoCAD制图软件绘制了装配图和主要零件图，采用UG软件进行三维设计。

通过本次设计巩固了大学所学专业知识，也掌握了普通机械的设计理论和流程，熟悉了AutoCAD制图软件及UG三维设计软件的使用。

关键词：卷料，开卷，校平，进给

ABSTRACT

The degree of automation of stamping equipment directly affects the efficiency of production, the guarantee of product accuracy and the operation cost of enterprises. Among them, sheet opening, leveling and feeding are the key to automation of stamping production. There are many factors affecting the quality and production of sheet and strip, and the coiler is an important factor. In order to ensure the good surface quality of the sheet, the leveling of the sheet after the sheet is open is particularly important. This design is designed for thin wall metal coil automatic coiling and leveling equipment.

This design first investigates the background and current situation of the steel plate opening and leveling equipment. Secondly, the design scheme is put forward on the basis of the analysis of the design requirements and principles; then, the design and check of the opening device, the leveling and feed device are detailed. Finally, the assembly drawing and the main part drawings are drawn with the AutoCAD drawing software, and the 3D design is carried out with the UG software.

Through this design, we have consolidated the professional knowledge of the University, and have mastered the design theory and process of the ordinary machinery, and are familiar with the use of the AutoCAD drawing software and the UG 3D design software.

Key words: Volume, Uncoiling, Leveling, Feed

摘要 II

ABSTRACT III

目录 V

第1章绪论 1

1.1 本课题的研究内容和意义 1

1.2 国内外的发展概况 1

1.3 本课题应达到的要求 2

第2章总体方案设计 3

2.1 设计要求 3

2.2 原理分析 3

2.2.1开卷装置 3

2.2.2校平及进给装置 3

2.3 总体方案确定 4

第3章开卷机构设计 5

3.1 卷筒的主要参数确定 5

3.1.1卷筒的直径确定 5

3.1.2卷筒宽度及最小直径的确定 5

3.2 卷筒的传动设计 5

3.2.1卷筒电机功率计算 5

3.2.2电机额定转速计算 6

3.3 液压缸的计算 6

3.4 轴的设计与校核 7

3.5 卷筒的强度校核 8

第4章校平及进给装置设计 10

4.1 传动系统的设计 10

4.1.1传动系统参数计算 10

4.1.2减速机、齿轮座、电机和万向联轴节的选择计算 11

4.2 校平装置设计 14

4.3 辊子材料选择及强度校核 15

4.3.1辊子材料选择 15

4.3.2 辊子强度校核 16

第5章基于UG的三维设计 19

5.1 UG三维设计软件概述 19

5.2 三维设计 20

5.2.1开卷装置 20

5.2.2校平及进给装置 20

第6章结论与展望 21

6.1 结论 21

6.2 不足之处及未来展望 21

参考文献 22

致谢 23

第1章绪论

本课题的研究内容和意义

在钢铁行业中钢板和带钢是国民经济各部门应用最广泛的钢材，它作为多种工业部门的原料使用。其中薄板、带钢的生产技术是钢铁工业发展水平的一个重要标志。薄钢板除了供汽车、农机、化工、食品罐头、建筑、电器等工业使用外，还与日常生活有直接关系，如家用电冰箱、洗衣机、电视机等都需要薄钢板。因而在一些工业发达的国家中，薄钢板占钢材的比例逐年增加，在薄板、带钢中，冷轧产品占很大部分。

影响薄板、带钢质量及产量的因素是很多的，其中开卷机就是一个重要的因素。开卷机是轧钢成卷生产不可少的设备，广泛应用于酸洗机组、主机机组和各种精整机组中的开卷。开卷机的技术水平关系到机组的生产能力和带材的质量。为适应高速化的要求，开卷机对加减速的反应要灵敏，要求转动惯量小，动平衡性能要好。

随着我国板材生产规模的不断扩大，各厂家日益认识到板形在生产与市场销售中的重要性。不良板形的外部表现是板材上常见的中心波浪、边浪、瓢曲、扭曲、镰刀弯或局部‘鼓包’等。这些缺陷往往在板材轧制、热处理、校平、冷却过程中形成，往往是由于温度、辊形、压下、冷却水温、水压等因素不合适造成的。随着民用消费类产品需求不断增加，市场对薄板需求也大幅度提升，同时对板材的质量要求也在大幅提升。只有有了好的材料，才能加工出好的产品来。因此这些变形如果得不到及时有效的矫正，将严重影响着产品质量和数量的提高，尤其是本身作为工具的高精密仪器和刀具，它们对用材平整度要求更加苛刻。因此薄板开卷后的校平也显得尤为重要。

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3d-开卷机总装图.jpg

3d-校平机总装图.jpg

3d-总成.jpg

开卷装置装配图-A0.png

校平置装配图-A0.png

辊子-A2.png

卡盘-A2.png

卡钳-A2.png

小链轮-A2.png

压轮臂-A1.png

主轴-A1.png

论文.PNG

内容简介：: 编号毕业设计（论文）题目：薄壁金属卷料自动开卷校平装备设计机电工程学院机械工程专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：）（职称：）2018年5月27日II本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）薄壁金属卷料自动开卷校平装备设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：学号：作者姓名： 2018 年 5 月 27 日摘要摘要冲压装备自动化程度的高低直接影响企业的生成效率、产品精度的保证以及企业运行成本。其中，板料开卷、校平、进给是冲压生产自动化的关键。影响薄板、带钢质量及产量的因素是很多的，其中开卷机就是一个重要的因素，为确保好的板材表面质量，薄板开卷后的校平也显得尤为重要。本次设计即是针对薄壁金属卷料自动开卷及校平装备进行设计。本次设计首先调查了钢板开卷及校平装备的研究背景及现况；其次，在分析设计要求及原理的基础上提出了设计方案；然后，对开卷装置、校平及进给装置进行详细设计及校核；最后，应用AutoCAD制图软件绘制了装配图和主要零件图，采用UG软件进行三维设计。通过本次设计巩固了大学所学专业知识，也掌握了普通机械的设计理论和流程，熟悉了AutoCAD制图软件及UG三维设计软件的使用。关键词：卷料，开卷，校平，进给ABSTRACTABSTRACTThe degree of automation of stamping equipment directly affects the efficiency of production, the guarantee of product accuracy and the operation cost of enterprises. Among them, sheet opening, leveling and feeding are the key to automation of stamping production. There are many factors affecting the quality and production of sheet and strip, and the coiler is an important factor. In order to ensure the good surface quality of the sheet, the leveling of the sheet after the sheet is open is particularly important. This design is designed for thin wall metal coil automatic coiling and leveling equipment.This design first investigates the background and current situation of the steel plate opening and leveling equipment. Secondly, the design scheme is put forward on the basis of the analysis of the design requirements and principles; then, the design and check of the opening device, the leveling and feed device are detailed. Finally, the assembly drawing and the main part drawings are drawn with the AutoCAD drawing software, and the 3D design is carried out with the UG software.Through this design, we have consolidated the professional knowledge of the University, and have mastered the design theory and process of the ordinary machinery, and are familiar with the use of the AutoCAD drawing software and the UG 3D design software.Key words: Volume, Uncoiling, Leveling, Feed目录目录摘要IIABSTRACTIII目录V第1章绪论11.1本课题的研究内容和意义11.2国内外的发展概况11.3本课题应达到的要求2第2章总体方案设计32.1设计要求32.2原理分析32.2.1开卷装置32.2.2校平及进给装置32.3总体方案确定4第3章开卷机构设计53.1卷筒的主要参数确定53.1.1卷筒的直径确定53.1.2卷筒宽度及最小直径的确定53.2卷筒的传动设计53.2.1卷筒电机功率计算53.2.2电机额定转速计算63.3液压缸的计算63.4轴的设计与校核73.5卷筒的强度校核8第4章校平及进给装置设计104.1传动系统的设计104.1.1传动系统参数计算104.1.2减速机、齿轮座、电机和万向联轴节的选择计算114.2校平装置设计144.3辊子材料选择及强度校核154.3.1辊子材料选择154.3.2 辊子强度校核16第5章基于UG的三维设计195.1UG三维设计软件概述195.2三维设计205.2.1开卷装置205.2.2校平及进给装置20第6章结论与展望216.1结论216.2不足之处及未来展望21参考文献22致谢23IIIError! No text of specified style in document. Error! No text of specified style in document.第1章绪论1.1 本课题的研究内容和意义在钢铁行业中钢板和带钢是国民经济各部门应用最广泛的钢材，它作为多种工业部门的原料使用。其中薄板、带钢的生产技术是钢铁工业发展水平的一个重要标志。薄钢板除了供汽车、农机、化工、食品罐头、建筑、电器等工业使用外，还与日常生活有直接关系，如家用电冰箱、洗衣机、电视机等都需要薄钢板。因而在一些工业发达的国家中，薄钢板占钢材的比例逐年增加，在薄板、带钢中，冷轧产品占很大部分。影响薄板、带钢质量及产量的因素是很多的，其中开卷机就是一个重要的因素。开卷机是轧钢成卷生产不可少的设备，广泛应用于酸洗机组、主机机组和各种精整机组中的开卷。开卷机的技术水平关系到机组的生产能力和带材的质量。为适应高速化的要求，开卷机对加减速的反应要灵敏，要求转动惯量小，动平衡性能要好。随着我国板材生产规模的不断扩大，各厂家日益认识到板形在生产与市场销售中的重要性。不良板形的外部表现是板材上常见的中心波浪、边浪、瓢曲、扭曲、镰刀弯或局部鼓包等。这些缺陷往往在板材轧制、热处理、校平、冷却过程中形成，往往是由于温度、辊形、压下、冷却水温、水压等因素不合适造成的。随着民用消费类产品需求不断增加，市场对薄板需求也大幅度提升，同时对板材的质量要求也在大幅提升。只有有了好的材料，才能加工出好的产品来。因此这些变形如果得不到及时有效的矫正，将严重影响着产品质量和数量的提高，尤其是本身作为工具的高精密仪器和刀具，它们对用材平整度要求更加苛刻。因此薄板开卷后的校平也显得尤为重要。1.2 国内外的发展概况开卷设备大体可分为：悬臂式开卷机、双圆柱头式开卷机和双锥头式开卷机。悬臂式开卷机具有刚性大，开卷张力大等优点，因此适用于较薄带材的开卷。悬臂式开卷机和双圆柱头式开卷机及双锥头式开卷机已成功地应用于带材精整机组及冷连轧机组。最近几年，西德和美国一些机械制造公司和生产厂商，大力推广双圆柱头式开卷机。国外生产事件证明，双圆柱头式开卷机上料操作方便，工作平稳可靠，其结构也比悬臂式开卷机简单。其缺点是，由于采用两套传动装置，双圆柱头式开卷机设备重量比悬臂式开卷机要大。由于双锥头式开卷机，锥头部分和带内卷圈接触面积太小，带张力操作时，容易损坏带材头部，所以目前已不大采用。薄板、带钢的生产技术是钢铁工业发展水平的一个重要标志。薄钢板除了供汽车、农机、化工、食品罐头、建筑、电器等工业使用外，还与日常生活有直接关系，如家用电冰箱、洗衣机、电视机等都需要薄钢板。因而在一些工业发达的国家中，薄钢板占钢材的比例逐年增加，在薄板、带钢中，冷轧产品占很大部分。薄板校平机国内外发展很不平衡，国内基本上还停留在传统的手动调节及机械传动方式，位置精度只有0.5mm，而国外已经实现了计算机电液自动控制，位置精度已经达到0.1mm，且有良好的人机界面，便于现场工程师操作1。在中国销售高精度薄板校平机的公司主要有三家，瑞士海莫乐公司、台湾双郁机械公司和美国的IOWA精密工业公司，后两家公司校平机都作为卷板材加工流水线工序设备，而瑞士海莫乐公司作为专业校平机制造公司，性能最好。它采用液压系统来控制校平机的辊缝，公司产品广泛应用于汽车、建筑玻璃、精密仪器仪表和工具等领域。这三家的校平机都能实现计算机数字控制(CNC)，而且海莫乐公司校平机能自动感应压应力，采用双闭环控制，实现了智能化，但价格不扉，一台20-30万美金。国内的情况是：北京机械工业自动化研究所机器人工程中心开发的一套开卷、矫平剪切、堆垛生产线技术中，矫平机能实现计算机数字控制，但校平机的间隙调整由标尺指示，并没有采用闭环控制，所以位置控制精度仅有0.5mm。生产制造公司有国营西北机器厂、富地机械、山东省淄博市桓台齐光锻压机床厂、无锡梅里精品机械和湖北重型机器集团，前后辊缝间距全部采用手动机械调节，位置精度仅依靠蜗轮控制。所以产品的校平精度不高，不能应用在精矫工序。由湖北重型集团有限公司同华中理工大学威奇数控公司合作开发的辊式板材校平机系列，经过多年的完善和发展，在理论上和实践上形成了较成熟的体系。结构上，采用机械传动和液压传动相结合的方案，并重点加入了液压垫这一专利技术，使得设备结构更为紧凑，精度高，噪声低，控制方便，不仅提供了良好的交互环境。而且在实时性和预警上也对液压、机械和电气各环节实现了全面管理。整套控制系统由一台工控机和PLC组成，校平精度也达到了0.1mm14。1.3 本课题应达到的要求冲压装备自动化主要是指材料的开卷、校平、进给、截断及工件的取出与废料的排除、冲压过程异常情况的监测等作业过程的自动化。冲压装备自动化程度的高低直接影响企业的生成效率、产品精度的保证以及企业运行成本。其中，板料开卷、校平、进给、截断是冲压生产自动化的关键。本课题主要解决在板料成型过程中，如何实现解决不同规格的板料从卷料状态快速实现开卷、校平、进给和截断，以替代人工送料，实现材料冲压成型过程中送料的自动化。主要研究内容如下：（1）根据给定的设计参数，设计出板料自动开卷、校平及进给装置。（2）根据给定的设计参数，设计的开卷及校平装置，要求能实现不同厚度的材料的开卷、校平。同时，板料的张紧力可调。（3）应用三维设计软件根据上述设计要求及送料的步进特点，完成整条生产线的设计。29第2章总体方案设计2.1 设计要求本课题主要解决在板料成型过程中，如何实现解决不同规格的板料从卷料状态快速实现开卷、校平、进给和截断，以替代人工送料，实现材料冲压成型过程中送料的自动化。该生产线要求能实现中等宽度（100500）、厚度在15的板料的开卷、校平和进给。2.2 原理分析2.2.1开卷装置开卷机为带活动支撑的悬臂式上开卷结构，主要由卷筒、活动机座、传动装置、浮动控制油缸和底座主要零部件组成。卷筒由四块带斜面的扇形板及T型滑键、四棱锥主轴、中空轴、涨缩缸、回转接头等主要零（部）件组成。四棱锥主轴（倒锥式）尾部与涨缩缸的空心活塞通过双螺母联为一体。按筒结构形式不同，可分为单筒棱锥式开卷机和单筒链板式开卷机，图2-2为单筒链板开卷机机构。图2-1单筒链板式开卷机结构1-内筒 2-链板 3-弓形块 4-心轴 5-垫板2.2.2校平及进给装置平行辊校平机属于连续性反复弯曲的校平设备，这种校平机克服了压力校平机断续工作的缺点，使校平效率成倍提高，使校平工序得以进入连续生产线。金属材料在较大的弹塑性弯曲条件下，不管其原始弯曲程度有多大区别，在弹复后所残留的弯曲程度差别会显著减小，甚至会趋于一致。随着压弯程度的减小其弹复后的残留弯曲必然会一致趋近于零值而达到校平目的。因此平行辊校平机必须具备两个显著的特征：第一，具有相当数量的交错布置的校平辊以实现多次的反复弯曲；第二，压弯量可以调整，能实现校平所需要的压弯方案7。下面以5辊校平法用图形表示如图2-2所示：图2-2 5辊校平法2.3 总体方案确定本次设计的自动开卷校平装置要求能实现中等宽度（100500）、厚度在15的板料的开卷、校平和进给。因此选用单筒链板式开卷结构、11辊校装置及2个进给辊共同构成的自动开卷校平机。第3章开卷机构设计3.1 卷筒的主要参数确定3.1.1卷筒的直径确定对于冷轧带钢开卷机，卷筒直径的选择一般以开卷过程中内层不产生塑性变形为设计原则。按照弹性弯曲理论，卷筒直径与开卷带材厚度及机械性能之间应满足一下关系：D=415.3mm式中 E=206Gpa，=1.25mm =360MpaD=420mm式中带材的屈服极限，单位：MPa带材的最大厚度，单位：mm 带材的弹性模量由于本次设计是根据已有平整机组来设计开卷机，所以公式所得开卷机卷筒的直径过大。所以在这里根据400mm平整机组的要求，选择卷筒的直径为420mm。即 D=420mm3.1.2卷筒宽度及最小直径的确定卷筒筒身工作部分长度应等于或稍大于轧辊辊身长度，卷筒直径的涨缩量应大于卷取机的卷筒涨缩量。卷取机的卷筒涨缩量约为1540mm，所以在这里取开卷机卷筒涨缩量为50mm，取卷筒最大宽度为500mm，卷筒最小直径为420mm，卷筒的最大直径为470mm。3.2 卷筒的传动设计3.2.1卷筒电机功率计算带材开卷所需要的传动功率应由带材的张力、塑性弯曲变形、卷取速度和加速度及摩擦阻力等因素确定。由于塑性弯曲和摩擦的影响远小于张力，所以初选电机时，额定功率可按下式近似计算：额定功率式中 kN m/s 取1.05 取0.95 塑性弯曲及摩擦影响系数，取1.051.1；开卷张力，单位：N 开卷速度，单位：m/s 传动效率，取0.850.95计算功率，表示在各种制度下，速度和张力乘积的最大值故：kW3.2.2电机额定转速计算开卷机速度控制要同时考虑以下两个因素：（1）为了适应机组速度变化而调整开卷速度时，不应影响电机的驱动力矩。（2）为适应卷径变化而调整卷筒转速时，不应引起张力的波动。一般开卷机都同时采用调压（恒力矩）和调激磁（恒功率）两种调速方法，分别适应上述两种情况，以充分利用电机的容量。当电机转速减小时，为适应其变化，采用调压法降低电机转速。正常开卷时，随着开卷的进行，带卷半径变小，为了保持张力，此用调激磁方法。卷筒电机的额定转速必须与开卷计算转速相配合： r/min式中：最大卷取线速度，单位：m/s 最大带卷半径，单位：m传动比故：选取电动机型号为Z4-315-41:90KW,440V,400/1200RPM。3.3 液压缸的计算卷筒的胀缩由轴向液压缸来完成。由图4-5所示为卷筒胀缩量与胀缩液压缸位移H之间的关系。卷筒胀径直径为，即式中 L弓形块的弧长； G两弓形块之间间隙距离。卷筒缩径直径为以代入，得卷筒的胀缩量为棱锥轴轴向位移H与径向位移x之间有下列关系即。所以上式变为式中，为斜楔滑块的倾斜角，一般取值为=7-8。这里取=8。所以可求得H=197.5mm。考虑到胀径需求以及胀缩缸的传动间隙和压力有的可压缩性，所以应保留一定的行程余量，故取H=200mm。3.4 轴的设计与校核轴上受力如图5.1（）所示。计算时，通常把轴当作置于铰链支座上的梁，轴上零件传来的力，通常作为集中力，其作用点取为零件轮廓宽度的中点。轴上扭矩则从轮毂宽度的中点算起。轴上支撑反力的作用点，根据轴承的类型和组合确定。如果作用在轴上的各载荷不再同一平面内，可分解到个相互垂直的平面上，然后分别求出这个平面内的弯矩，再按矢量法求的合成弯矩。轴承受的弯矩20009.80.4027879.2轴传递的转矩9550000p/n2.29550000125168.08齿轮圆周力2168.080.241400N 齿轮径向力14000.364510N（）在水平平面内的支反力（图5.1（）由得5102890因此288N；510-288=222N齿轮的作用力在水平平面的弯矩（图5.1（）2882220.28864（）在垂直平面内的支反力（图5.1（）(512-288) 512616N2885120.561400=784N齿轮的作用力在水平平面的弯矩（图5.1（）2886160.288177（）由于负载的作用，在支点和处的支反力（图5.1（）由得51240215389N；15389+19600=34989N 由于负载的作用而产生的弯矩图如图5.1（）所示：0.4027879.2图3.1轴所受载荷根据轴的结构尺寸及弯矩图，截面处的弯矩较大，且有轴承配合引起的应力集中，因此，处是危险截面。现对其进行强度校核。由于该减速机轴的传动，弯矩引起对称循环的弯应力，而转矩引起的为脉动循环的剪应力。抗弯断面系数1.4弯曲应力幅56.3所以，轴的校核通过。3.5 卷筒的强度校核在进行卷筒的强度校核时，把卷筒看成是之手外压力，外径为，内径为的弹性厚壁圆筒。还要假定轴向无约束。此时，卷筒外表面的应力值应为按照第三强度理论，写出卷筒的强度条件为同理可求出卷筒内表面（即）的卷筒强度条件为对于钢制卷筒，其许用应力建议取值为600-800。已知=60mm，=255mm,=11.8MPa，所以可求得卷筒外表面卷筒内表面卷筒内外表面的应力值均小于，所以卷筒通过强度校核。第4章校平及进给装置设计4.1 传动系统的设计4.1.1传动系统参数计算（1）辊数的确定选择辊数的原则是在保证校平质量的前提下，使辊数尽量少。对于薄板校平机，由于b/h比值很大，原始弯曲曲率较大，以及瓢曲和浪形的二维形状缺陷严重，应减小辊距以增加板材的弹塑性弯曲变形，但由于辊距不能选的过小，故要增加辊数。在表11-31中确定辊数。为此需计算校平机最大负荷特性：（3-1）钢板屈服极限，钢板最大宽度，钢板最大厚度设计任务要求，校平机典型钢种为，经查询，知其，现取；另外钢板规格为，取；，取。故，由表11-3得知辊数取13。又根据经验数据知辊数取11即可。（2）辊径、辊距与辊长的确定图3-122知校平最佳区域中，单位厚度辊径值满足。因为，故，又因为，，故，所以可以取辊径。支撑辊辊径应取大一些，取为。使用滚动轴承时，由于轴承外径较大，轴颈尺寸不能过大，近似地选择。另外，只要条件允许，辊颈直径和辊身的过渡圆角均应选大一些。根据公式和可以确定工作辊辊颈直径和辊颈长度，辊距（其中，压弯量单独调节时取较大值，集体调节时取较小值，为辊子最大直径）。所以再从表11-32中由知辊距比较合适。下面根据以往经验数据及已有变辊距校平机做参考，确定各处辊距如图3.1所示：图4.1 本校平辊系各辊距大小辊长（时，；时，）（3）支撑辊的确定前面已经确定支撑辊直径为。下面确定支撑辊的布置方式和相关尺寸：由于上面所设置的辊距较小，同时工作辊辊径与辊身比值处于中间，既不大也不小，故这里考虑采用垂直布置方案。为了调整工作辊的挠度，有效地消除板带的局部瓢曲或单、双边浪形。这里采用多段支撑辊校平方案。其各段支撑辊可以单独调整压下，沿工作辊长度方向可使带材产生不同的变形，以消除板带边缘或中部的板形缺陷。具体布置形式如图3.2所示。与工作辊一样，我们可以得到支撑辊辊颈直径为和辊颈长度4.1.2减速机、齿轮座、电机和万向联轴节的选择计算（1）减速机的选择主传动系统中，减速机除有减速作用以外，还有均衡分配传动扭矩的作用，因此也称为假速分配器。它有三种主要形式：圆柱齿轮型、圆柱圆锥齿轮型和蜗轮型。这三种形式中每种分为单、双、三、四支等结构。在辊数大于7的校平机上，不宜使用单支减速分配器。这是因为传递的总扭矩大，齿轮座是齿轮尺寸也大，使齿轮座出轴的间距很难与矫正辊间距相适应，因此，在辊式钢板矫正机上，大多使用多支的减速分配器。这样也可以使齿齿轮座的载荷均匀。由于本校平机中第二辊的校平扭矩最大，因此对该辊要尽可能由减速机的一根出轴经齿轮座直接传动，以减轻齿轮座的负荷。为适应矫正机在连续机组中的安装，将矫正机设计成可以双向进料的结构。这时，矫正机另一端的第二辊也又减速机的出轴直接传动。那样，减速机中心距和应等于齿轮座两边第二轴之间的距离，如图3.12所示：图4.2 减速分配器和齿轮座示意图值受齿轮座最大中心距的限制，是按校平辊最大中心距和万向连接轴的长度以及连接轴倾角不超过60 的条件来确定的。前面已经算得，第一辊和第十一辊中心距为615mm，故这里。（2）电机的选择前面求得驱动功率为。综合考虑机械负载特性（恒功率），断续周期工作制，无调速要求，有过载能力。工作条件：冶金用，所以灰尘和渣子较多，温度较高等工作条件，选择负荷率为 0.8。那么选YIR系列起重及冶金用三相异步电机：（重型%=40%）从表16183中查得，型号：机座号：315M，,（3）联轴器的选择万向联轴器的计算转距：式中万向联轴器公称转距（Nm）万向联轴器的疲劳转距（Nm）万向联轴器的理论转距（Nm）驱动功率KW万向联轴器的转速 r/min万向联轴器的转速修正系数万向联轴器的寿命修正系数万向联轴器的两折角修正系数载荷修正系数载荷均匀；工作平稳时；载荷不均匀时；中等冲击较大冲击载荷和频繁正反转时特大冲击载荷和频繁正反转时，。这里（减速器效率为80%），（与工作辊一致）。查图524得（取折角为60）；。那么从表5215中选取：SWP180A型1000（1250，1400，1600，1800）。JB/T32411991其相关参数如下：回转直径，1250，1400，1600，1800等。伸缩量（4）减速器的选择，考虑工作环境及传动比大小，经济等方面的因素来选取。1）减速器的计算功率由。式中计算功率KW 载荷功率 KW 减速器公称输入功率工况系数启动系数可靠度系数这里 =72KW，查表152815210得=1，=1，=1.56，那么按接近公称转速750r/min，查表1524，初选ZDY160， ,。2）校核热平衡许用功率查表1521115213得（）。按式1523计算得热平衡许用功率：查表1527，对于ZDY160型，盘状水管冷却时，。因此，可选定ZDY1602.8型减速器，采用油池润滑，盘状水管冷却调管油。4.2 校平装置设计（1）液压压下系统的组成校平机的发展历史较长，辊系结构形式很多。线性递减压下的板材校平机的辊系结构是：所有上辊都固定在上辊驱动平板上或者上辊连接装置上，通过控制驱动平板来控制压下量。其结构如图3.6所示。图4.3 线性递减法辊系结构从上图可以看出，整个系统主要部件就是上下排辊。前后辊缝要可调，且排辊自身要转动。液压压下系统的整体结构由空间分立的三个部分组成：以PLC为核心的电气控制柜、以泵和阀为主体的液压柜、以液压缸、马达和上下排辊为主体的机械结构。电气柜有电源、电气保护元件、PLC、放大器（6个伺服阀放大器），面板（配置触摸屏、开关、按扭、指示灯）等；液压柜下部为油箱，上部为泵组和阀组；机械部分的上部安装液压缸（缸体上有压力传感器），六个位移传感器安装在上下两部分之间。（2）液压控制系统工作原理该系统是决定板材校平效果的关键部分，采用闭环控制。图形如图3.7所示。系统采用三位四通O型电液伺服阀控制液压缸的一端。伺服阀对液压缸下腔供油，下腔压力增大，上校平辊驱动平板下移，辊缝减小，伺服阀卸荷，液压缸下腔压力减小，平板上移，辊缝增大。位移传感器检测到平板的位移信号的变化，可以反馈给系统，通过对伺服阀的控制来调节输入到液压缸下腔的压力油的流量，最终使辊缝维持在恒定值。液压缸上腔的压力由背压阀提供，可以认为是一个常数。大流量泵对液压缸下腔供油，小流量泵对液压缸上腔供油。图4.2 液压控制系统原理图由于支撑辊有三排，故设置6个液压缸来控制，每排有2个液压缸来控制其压下量。而每个液压缸分别由一个独立的伺服阀控制。这样就能够满足校平机对钢板中心浪形和边浪的平整。4.3 辊子材料选择及强度校核4.3.1辊子材料选择参考文献6，可以知道校平辊材料的要求一般如下：（1）为了保证校平辊有足够的耐磨性、表面硬度和使用寿命，尽量不要用含Mn的材料，因为，Mn和Fe所形成的碳化物，质点太硬，形成麻点。另外工作辊的硬度都应达到Hs=7O以上。（2）工作辊和支承辊的硬度差不能小，否则，支承轴对工作辊表面产生磨损，从而直接影响钢板的表面质量。从表四可看出硬度差为Hs=10较为合适。（3）工作辊硬化层深度为10mm为最佳。另外，影响淬硬性和淬透性的主要元素是C、Cr、Mo、Ni。C含量降低使得其淬火时不易发生开裂；Cr含量的提高可以增大材料的耐磨性；适量加入Mo，可以提高淬透性和辊子的淬硬层厚度；Ni可以提高淬透性，但是会增大回火脆性。另外，假如适量的V，可以细化晶粒，形成少量的含V的碳化物，提高耐磨性和回火稳定性7。综合分析以上的因素，最终确定选择工作辊和支撑辊均选择35CrMoV。要求其经过表面淬火后的表面硬度为,支撑辊为。其余部位的调质硬度为。经查询6，得到35CrMoV的组成情况为：C ，Mn ,Cr ,Mo ,V ；力学性能为：选择完材料后，应对其进行热处理，其大致工艺如下：（1）预先热处理等温球化退火：消除锻造应力、细化晶粒、降低硬度、便于机械加工等。（2）调质处理：改善心部组织，保证心部有良好的综合机械性能，为最终表面淬火做好组织和性能准备。（3）辊身表面感应加热淬火：随着感应器间隙的增大，硬化层深度增加；随着感应器移动速度的加快，硬化层的深度减小。故要适当调节间隙和深度。保证表面硬度。然后进行低于回火温度的除应力回火。4.3.2 辊子强度校核前面已确定工作辊直径为，长度为1700，支撑辊直径为。使用滚动轴承时，由于轴承外径较大，轴颈尺寸不能过大，近似地选择。另外。只要条件允许，轴径直径和轴身的过度圆角均应选大一些。根据公式：， 3得工作辊：，支撑辊：， 1）弯曲强度对支撑辊来说，只需计算辊身中部和辊径断面的弯曲应力，其弯曲力矩和应力分布如下图3.11：支撑辊弯曲力矩和应力分布图由于第2辊弯矩最大、第8辊的轧制力最大，故验证该辊对应的支撑辊的强度。在辊径断面11和22断面上的弯曲应力均应满足强度条件，即：式中：轧制压力；，该处的断面直径；断面1-1和2-2到支反力处的距离；许用弯曲应力；第二辊：现已知：， .（经插值法算得）那么：辊身中部3-3断面处弯矩最大，那么第8辊：其余参数一样。材料的弯曲疲劳极限，取安全系数S=1.8，那么。很明显上述弯曲应力都小于极限弯曲应力，故合适。对于工作辊，其扭转应力，式中：最大转动力矩，扭转断面系数。另外还要考虑应力集中系数，故：第二辊由于有弯辊装置，还要考虑弯曲应力，按第四强度理论：同样第8辊：，也适合。2）接触强度参照文献3式子（311）得（平均载荷）。式中：均布载荷，辊子半径，弹性摸量，接触区宽度。式子（313）得查表38得许用接触应力，取安全系数，那么，经验证，接触强度满足要求。第5章基于UG的三维设计5.1 UG三维设计软件概述UG是Unigraphics的缩写，这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。UG的开发始于1990年7月，它是基于C语言开发实现的。UG NX是一个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其设计思想足够灵活地支持多种离散方案。因此软件可对许多不同的应用再利用。UG三维软件的常用功能如下：（1）工业设计NX 为那些培养创造性和产品技术革新的工业设计和风格提供了强有力的解决方案。利用 NX 建模，工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的产品形状，并且使用先进的渲染和可视化工具来最大限度地满足设计概念的审美要求。（2）产品设计NX 包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。NX 具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。 NX 优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计系统、钣金模块、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。（3）仿真确认优化NX 允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖。（4）NC加工UG NX加工基础模块提供联接UG所有加工模块的基础框架，它为UG NX所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境，用户可以在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改：如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等。该模块同时提供通用的点位加工编程功能，可用于钻孔、攻丝和镗孔等加工编程。UG软件所有模块都可在实体模型上直接生成加工程序，并保持与实体模型全相关。（5）模具设计UG是当今较为流行的一种模具设计软件，主要是因为其功能强大。模具设计的流程很多，其中分模就是其中关建的一步。分模有两种：一种是自动的，另一种是手动的，当然也不是纯粹的手动，也要用到自动分模工具条的命令，即模具导向。5.2 三维设计5.2.1开卷装置开卷装置如下图示：图5-1开卷装置三维5.2.2校平及进给装置校平及进给装置如下图示：图5-2校平及进给装置三维第6章结论与展望第6章结论与展望6.1 结论我这次设计的题目是冷轧机组开卷机设计，通过对于开卷机的设计、计算、受力分析等工作，使我对自己所学知识有了更深的了解和掌握。6.2 不足之处及未来展望毕业设计是对大学中所学知识的回顾，是对以往所学知识的综合运用，锻炼了我们的独立思考能力、独立解决工程实际问题的能力、画图能力，更是从课本中的理论知识到生产

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