校直机设计

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1、需要完整说明书和图纸的请联系 QQ778672454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

2、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

3、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

4、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需要完整说明书和图纸的请联系QQ778672454统化的成果，为校直技术数字化处理打下了基础。1.2 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

5、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

6、10016 00KN 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。需要完整说明书和图纸的请联系QQ778672454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

7、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

8、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

9、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

10、型七辊式矫直机（KTC型校直机）。20世纪3040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。有小到屮1.6mm 金属丝校直机和大到屮600mm管材校直机。有速度达到3

11、00 m/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

12、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

13、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 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

14、行精密校直， 可减少加工余量， 提高制件精度和生产效率。近十年来， 德国、意大利、日本等国家发展了手动伺服控制精 密校直液压机， 其应用比较普遍， 全自动精密校直液压机也已发展 完善， 总的 发展趋势 如下：1、系列完整、品种规格齐全2、行程精度高、检测、显示手段完善、校直工件质量好3、附件齐全， 校直工艺范围扩大4、向数控化、柔性化、自动化方向发展。2.2 校直设备的 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， 直到压弯量与弹复量相等而

15、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， 在走出塑性区时弹复变直。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、转毂式校直机及平动式校直机。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城等长度并进入塑性变 形后经卸载及弹复而变直， 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 个表层的较大拉伸集权截面的拉伸变形三者不在同一事件发生， 全 断面各层纤维的弹复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

16、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是较小的。其次是按用途不同进行分类：一为校直型材的校直机， 如型材需要完整说明书和图纸的请联系QQ778672454 压力校直机，姓蔡辊式校直机及型材拉伸校直机；二为板材校直机, 如板材校直机及拉弯校直机；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、转毂校直机及 管材拉伸校直机； 五为线材校直机， 如转毂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； 七为拉铸拉坯校直机； 八 为特殊用途校直机， 如

17、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， 如二斜辊式校直机， 三斜辊式校直机及各种各样 的多斜辊式校直机等； 四为转毂校直机， 如滑动模式转毂校直机， 滚动模式转毂校直机， 斜辊式转毂校直机及复合式转毂校直机等； 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， 如机械拉弯校直机、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

18、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以进一步按具体用途、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。第三章 压力校直机3.1 压力校直机 的工作原 理压力校直机与辊式校直机同属于利用反复弯曲并逐渐减小压弯 挠度方法达到校直目的的设备。因为它是最简单的校直设备，压力 校直机的工作原理是将带有原始弯曲的工件支承在工作台的两个活 动支点之间用压头对准最弯部位进行反向压弯的。当压弯量与工件 弹复量相等时，压头撤回后工件的弯曲部位变直。如此进行，工件 各弯曲部位必将全部变直从而

19、达到校直的目的。当然凭经验设定的 压弯量很难准确的与工件的弹复量相等，所以在头一次反向压弯后 要检测弹复量与压弯量的差值即残留挠度值，用此值修正第二次压 弯量，用新压弯量进行再次反向压弯，再检测，直到校直为止。通 常靠人的感 观和经验 确定压 弯量时， 常需 3 次 以上的 修正工作 。现 代使用微机 来设定压 弯量则 只需 1-2 次修正工作，而 且速度快，质量 稳定。3.2 压力校直机 的分类早期的压力校直机都是通用型的压力机。随着校直技术的发展 考虑到校直工艺的特殊性：如行程小，不需退料，能翻钢或能换向， 支点位置可调等特点而设计出专用校直压力机。最常见的仍为曲轴 式压力校直机，参看表

20、3-1 。在其连杆与滑块之间用螺纹连接，改变 螺纹长度可以得到不同的开距，但行程固定不变。其进一步的发展 就是曲柄偏心式压力校直机。通过调节曲柄轴外的偏心套的相位角 便可改变偏心距而得到不同的行程，以满足了不同断面尺寸工件的 校直需要，提高了校直工作效率。上述两种校直压力机要具备很大 校直力时常需要庞大的结构尺寸。为了满足大型钢材的校直需要， 又不致使结构尺寸过大，而产生了大压力小行程的肘杆式校直压力 机。在大型锻件及钢坯的校直中翻钢是一道麻烦的工序，为解决不 翻钢问题而创造了卧式换向压弯式校直机。操作者根据工件原始弯 曲方向决定校直所需的反弯方向与位置。先开动辊道移送工件定好 位置，然后开动

21、齿轮齿条升降机构使小滑块升到工件的凸弯处，使 大滑块变成两个支点，第三步开动蜗轮螺母把大滑块推倒工件处并 将其压靠，第四步开动曲轴连杆机构使小滑块对工件进行压弯以达 到校直目的。工件的弯曲方向改变时小滑块与小滑块的支点与压头 作用点互换， 即原来在下面的小滑块上升， 原来在上面的大滑块下 降。如果工件原始弯曲方向为二维弯曲时， 则需另设翻钢机构。机 械传动的压力校直机经历了较长的发展过程， 在规格、结构及品种 方面都有过许多新的改进，但其基本结构仍可归纳为上述四种典型。 对压弯量的调节仍采用及种厚度不同的垫块凭操作者的经验随机的 选用垫块垫在压头与工件之间以获得所需要的压弯挠度。当然压弯 的精

22、确度不易保证， 工作效率也很低。为了提高工效和校直精度， 把液压技术应用到压力校直机上已取得成功。液压传动的压力校直 机不仅可以任意调节压下量， 还可以调节压力的大小。另外还具有 压力大、体积小、重量轻和便于控制等一系列有点。从表 2-1 中可 以看到这类校直机也有立式和卧式之分， 每种都可按压力大小分出 许多规格。液压校直机已经从普通型发展到精密型， 进而发展到程 控型 。普通型除了上述优点 外， 仍然要凭 操作者经验来决 定校直精 度。而精密型由于配备了检测仪表可以在校后跟踪检测， 再按检测 后显示的弯度改进下一次的校直压弯量， 直到合格为止。其支点可 移动， 两次压下中间不卸活不重卡，

23、效率提高， 质量有保证。但压 弯量仍为人为设定， 不够准确， 全过程都靠手工操作， 效率提高有 限。程控型压力校直机经人工上料后按程序完成装卡、检测、电脑 设定压弯量、反弯校直、旋转检测、再设定压弯量、再反弯校直、 再检测， 直到合格为止， 并自动卸料。程控压力校直机的研制成功 结束了压力校直机工作精度低、工作效率低和自动化程度低的历史 一跃而成为 高精度及 高技术 水平的校 直机 。同上述液压校直机并存的气动压力校直机具有类似的优点， 而 且动作快效率高。表3-1 压力校直机分类表机 动 压 力 校 直曲轴式曲柄偏心式肘杆式换向压弯 式（不翻钢）儒比4小撷块 齿茶液(气)动压力校直机精密型具

24、有活动支点及仪表检测程控型 微型计算机设定压弯量，按程序检测，修正定位及压弯3.3压力校直机的实例介绍3.3.1 机动压力校直机表 3-1 种 4 种机械传动压力校直机 都是已经广泛应用的校直设 备，在结构、性能、规格及型号方面存在着多样性。但在工作原理 上是基本相同的，都利用曲轴（ 或曲柄）、连杆和滑块机构把旋转运 动变成直线 运动。机 架一般 是采用 C 型开式结 构和门 形闭式结 构。 在 C 型开式 结构中 还有主轴 为简支梁 型与悬臂 梁型之 分。这些 结构 形式及规格的选择主要根据加工对象的特点（如工件的断面形状及 其尺寸大小、工件长度和重量等）、加工精度要求及产量大小等因素 来确

25、定。具体地说，c型开式结构的机架具有较大的操作空间，调节支点 距、开距、观测压弯位置、更换压弯垫块、移送工件、翻转工件、 及更换压头等工作都较方便。但机架刚性较低， 不适于大断面工件 的校直工作。C型机架的主轴基本上有简支梁结构与悬臂梁结构两 种。 前者主轴的刚度好， 轴承磨损均匀， 可以承受较大校直力；后 者加工制造及装配检修都较容易，广泛应用于中、小型压力校直机。 在大断面工件校直时需要较大工作台面， 虽然可用 C 形机架但其立 柱受到很大弯矩作用及不安全， 而门式机架具有很好的刚度， 其机 架的立柱或立板受到的是拉力作用， 强度得到很大改善。 表 3-1 种 的肘杆式校直机的机架需要承受

26、较大校直力， 故多为门式结构。 大 型液压校直机更要采用门式机架而且常常用 4 个立柱及上下横梁构 成门形结构。 机座有立式与卧式结构之分， 主要是考虑在不改变工 件移送状态下进行反弯， 如大断面而且宽高比值较大的工件。 随弯 曲而卧态移送的工件都须采用卧校方式。下面先以图 3-1 的曲柄偏心式压力式压力校直机为例来说明其 结构特点。 这台矫直机的各部结构名称可参看图下面的代号说明。 驱动系统的高速端为皮带传动， 低速端为齿轮传动。 偏心轴通过偏 心套及连接杆来带动滑块作升降运动。 偏心套与偏心轴的相对相位 可调。 当两者偏心量同向相加时滑块行程最大， 而反向相减时行程 最小。 压头下面的两个

27、支点间距可以手动调节。 在两个支点的两侧 装有移送工件的支撑棍。 在工件上某一弯曲点被校直之后支撑辊快10325118613129速抬起，操作者可以轻快的推移工件使另一个弯曲点对准压头，进 行新弯曲点的校直。图 3- 1 偏 心 式 压 力 校 直 机 1-皮带传动；2-齿轮传动；3-行程指示盘；4- 偏心调节 电动机 ； 5-导轨压板；6-滑块；7-压头；8-可移动支点 ；9-工作 台面； 10-电动机（主驱动）；11-机架；12- 移送工件的支承辊；13-操纵台3.3.2 普通液压压力校直机普通液压压力校直机已经逐步代替了一些机动压力校直机，并从 20 世纪下半叶以来发展很快。在大型材及大锻件的校 直生产中几乎 全部采用液压校直机。液 压校直机具有压力大、结构紧凑、重 量轻、 效率高、易控制、好调整等一系列优点，很适合于压力校直的工作 要求。如前所述，它也分为立式与卧式两种结构形式，现在分别介 绍如下。1、立式液压校直机 这种液压校直机在生产上应用较多，中小型立式液压校直机很普遍，其 机架多为 C 形开 式结构。 大型立式 液压校直 机比较 少见，其