轴类零件校直机设计（含三维SW模型）

轴类零件校直机设计（含三维SW模型）,零件,校直机,设计,三维,SW,模型 毕业设计开题报告1设计题目：轴类零件自动校直机2项目来源及目的意义：热处理后校直是轴杆类零件生产中的一项重要工序,校直精度是衡量校直水平的一个主要指标。高的校直精度可减少精加工余量,也会降低废品率。目前我国多数企业都是用简易压力机改造的校直机,由人工测量和校直，不仅劳动强度大而且人为因素影响校直精度的稳定性,与国外采用的自动化半自动化校直设备相比存在较大差距。近几年一些经济效益较好的国内企业都从国外引进技术先进的自动化校直设备,实现了加工设备的升级换代,付出了昂贵代价，因此设计轴类零件自动校直机具有重要意义。3. 国内外概况： 随着全球经济的不断发展，轴杆类零件在机械、汽车等行业的应用量与日俱增。在轴类零件的加工过程中，校直是必不可少的一道工序。以往校直普遍采用简易型的压力机，经人工测量和修正再经检查人员检验。工序复杂、劳动强度大、校直精度不高，操作者的技术熟练程度对生产效率和产品质量都有很大影响。随着整体工业水平的提高以及轴类品种多样化、产量的增加、质量精度要求的不断提高，自动校直这种先进的生产制造工艺应运而生，为适应轴类生产的自动化、高效率、高精度及流水作业等要求，自动轴类校直机成为工件热后校直不可缺少的关键设备。自动轴类校直机实现了轴的自动旋转测量和自动校直。在工业发达国家由于劳动成本高。在热后校直工序主要采用自动校直设备。这不仅提高生产效率和质量精度而且也直接避免人为因素对产品质量的影响。因此国外发达国家有一些专门的校直机制造和研究机构。 如德国的MAE公司、意大利的GA LDABINI公司、日木的国际计测器株式会社等。这些厂家生产的校直机己经有较高的技术水平。主要表现在自动化、智能化、测量精度高、生产节拍快等方面。我国最早应用自动轴类校直机主要依赖国外进口.但是进口自动校直机的价格昂贵.维护费用高.往往令许多企业望而止步.严重束缚这些企业产品工艺水平的提高和生产规模的扩大。上世纪90年代.长春试验机研究所与日木国际计测器株式会社合作生产了ASC系列C型自动校直机。2003年.长春试验机研究所通过对引进技术的消化吸收和转化.博采国外众家之长.并且在国家专项资金资助下.开发出具有自主知识产权、集自动化、智能化、高效率、多功能基于一体的ASC-系列的自动轴类校直机。该校直机采用液压式多点屈服校直.在结构上分为C型校直机和门型校直机两大系列。在校直原理、测试方法、人机交互提示、中文界而操作、随机电图文帮助等方而作了大量改进和完善。测控系统采用彩色液晶显示的工控机.人机界而友好.灵活开放的参数设置为用户的多品种、多规格轴类生产提供极大的方便。4课题研究的基本内容：本次设计只进行轴类零件自动校直机的部分设计任务。主要完成总体结构的设计，完成从动回转中心结构设计和测试系统。5课题基本原理和组成：图1 校直原理示意图1.主动回转中心 2.固定支撑 3.工件 4.冲头5.可动支撑 6.从动回转中心校直机的结构如图1所示。主动回转中心和从动回转中心的顶尖将工件夹持后,顶尖由调速电机驱动旋转,通过工件传递到从动回转中心顶尖。同时，与可动支撑相联的测量装置检测工件表面的全跳动量(TIR),从动回转中心的光电编码器检测工件表面的全跳动量方向。计算机根据这些数据判断工件最大弯曲位置和方向,发出指令使工件最大弯曲点朝上时工件停止转动,并结合TIR幅值及设定的参数计算修正量,实现对工件的精密校直修正。工件的夹持与放松、可动支撑位的选择、工作台的移动以及冲头的快慢速进给等动作均由PLC实现控制管理。测量结构：工件的准确定位与测量是保证校直机精度的关键。当工件旋转测量时,顶尖和工件是一起旋转的,测量传感器所检测的工件表面跳动值是相对于工件两端顶尖孔的跳动量。因此,顶尖的旋转跳动精度要求很高,一般5Lm,这样才能保证测量的重复精度。工件旋转时,其表面的跳动变化由与其长时接触的测量挺杆通过机械放大器传递给测量传感器,该传感器带小信号放大器可将信号初步放大以避免信号传输干扰,所有测量点的检测信号及光电编码器信号都传送到计算机中,由计算机完成数据采集、处理和判断。对于齿轮轴工件,如果齿轮部位节圆有校直精度要求时,可将测量挺杆换成标准齿轮,同样也可实现对齿轮工件的精密校直修正。液压回路：校直机的液压系统是校直修正的动力源,控制回路。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。6课题研究的步骤和时间分配2007.3.264.6 调研及调研报告，查阅文献，科技译文，开题报告；4.94.20 总体方案设计；4.235.11 回转中心设计与计算；5.146.1 测控部分设计；6.46.23 完成所有机械图；6.25629 撰写设计说明书；7.27.6 评审、答辩7课题研究的成果形式 设计说明书1份；机械装配图及关键零件图；液压回路图；电路控制图。共 3 页 第 3 页轴类零件自动校直机摘要 本文概述了自动校直机的应用与其在国内发展过程，重点叙述自动校直机的工作原理、系统组成以及各部分的功能。在轴杆类零件生产过程中，热处理后校直是一道关键工序。在零件的校直过程中，应用自动校直机实现测控和校直的自动切换和处理。集大功率的液压机和高自动化的控制机构于一体，这样，既提高了零件加工的生产效率，又保证了产品质量。关键词 自动校直机 测控 液压Full Automatic Shaft Straightening MachineAbstract This article mainly summarizes the using and the developing process of automatic shaft straightener in domestic. And then, it summarizes the working principle and the functions of automatic shaft straightener. It gives a forecast of the development orientation of automatic shaft straightener.Straightening of the shaft after heat treatment is a key process. Applying automatic straightener to bring about automatic change over and processing of measurement and straightening in the course of parts straightening is presented. This can make it possible to combine large power hydraulic press and highly automated control mechanism integrated. Thus, not only production rate of parts processing is raised, but also quality of product guaranteed.Keywords Automatic straightener Control Hydraulic pressure第 1 页目 录第一章 校直工艺概述11.1 校直与校直技术11.1.1 校直概念及其分类11.1.2 校直技术概述21.2 轴类零件校直理论和校直设备现状21.2.1 轴类零件校直工艺及其理论研究现状31.2.2 校直机的种类及其发展概况41.3论文主要研究内容8第二章 轴类零件校直基础理论92.1 单点下压反弯校直力学原理92.1.1 反弯校直力学模型92.1.2 校直工艺的弹塑性理论102.2 基于载荷的校直量计算122.2.1 力学模型122.2.2 载荷计算132.3 基于校直行程的校直理论142.3.1 力学模型142.3.2 校直行程计算152.4 本章小结15第三章 机械结构设计173.1 自动校直机的工作原理173.2 工件的定位与检测元件设计173.3 校直机构驱动元件的选择193.4 本章小结20第四章 自动校直机液压系统设计214.1 液压校直机的工作过程214.2 校直机液压系统的组成214.3 校直机液压系统的行程控制和压力控制234.4 校直机液压缸主要参数的确定234.5 本章小结26第五章 校直机检测系统275.1 测量原理分析275.2 系统硬件设计285.3 误差分析285.4 本章小结29第六章 总结与展望306.1 论文总结306.1.1 校直理论方面306.1.2 弯曲变形检测技术方面306.2 工作展望31参考文献32致 谢34第 i 页第一章 校直工艺概述随着全球经济的不断发展，机械、汽车等行业发展迅速。汽车工业的发展带动了以加工汽车轴类零件企业的发展，年产量急剧上升，并进入了大规模生产的行列。目前国内多数企业采用YH1040液压压装机提供校直力，由人工手动检测定位并控制液压机进行轴的校直，校直效率低下，校直质量不稳定，提高校直精度和校直效率成为提高企业生产效率的关键。采用自动校直设备或对现有液压校直机进行自动化改造，是提高液压校直机校直效率和精度的重要措施。在校直理论方面，国内外科研人员进行了大量的研究工作，并取得了众多成果，在此基础上开发出了全自动精密校直液压机产品。由于在全自动精密校直液压的设计过程中所依据的数学模型是建立在光轴校直基础之上的，应用于形状复杂的轴类零件校直时，存在着一定的误差，因此在实际工作中，使用全自动校直机进行轴类零件的校直还末达到人们期望的程度。1.1 校直与校直技术1.1.1 校直概念及其分类校直是消除材料或零件的弯曲、翘曲、扭曲等缺陷的机械加工方法1。从加工形式上分，校直有手工校直和机械校直两大类。手工校直是用手工工具在铁砧、虎钳或专用平台上进行的，由人力借助简单机械完成校直操作，适用于单件小批量的小型零件校直加工。机械校直是在校直机、压力机或专用校直机械上进行的，由校直机械提供校直动力。按校直机的自动化程度，机械校直机又分为人工操作、半自动和全自动等种类，适用于中、大批量零件的校直加工。按校直原理，校直又分为塑性变形校直和火焰校直(矫形)。依靠塑性变形实现校直的校直方法有拉伸校直、滚压校直和压力反弯校直等。对于屈服应力较小的低碳钢线材和有色金属型材，一般采用拉伸校直；对于槽钢、角钢、工字钢和圆钢等高强度型钢材料，多采用滚压校直；对于精度要求较高的半成品或使用过程中发生变形的棒状轴类零件，普遍采用压力反弯校直。火焰校直(矫形)适用于精度要求较低、尺寸较大的板材矫形和柱状零件校直。对于绝大多数轴类零件，热处理前后工序间的加工余量为0.20.5mm，而热处理变形量也在同样的数量范围之内，对于重要的轴类零件，在上艺设计中要求100%校直。校直之后，还要进行各种精加工工序。1.1.2 校直技术概述随着科学技术的发展，校直技术经历了手工校直、机械校直、半自动校直和自动校直的发展历程。由于不同企业的技术水平和生产规模不同，各种校直方法共同存在，在同一企业中也同时采用不同的校直方法用于不同零件的校直，以追求生产效率和经济效益的最大化。用手工工具在铁砧、虎钳或专用平台上主要通过人力进行的手工校直，在企业中已经大部分淘汰，但对于汽车变速箱中的具有细长结构的输出轴，即使生产规模达到十几万件中型齿轮企业，仍然广泛采用手工锤击校直工艺，这种校直方法的校直效率和校直精度完全取决于操作工人的感觉和经验。经过比较，对于结构和变形均复杂的轴类零件，虽然人工校直的校直精度不稳定，但是一个经验丰富、技能娴熟的技术工人校直某些轴类零件的工作效率，能够和一台先进的全自动校直机相差无几。正是这一原因，自动校直机在我国的应用并不普及。但是随着生产规模的不断扩大，以及用户对产品质量的要求不断提高，高效率和高质量稳定性的全自动校直机开始受到重视。尤其是在汽车工业高度发达的日本、欧美等国家，从几十年前就着手于校直理论和自动校直设备的研究与开发，并在世界范围内取得领先优势。我国也继西方国家之后进行了这方面的研究开发，并在理论研究和实际应用方面取得了许多成果。在工程实践中，我国培养了大批技术精湛的优秀技术工人，加上我国工人工资低廉，企业决策者更倾向于对现有设备进行改造，充分发挥现有设备和技术工人的优势。因此，我国多数汽车变速箱制造企业在适应用户需求增长的设备更新改造环节中，采取引进半自动设备和改造现有设备的策略。即使汽车工业高度发达的口本汽车公司，在轴类零件校直的工艺环节，在先进的自动化设备和有人工操作的半自动化设备之间，也更倾向于后者。实际上还是校直理论的不够成熟而导致的效率问题，以及全白动校直机的价格问题制约着全自动校直设备应用6。1.2 轴类零件校直理论和校直设备现状 轴是众多机械设备的重要零件，轴的制造精度直接影响到机械运行的平稳性，进而影响部件或整个机械设备的工作精度、能量消耗和寿命。据不完全统计，我国年产轴类零件约10亿件左右，需要经过校直上艺的约占70%7。目前绝大多数企业仍采用手工校直方法实施校直工艺，校直质量完全依靠工人的经验，生产效率低，劳动强度大。用传统的手工校直方法已不能满足生产需要，迫切需要自动校直设各替代手上校直。我国只有少数大型汽车制造企业引了进国外自动校直设备，但其制造的核心技术仍未完全掌握。大多数中小型机械加工企业由于经费原因，更希望拥有具有国内自主知识产权的自动校直设备。为改变这一现状，我国科研人员正在深入研究校直理论，并在此基础上开发了多种拥有自主知识产权的自动校直设备，为改进校直工艺技术水平做出了贡献。1.2.1 轴类零件校直工艺及其理论研究现状轴类零件校直工艺理论是校直工艺理论研究中的分支，对于特定企业，其轴类零件具有尺寸、形状以及精度相对稳定均衡的特点。一般情况下，轴类零件较其它零件或材料的校直有批量大、精度高等特点。轴类零件校直工艺理论是以实心圆柱轴为主要研究对象，应用现有的弹塑性理论，在总结传统手工校直工艺方法的基础上发展起来的。通过科研人员的多年努力，逐步建立了适合自动校直设备设计及制造的数学模型，总结分析了影响轴类零件校直精度和校直效率的各种因素，逐步完善和优化了轴类零件校直工艺数学模型。目前，国内对钢材多辊式校直理论研究已经日趋成熟，而对单点压力反弯校直理论的研究还处于探索阶段，现有的数学模型和理论公式一般建立在较多的基本假设下，对于实际应用有一定的指导意义，而直接应用于校直参数的计算尚有较大误差。在现有文献中，典型的校直理论有如下几种。基于弯曲变形初始曲率的反弯校直理论67。该理论基于传统的弹塑性理论，并作了如下假设: l 金属材料连续均匀，且各项同性。l 零件弯曲符合伯努力平面假说。l 假定弯曲过程中中性轴偏离很小，计算中可忽略。该理论在已知初始弯曲曲率的前提下，以校直过程中截面的弹区比和塑弯比之间的对应关系为基础，建立了反弯挠度和曲率之问的关系方程，据此可以求出满足校直要求的反弯挠度。该理论采用弹塑性理论方法解决校直量的计算问题，虽然具有一定的理论意义。但由于该理论的前提是已知弯曲零件各截面的初始曲率，而初始曲率的检测确定有一定的难度，需要根据检测数据通过数值算法拟合实现，在实用中计算难度大准确性差。而且，轴类零件的弯曲变形复杂性，很难找到一种合适算法适用于各种零件的曲率计算。因此实用中不能保证校直精度，难以在校直实践中应用。文献4从应用角度，依据大量实验研究和数值计算，经典算法中导致校直误差的几种原因，总结出弹复量的非线性曲线，结合实验中轴类零件的金属力学性能，提出了修正校直工艺行程计算方法。此文献提出的修正校直工艺行程算法进一步提高了校直精确性，并考虑到曲率的测量困难，建立了下压量和力矩、初始弯曲变形间的联系，使得自动校直设备控制设计得以实现。但基于行程的校直算法以检测到的校直行程作为反馈信号，校直系统的各种随机误差将严重影响校直效果。文献1112提出了基于最大变形量的校直参数算法，算法简单，但计算误差大，校直循环次数多，不过用于半自动校直有较大的指导意义，更方便于实际应用。以上文献所提出的算法都是基于轴类零件仅有一个弯曲的情况，对多弯曲情况的轴类零件校直问题没有加以讨论。实际上，轴类零件弯曲情况多种多样，校直过程还可能带来新的非期望变形，要消除一点处的弯曲，在多数情况下需要通过多次反复校直才能完成，在复杂弯曲的情况下更是如此。因此，关于校直理论还有很多问题有待于研究解决。1.2.2 校直机的种类及其发展概况现有校直机主要有“门”型和“C”型两种结构，其结构如图1-1、图1-2所示。图11 “门”型校直机结构示意图1、机架 2、横梁 3、液压压头 4、工件 5、砧铁（支承）6、工作台7、支架图12 “C”型校直机结构示意图1、机架 2、液压压头 3、工件 4、支架 5、工作台C型校直机是开式框架结构。具有结构简单、制造加工容易、但主机刚性差。只是对超长的轴杆类工件适应性好等特点。一般多用于超长工件的人工上下料操作的半自动校直机；门型校直机是封闭式框架结构.具有外观匀称、结构紧凑、主机刚性好、，占地面积小、易于上线安装于自动流水线等特点，选用自动上下料机构即可实现全自动校直。在工作方式上C型校直机采用压头机构位置固定，通过电机驱动齿轮齿条机构控制移动工作台的方式来切换工件轴向校直点；而门型校直机是采用工作台固定，通过电机驱动滚珠丝杠副控制移动压头机构的方式来切换工件轴向校直点。由于C型校直机移动工作台机构质量较大，系统惯量大，因而控制不灵敏，动作灵活性差，切换工件轴向校直点时定位不稳定；而门型校直机移动压头机构质量较小，系统惯量小，因而控制更灵敏，动作更灵活，切换工件轴向校直点时定位稳定性和自锁性均好。因此，门型校直机的结构较C型校直机更合理，工作性能更稳定，精度更好、效率更高。校直机的工作台上定位和支承部件采用快换式设计，以适应各种类型的工件的同机更换与调整，同时一也方便了易损零部件的维修与更换，更有利于用户对新产品零部件校直工序的切换与扩展。机械系统关键部件采用日木THK、台湾NINWN,德国ROHM等世界著名公司的产品，校直机运行精度保持性能长久。 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。合肥工业人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。如图13所示。图13 Y41系列中柱校正压装机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、半自动一种模型，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ASC-II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而、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。如图14。图14 ASC-II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1-100t，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100-2000 kN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ADS2.5RH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。MULLERWEINGARTEN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(100-1000 kN )。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，如意人利的GAL, DABINI公司，美国的TAA TRANDING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，增强市场竟争力等都具有广阔的前景。1.3论文主要研究内容毕业设计（论文）的内容：本次设计只进行轴类零件自动校直机的部份设计任务。主要完成总体结构的设计，完成从动回转中心结构设计和测控系统。本文主要工作有以下几个方面:1） 在分析己有文献的基础上，论述轴类零件在校直过程中的应力、应变等参量变化规律。2） 对工作台进行整体设计。3） 完成测控部份的设计。4） 完成从动部分的设计，工件驱动部分等。第二章 轴类零件校直基础理论目前应用于校直机控制的校直参数计算方法有载荷计算法法和行程计算法两类，两种算法均来自于手工校直实践，是对工人手工校直控制经验的总结和理论分析。技术工人在使用液压机进行的校直操作中，一部分工人依据测量结果和特定轴的校直经验，在支撑点相对稳定的前提下，控制校直压头的液压压力达到反弯校直的目的，另一部分工人针对测量出的变形量控制液压压头的有效行程达到反弯校直的目的。目前推出的自动校直机也同样有两大类控制算法，即最大变形压校载荷算法和最大变形校直行程算法。2.1 单点下压反弯校直力学原理单点下压反弯校直是轴类零件校直的主要形式，文献45对此做了大量的工作。其主要结论为校直工艺参数的计算提供了理论基础，解决了有限支点和固定压点情况下校直时存在的问题。2.1.1 反弯校直力学模型反弯校直反弯校直工艺均采用两支点单一压校点的校直力一法，校直过程的弯曲变形符合材料力学原理，反弯校直工艺的校直力学模型可采用材料力学中简支梁模型。材料力学中关于简支梁中点挠度公式的讨论是解决压点、支点组合问题的主要依据。轴的反弯校直力学模型如图2-1所示。图21 轴的反弯校直力学模型建立如图所示的XOY坐标系，压点距两支点的距离分别为a、b、l为支点间的距离。当压校载荷为p时在x点处的挠度y可由下式计算11:式中: （2-2） 显然当a=b时，校直过程中的最大挠度点在中点，当ab时，最大挠度点在式2-1的极值点处。对式2-1两端积分有: （2-3）求极值点，可得: （2-4）当集中力P无限接近右端支点时，即b接近0，可以忽略不计。所以有: （2-5）式2-5说明即使在压点极端靠近右支点时，发生最大挠度的截面仍然在中点附近。虽然公式2-12-5讨论的是材料的弹性变形，但由以下分析可知，在校直过程中支撑点的布置将决定最大变形处的位置，压校点的位置仅影响校直载荷的大小，对于变形点影响不大，这一结论对于轴校直具有重要意义。因为校直轴时，校直压校点和支撑点是由轴结构决定的，支点组合是有限的，因此设计自动校直机时必须考虑到这些因素，要进行校直载荷(或校直行程)的修正。以上讨论的是光轴单一弯曲的弹性变形情况，事实上轴的变形应当是空间曲线，实现校直功能的是残余的塑性变形；轴也不是光轴，存在多个轴肩的阶梯轴，由于轴肩的存在，公式2-1中的I是变化的，由于材料和热处理的差异，E也是变化的，因此工程计算中直接使用公式2-1有很大难度。2.1.2 校直工艺的弹塑性理论反弯校直的目的是使轴类零件产生不可回复的塑性变形。在公式2-1中，当反弯校直载荷P超过一定限度后，零件将在局部范围产生一定塑性变形，如果在卸载后残留下的塑性变形值和零件初始弯曲变形值相当，且方向相反，零件即能被校直5。校直实践中，一般通过控制校直量来现零件的预期局部变形。校直量的控制主要有校直载荷控制和校直行程控制两大类。工人在手工校直时，不管是控制校直行程还是控制校直载荷，凭借的都是校直经验。对一批具有相同初始弯曲变形特点的轴类零件，如果校直压点和支点组合是固定的，操作者可根据经验将可能出现的初始弯曲变形值划分成几个区域。控制校直行程时，在校直机立柱上标定相应的校直行程记号，以后的校直中，就以此为依据控制滑块行程进行校直；控制校直载荷时，在压力表上同样标明相应的记号，以此控制校直载荷。多年的校直实践表明，上述两种方法对单弧度弯曲轴类零件校直是有效可行的。经验法为理论上建立行程控制校直量计算方法提供了实践基础，但这两种方一法对复杂弯曲变形轴类零件的校直，存在效率的和废品率高的缺陷，主要原因是材料在多次校直变形后，材料的参数己变化，不再符合以前的经验。图22 单点下压反弯校直示意图经典弹塑性理论是基于曲率变化的1，该理论依据曲率变化研究校直过程的弹塑性变形问题，其基本原理如下。在图2-1中的压校点A附近取一微小弧段AB ,考察这一微小弧段在校直过程中的弹塑性变性情况。设A点初始曲率半径为0,AB对应的角度0，则由弧长公式得相应的曲率Ko为: （2-6）整个压校过程可以简化为三个特殊状态:初始状态，初始曲率Ko（Yo)；压校极限状态，极限曲率Ke(Ye)；卸荷后保留了塑性变形的终了状态，最终曲率K（Y）。这一过程如图2-2所示。在图2-2中，若设总弯曲曲率为Kt(Yt)，塑性变形曲率为Ks(Ys)，则它们与初始曲率Ko(Yo).弯曲后曲率Ke(Ye)、最终曲率K(Y)均的相互关系为: (2-7) (2-8)反弯校直要求校直后残留变形和初始弯曲变形相等，即K=0, Ks=Ko时可实现校直。依据文献12，圆柱光轴弹塑性变形时，x截面处(如图2-1)所需要的内弯矩为: (2-9)其中： 弹曲比，Ks/Kt 屈服极限 R光轴半径实践证明上述计算方法中存在误差，存在误差的可能原因有:（1）弹复量是外载的非线性函数。(2)零件的校直过程处于复杂应力状态下，不是简单的拉伸过程，直接表现为弹性模量E值与单向拉伸时相差很大，影响校直精度。(3)校直过程对加载方向是敏感的。(4)支点定位可能使零件产生弯扭组合变形。2.2 基于载荷的校直量计算由于液压压装机使用一只压力表显示主液压缸内的液压油压强，工人可以依据经验判断特定齿轮轴支撑和压点组合下，不同变形量对应的校直载荷。在自动校直机设计中，也可以比较方便的使用压力传感器识别这一输出量，基于载荷的校直量计算理论符合校直机半自动改造设计的要求。研究校直载荷和弯曲变形间的关系，对于指导校直工艺具有重要意义。2.2.1 力学模型对于光轴建立图2-2所示的坐标系。有塑性变形的横截面的应力分布情况图23 受集中载荷的光轴简支梁示意图图24截面弹塑性应力如图2-4所示。依据弯曲梁的基本假设，梁弯曲受力弯曲后各个截面弯曲挠度为:W=W(x), 在弹性限度内轴向应变为: , 轴向应力为:当集中载荷达到某一数值时，最大载荷点ZR处同时开始屈服，屈服区间为(-R，-)和(, R)。不同截面上不同，=（x）, 发生塑像变形不同截面上的应力分布为: (2-10) （2-11）在上式中，当 =R时，可得到弹性极限弯矩Ms: (2-12)2.2.2 载荷计算在图2-3中，若P作用于中点，则在梁上产生的最大弯矩为: (2-13)假设轴开始发生塑性变形的载荷为Ps，由式(2-12)和(2-13)可得: (2-14)其他截面上同样发生塑性变形时，对应的弯矩为: (2-15)式（2-15）与（2-9）比较有： （2-16）虽然困难，但理论上压校过程中的各种状态下轴的曲率是可测的，因此在设计开发校直机测控与数据处理系统时，可以通过程序方法计算出压校载荷，并不断修正校直参数。这与手下校直过程中，工人观测校直液压系统压力的过程和原理是相同的。2.3 基于校直行程的校直理论在2.2中论述的校直理论中，总弯曲曲率Kt、塑性变形曲率为Ks、初始曲率Ko、弯曲后曲率Ke。和最终曲率K在实际操作中是难以测量的，而且载荷(压力)控制难度大，基于载荷的校直理论实用性差。相对而言，位移量Y、 Ye、 Yo、 Yt、Ys的测量则容易得多，且易于实现自动控制，所以在自动校直机设计时，引入了基于行程的校直理论。文献14对基于行程的校直理论进行了深入研究。这些文献认为，建立变形量和校直行程的关系，即符合人工校直的人为习惯，也便于半自动和全自动校直的校直参数控制。2.3.1 力学模型基于行程的校直理论的出发点是不考虑校直载荷P的大小，仅依据被校轴的具体情况确定初始变形Yo和校直行程Y的关系。其力学模型见图2-5。图25校直行程计算力学模型校直行程计算力学模型与载荷计算力学模型相同，只是校直过程中校直参数的控制策略不同。在校直过程中先检测初始变形Yo,，通过程序针对具体的轴建立数学模型，计算出校直行程Y。在校直过程中，位移传感器随时检测压头有效行程，一旦达到计算行程Y，则认为校直结束。再次检测不满足校直精度要求时，再次计算行程Y并再次校直，直至达到精度要求。2.3.2 校直行程计算轴校直过程是弯曲部位的微小弹塑性形变过程，这是一个非线性变形过程。建立基于行程控制的校直计算方法的理论基础同样是弹塑性力学理论，校直过程的力学模型与图2-1相同。文献411提出了弹塑性变形量与载荷之间的关系公式: (2-17)式中:其中:P 压点处的集中力E 杨氏弹性模量I 截面惯矩Ms极限弹性弯矩Yo初始弯曲变形n 由实验确定，可取6.03如果涉及的是阶梯轴，需要进行修正。修正后的校直行程计算公式如下32 （2-18）式中A和可以由实验确定，一般情况下可取:A=1.06,=1.36。2.4 本章小结1） 轴类零件校直依据的是弹塑性理论，经典弹塑性理论是建立在几个基本假设之上的。实际校直操作中，基于经典理论推倒出的数学模型有一定的误差，需要校正。2） 实际应用中有两种校直理论，基于载荷的控制的校直理论和基于行程控制的校直理论。两种理论都由经典弹塑性理论推导而来，但由于材质变化、支点组合和校直强化等多种原因，实际应用中均存在一定误差。两种理论还不够成熟，有待于进一步的发展完善。3） 由于自动控制方便，全自动校直机多数采用行程控制；对于液压系统来说，控制校直行程更为简单方便，人工控制时更为直观和易于实现，因此手工校直和半自动校直时，控制校直行程更为实际和易于实现。第三章 机械结构设计3.1 自动校直机的工作原理本论文设计的自动校直机采用压点式校直原理，由左右两个V型块作为支点，加载机构驱动压头对待校轴进行加压，使待校轴发生弹塑性变形消除待校轴的弯曲变形而实现校直。图3-1校直原理示意图1. 工件主动驱动支撑组件2. 支架3. v型块及导轨4. 数字千分表5.待校轴6.液压冲头7.可动支承8.从动回转及支承组件9.工作台当待校轴放入V型块后，气缸运动推动从动回转中心将待校轴顶紧，然后由步进电机带动待校轴转动，每旋转一个分度，数字千分表检测待校轴该位置的跳动度并通过RS-232串行总线传送给单片机系统进行处理。经过对待校轴进行试验发现，96%以上的待校轴的为弓型变形，只需在待校轴上找出合适的位置实施单点校直即可达到要求。3.2 工件的定位与检测元件设计工件的准确定位与检测是保证校直机精度的基础。图4.1中所示的主动回转中心和从动回转中心为安装有精密轴承的顶针构成。当待校轴放入V型块后，气缸推动从动回转中心使主、从回转中心的顶针将待校轴夹持并顶紧。步进电机运动通过主动回转中心带动待校轴一起旋转，旋转一周的过程中，数字千分表检测出跳动度值，并由步进电机步数记录相应的相位，根据检测结果判断待校轴的最大弯曲量及其位置。当工件旋转测量时，主、从回转中心的轴线为测量基准，顶针和工件一起旋转，数字千分表所检测的工件表面跳动度值是相对于工件两端顶针孔连线的跳动量，因此对顶针的旋转跳动精度要求很高，这样才能保证测量的重复精度。本文对待校轴跳动度的测量，没有采用位移传感器和角度传感器组合的方式，而是采用由桂林市精达数字产品有限责任公司生产的电子数显千分表(下文称“数字千分表”)进行检测，如图3-2所示，其量程为012mm，分辨率为0.001mm 。图3-2数字表分表与传统的位移传感器和角度传感器组合的测量方式相比，采用数字千分表大大简化了系统的硬件结构和数据处理过程，单片机的串口通过RS-232总线直接与数字千分表进行通信，读取数字千分表采样的跳动度数据，千分表完成数据采集和转换处理，而且数字千分表精度可达0.001 mm，完全能够满足检测条件。加载过程中，校直行程采用千分表进行动态监控，根据千分表当前检测的跳动度值和初始值的差作为校直行程。与传统的通过控制驱动元件运动而控制行程的方式相比，通过千分表数据变化实时控制步进电机运动而控制校直行程的方法有效地避免了由于传动机构引起的误差。为了增大校直机的校直范围，使校直机在一定范围内能满足不同规格的待校轴的校直要求，设计过程中将v型块设计成易于更换的模块，针对不同规格的待校轴设计不同规格的v型块;v型块支座和千分表支座的位置可以根据需要在底板上沿待校轴的方向进行调整，以满足不同长度的轴的校直。表31 MS-1型称重力传感器及主要技术参数量程(kg)2.5103灵敏度(mV/V)2.000.01输入电阻()38510输出电阻()3503供桥电压(V)10在两个V型块支座下方分别安装一个称重力传感器，实现对施加在待校轴上的载荷的检测。本论文中采用的传感器为杭州南洋传感器有限公司生产的MS-1型称重力传感器，主要技术参数如表31所示。该传感器采用钢制“S”型结构，具有输出特性好、结构紧凑、安装方便等优点。3.3 校直机构驱动元件的选择步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的控制元件。在非超载(或称非失步)的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。由于步进电机具有体积小、力矩大、低速平稳高速性好且易于控制等特点，因此步进电机在速度、位置等控制领域使用非常普遍。滚珠丝杠传动系统是一个以滚珠作为滚动媒介的滚动螺旋传动体系。滚珠丝杠传动系统的传动效率高达90%-98%，为传统的滑动丝杠系统的24倍，且能以较小的扭矩得到较大的推力，亦可由直线运动转为旋转运动(运动可逆)。滚珠丝杠传动系统为点接触滚动运动，工作中摩擦阻力小、灵敏度高、启动时无颤动、低速时无爬行现象，因此可精密地控制微量进给。此外滚珠丝杠还具有高精度、高耐用性、同步性好、高可靠性等优点。采用滚珠丝杠传动系统作为传动体系是非常理想的选择。本论文中选用的滚珠丝杠为：公称直径为25mm;导程6mm。根据丝杠理论容许轴向载荷计算公式 （3-1）其中：Fk丝杠理论容许轴向载荷(N);d2丝杠螺纹底径(mm)本论文中选用的丝杠d2=23mm;支承系数，本系统丝杠采用固定一自由得安装方式，-2.6; 轴承与螺母间的距离(mm), =32mm;由以上参数计算得Fk=266104N, 为了使用的安全性，丝杠工作容许轴向载荷应为丝杠理论容许轴向载荷的50%,则丝杠工作容许轴向载荷,因此所采用的丝杠能满足校直要求。3.4 本章小结本章根据前几章的理论为自动校直机的设计提供了基础。在理论分析的基础上，结合校直工艺流程与要求，设计了自动校直机的总体结构方案，完成了自动校直机的机械结构设计，主要包括检测与定位系统设计、驱动元件选择等。第四章 自动校直机液压系统设计4.1 液压校直机的工作过程当被校直轴类零件上台以后，校直机启动校直过程。先由传感器检测出轴类零件的弯曲情况，检测数据交由控制系统加工处理，然后由控制系统控制各电机的动作，完成校直过程。即先由电机驱动导轮使零件的最大弯曲处竖直向上，再由电机驱动压力机小车将压头移到零件最大弯曲处，然后压头压下完成第一次校直过程。完成第一次校直过程后，进行检测。如果检测结果显示轴类零件的弯曲情况在允许范围内，停机，完成本次校直工作；如果检测结果显示校直后的轴类零件不合格，则重复以上的校直工作，直到轴类零件的弯曲在允许范围内。液压校直机的工作过程可用框图4-1表示。图4-1液压校直机工作过程框图4.2 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42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此。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。图4-2校直机液压系统控制回路图图4-3 校直机的工作循环4.3 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4-3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，应用较多的是电磁换向阀的换向回路。行程控制回路利用工作部件到达一定位置时，发出讯号来控制液压缸的先后动作顺序，它可以利用行程开关、行程阀来实现。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。4.4 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人流量。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而积)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而积，经过验算、调整，最后确定出最大流量来。文献39，讨论了最大可控压力的问题，由十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。下面以一个实际的例子来说明液压缸的设计过程。根据轴类零件受力的特点，并结合前而的分析，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。以某试验机研究所生产的校直机为例，由文献15可知最大加载能力F为400kN考虑一定安全系数和余量，初选F = 450kN。查液压设计手册中液压机压力级的参考值，可初定为P =16MPa.本系统的执行元件为单活塞杆液压缸，且以无杆腔为工作腔，如图4-4所示。图4-4 校直机液压缸结构简图则有: （4-1）式中：缸的最大工作力；缸的工作腔压力；缸的回油腔背压力；无杆腔的有效面积；有杆腔的有效面积；活塞直径或缸直径；活塞杆直径。缸最大工作力可按以下关系确定式中： 缸的外载荷；缸的机械效率；缸的机械损失率。查液压设计手册可知，当活塞密封圈采用0,U,X,Y型式中一种时，4%，此处取= 4%，则=96%，由外负载F = 450kN，则可得469kN。将此值代入式(4-1)，此时回油腔背压力暂不考虑，取0，则有： 将469kN代入上式得：根据液压缸内径和活塞杆外径的尺寸系列，将这此直径圆整为标准值。GB/T2348-80 由于校直工作载荷较大，应校核活塞杆的强度。取安全系数。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。下而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。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：式中： 液压泵最大工作压力； 执行元件最大工作压力(液压缸)；进油管路的压力损失，初算时简单系统取0.20.5MPa, 复杂系统取0.5-1.5MPa，此处取O.5MPa。则有: 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，并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力P应满足(1.25-1.6) 。中低压系统取小值，高压系统取大值。在此处取。泵的流量的确定。液压泵的最大流量应为：式中： 液压泵的最大流量； 同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。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1.11.3，现取1.2则有： 1.238.446.08L/min4.5 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。第五章 校直机检测系统5.1 测量原理分析检测方法可分为直接测量法和间接测量法。绝对测量法和相对测量法。接触与非接触式测量一点与多点测量等。通过分析比较.选用一点式接触相对测量法如图5.1所示。图5-2 测量原理示意图被测工件由两端顶尖孔用顶尖支承着。尾架和主轴箱固定在仪器底座上。主轴箱内有可调电机经齿轮减速器使轴以适当的速度回转。5路电感式位移传感器分布在轴的被测截面上。旋转编码器经联轴器与电机主轴相连由此测得旋转角度。测量前先用标准件(半径为R o)对零，计算机记下R0j(j= 15)，工件旋转一周，等间隔采样N点，由电感传感器测得Rij(i= 1N, j= 15)，可得各点半径Rij=R0j+Rij，角位移由旋转编码器和智能计数器读数获得ij;(i= 1Nj= 1 5)。各截面最小二乘圆圆心坐标为：两端点圆心连线作为理想直线，其直线方程为：其中各截面拟合圆心到理想轴线的距离j为： （j15）找出最大j及其相应j值，即得最大弯曲量和其段号。5.2 系统硬件设计系统硬件结构如图2，其主控部分由8031单片机外接2764以及可编程并行I/O接口芯片8255，8032等构成，主要任务是完成轴件不直度的数据采集和控制量输出。轴的旋转及定位系统的执行部件为S四台三相步进电机(110B003)，电机的步距角为，采用三相六拍方式进行控制。图5-2 校直机检测与控制系统组成压头驱动采用电液伺服技术实现。5.3 误差分析本检测系统的主要测量误差因素有如下几项。1.传感器与测量电路误差 本系统采用中原量仪厂生产的DGC-8ZG差动电感式传感器及其测量电路，误差为：lum 。 2.数据采集系统误差 本系统采用研华公司生产的数据采集系统，误差为：0.5um。 3.定位误差 设计要求头、尾架顶尖中心的不等高度不超过0.01mm，被测工件最大长度为300mm，则工件轴心线倾斜角=1.4310-3，被测工件最大半径R=30mm，此项误差可忽略不计。4.变形误差由于被测轴刚性较好，传感器测量力相对较小，因比工件本身受力变形可以忽略不计。电感传感器测量力为0. 650. 9N,测头形式为刀口平而型，被测工件为圆柱形，它们之间的接触变形量为：式中 K材料系数，钢对硬质合金时，K = 0.4D被测轴直径(mm)F测量力(N)L接触长度(mm)取:刀口接触长度L = lmm. D = 40mm.测量力对标准件和被测工件具有同样影响造成误差只是测量波动造成的随机误差，因此取测量波动得0.029m。5.总误差精密校直机微机检测系统可在线检测5个截面的弯曲量.用己知标准弯曲量的轴对系统进行精度评定。结果表明，检测精度达0.00125mm.完全满足原设计要求。被测截面可根据需要增加。根据需要还可检测轴的直径、径向跳动、椭圆度等多项指标具有推广应用价值。5.4 本章小结本章在原理的基础上对校直机的整体系统进行硬件设计。并对误差进行了分析。第六章 总结与展望本文是对现有校直机设计过程的总结和描述。从论证结果看，本研究主要有以下创新点： 1.结合实际，决定采用全自动控制方式改造现有设备。将现有技术工人的经验和现代计算机技术的数据处理能力相结合，力图实现经济效益和校直效率双赢。 2.针对自动操作，论文确定了合理的校直参量计算数学模型，为校直参量计算奠定了理论基础。 3.研究设计了硬件系统和校直工作台，实现了检测弯曲数据的采集处理和校直操作的具体实施。6.1 论文总结6.1.1 校直理论方面本文依据的主要是材料的弹塑性理论，以及在此基础之上发展起来的两大理论，即基于载荷的校直理论和基于行程的校直理论。由于企业工人长期以来都是根据经验，通过观察主液压缸液压油压力来控制载荷而进行校直的，因此本次设计中更倾向于使用基于载荷的校直理论指导数据处理程序的编写。由于多种因素，如塑性变形强化问题、材料不均匀性问题、材料的弹性模量变化问题等因素，使得弹塑性理论计算中使用的参数存在不确定性，校直理论存在诸多问题。关于具体工程计算，在算法设计中采用不断优化的策略修正参数差异，以提高计算的准确性。由于本设计为自动改造，许多需要比较精确的数学模型确定的控制参数均由工人判断决策，因此更为复杂的数学模型本文未能论及。6.1.2 弯曲变形检测技术方面弯曲变形自动检测方面的设计是本论文的核心内容之一。参考现有校直机的系统组成，论文设计了从传感器、变送器到数据采集卡和软件实现的整个系统，实现了弯曲情况的自动处理与显示，可以达到指导操作工人进行校直控制的目的，提高了校直效率和校直精度。文章论述了实现弯曲变形自动检测的基本框图和技术路线，罗列了相关的关键元件、器件等硬件设备。在软件方面，元器件的驱动程序随硬件由生产商提供，数据采集与数据处理方面的应用程序可以使用比较常见的VB、VC实现。6.2 工作展望由于本设计为自动改造设计，重点放在了降低工人校直操作中的测量时间消耗和测量精度问题，以及减小工人的经验对于校直精度和校直效率的影响问题上。在主体上仍然依赖于工人的操作，因此本设计的结论和成果对于完全全自动校直来说只能作为阶段性的，在自动化程度和降低工人的劳动强度方面，还有许多工作有待于进一步的设计和研究。（1） 校直理论校直机改造的目的在于提高校直效率，影响校直效率的关键在于校直理论。自动或半自动校直机床的机械结构和控制系统的工作频率虽然可以影响校直频率，但综合校直效果却决定于校直理论和组合支撑算法的突破。现有校直理论应用中的问题关键在于弹性模量等参数的不确定性，这些参数需要深入研究总结出对于不同材质和不同结构的轴类零件压校过程中各种参数的变化规律，使校直理论计算更为准确。（2） 校直工艺决策问题本文研究的重点主要在自动检测其出发点在于面向最大弯曲变形点的二点反弯校直。由于每一个待校轴的初始弯曲并非单一弯曲，而且具有随机性。本文仅在光轴的结构分析基础上，对支点组合问题进行了论述。但对于复杂弯曲情况，单一点压校可能引起更为复杂的弯曲类型，第二次校直时将面临更为复杂的支点组合问题，从而严重影响校直效率。因此在校直具有复杂变形的轴类零件时，需要针对检测结果的智能化工艺决策系统。由决策系统确定最佳的压校组合和校直参数，尽可能在一到二次校直周期中完成校直。具体内容包括:校直工艺次策系的自学习功能和自适应功能，只要输入有关工件的材料信息和几何信息，系统接收到测量信息后即能实现校直参数的自动计算和调整，如压点支点组合决策、工件的材料硬化和强化系数的自动调整等。（3）自动化控制问题本研究为自动校直液压机改造，虽然综合了机、电、气、液、仪表和计算机控制等多学科理论和技术，但在自动控制方面还有许多工作有待于进一步研究。如组合支撑的自动调节问题，校直量(校直行程和校直载荷)的自动控制问题，以及压校点的自动调节问题等。参考文献1 崔甫.矫直理论与参数计算M.北京:机械工业出版.19922 朱伯驭.弹塑性力学M.北京:科学出版社.19903 余同希，章亮炽.塑性弯曲理论及应用M.北京:科学出版社，1987 4 钦明浩，张向军，蒋守仁.轴类零件校直理论分析J.合肥工业大学学报，1996，19(4)5 弓海霞，门通海，王进礼.钻杆校直的理论研究J.哈尔滨工程大学学报，2002(3)6 蓝恭谦.精密型材校直液压机国内外现状及其发展趋势J.锻压机械，1994(4) 7 谭伟.校直工艺的现状调查T .渝州大学学报(自然科学版), 1997, 14(1)8 于晓平.轴类全自动校直机T.金属热处理，2002, 27 (9)9 邓善熙、吕国强.在线检测技术M.北京:机械工业出版社，1996 10 10 丁曙光等.精密校直机多路位移量检