鉸鏈板成型送料系統(tǒng)設(shè)計,鉸鏈板成型送料系統(tǒng)設(shè)計,鉸鏈,成型,系統(tǒng),設(shè)計 目錄 目錄 1 第一章 緒論 3 1.1 本課題的來源 3 1.2 本課題的原始條件和基本數(shù)據(jù) 4 1.3 本課題的基本技術(shù)要求 4 1.4 本課題的研究目標(biāo)及意義 4 1.4.1本課題的研究目標(biāo) 4 1.4.2 本課題的研究意義 5 第二章 鉸鏈板成型送料系統(tǒng)設(shè)計 8 2.1 送料系統(tǒng)總體設(shè)計 8 2.2 放料架中漲芯機(jī)構(gòu)的選擇 8 第三章 校直裝置的設(shè)計 9 2.1 矯直機(jī)介紹 9 2.2 矯直機(jī)方案的選取 11 2.3 主傳動系統(tǒng) 14 2.4 工作機(jī)座 17 2.5 矯直機(jī)基本參數(shù)的確定 22 2.6 輥式矯直機(jī)的力能參數(shù)計算 24 2.7 工作輥的強(qiáng)度校核和軸承校核 28 2.8 支承輥及軸承的校核 31 2.9 壓下機(jī)構(gòu)計算 32 第四章 控制裝置方案設(shè)計 36 第五章 送料裝置設(shè)計 37 5.1 送料裝置方案的選取 37 5.2 輥軸送料機(jī)構(gòu)的原理、結(jié)構(gòu)及工作過程 38 5.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計 41 5.4 離合器的選用 45 5.5 齒輪的設(shè)計及校核 46 5.6 軸的設(shè)計及校核 51 5.7 軸承的設(shè)計和校核 55 5.8 鍵的設(shè)計和校核 56 第六章 參考文獻(xiàn) 58 第一章 緒論 1.1 本課題的來源 本課題來源于上海六新電器設(shè)備有限公司。在機(jī)械加工中心排屑系統(tǒng)中鉸鏈板是不可缺少的重要零件。由于加工中心機(jī)床設(shè)備規(guī)格較多，導(dǎo)致鉸鏈板品種增多。為了加工不同規(guī)格鉸鏈板，必須設(shè)計一套組合式級進(jìn)模以及機(jī)械與氣動控制系統(tǒng)。整個鉸鏈板成型系統(tǒng)由放料架，校直機(jī)構(gòu)，導(dǎo)料機(jī)構(gòu)，氣動送料機(jī)構(gòu)，級進(jìn)模具以及電氣控制器等組成。根據(jù)鉸鏈板加工工藝，必需對鉸鏈板成型送料系統(tǒng)作設(shè)計。主要設(shè)計內(nèi)容：鉸鏈板成型送料系統(tǒng)設(shè)計，并對機(jī)械結(jié)構(gòu)作理論上受力與計算。 沖壓既能夠制造尺寸很小的儀表零件，又能夠制造諸如汽車大梁、壓力容器封頭一類的大型零件；既能夠制造一般尺寸公差等級和形狀的零件，又能夠制造精密（公差在微米級）和復(fù)雜形狀的零件。占全世界鋼產(chǎn)60%～70%以上的板材、管材及其他型材，其中大部分經(jīng)過沖壓制成成品。沖壓在汽車、機(jī)械、家用電器、電機(jī)、儀表、航空航天、兵器等制造中，具有十分重要的地位。 沖壓件重量輕、厚度薄、剛度好。它的尺寸公差是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需再經(jīng)機(jī)械切削即可使用。冷沖壓件的金屬組織與力學(xué)性能優(yōu)于原始坯料，表面光滑美觀。冷沖壓件的公差等級和表面狀態(tài)優(yōu)于熱沖壓件。大批量的中、小型零件沖壓生產(chǎn)一般是采用復(fù)合?；蚨喙の坏倪B續(xù)模。以現(xiàn)代高速多工位壓力機(jī)為中心，配置帶料開卷、矯正、成品收集、輸送以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機(jī)程序控制，可組成生產(chǎn)率極高的全自動沖壓生產(chǎn)線。采用新型模具材料和各種表面處理技術(shù)，改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)，可得到高精度、高壽命的沖壓模具，從而提高沖壓件的質(zhì)量和降低沖壓件的制造成本。 沖壓生產(chǎn)的工藝和設(shè)備正在不斷發(fā)展，除傳統(tǒng)的使用壓力機(jī)和鋼制模具制造沖壓件外，液壓成形以及旋壓成形、超塑成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形等各種特種沖壓成形工藝亦迅速發(fā)展，把沖壓的技術(shù)水平提高到了一個新的高度。特種沖壓成形工藝尤其適合多品種的批量（甚至是數(shù)十件）零件的生產(chǎn)。對于普通沖壓工藝，可采用簡易模具、低熔點合金模具、成組模具和沖壓柔性制造系統(tǒng)等，組織多品種的中小批量零件的沖壓加工。 總之，沖壓模具有生產(chǎn)率高、加工成本低、材料利用率高、操作簡單、便于實現(xiàn)機(jī)械化與自動化等一系列優(yōu)點。采用沖壓與焊接、膠接等復(fù)合工藝，使零件結(jié)構(gòu)更趨合理，加工更為方便，可以用較簡單的工藝制造出更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件。 1.2 本課題的原始條件和基本數(shù)據(jù) 1、根據(jù)不同規(guī)格長度的鉸鏈板圖紙，其節(jié)距，兩側(cè)園孔內(nèi)徑，,兩孔中心距，圈孔長度都是一樣的，節(jié)距為50mm，園孔內(nèi)徑為5.6mm，外徑為10.2mm,兩孔中心距位為31.75mm，圈孔長度為24.8mm，材料厚度為2.3 mm。 2、由于鋼帶以盤狀形式提供，所以在加工之前，必須進(jìn)行校直。 3，根據(jù)鉸鏈板圖紙，節(jié)距為50mm，氣動送料裝置每次送料長度為50mm。 1.3 本課題的基本技術(shù)要求 1、料帶卷盤安置在放料架上，在放料轉(zhuǎn)動時卷盤轉(zhuǎn)動必須平穩(wěn)與輕松。 2、校直裝置在校直鋼帶時能帶動在放料架上鋼帶卷盤轉(zhuǎn)動，同時已校直鋼帶必須平直，不允許有扭曲現(xiàn)象。 3、氣動送料裝置在送料過程中，當(dāng)送料裝置中兩個壓料機(jī)構(gòu)同時瞬間放松時，導(dǎo)料裝置必須確保鋼帶不能后移，這樣能使模具中導(dǎo)正銷正確定位料帶。 4、校直裝置與導(dǎo)料裝置之間應(yīng)有一定距離，中間有一個控制裝置，它控制校直裝置的電機(jī)運行，確保氣動送料裝置正常送料。5，為了確保鉸鏈板成形質(zhì)量，送料系統(tǒng)控制程序與級進(jìn)模動作必須同步。 具體工作：對放料架，校直裝置，導(dǎo)料裝置以及電氣控制裝置進(jìn)行設(shè)計，并對機(jī)械結(jié)構(gòu)作理論上受力分析與計算。 1.4 本課題的研究目標(biāo)及意義 1.4.1本課題的研究目標(biāo) 本課題的研究目標(biāo)（達(dá)到的設(shè)計效果）如下： 1，,對鉸鏈板成型自動送料系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，並繪制圖紙,合計3.5張0號圖。 2，畢業(yè)設(shè)計論文說明書一份。 3，畢業(yè)設(shè)計開題報告一份。 4，畢業(yè)實習(xí)報告一份。 5，專業(yè)文獻(xiàn)翻譯一份。 6，畢業(yè)實習(xí)日志一份。 7，畢業(yè)設(shè)計記錄一份。 1.4.2 本課題的研究意義 本課題來源于上海六新電器設(shè)備有限公司。在機(jī)械加工中心排屑系統(tǒng)中鉸鏈板是不可缺少的重要零件。由于加工中心機(jī)床設(shè)備規(guī)格較多，導(dǎo)致鉸鏈板品種增多。為了加工不同規(guī)格鉸鏈板，必須設(shè)計一套組合式級進(jìn)模以及機(jī)械與氣動控制系統(tǒng)。整個鉸鏈板成型系統(tǒng)由放料架，校直機(jī)構(gòu)，導(dǎo)料機(jī)構(gòu)，氣動送料機(jī)構(gòu)，級進(jìn)模具以及電氣控制器等組成。根據(jù)鉸鏈板加工工藝，必需對鉸鏈板成型送料系統(tǒng)作設(shè)計。主要設(shè)計內(nèi)容：鉸鏈板成型送料系統(tǒng)設(shè)計，并對機(jī)械結(jié)構(gòu)作理論上受力與計算。 用多工位連續(xù)級進(jìn)模沖制成形各種類型復(fù)雜形狀的零件,是現(xiàn)代沖壓技術(shù)的主要發(fā)展方向。要確保多工位連續(xù)模能不間斷自動高速沖壓,達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、操作安全的目的,除連續(xù)沖壓工步設(shè)計合理、工位設(shè)置恰當(dāng)外,還必須配備合適的送料裝置,采用高效、順暢的工位間送進(jìn)方式。 通常使用的多工位連續(xù)模,按其工藝作業(yè)種類與性質(zhì)的不同,可分為如下兩大類: (1) 僅有沖孔、切口、切槽孔、落料等沖裁工藝作業(yè)工位的多工位連續(xù)沖裁模。 (2) 除具有各種沖裁工位外,還含有拉伸或彎曲或翻邊等成形作業(yè)工位的多工位連續(xù)復(fù)合模。 用上述多工位連續(xù)模,可直接從板、條、帶、卷料上沖制出各種類型的成品沖壓件:帶異形孔和外廓形狀復(fù)雜的平板沖裁件、復(fù)雜形狀的立體成形件,諸如,盒形及半對稱與不對稱的復(fù)雜形狀拉伸件、多向彎曲件、拉伸兼翻邊成形件、沉孔彎曲加卷邊的復(fù)合成形件等等,不僅能成形使生產(chǎn)率成倍增加,而且沖件精度高,互換性強(qiáng),成本低。同時還能有效減少沖模套數(shù),大幅度壓縮工裝系數(shù),是現(xiàn)代沖壓的高技術(shù)。 采用多工位連續(xù)模不間斷沖壓是實現(xiàn)沖壓自動化、確保安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。而保證不間斷沖壓的關(guān)鍵是原材料入模的自動化,即自動送料、各工位間的同步和協(xié)調(diào)自動送進(jìn)、完成沖壓的沖件及搭邊與沿邊等廢料的自動出模與卸下等,除原材料(一次) 送料裝置可以使用單獨驅(qū)動或沖床帶動的通用送料裝置(也可以在模具上設(shè)置專用一次送料裝置) 外,其余均應(yīng)在沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計前的工藝及排樣設(shè)計中考慮實施方案。 多工位送料系統(tǒng)是一個類似移動臂的裝置，主要作用是把沖壓件從一個工位移到另一個工位。一組模具內(nèi)的每一副模具的沖壓工作都在同一臺壓力機(jī)內(nèi)完成。多工位送料移動桿沿著模區(qū)移動，它們是主要結(jié)構(gòu)件，移動沖壓件的端拾器就安裝在這些結(jié)構(gòu)件上。在汽車車身沖壓廠，根據(jù)送料的傳動方式，多工位送料系統(tǒng)主要有：機(jī)械送料、電子送料和組合式送料。 機(jī)械式送料是通過與壓力機(jī)傳動系統(tǒng)的直接聯(lián)接完成沖壓件從一個工位移動到另一個工位。壓力機(jī)橫梁上的動力輸出裝置把能量從壓力機(jī)的頂部輸送到地面，由隨動器驅(qū)動的大型機(jī)械凸輪安裝在送料機(jī)構(gòu)上，旋轉(zhuǎn)凸輪帶動機(jī)械送料動作。其主要缺點：機(jī)構(gòu)磨損及能量積累易影響送料精度、速度和產(chǎn)量；機(jī)械傳送設(shè)計規(guī)格參數(shù)一旦確定，不能更改；隨著加工零件尺寸增大，傳送機(jī)構(gòu)也將增大，機(jī)構(gòu)零件的預(yù)期壽命就會縮短。 電子伺服送料是用單獨伺服電動機(jī)驅(qū)動+ 借助齒輪箱和傳動軸，伺服電機(jī)與送料系統(tǒng)相聯(lián)并在計算機(jī)的控制下工作。與壓力機(jī)的動作協(xié)調(diào)是由壓力機(jī)和控制器之間所交換的電子信號完成的。其運動軌跡由計算機(jī)程序完成+柔性較好+根據(jù)工件的需要可以提供任意的送料距離、夾緊行程、閉合行程和抬起行程。與機(jī)械送料相比較具有無需使用壓力機(jī)的動力輸出裝置；各軸（包括行程長度和時間曲線）可以實現(xiàn)行程軌跡編程；在無需調(diào)整滑塊的情況下，可以對送料裝置進(jìn)行微動調(diào)整，加減速度快；機(jī)械部件數(shù)目少，故障率降低等優(yōu)點。 組合式送料裝置的某些動作由機(jī)械系統(tǒng)完成，而另一些動作則由電子系統(tǒng)完成，結(jié)構(gòu)隨廠家的不同而異，這種送料方式在汽車覆蓋件生產(chǎn)中應(yīng)用有限。 根據(jù)工件的傳送方式又有：三坐標(biāo)式和真空吸盤式（即橫桿式“Crossbar”）。近年來，由于在多工位壓力機(jī)上“一次多件”沖壓工藝的發(fā)展以及人們個性化需求的突出，真空吸盤式傳送裝置得到越來越多的應(yīng)用。例如日本小松公司的新型多工位壓力機(jī)就較多的采用了真空吸盤式傳送裝置。 就目前關(guān)于送料系統(tǒng)設(shè)計的文獻(xiàn)，幾乎都在往自動送料裝置的方向發(fā)展。PLC控制以及全自動的一套設(shè)備受到越來越多的關(guān)注以及研究。發(fā)展趨勢傾向于更加簡易、自動又能夠穩(wěn)定及精確的進(jìn)行送料。 沖壓生產(chǎn)自動化程度的進(jìn)一步提高，對沖壓生產(chǎn)的送料技術(shù)也提出了越來越高的要求，以滿足與沖壓設(shè)備的配套。 多工位壓力機(jī)取代單機(jī)聯(lián)線沖壓生產(chǎn)目前，沖壓生產(chǎn)主要朝兩個方向發(fā)展：一是單機(jī)聯(lián)線自動化生產(chǎn)；一是大型多工位壓力機(jī)。 單機(jī)聯(lián)線生產(chǎn)通用性較好，適合柔性生產(chǎn)，占用資金少，完全可以滿足我國生產(chǎn)中高檔轎車所需要的零件質(zhì)量要求；與單機(jī)聯(lián)線的沖壓生產(chǎn)線相比較，大型多工位壓力機(jī)除了占地面積少外，還有生產(chǎn)效率高，為手工送料流水線的4~5 倍，單機(jī)聯(lián)線自動生產(chǎn)線的2~3倍等優(yōu)點。大型多工位壓力機(jī)集機(jī)械、電子、控制和檢測技術(shù)為一體，全自動化、智能化，整個系統(tǒng)只需2~3 人進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)模具更換時，只需輸入需要更換模具的編號，其余工作自動完成，整個換模時間只需5分鐘，換模的同時可以對多工位壓力機(jī)的運行特性作智能化調(diào)整。當(dāng)兩者生產(chǎn)規(guī)模相同時，多工位壓力機(jī)設(shè)備投資可減少20%~40%，能量消耗減少50%~70%，沖壓件綜合成本可節(jié)約40%~50%。據(jù)美國精密鍛壓學(xué)會1990年前后統(tǒng)計，美國三大汽車公司680條沖壓線中70%為多工位壓力機(jī)，日本為美國建造的35條生產(chǎn)線中69%為多工位壓力機(jī)，日本國內(nèi)250條生產(chǎn)線有32%為多工位壓力機(jī)。 由此可見，大型多工位壓力機(jī)取代單機(jī)聯(lián)線沖壓生產(chǎn)線的來勢迅猛，但是大型多工位壓力機(jī)不能完全取代沖壓生產(chǎn)線，因為某些特大型（如車身側(cè)板、擋泥板等）和特殊形狀的工件仍然需要在單機(jī)聯(lián)線的自動沖壓線上來完成。另外，在中小型沖壓件生產(chǎn)方面以多工位傳送裝置來改裝原有的壓力機(jī)和生產(chǎn)線的工作也在廣泛進(jìn)行。 近年來，由于電力電子技術(shù)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，交流伺服技術(shù)越來越多的應(yīng)用到生產(chǎn)領(lǐng)域尤其是沖壓生產(chǎn)中，從而大大提高了沖壓生產(chǎn)的自動化、智能化、柔性化水平。送料機(jī)構(gòu)作為實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)自動化的關(guān)鍵，只有其自動化程度與沖壓設(shè)備相匹配甚至高于沖壓設(shè)備，才能夠?qū)崿F(xiàn)沖壓生產(chǎn)的完全自動化。因此，在發(fā)展沖壓成形設(shè)備的同時，給予送料機(jī)構(gòu)足夠的重視是十分必要的。 第二章 鉸鏈板成型送料系統(tǒng)設(shè)計 2.1 送料系統(tǒng)總體設(shè)計 目前對于沖壓送料主要有下面兩種方案： 方案一：放料架、校直裝置、控制裝置、導(dǎo)料裝置、送料裝置。卷料通過放料架開卷進(jìn)入矯直裝置，由電子傳感器來控制每次送進(jìn)的料長，再通過導(dǎo)料裝置再次矯直送進(jìn)氣動送料裝置，由氣動送料裝置送進(jìn)級進(jìn)模進(jìn)行沖壓。 方案二：放料架、校直裝置、控制裝置、送料裝置。卷料通過放料架開卷進(jìn)入矯直裝置，由電子傳感器來控制每次送進(jìn)的料長，然后直接由氣動送料裝置送進(jìn)級進(jìn)模進(jìn)行沖壓。 根據(jù)鉸鏈板的特點本次畢業(yè)設(shè)計擬定采用方案一的總體設(shè)計思路。 2.2 放料架中漲芯機(jī)構(gòu)的選擇 方案一：手動式平面連桿漲芯機(jī)構(gòu) 方案二：液壓式漲芯機(jī)構(gòu) 綜合考慮，選擇方案一手動式平面連桿漲芯輪機(jī)構(gòu) 由于本次課題中是卷料，因此需要放料架放置卷料以供送料。同時放料架需要保證足夠的穩(wěn)定性。 其基本工作原理為：先把卷料吊至放料架附近，然后再把撐開器、回轉(zhuǎn)軸及軸承一體拆下并塞進(jìn)卷料的中間孔內(nèi)，然后調(diào)節(jié)撐開器使其撐死在卷料的中間孔內(nèi)，再把它們一起吊到支架上進(jìn)行放料。 第三章 校直裝置的設(shè)計 2.1 矯直機(jī)介紹 矯直技術(shù)產(chǎn)生的確切時間尚未找到準(zhǔn)確的文字記載。但從文物發(fā)掘中看到我國春秋戰(zhàn)國時期寶劍的平直度可以使人想象到當(dāng)時手工矯直和平整技術(shù)已經(jīng)達(dá)到很高的水平。在我國古代人的生活與生產(chǎn)中使用的物品與工具，小自針錐、大到鐵杵，都要求用矯直技術(shù)來完成成品的制造。手工矯直與平整工藝所用的設(shè)備與工具是極簡單的，如平錘、碾臺等。對大型工件的手工矯直常借助高溫加熱進(jìn)行。古代人在矯直及整形的實踐中認(rèn)識到物質(zhì)的反彈特性，確立了“矯直必須過正”的哲理，用之于矯直技術(shù)頗有一語道破天機(jī)之功，用之于改造社會也有指導(dǎo)意義。由于中國社會的特殊條件，好多技術(shù)停留在手工狀態(tài)，18世紀(jì)末到19世紀(jì)初葉，歐洲進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)革命，逐步實現(xiàn)了用蒸汽動力代替人力，機(jī)械化生產(chǎn)代替手工作坊。19世紀(jì)30年代冶鐵技術(shù)發(fā)展起來，當(dāng)時英國的生鐵產(chǎn)量已由7萬噸增長到19萬噸，增加了2.7倍。19世紀(jì)50年代開辟了煉鋼技術(shù)發(fā)展新紀(jì)元。隨著平爐煉鋼技術(shù)的發(fā)明，鋼產(chǎn)量增長迅速。到19世紀(jì)末，鋼產(chǎn)量增加50多倍。鋼材產(chǎn)量占鋼產(chǎn)量的比重也明顯增加。這時已經(jīng)出現(xiàn)了鍛造機(jī)械、軋鋼機(jī)械和矯直機(jī)械。進(jìn)入20世紀(jì)，以電力驅(qū)動代替蒸汽動力為標(biāo)志，推動了機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。英國在1905年制造的輥式板材矯直機(jī)大概是我國見到的一臺最早的矯直機(jī)。到1914年英國發(fā)明了212型五輥式矯直機(jī)，解決了鋼管矯直問題，同時提高了棒材矯直速度。20世紀(jì)20年代，日本已能制造多輥矯直機(jī)。20世紀(jì)30 年代中期，發(fā)明了222型六輥式矯直機(jī)，顯著提高了管材矯直質(zhì)量。20世紀(jì)60年代中期，為了解決大直徑管材的矯直問題，美國薩頓公司研制成功313七輥式矯直機(jī)。20世紀(jì)30到40年代國外技術(shù)發(fā)達(dá)國家的型材矯直機(jī)及板材矯直機(jī)也得到了迅速發(fā)展，而且相繼進(jìn)入到中國的鋼鐵工業(yè)及金屬制品業(yè)。新中國成立前，在太原、鞍山、大冶、天津及上海等地的一些工廠里可以見到德、英、日等國家制造的矯直機(jī)。于此同時還出現(xiàn)了拉伸矯直機(jī)，20世紀(jì)50年代，蘇聯(lián)的矯直機(jī)大量的進(jìn)入到中國，同時，世界上隨著電子技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)進(jìn)步速度加快，矯直機(jī)的品種、規(guī)格、結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)都得到不斷的發(fā)展與完善。20世紀(jì)70年代，我國改革開放以后接觸到大量的國外設(shè)計研制成果。有小到直徑1.6毫米金屬絲矯直機(jī)和大到直徑600毫米管材矯直機(jī)。有速度達(dá)到每分鐘300米的高速矯直機(jī)和精度達(dá)到0.038mm/m的高精度矯直機(jī)。同時也引進(jìn)許多先進(jìn)的矯直設(shè)備。如英國的布朗克斯矯直機(jī)；德國的凱瑟琳、德馬克連續(xù)拉彎矯直機(jī)及高精度壓力矯直機(jī)；日本的薄板矯直機(jī)等。值得自豪的是我國科技界一直在努力提高自己的科研設(shè)計和創(chuàng)新能力。從20世紀(jì)50年代起就有劉天明提出的雙曲線輥形設(shè)計的精確計算法及文獻(xiàn)提出的矯直曲率方程式。60到80年代在輥形理論方面有絮叨學(xué)者進(jìn)行了深入地研究并取得了十分可喜的成果，還召開了全國性的輥形理論討論會；產(chǎn)生了等曲率反彎輥形計算法。與此同時，以西安重型機(jī)械研究所為代表的科研單位和以太原重型機(jī)械廠為代表的設(shè)計制造部門完成了大量的矯直機(jī)設(shè)計研制工作。不僅為我國生產(chǎn)提供了設(shè)備保證還培養(yǎng)了一大批設(shè)計研究人員。進(jìn)入90年代我國在趕超世界先進(jìn)水平方面又邁出了一大步，一些新研制的矯直機(jī)獲得了國家的發(fā)明專利；一些新成果獲得了市、省級部級科技成果進(jìn)步獎；有的獲得了國家發(fā)明獎。近年來我國在反彎輥型七斜輥矯直機(jī)，多斜輥薄壁管矯直機(jī)、3斜棍薄銅管矯直機(jī)、雙向反彎輥形2輥矯直機(jī)、復(fù)合轉(zhuǎn)轂式矯直機(jī)，平行輥異輥距矯直機(jī)及矯直液壓自動切料機(jī)等研制方面相繼取得成功。在較之高強(qiáng)度合金鋼方面也已獲得很好的矯直質(zhì)量。其矯后的殘留撓度為0.2～0.5mm/m。此外從20世紀(jì)60年代以后拉伸與拉彎矯直設(shè)備得到很大發(fā)展，對帶材生產(chǎn)起到重要作用。 卷料在從放料架中送出時，難免有一定的彎曲度。為了保證沖壓工藝的要求，必須經(jīng)過矯直機(jī)構(gòu)將卷料矯直后在送入沖壓模具中。 矯直機(jī)是對金屬型材、棒材、管材、線材等進(jìn)行矯直的設(shè)備。矯直機(jī)通過矯直輥對棒材等進(jìn)行擠壓使其改變直線度。一般有兩排矯直輥，數(shù)量不等。也有兩輥矯直機(jī)，依靠兩輥（中間內(nèi)凹，雙曲線輥）的角度變化對不同直徑的材料進(jìn)行矯直。主要類型有壓力矯直機(jī)、平衡滾矯直機(jī)、鞋滾矯直機(jī)、旋轉(zhuǎn)反彎矯直機(jī)等等。 在矯直過程中：輥子的位置與被矯直制品運動方向成某種角度，兩個或三個大的是主動壓力輥，由電動機(jī)帶動作同方向旋轉(zhuǎn)，另一邊的若干個小輥是從動的壓力輥，它們是靠著旋轉(zhuǎn)著的圓棒或管材摩擦力使之旋轉(zhuǎn)的。為了達(dá)到輥子對制品所要求的壓縮，這些小輥可以同時或分別向前或向后調(diào)整位置，一般輥子的數(shù)目越多，矯直后制品精度越高。制品被輥子咬入之后，不斷地作直線或旋轉(zhuǎn)運動，因而使制品承受各方面的壓縮、彎曲、壓扁等變形，最后達(dá)到矯直的目的。 2.2 矯直機(jī)方案的選取 矯直機(jī)方案的選著根據(jù)目前矯直機(jī)的基本類型，矯直機(jī)的基本類型見表表2.1所示： 表2.1 矯直機(jī)的基本類型 軋件在軋制、冷卻和運輸過程中，由于各種因素的影響，往往產(chǎn)生形狀缺陷。例如鋼軌、型鋼和鋼管經(jīng)常出現(xiàn)弧形彎曲；某些型鋼（如工字鋼等）的斷面會產(chǎn)生翼緣內(nèi)并、外擴(kuò)和扭轉(zhuǎn)；板材和帶材則會產(chǎn)生縱向彎曲（波浪形）、橫向彎曲、邊緣浪形和中間瓢曲以及鐮刀彎等。為了消除這些缺陷，軋件需要在矯直機(jī)上進(jìn)行矯直。 根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，矯直機(jī)可以分為壓力矯直機(jī) 、輥式矯直機(jī)、管棒材矯直機(jī)、拉伸矯直機(jī)（單張板材矯直機(jī)和連續(xù)式拉伸矯直機(jī)）和拉伸彎曲矯直機(jī)等幾種類型。表2.1中表示了矯直機(jī)的基本類型。 壓力矯直機(jī) 軋件在活動壓頭和兩個固定支點間，利用一次反彎的方法進(jìn)行矯直。這種矯直機(jī)用來矯直大型鋼梁、鋼軌和大直徑（大于φ200～φ300mm）鋼管或用作輥式矯直機(jī)的補(bǔ)充矯直。壓力矯直機(jī)的主要缺點是生產(chǎn)率低且操作較繁重。壓力矯直機(jī)有立式（表2.1a）和臥式（表2.1b）兩種。 板帶材和型鋼用的輥式矯直機(jī) 在輥式矯直機(jī)上軋件多次反復(fù)彎曲而得到矯直。輥式矯直機(jī)生產(chǎn)率高而且容易實現(xiàn)機(jī)械化，在型鋼車間和板帶材車間獲得廣泛應(yīng)用。 輥式矯直機(jī)的類型很多，在表2.1中圖c～h列出了幾種主要的類型。表2.1c是上排每個工作輥可單獨調(diào)整的輥式矯直機(jī)。這種調(diào)整方式較靈活，但由于結(jié)構(gòu)配置上的原因，它主要用于輥數(shù)較少、輥距較大的型鋼矯直機(jī)。表2.1d是整排上工作輥平行調(diào)整的矯直機(jī)。通常，出入口的兩個上工作輥（也稱導(dǎo)向輥）做成可以單獨調(diào)整的，以便于軋件的導(dǎo)入和改善矯直質(zhì)量。這種矯直機(jī)廣泛用來矯直4～12mm以上的中厚板。表2.1e是整排上工作輥可以傾斜調(diào)整的矯直機(jī)。這種調(diào)整方式使軋件的彎曲變形逐漸減小，符合軋件矯直時的變形特點。它廣泛用于矯直4毫米以下的薄板。表2.1f是上排工作輥可以局部傾斜調(diào)整（也稱翼傾調(diào)整）的矯直機(jī)。這種調(diào)整方式可增加軋件大變形彎曲的次數(shù)，用來矯直薄板。 管材、棒材矯直機(jī) 管、棒材矯直的原理也是利用多次反復(fù)彎曲軋件，是軋件矯直 。 表2-1g是斜輥式矯直機(jī)。這種矯直機(jī)的工作輥具有類似雙曲線的空間曲線的形狀。兩排工作輥軸線相互交叉。管棒材在矯直時邊旋轉(zhuǎn)邊前進(jìn)，從而獲得對軸線對稱的形狀。表2.1h是“313”型輥式矯直機(jī)。這種矯直機(jī)的設(shè)備重量輕，易于調(diào)整和維修，用于矯直管棒材時，效果很好。表2.1i是偏心軸式矯直機(jī)用來矯直薄壁管。 拉伸矯直機(jī) 拉伸矯直機(jī)也稱張力矯直機(jī)，主要用于矯直厚度小于0.6毫米的薄鋼板和有色金屬板材。 通常，輥式板帶材矯直機(jī)只能有效的矯直軋件的橫向或縱向彎曲（即二元形狀缺陷）。至于板帶材的中間瓢曲和邊緣浪形（三元形狀缺陷）則是由于板材沿長度的方向各纖維變形量不等造成的。為了矯正這種缺陷，需要使軋件產(chǎn)生適當(dāng)?shù)乃苄匝由臁Ｔ谄胀ㄝ伿匠C直機(jī)上雖然能使這種缺陷有所改善，但矯直效果不理想。這時需要采用拉伸矯直方法。拉伸矯直的主要特點是對軋件施加超過材料屈服極限的張力，使之產(chǎn)生彈塑性變形，從而將軋件矯直。 表2.1j是矯直單張板材的鉗式拉伸矯直機(jī)。這種設(shè)備生產(chǎn)率低且夾鉗夾住的部分要切除，造成的金屬損耗太大。表2.1k是張力平整組。他能對成卷帶材進(jìn)行粗矯直，也能改善軋件的機(jī)械性能。表2.1l是連續(xù)拉伸機(jī)組。它由兩個力輥組成 。拉伸所需的張力由張力輥對帶材的摩擦力產(chǎn)生。這種矯直機(jī)主要用于有色金屬。表2.1m是帶有張力的輥式矯直機(jī)組。這種結(jié)構(gòu)用于連續(xù)矯直高強(qiáng)度薄帶材。但因輥式矯直機(jī)的工作輥很難單獨調(diào)整，同時，在張力作用下，工作輥容易竄動，因而影響了矯直質(zhì)量。目前，這種結(jié)構(gòu)的矯直機(jī)已被拉伸彎曲矯直機(jī)取代。 拉伸彎曲矯直機(jī)組 為了提高軋件矯直質(zhì)量，近年來拉伸彎曲矯直機(jī)組(表2.1n)得到較大發(fā)展。拉伸彎曲的基本原理是當(dāng)帶材在小直徑輥子上彎曲時，同時施加張力，使帶材產(chǎn)生彈塑性延伸，從而較平。這種矯直機(jī)組一般用在連續(xù)作業(yè)線上，可以矯直各種金屬帶材（包括高強(qiáng)度極薄鋼板）。拉伸彎曲機(jī)組也可在酸洗機(jī)組上進(jìn)行機(jī)械破鱗，以提高酸洗速度。 矯直機(jī)的矯直工藝與矯直機(jī)的類型和上排輥的調(diào)整方式有密切關(guān)系。下面結(jié)合幾種矯直機(jī)上排輥的調(diào)整方式介紹矯直工藝的特點。 （1）上排工作輥單獨調(diào)整的矯直機(jī)（表2.1c）。在這種矯直機(jī)上，第2、3輥按照大變形矯治法確定其壓下量，將軋件劇烈彎曲，第四輥的壓下量適當(dāng)控制，使殘余曲率值減小。后面各輥按小變形矯直法調(diào)整壓下量，使軋件平直。采用這種調(diào)整方式的矯直機(jī)多是5～9輥的型鋼矯直機(jī)。 （2）上排工作輥整體平行調(diào)整的矯直機(jī)（表2.1d）。軋件在前部所有輥子上劇烈彎曲，使軋件獲得接近定值的均勻殘余曲率。最后一個能單獨調(diào)整的輥子，將此單值殘余曲率矯平。這種矯直機(jī)常設(shè)計成7～11輥形式，多用來矯直中厚板。 （3）上排工作輥整體傾斜調(diào)整的矯直機(jī)（表2.1e）。軋件在入口端第二（或第三）輥的反彎曲率最大，產(chǎn)生較大的彈塑性變形。以后，隨輥數(shù)的增加，反彎曲率遞減。在出口端第n-1輥子處，反彎曲率最小，軋件為純彈性彎曲變形。這種調(diào)整方式，符合矯直過程的變形特點。據(jù)資料介紹，對縱向彎曲的鋼板，?。? 對雙向瓢曲的鋼板，?。? 第n-1輥的反彎曲率取。 這種矯直機(jī)用于矯直薄鋼板材時，常設(shè)計成7～13輥形式。而17～29輥極薄帶材矯直機(jī)，則大多設(shè)計成可以用調(diào)支承輥壓下的方式調(diào)整工作輥撓度的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的矯直機(jī)可以矯直有雙邊波浪形或中間瓢曲缺陷的帶鋼。 （4）上排工作輥局部傾斜調(diào)整的矯直機(jī)(2.1f).這種結(jié)構(gòu)集中于2和3兩種類型矯直機(jī)的優(yōu)點，適合矯直薄帶材或板材。 2.3 主傳動系統(tǒng) 主傳動系統(tǒng)包括減速機(jī)、齒輪座和萬向聯(lián)軸節(jié)等。 （1） 減速機(jī)。 在矯直機(jī)主傳動系統(tǒng)中，減速機(jī)除有減速作用外，還有均衡分配傳動扭矩的作用，因此也稱減速分配器。它有三種主要形式：圓柱齒輪型、圓柱-圓錐齒輪型和蝸輪型。在這種形式中，每種又可分為單支（指單根輸出軸）、雙支、三支和四支等幾種結(jié)構(gòu)（圖2-1）。 在輥數(shù)大于7的矯直機(jī)上，不易使用單支減速分配器。這是因為傳遞的總扭矩大，齒輪座的齒輪尺寸也大，使齒輪座輸出軸的間距很難與矯直機(jī)輥間距相適應(yīng)。因此，在輥式鋼板矯直機(jī)上，大多使用多支的減速分配器，這樣也可使齒輪座的載荷均勻。 在輥數(shù)大于7的矯直機(jī)上，不易使用單支減速分配器。這是因為傳遞的總扭矩大，齒輪座的齒輪尺寸也大，使齒輪座輸出軸的間距很難與矯直機(jī)輥間距相適應(yīng)。因此，在輥式鋼板矯直機(jī)上，大多使用多支的減速分配器，這樣也可使齒輪座的載荷均勻。 由于矯直機(jī)的第三輥（或第二輥）受的矯直扭矩最大，因此，對該輥要盡可能由減速機(jī)的一根輸出軸經(jīng)齒輪座直接傳動，以減輕齒輪座的負(fù)荷。優(yōu)勢，為適應(yīng)矯直機(jī)在連續(xù)機(jī)組中的安裝，將矯直機(jī)設(shè)計成可以雙向進(jìn)料的結(jié)構(gòu)。這時，矯直機(jī)另一端的第三輥（或第二輥）也由減速機(jī)的一根輸出軸傳動。在這種情況下，減速機(jī)中心距總和應(yīng)等于齒輪座兩邊第三軸或第二軸之間的距離（圖2-1）。這一值受齒輪座最大中心距的限制。 齒輪座最大中心距是按照矯直輥最大中心距和萬向接軸的長度以及接軸傾角不超過6°的條件確定的。在綜合考慮上述因素后，選定減速機(jī)中心距，然后對減速機(jī)、齒輪座的齒輪和軸進(jìn)行強(qiáng)度校驗。如計算結(jié)果不能滿足，則考慮增加減速機(jī)支數(shù)。在某些情況下，也可將直接傳動第三輥改為傳動鄰近的輥，以改變齒輪座的負(fù)荷分配情況。 圓柱齒輪減速機(jī)的制造和安裝較為簡單，因此在矯直機(jī)主傳動系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用。在制造能力許可下，也可使用聯(lián)合減速機(jī)。將減速機(jī)和齒輪座連成一個整體，可減少傳動件，且結(jié)構(gòu)緊湊，能減小機(jī)列總長度。 （2） 齒輪座 一般情況，為防止鋼板在工作輥間打滑，輥式鋼板矯直機(jī)所有的工作輥都是驅(qū)動的。齒輪座的作用是將減速機(jī)傳來的扭矩分配給各個矯直輥。 齒輪座輸入軸數(shù)目與減速機(jī)的支數(shù)相同。每根輸入軸帶動一組齒輪。在輸入軸數(shù)量較多時，各組齒輪之間互不聯(lián)結(jié)，以避免功率傳遞路線閉合，惡化齒輪嚙合條件（圖2-1c、d、e）。 按照齒輪的嚙合列數(shù)，可分為單列齒輪座（圖2-1a、b、d、）和多列齒輪座（圖2-1c、e）。單列齒輪座的制造、安裝簡單，各齒輪軸和軸承可以通用且齒輪軸的剛性高。一般在工作輥距小于50毫米時，一采用這種形式。與單列齒輪座比較，多列齒輪座的總中心距小，因為每對齒輪的齒寬是根據(jù)傳遞的扭矩確定的，同時，齒輪避免了重復(fù)嚙合，因而可適當(dāng)減小中心距。多列齒輪座的齒輪軸剛性較低。為保證齒輪軸的剛度，通常只在輥距大于50毫米時才采用這種結(jié)構(gòu)。 由于在矯直機(jī)的功率中，軸承摩擦損耗占得比重較大，所以齒輪座、減速機(jī)和矯直機(jī)本體一般均采用滾動軸承。 （3）萬向聯(lián)軸節(jié) 。由于齒輪座的總中心距大于矯直機(jī)的總中心距，因此齒輪座輸出軸與矯直輥采用萬向聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接。 矯直機(jī)上常用的萬向聯(lián)軸節(jié)除了一般的滑塊式叉頭扁頭型外，在輥徑小于120毫米時，也采用球型萬向聯(lián)軸節(jié)。球型萬向聯(lián)軸節(jié)有多種型式。圖2-2是鋼球上帶有十字槽的結(jié)構(gòu)。齒輪座傳動端的叉頭6通過方槽孔，套在齒輪座輸出軸上，叉頭6的另一端通過帶槽的球2（見圖2-2b）與叉頭5相連接。同樣工作輥端的叉頭1也通過球2與叉頭3相連。拆卸接軸時，需將花鍵軸上的柱銷取下，脫開接軸將軸折轉(zhuǎn)90°，即可將叉頭從鋼球上取下。 在小輥距矯直機(jī)上也可采用簡易型鋼球萬向接軸（圖2-3）。這種聯(lián)軸節(jié)中采用標(biāo)準(zhǔn) 圖2-1 減速分配器與齒輪座示意圖 a—雙支減速機(jī)和單列齒輪座; b—單支減速機(jī)和單列齒輪座; c—三支減速機(jī)和三列齒輪座; d—四支減速機(jī)和單列齒輪座; e—雙支減速機(jī)和四列齒輪座; 鋼球（GB308—64），它只起定心作用，矯直扭矩是靠兩插頭的側(cè)面直接接觸來傳遞的。這種聯(lián)軸節(jié)結(jié)構(gòu)簡單，易于制造。拆卸時，松開鋼絲6，去掉夾木7，叉頭3即可沿軸向取下。 在有的矯直機(jī)上還采用滾動軸承鉸鏈?zhǔn)饺f向聯(lián)軸節(jié)，其允許傾斜角度可達(dá)18度，但結(jié)構(gòu)尺寸較大。 圖2-2 帶槽球形萬向聯(lián)軸節(jié) a—聯(lián)軸節(jié)結(jié)構(gòu) b—球結(jié)構(gòu) 1-工作輥端叉頭；2-帶槽鋼球；3-接軸叉頭；4-接軸；5-接軸叉頭；6-齒輪座端叉頭 圖2-3 簡易球形萬向聯(lián)軸節(jié) 1-叉頭Ⅰ；2-鋼球；3-叉頭Ⅱ；4-接軸；5-導(dǎo)向鍵；6-緊固鋼絲；7-夾木 2.4 工作機(jī)座 輥式鋼板矯直機(jī)的工作機(jī)座可分為臺架式和牌坊式兩大類。 （1） 臺架式。 這種矯直機(jī)機(jī)座由上臺架、下臺架和立柱三個主要部分組成。立柱同時也是壓下螺絲。壓下螺絲（或螺母）轉(zhuǎn)動，可以調(diào)整上、下臺架的相互位置，從而也調(diào)整了矯直輥的壓下量。 中厚板矯直機(jī)大多是臺架式的，它的上臺架可以整體平行壓下和整體傾斜壓下。整體平行壓下，其壓下機(jī)構(gòu)是集體驅(qū)動的，如圖2-4所示；整體傾斜壓下是由兩套驅(qū)動裝置完成的，如圖2-5所示。 圖2-4集體驅(qū)動壓下裝置 a--兩級蝸桿減速 b--兩級蝸桿減速 c--圓柱齒輪-蝸桿減速 圖2-5 整體傾斜調(diào)整臺架式矯直機(jī)壓下裝置布置示意圖 a—圓柱齒輪-蝸桿減速 b—兩級蝸桿減速 圖2-6是一臺11-260/300X2300矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，這種矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)特點如下： 1）矯直機(jī)上排輥是整體平行調(diào)整的（出、入口工作輥可以單獨調(diào)整），因此，上臺架4只是由一臺雙輸出軸 電動機(jī)分別通過兩級蝸輪減速機(jī)同時轉(zhuǎn)動四個立柱上壓下螺母。壓下裝置中的四個立柱同時是壓下螺絲，它們由螺母10固定在下臺架8上。在調(diào)整壓下時，立柱不動，而是壓下螺母12和平衡螺母14隨上臺架一起移動。壓下螺母同時也是壓下減速機(jī)的蝸輪。為了消除壓下螺母和螺絲之間的間隙，裝設(shè)了同步彈簧平衡裝置。在托盤15上的平衡彈簧16通過拉桿平衡整個上臺架及上面機(jī)件的重量（過平衡）。壓下螺母12與平衡螺母14由內(nèi)齒套13聯(lián)接。托盤15通過平面軸承支托在平衡螺母上。這種裝置可使平衡彈簧隨著臺架升降。在調(diào)整壓下量時，彈簧16不產(chǎn)生附加變形。 2）上支承輥由空心螺絲內(nèi)的拉桿與上臺架連接。每個支承輥都可由空心壓下螺絲手動單獨調(diào)整。下支承輥也可手動單獨調(diào)整。 3）每個工作輥內(nèi)部都有軸向通孔，以便熱矯軋件是通水冷卻。 這種矯直機(jī)多用在中板車間，一般是單獨設(shè)置的，且可以往復(fù)矯直鋼板，以提高矯直質(zhì)量。 臺架式矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)較簡單，但剛性較差。圖2-7是一臺采用四個大彈簧平衡的矯直機(jī)在使用時容易產(chǎn)生震動，會影響矯直質(zhì)量。 （2）牌坊式。這種矯直機(jī)的機(jī)架是牌坊式的，機(jī)架牌坊可以是開式的也可以是閉式的。 圖2-8是橫切機(jī)組中的一臺11輥矯直機(jī)結(jié)構(gòu)圖。它采用了閉式牌坊。矯直機(jī)上排工作輥既能整體平行調(diào)整，又能整體傾斜調(diào)整。 牌坊式工作機(jī)座的特點是強(qiáng)度和剛性較好，輥子的調(diào)整和拆卸方便。故新設(shè)計的薄帶矯直機(jī)常采用這種形式。它的缺點是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，外形尺寸也較大。 圖2-7 17輥鋼板矯直機(jī)的壓下機(jī)構(gòu) 1-壓下螺母；2-平衡彈簧；3-立柱（壓下螺絲）；4-推力球面滾柱軸承；5-壓下齒輪 2.5 矯直機(jī)基本參數(shù)的確定 （1） 輥距t的確定 輥距t的確定對保證矯直機(jī)的矯直質(zhì)量有重要影響。在矯直軋件時，其基本條件是軋件應(yīng)產(chǎn)生彈塑性彎曲變形，例如，對鋼板矯直機(jī)，根據(jù)[1]前面幾個輥子的反彎曲率必須滿足下列條件： 顯然，若板材的E已確定，則σs越大或h越小，反彎曲率半徑ρ也應(yīng)越小。與此對應(yīng)，矯直輥徑D與輥距t也應(yīng)越小。 確定輥距的原則是既要保證軋件矯直質(zhì)量，又要滿足輥子的強(qiáng)度條件。最小允許輥距受輥子強(qiáng)度條件限制；最大允許輥距取決于軋件矯正質(zhì)量。 根據(jù)設(shè)計手冊得： 圖2-9 最大允許輥距tmax的確定 如圖2-9所示根據(jù)[1]得最大允許輥距為： 根據(jù)經(jīng)驗值輥距取t=280mm （2）輥徑的確定 由表2.2可知道工作輥直徑D=(0.85-0.9)t=238～252mm 取D=250mm 表2.2 輥徑與輥距的比值 （3）輥身長度的確定 輥身長度L取決于軋件最大寬度，根據(jù)[1]得： L=bmax+a 當(dāng)bmax<200mm時， a=50mm ； 當(dāng)bmax>200mm時， a=100～300mm 。 所以 L=2100+250=2350mm 2.6 輥式矯直機(jī)的力能參數(shù)計算 1．彎曲應(yīng)力計算 如圖2-10所示在第一根和第二根軋輥上不產(chǎn)生彎曲變形，所以根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊得： 第二根軋輥作用在軋件上的塑性變形最大，根據(jù)采力可夫推薦kmax =0.66 可得： k a M （N） k=0.66 a=0.9614 M=38779 … 0.5775 0.9405 37933 … 0.4950 0.9150 36904 … 0.4125 0.8849 35692 0.3300 0.8504 34298 0.2475 0.8112 32719 0.165 0.7676 30960 … 0.0825 0.7194 29015 k =0 a=0.6667 M=26889 圖2-10 作用在矯直輥上的壓力和彎曲力矩 2 計算矯直鋼板時軋輥上的作用力 作用在上、下兩排輥子上的總壓力根據(jù)手冊得： 對于11輥矯直機(jī)可假定： （1）M、M、M為塑性彎曲力矩，其值相等 即M=M=M=M塑 （2）后面三個輥子M、M、M為彈性彎曲力矩，其值相等 即： （3）M= M=0 （4）軋件在其余輥子上彈塑形彎曲力矩為M彈塑其值相等，并近似等于M彈 和M塑的平均值所以根據(jù)設(shè)計手冊得： 所以根據(jù)設(shè)計手冊得作用在各輥子上的力為： 由此可見其中第三根輥子上受力最大，并用其值對輥子進(jìn)行強(qiáng)度校核。 3、電動機(jī)功率的確定 如果分別考慮各輥子下軋件的塑性變形功，則根據(jù)設(shè)計手冊矯正扭矩為： a—塑性變形曲率折--算系數(shù)。 對于單向波浪形的軋件，為4.5～6，根據(jù)塑性變形曲率折算系數(shù)計算圖選取a值，此處取5，則根據(jù)圖2-11查 得a=9 。 σs—材料的屈服極限 300MPa b—鋼板寬度 m h—鋼板厚度 m D—矯直輥直徑 m E—材料的彈性模量 圖2-11 塑性變形折算系數(shù)a的計算圖 根據(jù)設(shè)計手冊得電動機(jī)功率計算公式為： 則 M—矯正扭矩，千牛·米 —作用在輥子上的壓力總和 ，千牛 f— 輥子與軋件的滾動摩擦系數(shù)，對于鋼板f =0.0002米，如果考慮可能出現(xiàn)的較大的滑動摩擦，則對于鋼板，f =0.0008米；對于型鋼，f =0.0008～0.0012米； μ—輥子軸承的摩擦系數(shù)，滾動軸承 μ=0.005；滾針軸承 μ=0.01；滑動軸承μ=0.05～0.07 ； D—輥子直徑，米 d—輥子軸承處直徑（滾動軸承取中徑 ） 米 ν—矯直速度 米/秒 η—傳動效率，η=0.85～0.7（有支承輥時取較小值） 所以，選用2臺YTSZ315M2-6型冶金用電機(jī)，基本參數(shù)如下： 額定功率為132千瓦 轉(zhuǎn)動慣量為5.3 Kg·M 額定轉(zhuǎn)矩為1260N·M 重量為1090 Kg 額定轉(zhuǎn)速為980r/min 總長度為1350mm 寬度635mm 2.7 工作輥的強(qiáng)度校核和軸承校核 （1）工作輥的強(qiáng)度校核 圖2-12 受力及彎扭圖 b=2100mm L=2350mm c=B/2=30mm a=2790mm p=p30%=345.7KN D=250mm d=160mm 深孔直徑 d1=80mm 如圖2-12所示，輥身中央斷面2-2處的彎曲力矩為： 根據(jù)設(shè)計手冊得彎曲應(yīng)力： 1-1 截面處的彎矩為： 彎曲應(yīng)力為 ： 根據(jù)設(shè)計手冊得矯直輥上傳遞的扭矩為： 其中 根據(jù)設(shè)計手冊得扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： 根據(jù)設(shè)計手冊結(jié)合第四強(qiáng)度理論計算得： 1-1 斷面 2-2 斷面 都滿足強(qiáng)度要求。 （2） 軸承校核 軸承選用23032CC/W33 調(diào)心輥子軸承 基本參數(shù)如下： d=160mm D=240mm B=60mm 基本額定動載荷為Cr=508KN 圖2-13 軸承受力圖 每個軸承所受的徑向力為： F—輥子所受的最大軋制力 由于軸承不承受軸向力即： 所以根據(jù)設(shè)計手冊得： 其中 —載荷系數(shù)=1.5 —軸承所受徑向力 KN —軸承所受軸向力 KN 根據(jù)設(shè)計手冊得軸承壽命： 上式中：C—基本額定動載荷 KN n—輥子轉(zhuǎn)速 ε—對于滾子軸承 根據(jù)工廠的實際情況軸承壽命已滿足要求 2.8 支承輥及軸承的校核 （1）支承輥的強(qiáng)度校核 b=800mm c=B=60mm a=1090mm p=p70%=807KN D=275mm d=160mm 圖2-14 支承輥受力及彎矩圖 中央2-2處所受彎矩為： 彎曲應(yīng)力為： 滿足應(yīng)力要求 軸頸1-1處所受彎矩為： 也滿足應(yīng)力要求 （2）軸承校核 軸承選用四個23032CC/W33型號調(diào)心輥子軸承， 基本參數(shù)如下： d=160mm D=240mm B=60mm 基本額定動載荷為 Cr=508KN 圖2-15 支承輥軸承受力圖 每個軸承所受的徑向力為： 不承受軸向力 即 所以 ----載荷系數(shù)=1.5 軸承壽命為: 上式中：C—基本額定動載荷 KN n—輥子轉(zhuǎn)速 ε—對于滾子軸承 根據(jù)工廠的實際情況軸承壽命已滿足要求 2.9 壓下機(jī)構(gòu)計算 基本要求：電動機(jī)壓下速度v=0.5mm/s 最大壓下量為12mm 螺紋選擇：由于鋸齒形螺紋單向受力傳動且承受力較大，多用于軋鋼機(jī)的壓下螺旋、螺旋壓力機(jī)、水壓機(jī)等，所以壓下螺絲選用鋸齒形螺紋。 （1）根據(jù)設(shè)計手冊得壓下螺絲直徑為： 所以： d= 根據(jù)相關(guān)設(shè)備經(jīng)驗值選取： d=190mm 螺距t=8mm 中徑D2=184mm 小徑D1=178mm （2）壓下螺絲的校核 根據(jù)[3]中承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺柱連接條件進(jìn)行校核計算螺絲的預(yù)緊力，所以 F—壓下系統(tǒng)是不帶鋼壓下 只考慮四根立柱承受的總重量 根據(jù)經(jīng)驗值估算為 每根立柱即每個螺絲的工作載荷F=361.9KN F1—殘余應(yīng)力F1=（0.6-1.0）F=F=361.9KN 有金屬墊片或無墊片時： =0.25 所以得螺絲的危險截面拉伸強(qiáng)度為： 滿足條件要求 （3）電動機(jī)的選擇 根據(jù)設(shè)計手冊得壓下螺絲的傳動力矩： P1—作用在一個壓下螺絲上的力 KN D2—螺紋中徑 mm ρ—螺紋上的摩擦角。 所以： t —螺距 mm a —螺紋升角， 根據(jù)設(shè)計手冊得壓下螺絲的電動機(jī)傳動功率為： η—傳動系統(tǒng)總的工作效率 n —電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速 i—傳動系統(tǒng)總傳動比 相當(dāng)于壓下轉(zhuǎn)速： 根據(jù)計算結(jié)果選用YTSZ—160M—4型號電機(jī) ：額定功率 11千瓦 額定轉(zhuǎn)矩 70 N·M 額定轉(zhuǎn)速 1465r/min 重量 125Kg (4)減速器的選擇 壓下傳動系統(tǒng)總傳動比： 根據(jù)電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速和總傳動比查手冊得：一級減速器選用CW型圓弧圓柱蝸輪蝸桿減速器輸入轉(zhuǎn)速1465 r/min 傳動比 31.5 中心距 125mm 二級減速也選用CW型圓弧圓柱蝸桿蝸輪減速參數(shù)如下 ： 蝸桿頭數(shù) Z=4 模數(shù) M=8 分度圓直徑 d1=80mm 齒頂圓直徑 da1=96mm 齒根圓直徑 df1=63.5mm 蝸輪齒數(shù) Z2=47 模數(shù) M=8 分度圓直徑 d2=376mm 齒頂圓直徑 da2=392mm 齒根圓直徑 df2=356mm 中心距 a=225mm （5）萬向聯(lián)軸器的選用和校核 分配箱與工作輥之間使用的聯(lián)軸器選用WS型十字軸式萬向聯(lián)軸器。十字軸的材料一般為中碳合金鋼，如 42CrM0、40Cr ；或低碳合金鋼，如 18CrM0Ti、20MnVB、20CrM0 等，經(jīng)滲碳淬火后，表面硬度達(dá)58～64HRC。十字軸軸徑的主要失效形式是軸頸在軸肩處的彎曲強(qiáng)度不足，根據(jù)[4]得彎曲強(qiáng)度條件為： 上式中：Tc —萬向聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 （N·mm） R —十字軸中心到軸頸中部的距離（mm） s —軸頸中部到軸肩的距離（mm） d、d0 —軸頸直徑和內(nèi)徑（mm） — 十字軸材料的許用彎曲應(yīng)力，一般取=σs/（3～3.5）（MPa） σs — 十字軸材料的屈服極限（MPa） 當(dāng)軸肩圓角半徑過?。ㄒ话銘?yīng)使r/d>0.1 ，且r>3mm）,或載荷不穩(wěn)定，應(yīng)力變化較大時，還應(yīng)按彎曲疲勞強(qiáng)度校核軸肩處的安全系數(shù)。 由于查不到這一聯(lián)軸器的具體尺寸，所以在這里就不進(jìn)行驗算。 第四章 控制裝置方案設(shè)計 目前對于該系統(tǒng)的控制裝置主要有以下兩種控制方式： 方案一：光電傳感器的控制裝置。 光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。光電開關(guān)屬于一種小型的電子設(shè)備，可檢測出其接收到光強(qiáng)的變化。 光電傳感器通常由發(fā)送器、接收器和檢測電路三部分構(gòu)成。通常用于檢測直接導(dǎo)致光亮變化的非電量，如光照度、光強(qiáng)、輻射測溫等；也可用來檢測可轉(zhuǎn)換成光亮變化的其他非電量，如表面粗糙度、應(yīng)變、零件直徑、位移、速度、振動等。 方案二：磁電式傳感器的控制裝置。 磁電式傳感器是通過磁電作用將被測量（如振動、轉(zhuǎn)速、扭矩）轉(zhuǎn)換成電勢信號。其利用導(dǎo)體和磁場發(fā)生相對運動而在導(dǎo)體兩端輸出感應(yīng)電勢，屬于機(jī)電能量變換型傳感器。 磁電式傳感器的優(yōu)點是不需要供電電源，電路簡單且性能穩(wěn)定，輸出抗阻小。主要用于振動測量。 就以上兩種方案的對比，考慮本設(shè)計對步進(jìn)精度的要求，選擇方案一：光電傳感器。 第五章 送料裝置設(shè)計 5.1 送料裝置方案的選取 自動送料裝置按送進(jìn)材料的形式分為送料裝置與上件裝置兩類。本設(shè)計屬于送料裝置。常見送料機(jī)構(gòu)形式有以下五種： ① 鉤式送料機(jī)構(gòu); ② 凸輪鉗式送料機(jī)構(gòu); ③ 杠桿送料機(jī)構(gòu); ④ 夾持送料機(jī)構(gòu)； ⑤ 輥軸送料機(jī)構(gòu)。 由于本設(shè)計所用的毛坯件厚度比較薄，不在前三種送料方案所適用的材料厚度范圍內(nèi)，第四種和第五種方案適用。將第四種與第五種方案進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)前者需要采用斜楔帶動加料爪和滑板運動，在送料過程中振動會比較大，從而影響到送料精度；而后者是使用輥軸送料，過程更為平穩(wěn)，因而，送料精度也較有保障。綜合考慮各種因素以后，決定采用雙輥送料機(jī)構(gòu)，如圖5-1所示： 圖5-1 雙輥送料機(jī)構(gòu) 1-偏心輪 2-上模 3-下模 4-萬向聯(lián)結(jié)節(jié) 5-曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 6-上輥 7-離合器 8-支撐 9-下輥 輥軸式送料機(jī)構(gòu)的驅(qū)動方式采用壓力機(jī)曲軸驅(qū)動。傳動機(jī)構(gòu)采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 送進(jìn)步距的大小按下式計算： 當(dāng)步距S一定時，可以協(xié)調(diào)主動輥直徑d1和轉(zhuǎn)角α，以滿足送進(jìn)步距的需要。 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與輥軸的連接采用定向離合器。根據(jù)材料的送進(jìn)速度要求，選用合適的定向離合器。 輥軸的直徑與送進(jìn)速度和S轉(zhuǎn)角α有關(guān)，主動輥的直徑為 從動輥的設(shè)計可以放松一些，不過上、下輥應(yīng)有相同的圓周速度。主、從輥之間的傳動一般采用一對齒輪。所以要求 抬輥裝置的作用有兩種。一種是在開始裝料時臨時抬輥，使上、下輥間有一間隙，以便材料通過。另一種抬輥動作是在每次送進(jìn)結(jié)束后，沖壓工作前，使材料處于自由狀態(tài)，以便導(dǎo)正。第一種抬輥動作采用手動，設(shè)計一個手柄；第二種抬輥動作采用杠桿式抬輥裝置，通過螺桿推動杠桿而實現(xiàn)抬輥。 工作過程如下：在送料之前，要先用手柄抬起4，以便在上下輥軸之間形成空隙，將薄板料從間隙穿過，然后按下手柄壓緊入料。當(dāng)2回程時，通過5中的搖桿帶動9順時針旋轉(zhuǎn)，從而帶動8（主動輥）和4（從動輥）同時旋轉(zhuǎn)完成送料工作。當(dāng)2下行時，因為9的緣故，輥軸停止不動，接著就是完成沖壓的工序了。當(dāng)1再次回程，又重復(fù)上述動作，照此循環(huán)動作，達(dá)到間歇送料的目的。 5.2 輥軸送料機(jī)構(gòu)的原理、結(jié)構(gòu)及工作過程 輥軸送料機(jī)構(gòu)的原理、結(jié)構(gòu)、工作過程在第2章已有簡述，下面進(jìn)行更為詳細(xì)的闡述。 輥軸自動送料裝置是通過一對輥軸定向間歇轉(zhuǎn)動而進(jìn)行間歇送料的。按輥軸安裝的方式有立輥和臥輥，其中，臥輥使用較多，它分為單邊和雙邊兩種。本設(shè)計采用單邊臥輥式輥軸自動送料裝置。 送料機(jī)構(gòu)的運動極限位置與一般位置的圖解大致如圖5-2所示: 圖5-2 送進(jìn)步距與輥軸直徑及其轉(zhuǎn)角的關(guān)系 輥軸送料裝置與其他送料裝置一樣，必須保證沖壓工作與送料動作有節(jié)奏的配合。當(dāng)沖壓工作行程開始時，送料裝置應(yīng)已完成送料工作，料停在沖壓區(qū)等待沖壓。沖壓工作完成后，上模回到一定高度，即上、下模工作零件脫離時才能送料。沖壓與送料過程時間上的配合關(guān)系可由工作周期圖來表示，如圖5-3所示。 圖 5-3 送料周期圖 由圖看出，抬輥的開始點和結(jié)束點對稱于滑塊的下止點，而抬輥的開始點稍大于壓力機(jī)的公稱壓力角，但不宜過早抬輥，以免引起板料位移而產(chǎn)生廢品。 輥軸送料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖如圖5-4所示： 5-4 滾軸結(jié)構(gòu)圖 需要說明的是，自動送料機(jī)構(gòu)與壓力機(jī)之間所用的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，桿的長度均為可調(diào)，另外曲柄聯(lián)接處有偏心調(diào)劑盤可調(diào)偏心距。桿的聯(lián)接處用萬向聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接。 5.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計 1、輥子設(shè)計 輥子是輥軸送料機(jī)構(gòu)的主要工作零件。在送料過程中，輥子直接與坯料接觸，其表面應(yīng)具有較高的耐磨性和良好的幾何形狀及尺寸精度。 本設(shè)計的主動輥為下輥，其直徑為： 所以： 由于輥子半徑較大，故采用空心的結(jié)構(gòu)形式，上輥采用與齒輪結(jié)合在一起的方式，如圖5-5所示： 圖5-5 下輥與齒輪結(jié)合 下輥與齒輪分開設(shè)計，如圖5-6所示： 圖5-6 下輥與齒輪分開 輥子是通過材料與輥子之間的摩擦力進(jìn)行送料的，因此輥子間的壓緊力不能太小。而輥子的摩擦力主要是用來克服材料送進(jìn)時與其他承料部件間的摩擦力和提供加速度的。如下式： 經(jīng)過實際計算，F(xiàn)應(yīng)為224N。由，查表得f=0.15。所以P=1500N，方向指向輥子中心。 2、壓緊裝置設(shè)計 輥式送料借助于輥子和坯料之間的摩擦力實現(xiàn)，為了防止在送料過程中輥子與坯料之間產(chǎn)生相對滑動，影響送料精度，應(yīng)設(shè)置壓緊裝置對輥軸施加適當(dāng)?shù)膲毫?，以產(chǎn)生必要的摩擦力。 可采用的壓緊裝置有螺旋彈簧式、板簧式、和彈簧杠桿式，本設(shè)計采用板簧式壓緊裝置，原理如圖5-7所示。 圖5-7 板簧式壓緊裝置原理圖 本送料裝置中的壓緊裝置采用兩個彈簧間接壓緊的形式，且彈簧所提供的壓緊力可根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)彈簧上面的螺母，從而達(dá)到調(diào)節(jié)彈簧壓緊力的效果。 二、 抬輥裝置 抬輥裝置的作用是將上輥向上稍稍抬起，使坯料松開。送料裝置在使用過程中需要兩種抬輥動作：一種是開始裝料時臨時抬輥，使上、下輥間有一間隙，以便材料通過；第二種抬輥動作是在每次送進(jìn)結(jié)束后，沖壓工作前，使材料處于自由狀態(tài)，以便導(dǎo)正。參考有關(guān)資料，常見的抬輥裝置有五種：撞桿式、氣動式、偏心式、斜楔式和凸輪式。本設(shè)計實現(xiàn)第一種抬輥動作采用手動，在抬輥機(jī)構(gòu)上加一個手柄，達(dá)到抬輥的目的；對第二種抬輥動作采用撞桿式抬輥裝置實現(xiàn)，撞桿后利用杠桿原理使上輥抬高。原理如圖5-8所示。 圖5-8 上輥抬高原理 另外，為了實現(xiàn)第一種抬輥動作，送料機(jī)構(gòu)中特別加了一個手柄，使它與撞桿式抬輥裝置連在一起，利用杠桿原理實現(xiàn)抬輥。手柄如圖5-9所示： 圖5-9 手柄 3、 驅(qū)動機(jī)構(gòu)設(shè)計 本設(shè)計采用的驅(qū)動方式為壓力機(jī)曲軸驅(qū)動，驅(qū)動機(jī)構(gòu)用曲柄搖桿傳動。其他常用的驅(qū)動機(jī)構(gòu)有拉桿杠桿傳動、斜楔傳動、齒輪齒條傳動、螺旋齒輪傳動、鏈條傳動及氣動液壓傳動。 4、送料進(jìn)距調(diào)節(jié)裝置計算 前面已經(jīng)提到過，自動送