100kN门式校直机的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985100KN门式校直机设计买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985I摘要机械、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。自动校直技术在近些年取得了很大的进步，不少研究学者为校直技术的发展做出了很大的贡献，同时也形成了很多的理论成果。但同时我们也应该看到，校直技术的发展过程中还有很多问题需要解决。近年来，国内的校直设备有了很大的发展，总的发展趋势是系列完整、品种规格齐全；精度高，检测、显示手段完善，校直工件质量好；附件齐全、校直工艺范围扩大；向数控化、柔性化、自动化方向发展。本人设计的是单柱油缸校直机，该校直机可用于校直单体支柱的油缸与活柱坯料热处理造成的变形，亦可用来校直类似的杆类管类零件。另外也可用于钢板调平、压弯、压装等工作。并且本机可专用于单体液压支柱活柱和油缸的一般变形校直。该机具有拆装使用方便，灵活。关键词校直机；液压控制；加载油缸；横梁；轴买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985IIABSTRACTPROFESSIONMASSIVEUSEAXESCLASSANDSOONMACHINERY,AUTOMOBILE,ELECTRICALMACHINERY,THEPOLECLASSCOMPONENTS,THESECOMPONENTSRAWMATERIALINPROCESSESANDSOONROUGHMACHININGORHEATTREATMENTINEVITABLECANAPPEARTHEBENDINGSTRAIN,IFDOESNOTCARRYONALIGNMENTPROCESSINGTOBEABLETOAFFECTTHEWORKPIECEDIRECTLYAFTERFOREWORDPROCESSINGANDTHEUSE,EVENPOSSIBLYAPPEARSTHECONSIDERABLEAMOUNTTHEWASTEPRODUCTINORDERTOTHEREFORECANOBTAINTHESMALLESTCUTTINGQUANTITYWHICHTHEEVILWAYSWORKINGPROCEDUREPERMITSORTHROUGHTHEPRECISEALIGNMENTGUARANTEEWORKPIECEACHIEVETHESTRICTFINALLYDESIGNCOMMONDIFFERENCEREQUEST,AFTERALIGNMENTMACHINEHASBECOMETHEWORKPIECEHEATTREATMENTTHEESSENTIALESSENTIALEQUIPMENTMYSELFDESIGNAMJZIALIGNMENTMACHINE,THISALIGNMENTMACHINEAVAILABLETHEDISTORTIONWHICHCREATESINTHEALIGNMENTMONOMERPROPCYLINDERANDTHEPLUNGERSEMIFINISHEDMATERIALSHEATTREATMENT,ALSOAVAILABLECOMESTHEALIGNMENTSIMILARPOLECLASSTUBULARGOODSCOMPONENTSPREPARESINADDITIONMOLDSAVAILABLEALSOINTHESTEELPLATELEVELING,BENDS,THEPRESSUREINSTALLSANDSOONTHEWORKANDTHETHISAIRCRAFTMAYUSEINTHEMONOMERHYDRAULICPRESSUREPROPPLUNGERANDTHECYLINDERGENERALDISTORTIONSPECIALLYALIGNMENTTHISMACHINESANDTOOLSHAVETHEDISASSEMBLINGEASYTOOPERATE,NIMBLEKEYWORDALIGNMENTMACHINE；HYDRAULICCONTROL；LOADSTHECYLINDER；BEAM；SHAFT买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985III目录摘要IABSTRACTII第1章绪论111国内外自动校直机的理论研究和应用现状1111设备的分类1112国内外校直机发展概述2113校直理论的研究现状412课题研究的背景和意义613本文研究的内容7第2章校直理论821引言822弯矩与曲率8221模型简化8222弯矩10223曲率12224弹区比与总曲率的关系1323校直原理14231校直原理14232压下量1524本章小结21第3章自动校直机机械结构设计2231自动校直机的工作过程介绍22311自动校直机的工作过程22312自动校直机的分类与选型2332液压自动校直机的机械结构设计分析2433门型液压自动校直机的主机结构设计计算25331主机上横梁的受力分析25332主机上横梁的刚度计算27333主机上横梁的强度校核28买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985IV334主机与立柱联接螺钉的受力分析2934本章小结30第4章自动校直机液压系统设计3141校直机液压系统的组成3142校直机液压系统的行程控制和压力控制3143校直机液压缸主要参数的确定3444本章小结38结论39致谢40参考文献41买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985V买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709850第1章绪论11国内外自动校直机的理论研究和应用现状轴类零件热处理后，由于受热应力和组织应力的影响，零件不可避免地会出现弯曲变形。零件的长度比越大，弯曲变形程度也就越重，严重影响零件的精度和使用性能。因此，就需要采用校直的方法使弯曲变形控制在一定范围。自动校直技术通过数控精密校直液压机完成对轴、管、棒等类零件的校直，是一种先进制造技术，是机械加工过程中保证产品质量的重要工序，广泛应用于汽车、拖拉机、工程机械、机床、纺织机械等机械制造行业。随着我国机械工业的发展，对机械产品质量的要求不断提高，此项技术的重要性日益显现出来，迫切需要对自动校直技术作进一步的研究，实现对轴类零件的精密校直，以提高轴类零件的加工精度。在应用和阐述过程中，常常不太注意区别“校直”和“矫直”这两个概念，有时会将这两个概念混淆或等同起来。然而，这两个概念在机械行业中是有一定区别的，这里有必要进行一定的说明。参看文献所给出的定义“矫直”是使挠曲的板料、型材和管料变为平直状态的塑性加工方法，常用的矫直方法有辊形矫直和拉伸矫直等；“校直”是消除材料或制件弯曲的加工方法。文献中也将矫直机分为压力矫直机、辊式矫直机、拉伸矫直机、拉弯矫直机等。因此，矫直的概念要更广一些，它消除材料的弯曲、翘曲、凸凹不平等缺陷，更多地应用于冶金行业；而校直则是仅针对弯曲条材的加工方法，多用于零件的生产制造中或零件的修复。可以说，校直是矫直的方法之一。111设备的分类现代校直设备品种较多，规格更多。首先，按工作原理不同划分为五大类。第一类称为反复弯曲式校直机，如压力校直机及辊式校直机，它们是靠压头或辊子在同一平面内对工件进行反复压弯并逐渐减小压弯量，直到压弯量与反弹量相等而变直。第二类称为旋转弯曲式校直机，是工件在塑性弯曲状态下以旋转变形方式从大的等弯矩区向小的等弯矩区过渡，在走出塑性区时反弹变直。旋转者可以是工件，可以是校直工具，也可以是变形方位。如常见的斜辊校直机、转鼓式校直机及平动式过去常称为振动式校直机。第三类称为拉伸校直机，它依靠拉伸变形把原来长短不一的纵向纤维拉成等长度并进入塑性变形后经卸载及反弹而变直，如钳式拉伸校直机及连续拉伸校直机。第四类称为拉弯校直机。它是把拉伸与弯曲变形合成起来使工件两个表层的较大拉伸及全截面的拉伸变形三者不在同一时间发生，全断面各层纤维的反弹变形也不是同时发生的，既防止了板带的断裂，又提高了校直质量。第五类称为拉坯校直设备，它是在拉动连铸坯下行的同时使铸坯的弧形弯曲渐伸变直，其拉力主要用于克服外部阻力，而铸坯本身在高温状态下所需的校直拉力较小。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709851其次是按用途不同进行分类一为校直型材的校直机，如型材压力校直机、型材辊式校直机及型材拉伸校直机；二为板材校直机，如板材辊式校直机及板材拉伸校直机；三为带材校直机，如连续拉伸校直机及拉弯校直机；四为管棒材校直机，如斜辊校直机、转毅校直机及管材拉伸校直机；五为线材校直机，如转毅校直机及平立辊复合校直机；六为薄壁异型管的平动式校直机；七为连铸拉坯校直机；八为特殊用途校直机，如瓦楞板校直机，圆锯片校直机，钢丝绳校直机等。再次是按结构特征进行分类一为压力校直机，如机械压力校直机、液压压力校直机及微机程控压力校直机等；二为平行辊式校直机，简称辊式校直机，如简支辊式校直机及悬臂辊式校直机；三为斜辊式校直机，如二斜辊校直机，三斜辊校直机及各种各样的多斜辊校直机等；四为转毅校直机，如滑动模式转毅校直机，滚动模式转毅校直机，斜辊式转毅校直机及复合式转毅校直机等；五为拉伸校直机，如机械拉伸校直机、液压拉伸校直机及连续拉伸校直机等；六为拉弯校直机，如机械拉弯校自机、液压拉弯校直机及液膜拉弯校直机等；七为拉坯校直机，如普通拉坯校直机及多辊拉坯校直机；八为特殊结构校直机，如行星式校直机及平动式校直机等。按上述原则分类的校直机还可进一步按具体用途、具体结构、传动方式及控制方式等不同再做细化分类，每个细化分类中都可用不同规格形成产品系列。校直机的正确分类与机器标称的合理化对技术标准的制订及技术理论的研究都有密切关系。随着校直技术的发展，校直设备也将不断创新，出现更多的新型校直机。112国内外校直机发展概述早期采用的压力校直设备，或是手动螺旋式压力机，或是通用型的压力机，或是由压力机改造而成的校直机。随着技术的发展和生产的需要，设计出了具有行程小、支点位置可调等校直工艺特点的专用压力校直机，主要有曲柄连杆式的机动压力校直机和普通液压压力校直机，机架一般采用C形开式结构或门形闭式结构。但是，这些设备在使用时，仍然需要凭经验估计校直行程，人工测量、反复试校，劳动强度大，校直效率低，校直精度不易保证。自二十世纪七、八十年代起，意大利、德国、日本、美国等少数发达国家先后研制出具有本国特色的全自动精密校直机。近年来，我国在精密全自动校直设备的研制和生产上也取得了进展。在我国，校直机领域一直处于原始的低水平阶段，大多数企业校直轴杆类零部件时，普遍采用简易型的压力机，由人工测量、校直、再由检查人员检验。工序复杂、劳动强度大、生产效率和控制精度低下，操作者的技术熟练程度对生产效率和质量的稳定性都有很大的影响。近年来，国内的校直设备有了很大的发展，总的发展趋势是系列完整、品种规格齐全；精度高，检测、显示手段完善，校直工件质量好；附件齐全、校直工艺范围扩大；向数控化、柔性化、自动化方向发展。但国内大多数是辊式校直机，压点式校直设备在国内应用比较普遍的是Y41系列单柱校正压装机，该产品自动化程度低，属于凭经验校直，校直精度低。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709852合肥工业大学与合肥压力机械厂合作，研究成功最大校直力为100KN的单柱精密校直液压机。该机采用移动式手动液压伺服控制，具有压力、行程和油温数字显示和预置功能，并具有多种报警。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。对轴类、管类、棒料等零件进行精密校直，可提高工件校直精度和生产效率。图11Y41系列单柱校正压装机1994年起，长春试验研究所与日本国际计测器株式会社合作生产了ASC系列自动校直机。该系列校直机是引进日本国际计测器株式会社上世纪八十年代技术的C型自动校直机，该机有自动、半自动二种模型，采用日本技术及关键零部件，由长春试验研究所生产主机及装配。该校直机有智能化的分析测量系统、可程控的电机、电器、机械、液压、空压控制技术。长春试验研究所于2003年开发出具有自主知识产权的ASCII系列自动校直机，该系列自动校直机有C型和门型两种规格。该系列校直机灵活的人机界面、向用户开放的技术条件，为提高整机的工作效率创造了极大的方便。图12ASCII系列自动轴类校直机日本东和精机株式会社生产的ASP系列智能型校直机能自动检测工件在三维方向上的挠度，以计算结果为基础，选出校直点，控制滑块行程值及校正挠度值。检测装置包买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709853括计算机控制的轴直线度检测系统，以千分表指示修正点的顺序号和挠度值，以数字开关输入最小校正值，通过弯曲形式的识别，计算并选择出滑块的加压点。该机还带有自动上下料装置。国内己有厂家引进。詹尼公司生产的高精度全自动校直设备，其校直力选择范围1100T，并具有可选择适合于各种工件几何尺寸的校直点和测量点等功能。德国DUNKES公司生产从1002000KN共11个规格的手动伺服单柱精密液压校直机。德国的MAE公司发展了ADS25RH型25KN和ADSF63RH型630KN闭式全自动液压校直机，该系统带有与材料性能有关的自动优化工艺软件，并以可编程的微处理器控制校直和测量顺序。其功能有最大8个感觉位置的测量、处理和记忆系统；数字键盘的屏幕显示终端并有人机对话系统；以清楚的文字显示要修正的错误信息和相应的程序，能确定最终校直阶段的顺序；大量统计数据的修正和求值；还有与主计算机连接的接口。适用于校直中、大批量生产的对称平衡件，或自动生产线中的校直工序。MLLERWE工NGARTEN公司生产了用于校直轴类零件的全自动液压校直机RRE系列1001000KN。该系列校直机为闭式，组合结构床身，由电子系统控制工件的回转和夹紧，可编程控制器可进行编程记忆和主要故障防护、数据存储及对校直过程进行控制等。还配备自动废品剔除系统、裂纹监控装置、机器人等。还有一些生产校直机知名度较高的企业，如意大利的GAL,DAB工NI公司，美国的TAATRAND工NG公司等。他们的校直机都有较高的水平，集中表现在智能化、自动化、测量精度高、生产节拍快等。随着电子技术和计算机应用技术的不断发展，开发高技术附加值的精密自动校直机系列产品及其配套附件，完善测控手段和装置，提高产品的功能和性价比，这对以质优价廉的国内产品替代进口产品，节约外汇、提高经济效益，增强市场竞争力等都具有广阔的前景。113校直理论的研究现状自动校直技术的核心问题是精密校直工艺理论的研究，主要研究轴类零件的形状参数在校直过程中的变化规律。目前的校直理论研究主要是在校直机压头行程控制方面的研究。主要表现在以下几个方面。1基于弹塑性理论的行程控制研究由于校直过程是通过使零件产生塑性变形来达到校直目的的，因此校直工艺的理论分析和计算应从弹塑性理论基础的角度出发。针对压力校直的反弯过程进行了弹塑性力学分析。特别是进行了较为系统化的研究，奠定压力校直工艺研究的理论基础，主要步骤为在材料力学中的一些简化假设仍适用的前提下，根据校直工艺的实际情况，其弹塑性理论分析主要是以平截面假定和单向应力假定为基础；根据零件的材料选择合适的买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709854简化应力应变模型，如理想弹塑性材料或线性强化弹塑性材料，建立零件校直的弹塑性力学模型；计算弹塑性弯曲时的弯矩，确立校直过程中各种曲率间的关系，从而建立弯矩、曲率关系；通过弯矩、曲率关系和能量关系，推导出校直曲率方程式。根据上述理论基础，通过建立变形挠度与弯曲曲率的关系，可获得校直挠度方程进行校直行程的计算。为了便于实现校直机行程控制，翟华等人在上述研究基础上，经过参数转换，提出了一种基于行程控制的计算方法。但是，上述的计算方法存在两个主要问题一是计算前必须通过测量拟合出零件轴线的曲线方程，以得到零件的初始弯曲曲率进行后续计算。这就人为地引入了测量误差和曲线拟合误差；二是计算模型不能直观地反映压力校直的过程，不便应用于校直过程的控制。弹塑性理论解析计算校直行程的方法能对各种规则截面及不同材料的零件进行计算，且计算相对比较简单快捷，可应用于自动校直机的编程控制。它存在的不足是由于理论计算所作的简化，以及实际情况的复杂性，其计算精度受到一定限制。因此，在理论分析过程中，如何建立更为合理的模型提出更为精确的算法，是有待进一步深入研究的问题。另外对于复杂截面以及变截面的情况，理论计算比较困难。2基于有限元的行程控制研究随着有限元技术和有限元软件的不断完善和成熟，以及有限元方法在各领域的广泛和成功应用，校直工艺的有限元计算不仅可行，而且计算结果能够达到较高精度。利用弹塑性有限元法可以比较精确有效地计算出零件的弹塑性变形，从而进一步计算确定校直下压量。最早利用AD工NA有限元程序进行了校直下压量的计算在输入零件的弹性模量、硬化模量及初始屈服应力等参数后，可计算零件在加不同压力时产生的位移和残余变形，从而获得不同初始弯曲量时所需的校直压下量。目前，ANSYS大型通用有限元软件因其应用领域广泛、功能强大、兼容性好、使用方便、计算速度快等优点，而得到越来越广泛的应用。利用ANSYS软件的材料非线性分析方法对零件的校直行程进行了计算和研究，发现计算结果和实验数据吻合较好，简要步骤阐述如下建立模型包括定义单元类型、定义材料特性、建立几何模型、划分网络；进行求解按简支情况施加约束，然后通过定义两个载荷步来分别计算加载时的弯曲变形量和卸载后的残余变形量，最后才能退出求解菜单；查看结果先后读入不同载荷步后的计算结果，查看记录挠度变形数据。有限元计算的方法技术成熟、应用广泛，能对不同形状甚至不规则形状的零件进行校直行程的计算，计算结果的精度主要取决于输入参数的准确性。其存在的问题是需要借助专门的有限元软件，对计算机设备的要求较高，计算需占用相当的运算空间和时间，且有较大工作量的前后处理工作。因而，这种计算方法不适合在自动控制的校直机上应用。但它可以为我们进行理论研究和实验研究时提供非常有效的帮助。3基于经验公式的行程控制研究买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709855对于同种同批零件而言，其几何特性、材料特性、加工工艺和热处理工艺是基本相同的，因此它们弯曲变形的校直量计算是有一定规律可循的。因此，依据大量的实际校直数据或实验，可以提出一些经验公式来对校直下压量进行计算。在介绍轴类全自动校直机时提到一种校直行程的经验计算公式DCBAXY式子中Y为校直行程X为初始弯曲量；A为比例系数；B为刚性系数；C为正补偿量；D为负补偿量。因零件的初始弯曲量的不同，校直行程按一定比例A增减；机械系统的间隙及零件的弹性由B克服；C和D是根据零件的软硬差异所进行的修正补偿量。文献中也给出了一种实用的校直行程的经验计算公式1YNCBAX式子中Y为校直行程；X为初始弯曲量；A为屈服点的斜率；B为屈服点的位移量；C为修正系数；N为加压次数。上述的两个经验公式在各自的文献中均没有得到具体的阐述，如何实际应用也未作说明。而从两个经验公式的形式看，校直行程与初始变形量均成基本的线性关系，因此对经验公式的这一线性关系的理论依据进行了分析。由于经验公式的建立来自于大量的实际有效数据，目公式形式简单，因此用经验公式计算校直行程，其结果比较准确和符合实际，计算速度快，便于应用。但确定经验公式中的参数困难，且不同的零件参数不同，适用范围受到较大限制。只有当被校零件批量较大且材料和结构形式相对固定时，才有可能通过建立经验公式的方法来计算校直行程。12课题研究的背景和意义近年来，随着我国经济的持续快速发展以及国务院振兴东北老工业基地战略决策的提出，汽车等相关行业生产规模不断扩大，整体技术水平和技术要求也随之提高。在优胜劣汰的竞争环境中，企业的质量意识不断提高，产品品质也就成为企业生存和发展的关键，传统的压力机手工校直方式已经逐渐被市场淘汰，开发集自动化、智能化、高效率、高精度、多功能等优点于一身的轴类多压点式自动校直机产品就成为当务之急。我国的轴类多压点式自动校直机的开发设计工作刚刚起步，大多数理论研究还没能形成较为系统的应用设计依据，因此，自动校直机及其计算机测控系统的研究具有重要的实用价值和意义。自动校直技术主要包括校直工艺理论和全自动精密校直机研究两部分。而轴类零件校直工艺理论是校直工艺理论研究的一个分支，它主要研究在机械加工或热处理过程中，轴心线产生弯曲变形时轴类零件的校直工艺问题。轴是组成机械装置的重要零件，它支撑着其他转动件并传递转矩，同时它又通过轴承和机架联接。在轴上装配的其他零件，都将围绕轴心线作回转运动，于是便形成了以轴为基准的组合体轴系部件。因此轴的制造精度会直接影响到机械运作的平稳性。有关资料表明我国每年需要进行校直的轴类零件达数十亿根。而传统的校直方法是操作工人用液压校直机，凭经验控制校直压头买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709856的行程，人工检测，多次校直，最后得到符合精度要求的工件。显然，这种方法劳动强度大、生产效率低、废品率高。轴类零件校直工艺理论是在总结传统校直工艺方法的基础上，建立适合于自动校直机设计及制造的数学模型和计算步骤，并且分析影响轴类零件校直精度的诸项因素，使轴类零件校直数学模型得到进一步完善。在理论分析计算中采用曲率的概念比较方便，而在实际操作中采用下压量的概念则比较方便。两者之间的关系已有许多学者进行研究，并取得了重要的成果，但是由于影响曲率变化的因素很多，试验时又增加了许多附加条件，所以所得到的数据仍是理想数据，和实际情况有一定的差距。轴类零件的自动校直技术在近些年取得了很大的进步，不少研究学者为校直技术的发展做出了很大的贡献，同时也形成了很多的理论成果。但同时我们也应该看到，校直技术的发展过程中还有很多问题需要解决。在校直理论方面，传统的方式和方法在制造业突飞猛进发展的今天，已经不能适应市场对校直技术的需要了，这就需要我们对理论进行创新，以提高校直精度和校直效率。现有的自动校直工艺缺少对校直载荷的计算校直设备也简单，一般都根据行程控制理论和经验公式确定下压量，然后进行反复试校和反复测量。这种做法工效不仅低，同时也影响零件的工作性能，远远不能适应日趋激烈的市场竞争的需要。完全有必要根据弯曲程度计算出校直载荷，通过控制校直载荷实现校直。本课题的意义也就在此。13本文研究的内容校直工艺理论研究具有重要的实用价值和意义。本文所做的研究是对校直理论的一次很有益的探索与尝试。本文将在以下几个方面进行研究1在目前研究的基础上，建立轴类零件校直的压力模型一个好的校正模型只有将材料力学、弹塑性力学、机械零件及有限元等专业知识和实践经验有机地结合起来，才能将应校直的零件在最短时间内，经过最少次数的校正达到设计要求。在建立轴类零件校直压力模型过程中应该充分考虑上述各种因素，并结合已有行程控制的相关结论，建立初始弯曲变形量与校直载荷的直接关系，通过压头对被校轴类零件施加压力进行校直。2对已建立的轴类零件校直压力模型进行理论计算，分析影响校直载荷变化的各种因素。3在压力控制模型的基础之上，分析轴类零件校直压力控制的特点，与行程控制进行对比分析。同时，还将完成对校直机液压系统的部分设计。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709857第2章校直理论21引言杆轴类零件变形方式有很多种，比如扭曲和弯曲导致轴类不能够正常工作，其中扭曲呈密集的螺旋形且截面变形剧烈，很难将其修复。所以本文只针对弯曲的情况进行校直研究。校直时的原理如图21所示将杆轴零件平放于校直机上，杆轴零件两端用不限制其上下移动且可令轴零件旋转360度，并保持轴线为同一直线的支座支承，以便传感器检测各弯曲弧度。将弧形向上，令活动支座移于弧形端点之下，在两活动支座间施加反弯集中力，控制压力机压力与行程的大小，使杆轴零件在卸载后变直，同时令活动支座的两个支承块的形状符合杆轴零件截面形状基本不变的要求定为V形块。在集中载荷的作用下，杆轴零件在整个校直过程中可以看作简支梁，我们从梁的弹塑性弯曲分析出发来建立校直理论，从弯矩、曲率、挠度等方面推导校直算法，以便为校直机实现自动控制奠定理论基础。图21校直原理示意图22弯矩与曲率221模型简化我们知道，将具体材料的拉压试验曲线直接应用于实际计算往往很不方便。为此，常根据不同的问题，对不同的材料在不同的条件下进行不同的简化。从而可得到基本上能反应该材料的力学性质而又便于进行数学计算的简化模型。最常用的模型有以下几种。1理想弹塑性模型应力应变关系为21SS0E买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709858式中E杨氏弹性模量屈服极限S最大弹性应变SES/2线性强化弹塑性模型应力应变关系为22SSES0式中E强化模量3幂次强化模型应力应变关系为23SIGNMB式中B材料常数满足条件B0M材料常数满足条件0500700时，屈服强度，取安全系数AMP180S买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098528N15，上横梁截面最大应力为MPA12058NS37ZIYMAXAX式中上横梁所受最大弯矩MAX计算截面最外点至形心的距离Y计算截面的惯性矩ZI表32上横梁的截面强度计算表横梁截面惯性矩横梁许用强度横梁最大弯曲强度上横梁的强度计算参数校直机的载荷应力ZI4MMPAPAMX10吨281081205069由上表可以看出上横梁强度设计是满足设计要求的。334主机与立柱联接螺钉的受力分析当压头处在中心位置时，载荷力的作用线与螺钉轴线平行，并通过螺钉组对称中心，计算时认为各螺钉受平均拉伸载荷，则每个螺钉所受的轴向工作载荷为38ZPF2MAX式中校直机最大校直修正载荷MAXPZ每个立柱与横梁接合面联接螺钉的数量单个螺钉的预紧力FCQFCQMBPMBP，取，则有当压头01620PMBFPC，P80F208偏离中心位置发生位移H时，则每个螺钉所受的轴向工作载荷为39MAXMAX2FPZLHR同样有买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098529310MAXMAX21PZLHF螺钉材料35，性能等级88，查手册，材料屈服强度，取安全系数MPA640SN20，400MM，螺钉的截面积为，故有MAXH241DA311MAX2MAXAS18306PDZLHAQN表33联接螺钉强度校核计算表螺钉直径立柱间跨度材料需用强度螺钉最大应力螺钉的计算参数校直机的载荷应力D（MM）L（MM）MPAMAXP10吨M201750320431由上表可以看出螺钉强度都是远远满足设计要求的。34本章小结本章结合上一章节的校直理论分析内容，首先对校直工艺过程进行了设计并选择和合适的机床类型，然后对矫直机的机械结构进行了设计分析。通过对校直机的受力分析我们可以找到校直机工作中的薄弱缓解，并对薄弱环节进行了校核计算。通过本章研究计算可知校直机安全可靠的完成既定工作。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098530第4章自动校直机液压系统设计41校直机液压系统的组成校直机一般有两类。一类为机械式；一类为液压式。其中机械式结构复杂、制造周期长、成本高。而液压装置的工作比较平稳、重量轻、惯性小、反应快、易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液压传动容易实现自动化，因为它是对液体的压力、流量和流动方向进行控制或调节，操纵很方便。当液压控制和电气控制结合在一起使用时，能实现复杂的顺序动作和远程控制。另外，液压装置易于实现过载保护。液压元件能自行润滑，因此使用寿命较长。由于液压元件己实现了标准化、系列化、通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较方便。而且用液压传动来实现直线运动远比机械传动简单。校直机的液压系统是校直修正的动力源，主要由四部分组成油箱、油泵电机组、阀组、液压缸，其液压系统如图41所示。其中，泵站采用结构紧凑的油泵电机组，变量泵可根据工作状况调节设定工作流量和工作压力，工作噪音低。阀组采用中位卸荷方式换向阀，校直机在工作间歇时液压系统卸载，这样就避免了系统发热，可将油箱做得尽量小些。叠加液控单向阀的作用是防止工作间歇或停机后，油缸活塞不至于因自身重量而滑落。叠加单向调速阀可根据需要设定节流口的开口大小，实现冲头的快进、工进和快退等动作转换。42校直机液压系统的行程控制和压力控制校直机对轴类零件校直过程中，要求校直机有快速空程、快速回程等基本动作。校直机的基本工作循环是快进，减速接近工件，加压工作行程，泄压、快速回程。校直机的工作循环如图42所示。液压系统中的执行元件是液压缸，主要实现快进工进快退停止的工作循环。在校直机液压系统的设计过程中，行程控制和压力控制的区别主要在于对液压缸的控制上，通过相应的液压控制回路来实现对液压缸行程或者输出载荷的控制。在行程控制校直机的液压系统中，需要液压缸在一定压力下进给指定的工作行程，然后回程。这个过程可以通过液压系统的方向控制回路实现，实现上述功能主要是依靠电磁换向阀的换向来实现的。压点定位则是利用步进电动机带动丝杠来准确定位压点的，进给控制步进电动机与工作液压缸电磁阀组配合，准确定位，压弯校直。在压力控制校直机的液压系统中，要求液压缸在有微小的位移下稳定地维持住一定的压力，也就是稳定地输出一定的载荷，这就要采用保压回路。最简单的保压回路是密封性能较好的液控单向阀的回路。常用的保压回路有以下几种1利用液压泵的保压回路利用液压泵的保压回路也就是在保压过程中，液压泵仍以较高的压力保压所需压力工作，此时，若采用定量泵则压力油几乎全经溢流阀流回油箱，买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098531系统功率损失大，易发热，故只在小功率的系统且保压时间较短的场合下才使用；若采用变量泵，在保压时泵的压力较高，但输出流量几乎等于零，因而，液压系统的功率损失小，这种保压方法能随泄漏量的变化而自动调整输出流量，因而其效率也较高。1吸油滤油器2液压泵3单向阀4溢流阀5储能器6节流阀7主换向阀8主缸单向阀9压力表10工作液缸11进给液缸12进给换向阀13背压阀14散热器15回油滤油器图41校直机液压系统控制回路图图42校直机的工作循环2利用蓄能器的保压回路如图43所示的回路，当主换向阀在左位工作时，液压缸向前运快进快退减速工进TS买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098532动且压紧工件，进油路压力升高至调定值，压力继电器动作使二通阀通电，泵即卸荷，单向阀自动关闭，液压缸则由蓄能器保压。缸压不足时，压力继电器复位使泵重新工作。保压时间的长短取决于蓄能器容量，调节压力继电器的工作区间即可调节缸中压力的最大值和最小值。图43利用蓄能器的保压回路3自动补油保压回路如图44所示为采用液控单向阀和电接触式压力表的自动补油式保压回路，其工作原理为当L得电，换向阀右位接入回路，液压缸上腔压力上升至电YA接触式压力表的上限值时，上触点接电，使电磁铁LYA失电，换向阀处于中位，液压泵卸荷，液压缸由液控单向阀保压。当液压缸上腔压力下降到预定下限值时，电接触式压力表又发出信号，使L得电，液压泵再次向系统供油，使压力上升。当压力达到上限值时，上触点又发出信号，使LYA失电。因此，这一回路能自动地使液压缸补充压力油，使其压力能长期保持在一定范围内。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098533图44自动补油的保压回路43校直机液压缸主要参数的确定下面确定液压系统的主要参数。确定液压系统的主要参数，这里是指确定液压执行元件的工作压力和最大流量。工作压力可以根据校直机所选用的压力级来参照选取。最大流量则由执行元件速度的最大值计算出来。这两者都与执行元件的结构参数（指液压缸的有效工作面积）有关。一般的做法是先选定工作压力，求出液压缸的有效工作面积，经过验算、调整，最后确定出最大流量来。讨论了最大可控压力的问题，由于液压缸是液压系统的执行元件，在确定了液压缸的尺寸以后，根据压强和压力之间的关系，就可以知道液压系统输出的压力值，也就是在校直轴类零件过程中的载荷大小。由于压强是可控的，相应的输出压力值也是可控的。压力的选择要根据载荷的大小设备的类型而定，还应考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件的供应情况等的限制。在载荷一定的情况下，工作压力低，势必要求加大执行元件的结构尺寸，对某些设备来说，尺寸要受到限制，从材料消耗角度看也不经济；反之压力选的太高，必然提高设备成本。一般来说，对于固定的、尺寸不太受限的设备，压力可以选的低一些，行走机械、重载设备压力要选的高一些。具体选择参考表41表41按载荷选择工作压力根据轴类零件受力的特点，并结合前面的分析，可以知道，常见的校直是单弯的平面校直，且载荷作用于两支承点中间。已知校直机最大加载能力F为100KN考虑一定安全系数和余量，初选F120KN。查表可知系统的工作压力可初定为P10MA。本系统的执行元件选为单活塞杆且以无杆腔为工作腔，如图45所示。载荷/KN551010202030304050工作压力/MPA08115225334455买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098534图45校直机液压缸结构简图41021PFA式中缸的最大工作力0F缸的工作腔压力1P2缸的回油腔背压力。41DA无杆腔的有效面积有杆腔的有效面积22DD活塞直径或缸直径D活塞杆直径。缸最大工作力可按以下关系确定0FMF0式中F缸的外载荷缸的机械效率M1缸的机械损失率。查液压设计手册可知，当活塞密封圈采用O，U，X，Y型式中一种时，4，M此处取M4，则M96，由外负载F120KN，则可得125KN。将此值代入式41，0F此时回油腔背压力暂不考虑，取2P0，则有2P01A经校直机受力分析计算可得，液压缸的工作压力选为10MPA，根据表42可知D07D。表42按工作压力选取D/D工作压力/MPA50507070D/D0505506207007液压缸的工作压力、活塞杆直径缸筒内径比选取后应该确定液压缸的主要结构尺寸，买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098535包括液压缸的内径、活塞杆的直径等参数，这些参数都已经标准化、系列化。在选取时应尽量选择一些标准的、通用的尺寸，避免在生产中还要专门的设计加工。在表43、表44中列举了常用液压缸的内径、活塞杆的直径的参数，设计时可从表中查询选出合适的活塞缸内径。将0F125KN代入上式得CMDDACPF8261705410226310表43常用液压缸内径D/MM4050638090100110125140160180200220250表44活塞杆直径D/MM速比缸径/MM40506380901001101462228354550556334550607080表45活塞杆直径D/MM速比缸径/MM125140160180200220250146708090100110125140390100110125140查表选取液压缸的内径为140MM，活塞杆的直径为100MM。验算D/D100/1400071满足要求。因此本系统的液压缸的内径为140MM，活塞杆的直径为100MM。由于校直工作载荷较大，应校核活塞杆的强度。取安全系数。51NSSMPAAFLIM2371405因此活塞杆满足强度条件。同样，可以验证此时能满足活塞最小稳定速度要求。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098536下面计算在各工作阶段液压缸所需的流量其中，初定工进时最大速度。SMVSV/04/M02快退快进工进，IN/81/314413432LDQ快进快进I/6/02032SVD工进工进MIN/18/41134322LDQ快退快退确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格。首先确定泵的工作压力。考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵的工作压力为PP1式中液压泵最大工作压力P执行元件最大工作压力液压缸1进油管路的压力损失，初算时简单系统取02O5，复杂系统取MPA0515MPA，此处取05PA。则有PP11005105PA上式计算所得的P是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力。另外考虑到一定的压力储备量，并确保的寿命，因此选泵的额定压力应满足。中低压系统取小值，高压系统取大值。在此处取NPPNP6125。MAPN3103泵的流量的确定。液压泵的最大流量应为MAX1QKP式中液压泵的最大流量PQ同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值MAX如果这时溢流阀正进行工作，尚须加上溢流阀的最小溢流量23L/MIN系统泄漏系数，一般取1K1113，现取1K121K买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098537则有PQ1218842261L/MIN44本章小结本章简单介绍了行程控制校直机液压系统的工作原理和组成，并结合校直过程压力控制的特点，介绍了压力控制回路的设计，并且确定了液压缸的主要参数。通过本章的研究可知，校直机液压系统是可以实现对校直过程中的校直载荷进行控制的。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098538结论轴类零件和轴系部件是机械装置中的重要组成部分，在机械加工制造中轴心线会产生弯曲，需要通过校直工艺保证零件质量。轴类零件校直工艺理论主要研究实心轴类零件的自动校直工艺，为开发自动校直机提供理论支持。总结本文工作，可以得出以下结论。1根据弹塑性力学理论，通过构造校直过程中的平衡方程，成功地建立了轴类零件校直压力模型。可以根据初始变形量计算校直所需的载荷，通过控制校直所需的载荷，完成校直过程。2分析影响校直载荷大小的各项因素，通过数据计算，总结了各种因素对校直载荷的影响。随着初始变形量的增加，校直载荷呈现出非线性增加的趋势。校直载荷随着跨度的增大而减小，随着下压点的偏移量、轴类零件的截面半径以及零件材料的屈服极限的增加而增加。同时金属材料的强化特性对校直载荷也有影响，在精确校直过程中，应加以考虑。3对比分析校直过程中的行程控制方式和压力控制方式，可知控制校直过程中的载荷更能体现材料弹塑性力学的非线性关系，提高校直载荷的计算和控制的精度。4分析了压力控制校直机的液压系统，并且确定了液压缸的主要参数。通过液压回路设计，实现对校直过程中的校直载荷进行控制。对校直机压力模型及压力精确控制有待在今后的学习和工作实践中不断努力发展完善。本文只对压力校直理论进行了初步探讨，展望未来，并立足现有的研究，还应在以下两个方面开展研究工作，不断完善校直工艺。为了配合理论研究，验证理论研究的正确性，还需进一步开展试验研究