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矯正扁軋制品現(xiàn)代化設(shè)備的自動(dòng)化
Yu. N. Belobrov, V. G. Smirnov,
A. I. Titarenko, V. A. Perekhodchenko,
and I. L. Sinel’nikov
Severstal公司于2003年8月[1, 2, 3]在其2800和5000輾軋器上成功完成引進(jìn)新的線內(nèi)矯直機(jī)（PSMs）。此機(jī)器的主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：
每臺(tái)機(jī)器配備液壓暫緩機(jī)制（以改善機(jī)器調(diào)整的動(dòng)力和準(zhǔn)確度，更加可靠地維持恒定差距）;
每臺(tái)機(jī)器擁有借助液壓缸來單獨(dú)調(diào)整每個(gè)工作輥的機(jī)制（這就通過提供對(duì)一個(gè)曲率改變的控制拓寬了矯直的范圍）；
每一工作輥由其自身的可調(diào)驅(qū)動(dòng)提供（以消除軸與軸之間堅(jiān)硬的動(dòng)力約束）；
輥的PSM系統(tǒng)附著在暗盒中（以方便維修和降低輥更換費(fèi)用）；
PSM具有可調(diào)整機(jī)器從十輥矯直計(jì)劃到五輥矯直計(jì)劃的系統(tǒng)，也就是雙倍的輥間距離（這就拓寬了機(jī)器可提供的板厚范圍）。
因此，新的矯直機(jī)是包括一個(gè)有由數(shù)字和模擬信號(hào)控制的大范圍液壓和電力驅(qū)動(dòng)組件構(gòu)成的先進(jìn)多功能系統(tǒng)機(jī)制。整個(gè)復(fù)雜的PSM機(jī)制可以被劃分為以下兩個(gè)功能組：主要功能組，包括直接參與矯直運(yùn)作的機(jī)制（阻跌機(jī)制，單獨(dú)調(diào)整輥的機(jī)制，調(diào)整不同矯直過程的組件，從頂部輥到各支線的機(jī)制，主驅(qū)動(dòng)器）；輔助功能組，（包括暗盒更換機(jī)制，軸鎖機(jī)制，輥冷卻系統(tǒng)設(shè)備）。雖然PSM用于盤大數(shù)目的機(jī)制，但運(yùn)用現(xiàn)代化的液壓及電力驅(qū)動(dòng)使得在PSM及其元件上操作的主輔運(yùn)作都能實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化。
以下是對(duì)最重要的板矯直機(jī)器機(jī)制的特點(diǎn)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)的描述。同時(shí)討論下這些機(jī)制的運(yùn)作機(jī)制。單片矯直機(jī)器功能的液壓阻跌機(jī)制（HHMs）主要是以下兩個(gè)機(jī)制：調(diào)整機(jī)制；通過此機(jī)制維持特殊位置。每一機(jī)制對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)和一定效率標(biāo)準(zhǔn)都需滿足一定要求。在調(diào)整機(jī)制中，液壓阻跌機(jī)制控制系統(tǒng)必須完成以下職能：
與液壓缸同步運(yùn)動(dòng)并保持偏差角度在規(guī)定范圍內(nèi)；
為調(diào)整一個(gè)新板的尺寸而加速；
維持機(jī)制安置的高精度；
在維持機(jī)制的運(yùn)作時(shí)控制系統(tǒng)需滿足以下條件：
穩(wěn)固頂部暗盒與頂部支線輥的高精度協(xié)調(diào)；
減少當(dāng)設(shè)備發(fā)生偏差時(shí)將其返回至規(guī)定坐標(biāo)所需的時(shí)間（比如因矯直一塊板而用的力）；
需要同步化。在Severstal的第三制板車間的板矯直機(jī)器運(yùn)作的經(jīng)驗(yàn)中顯示大多在調(diào)整機(jī)器中的問題因素都是應(yīng)用液壓缸時(shí)力量的不均勻造成的。PSM中大量的運(yùn)作部分的不對(duì)稱分配是引起這一不均勻的原因（特別是軸配置重量的影響）。服務(wù)系統(tǒng)閥的“電力零點(diǎn)”及其關(guān)聯(lián)的“液壓零點(diǎn)”也是一個(gè)作用因素。液壓缸的體積越小，后者的作用就越為顯著。因此，支線的頂部輥的HHM是使零點(diǎn)漂移的最敏感的系統(tǒng)。
還有其他影響阻跌機(jī)制動(dòng)力，同時(shí)性與同步性的因素：
雖然偏差不大，但是由于不同配件的尺寸偏差使液壓缸上部件產(chǎn)生摩擦力的不同。
液壓供應(yīng)渠道的“彈跳”特性與慣性表征指數(shù)的不同（由于從服務(wù)閥引向液壓缸的管道長度不同產(chǎn)生）。
因此，由于PSM沒有配備汽缸同步運(yùn)作機(jī)制裝置，發(fā)射相同規(guī)模信號(hào)至服務(wù)閥輸入端就不可避免產(chǎn)生不同的速度使機(jī)制造成嚴(yán)重?fù)p壞。
為減少和消失以上所提因素造成的地影響，我們?yōu)樽璧鴻C(jī)制的電力同步化開發(fā)了算法。
暗盒頂部的HHM由四個(gè)阻跌缸與四個(gè)平衡缸組成，這一設(shè)計(jì)可以確保機(jī)器的移動(dòng)調(diào)整被設(shè)定到矯直縫要求的尺寸（與板的厚度一致 ）并且使矯直縫在存在或不存在外罩負(fù)載的情況下在受矯直力量作用時(shí)都能維持特別的精度。阻跌機(jī)制的汽缸系統(tǒng)是按照僅有一個(gè)內(nèi)腔被用作工作腔的方式設(shè)計(jì)的。而第二腔則與充電渠道相連。頂部暗盒在阻跌汽缸克服平衡壓力的時(shí)候下跌。暗盒的上升也只有平衡缸的動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)。這一安排消除了設(shè)備位置放置之間的縫隙。
而輥支線上的HHM則由兩個(gè)氣壓缸構(gòu)成。當(dāng)輥將下跌和將進(jìn)入桿腔將上升時(shí)高壓液體就涌進(jìn)活塞腔。
控制原理。為控制阻跌機(jī)制的液壓缸提供單獨(dú)的回路（圖1）。從服務(wù)閥輸入端發(fā)送的控制信號(hào)（Xctl）由比例整數(shù)控制器（PI）形成（為提高系統(tǒng)的靈敏度，我們選擇使用“0”部分重疊閥門）。從控制器（誤差信號(hào)Xerr）發(fā)送至輸入端的信號(hào)則是由位置控制點(diǎn)信號(hào)（Xcpt）與反饋信號(hào)（Xf.b）的差異形成的。而后者的信號(hào)接收于給定液壓缸的線更換儀器（G）。
HHM頂部暗盒的測(cè)試儀建為平衡液壓缸（HCs）。經(jīng)過一定的系數(shù)允許，液壓缸以其移動(dòng)可以被看作與缸桿更換回應(yīng)相同的方式進(jìn)行安裝。支線的HHM頂部暗盒的測(cè)試儀直接與阻跌缸合并。整部控制器僅在在最終調(diào)整步驟與規(guī)定協(xié)調(diào)穩(wěn)定時(shí)才激活。當(dāng)更換超過某個(gè)一定的最低限度值時(shí)，PI控制器的功能將被比例控制器（P）的轉(zhuǎn)換功能W(s) = k所代替。因此，Xctl(t) = kXerr(t).
當(dāng)更換的工作輥之間有明顯的差異時(shí)，控制點(diǎn)與線更換儀器的反饋信號(hào)將達(dá)到一個(gè)足夠大的值，那么，控制服務(wù)閥運(yùn)作的輸出端信號(hào)將達(dá)到飽和區(qū)域。在這種情況下，只要誤差超過Xctl 大于飽和區(qū)(Xsat)的邊界值的時(shí)候，更多的更換綠規(guī)則和缸的同步運(yùn)動(dòng)將不可能。限制誤差---- Xctl不達(dá)到飽和的最大誤差----與控制器比例上所得值完全相反k: Xerr < Xsat /k。
通過減小k值來解決所給問題會(huì)導(dǎo)致PSM在調(diào)整中速度的丟失和矯直運(yùn)作中控制精度的減小。所以，這一系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為了保持當(dāng)存在實(shí)質(zhì)更換時(shí)從飽和區(qū)所得控制信號(hào)，使控制器輸入端不會(huì)送入需要的數(shù)值(Xrq)，而是有相當(dāng)增加的數(shù)值 (DX)以滿足kDX < Xsat 的條件。
控制點(diǎn)通過與缸運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)的最大落后的回應(yīng)增加而引起的缸的位置發(fā)生變化使DX總合增加?？刂泣c(diǎn)的調(diào)整將繼續(xù)，直到當(dāng)機(jī)制所需值與實(shí)際位置小于增加值的時(shí)候Xrq – Xf.b < DX。
然后，控制器輸入端的值為Xcpt，它與所需調(diào)整值相等Xcpt = Xrq. 這樣調(diào)整就完成了。運(yùn)用分步增加控制點(diǎn)的原理使缸的同步運(yùn)動(dòng)與對(duì)于幾乎任意理想重復(fù)因素的點(diǎn)高精度控制設(shè)置得到了實(shí)現(xiàn)工作輥單獨(dú)調(diào)整機(jī)制。
通過將液壓缸與V帶驅(qū)動(dòng)相連的方法，板矯直機(jī)器的設(shè)計(jì)使各個(gè)工作輥能夠垂直地移動(dòng)。缸的動(dòng)力由部分控制與服務(wù)閥運(yùn)作來供應(yīng)。一個(gè)線更換儀器建成從輥位置上獲得反饋信號(hào)的一個(gè)缸。
因?yàn)檫@些儀器實(shí)際上是通過缸桿而非工作輥來傳遞信息，以下的換算傾向于由輥的協(xié)調(diào)得到：Xrol = kredXf.b。此處，kred是驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)裝置比例，Xf.b 是由線更換換能器通過缸桿測(cè)量得到的位置。
所以，每個(gè)工作輥的位置通過提供反饋回路來加以控制的。圖1是其中一條回路的圖解?？刂菩盘?hào)是通過PI控制器的方式生成的，它成功地實(shí)現(xiàn)了在沒有滿意速度的情況下也能調(diào)整系統(tǒng)的高精度。
輥的單獨(dú)驅(qū)動(dòng)：
上述設(shè)計(jì)基于帶不同能量供應(yīng)的自控馬達(dá)驅(qū)動(dòng)頻繁地轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)。每個(gè)單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)提供多于一個(gè)足驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)如下：
更大的可靠性，工作輥線速與板的速度差異使機(jī)制少了很多負(fù)載的組件；
當(dāng)一個(gè)或甚至幾個(gè)驅(qū)動(dòng)發(fā)生故障時(shí)機(jī)器仍能繼續(xù)運(yùn)作；在這種情況下，輥的回應(yīng)能從矯直區(qū)域撤去；
輥的線速可以根據(jù)板的實(shí)際速度單獨(dú)被糾正；此糾正能被作為預(yù)備措施（在已測(cè)值和已計(jì)算值的基礎(chǔ)上）也可以在矯直運(yùn)作的過程中（通過雇傭人員來獲得頻繁轉(zhuǎn)化的數(shù)據(jù)）進(jìn)行。
主驅(qū)動(dòng)繞九個(gè)矯直輥和兩個(gè)外罩輥轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)镻SM被安裝在輾軋線上，也就是說，如果驅(qū)動(dòng)在即使很短的時(shí)間內(nèi)也無法正常運(yùn)作，那么可能造成不能大批量生產(chǎn)，所以驅(qū)動(dòng)在運(yùn)作中必須高可靠。 驅(qū)動(dòng)必須要滿足的要求決定機(jī)器的運(yùn)作和設(shè)計(jì)特性如下：
進(jìn)行矯直的板必須在矯直輥，外罩輥以及輥轉(zhuǎn)送器的毗鄰部分建立剛性的動(dòng)力學(xué)連接；
由于在矯直操作中塑性變形，板需要伸長，長度的增加隨著各工作輥長度因彎曲半徑的不同而不同。這種情況導(dǎo)致板速在朝PSM終端移動(dòng)時(shí)不均勻分布的增加；
必須可能使用不同直徑的工作輥（這一點(diǎn)還正在做，比如，因?yàn)椴痪鶆虻哪p或重磨）；
輥的負(fù)載應(yīng)根據(jù)所選矯直機(jī)制來區(qū)分；
反向的矯直也應(yīng)該可以；
鑒于以上因素與此處討論的板矯直機(jī)器實(shí)際運(yùn)作機(jī)制問題，以下是建立電力驅(qū)動(dòng)的要求：
速度的規(guī)定在較廣的限制內(nèi)，包括負(fù)荷下的馬達(dá)啟動(dòng)；
在逆向機(jī)制中也可運(yùn)行；
剛性特性 w = ?(M)；
維持規(guī)定速度的高精度；
完全同步操作；
元素基礎(chǔ)：
輥的驅(qū)動(dòng)是由具有短路轉(zhuǎn)子的異步三相馬達(dá)建立起來的。該馬達(dá)由德國VEM公司設(shè)計(jì)。它們?cè)趪?yán)重超載的情況下仍能繼續(xù)可靠地運(yùn)作?？刂拼笋R達(dá)頻率轉(zhuǎn)換的SIMOVERT是由德國西門子公司制造。其模塊化設(shè)計(jì)便于維護(hù)和修理，其存在的一個(gè)內(nèi)置為處理器座使人們能執(zhí)行大部分牽涉驅(qū)動(dòng)控制運(yùn)作的功能（ 維持規(guī)定的速度下的高度穩(wěn)定性，重新根據(jù)輥的實(shí)際直徑計(jì)算旋轉(zhuǎn)頻率，診斷驅(qū)動(dòng)的狀況，控制驅(qū)動(dòng)運(yùn)作，在PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)之間交換信息）。
因?yàn)椴煌瑫r(shí)點(diǎn)輥之間不同的分配度，所以不同種能量的馬達(dá)被用在系統(tǒng)中。 使用不同的馬達(dá)就能顯著地減少電力設(shè)備耗費(fèi)成本并且改善整機(jī)的性能。
此機(jī)器擁有三種主要運(yùn)作機(jī)制：工作機(jī)制（半自動(dòng)化與自動(dòng)化），運(yùn)輸機(jī)制，以及暗盒更換機(jī)制。
圖2顯示了工作機(jī)制實(shí)現(xiàn)運(yùn)作的框圖。在這種半自動(dòng)化機(jī)制中，操作者通過操作臺(tái)控制PSM。在這種情況下，操作者可完成如下操作：從數(shù)據(jù)庫中選取矯直機(jī)制；糾正已選機(jī)制；手動(dòng)調(diào)整機(jī)制，這需要操作者指示所需暗盒按鈕位置（為五輥矯直還是十輥矯直）；調(diào)整暗盒頂部到底部之間的縫隙；為工作輥設(shè)置單獨(dú)調(diào)整協(xié)調(diào)；選擇矯直速度與方向；生成開始調(diào)節(jié)機(jī)器到一指定機(jī)制的命令。
機(jī)器自動(dòng)調(diào)整至所選機(jī)制。在調(diào)整完成后將有信號(hào)發(fā)送至控制板以指示機(jī)制協(xié)調(diào)改變，輥達(dá)到其規(guī)定工作速度。工作機(jī)制，即板矯直機(jī)器根據(jù)由從高級(jí)系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這些數(shù)據(jù)包括以下信息：將被矯直板的厚度；剛的組成（材料屬性信息）；送至PSM入口的板溫。
PSM通過以下步驟調(diào)節(jié)：
基于板厚和鋼組成的預(yù)備調(diào)整，適用于冷軋板（t = 20°C）；
深一層調(diào)整基于安裝在與PSM大概相距50m的高溫計(jì)獲得的數(shù)據(jù)；
最終調(diào)整基于安裝在機(jī)器入口處的高溫及獲得的數(shù)據(jù)；
在自動(dòng)化變種中，當(dāng)下一塊板將要到達(dá)機(jī)器的時(shí)候，控制機(jī)器的毗鄰輥轉(zhuǎn)送器轉(zhuǎn)變?yōu)镻SM系統(tǒng)控制。 在這種情況下，板要直到調(diào)整完成后才可進(jìn)入機(jī)器工作區(qū)。如果通過機(jī)器的一塊板不需要矯直，那么機(jī)器將轉(zhuǎn)入傳輸機(jī)制。在這種情況下，頂部橫架以及暗盒被升至一規(guī)定量，輥的速度改變，這樣其速度就與毗鄰的輥轉(zhuǎn)送器速度一致了。暗盒更換機(jī)制用在當(dāng)輥破損或需要再次研磨工作輥和備用輥時(shí)。在這種情況下，操作者可通過控制輔助機(jī)制控制運(yùn)作：軸鎖機(jī)制，出輥車，鎖住暗盒底部以及車位置，以及移動(dòng)車的液壓缸。該機(jī)制通過非接觸式傳感器固定于適當(dāng)位置。
PSM控制系統(tǒng)：
控制板矯直機(jī)需要開發(fā)一個(gè)強(qiáng)有力的高性能系統(tǒng)，為其提供理想的控制精度并結(jié)合快速的運(yùn)作。
此控制系統(tǒng)被劃分為兩個(gè)層次：基礎(chǔ)層次，更高層次。診斷系統(tǒng)被建立為一個(gè)分離的系統(tǒng)。為了控制PSM的水泵站還提供了一個(gè)第二控制器。控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)層次采用SIMATIC S7工業(yè)程序控制器，而上等層次控制器和診斷控制器則建立在標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)之上。用于更高層次系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)同時(shí)也為PSM的控制板服務(wù)?？刂破鞯牟煌嘏c一個(gè)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)的兩環(huán)路相連（圖3）。第一個(gè)環(huán)路的功能是與控制器，更高層次計(jì)算機(jī)，診斷站，水泵站控制器之間的溝通連接。第二個(gè)環(huán)路由系統(tǒng)功能元素連接PSM控制器（頻率轉(zhuǎn)換，線更換儀器，輸入/輸出遙控模塊）。
控制系統(tǒng)的功能依據(jù)下列原則被劃分為基礎(chǔ)層次和更高層次：所有牽涉從安裝在機(jī)制上的傳感器接收數(shù)據(jù)，通過自動(dòng)過程控制系統(tǒng)從將被矯直的板上獲取信息，為執(zhí)行機(jī)制（傳動(dòng)裝置）生成或發(fā)射信號(hào)的運(yùn)作都被指定為基礎(chǔ)層次。歸檔控制點(diǎn)與控制控制板運(yùn)作的功能被指定為更高層次。以下具體功能則都是由控制板上的基礎(chǔ)層次自動(dòng)化系統(tǒng)完成的：
從更高層次系統(tǒng)獲得指定矯直參數(shù)（輥速度，頂部橫臂坐標(biāo)，與橫臂相關(guān)聯(lián)的輥的坐標(biāo)）；
加工參數(shù)，將控制信號(hào)的回應(yīng)發(fā)送給自動(dòng)器；
從安裝在機(jī)制上決定PSM是否正確安裝并準(zhǔn)備矯直運(yùn)作的感應(yīng)器獲取信息；
從安裝在機(jī)制上計(jì)算控制行動(dòng)的反饋傳感器獲取信息；
分析從感應(yīng)器所讀數(shù)據(jù)確定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；
與 PSM 的水泵電池站(PBS)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并將該站的運(yùn)作參數(shù)發(fā)射高更高層次顯示；
接收從更高層次系統(tǒng)傳輸來的為機(jī)器或PBS進(jìn)行人工操作的新號(hào)；
為作出恰當(dāng)調(diào)整從更高層次系統(tǒng)獲取為數(shù)據(jù)自動(dòng)糾正的初始數(shù)據(jù)；
更高層次的自動(dòng)系統(tǒng)功能如下：
在矯直機(jī)制上為機(jī)制選拔輸入數(shù)據(jù)并將這些信息計(jì)入數(shù)據(jù)庫 ；
從回應(yīng)板數(shù)據(jù)庫手動(dòng)選擇矯直機(jī)制（此由操作者完成）；
基于從更高層次系統(tǒng)所獲信息自動(dòng)選擇矯直機(jī)制；
在矯直與暗盒更換機(jī)制內(nèi)手動(dòng)控制機(jī)器；
基于從感應(yīng)器所讀信息與限制轉(zhuǎn)換位置指示機(jī)制位置；
指示在PSM工作區(qū)域板的出現(xiàn)；
指示由測(cè)溫計(jì)所量板的溫度；
視覺指示矯直機(jī)制與機(jī)器調(diào)整的代表；
為診斷而視覺指示機(jī)器機(jī)制與PBS的狀態(tài)代表；
遠(yuǎn)程輸入輸出模塊ET200用來為不受管制的驅(qū)動(dòng)器供電。腔內(nèi)包括中繼設(shè)備，連接它們的驅(qū)動(dòng)器與控制器保持相當(dāng)距離。使用這一模塊可以顯著縮端連接電纜。
診斷系統(tǒng)：
PSM有大含量的電力與液壓設(shè)備-------這些設(shè)備與機(jī)器本身保持適當(dāng)?shù)木嚯x而且通常在一個(gè)不易接觸到的地方---使得其難于服務(wù)機(jī)器及鎖定資源問題。為方便PSM的維護(hù)以及縮短其維修時(shí)間，就有必要簡歷一個(gè)先進(jìn)的診斷系統(tǒng)。這一系統(tǒng)基于安裝在控制站上的一個(gè)工業(yè)計(jì)算機(jī)。它可以診斷PSM的各種機(jī)制，也包括其液壓及電力設(shè)備。該系統(tǒng)可以對(duì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換器的狀況，感應(yīng)器馬達(dá)的溫度，線更換儀器，本地PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)終端，馬達(dá)流量，速度，旋轉(zhuǎn)，以及其他設(shè)備和參數(shù)進(jìn)行評(píng)估。
此診斷系統(tǒng)也能同時(shí)被用在建立PSM運(yùn)作協(xié)議。它的歸檔包括時(shí)點(diǎn)數(shù)據(jù)，錯(cuò)誤類型，發(fā)生設(shè)備錯(cuò)誤，機(jī)制協(xié)調(diào)，馬達(dá)流量與速度以及其他信息。
為使控制系統(tǒng)更可靠運(yùn)作，診斷站的軟件與硬件配備與控制系統(tǒng)更高層次的組件響應(yīng)是相同的。當(dāng)控制系統(tǒng)運(yùn)作發(fā)生問題，PSM的控制功能將被轉(zhuǎn)去計(jì)算機(jī)的診斷系統(tǒng)。
結(jié)論
NKMZ已已與其最初在獨(dú)立國家聯(lián)合體（獨(dú)聯(lián)體）的合作伙伴成功引進(jìn)配備現(xiàn)代自動(dòng)化控制系統(tǒng)的板矯直機(jī)器。此機(jī)器的使用減小并幾乎徹底消除了成品板質(zhì)量對(duì)其操作者技術(shù)的依賴。
其控制系統(tǒng)與方便的用戶接口允許沒有受過專業(yè)培訓(xùn)的人員快速地掌握機(jī)器的操作。由于機(jī)器機(jī)制的準(zhǔn)確動(dòng)作以及使用恰當(dāng)?shù)目刂婆c特殊的控制算法的精密設(shè)備使其位置維持在高準(zhǔn)確度，生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品就得到了保障。
另外，此機(jī)器還配備了先進(jìn)的診斷系統(tǒng)來記錄其重要運(yùn)作參數(shù)。此系統(tǒng)的有效性方便機(jī)器許多復(fù)雜組件的維護(hù)與維修。
參考文獻(xiàn)
1. V. G. Smirnov, Yu. N. Belobrov, A. I. Titarenko, and I. A. Evginenko, “Machine for hot- and cold-straightening of
plates of materials with a high yield point,” Improving Processes and Equipment for Metal-Shaping in Metallurgy
and Machine-Building. Proc., Kramatorsk (2000), pp. 429–433.
2. Yu. N. Belobrov, V. G. Smirnov, and A. I. Titarenko, NKMZ Straightening Machines for Modern Rolled-Product
Manufacturing [in Russian], Metallurg, Moscow (2001).
3. Yu. N. Belobrov, V. G. Smirnov, and A. I. Titarenko, Plate-Straightening Machines. UA Patent No. 53416,
7V21D1/02.
4. G. F. Zaitsev, V. I. Kostyuk, and P. I. Chinaev, Principles of Automatic Control and Regulation [in Russian],
Tekhnika, Kiev (1977).
重慶科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
院 （系） 機(jī)械學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名 劉川 學(xué)號(hào)
指導(dǎo)教師 陳祥偉 職稱 高級(jí)工程師
題目：Φ20～Φ90高精度棒材矯直機(jī)設(shè)計(jì)
（任務(wù)起止日期 2008年2 月23 日至 2008年6月15 日）
教 研 室 主 任 年 月 日
院 長（系主任） 年 月 日
設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容：
（一）設(shè)計(jì)參數(shù)：
1. 矯直棒材規(guī)格：Ф20—Ф90
2. 矯直棒材材料：合結(jié)鋼、不銹鋼（бs=1200N/mm2）
3.棒材原始曲率：≦0.4%（mm/m）
4.矯直后直度：0.05%（mm/m）
5.棒材原始表面：Ra3.2
6.棒材矯直后表面：Ra0.8
7.最大矯直速度：3~30m/min
8.最大矯直力：300KN
9.采用液壓過載保護(hù)
10.采用循環(huán)潤滑與循環(huán)冷卻
11.自動(dòng)上下料
（二）整機(jī)設(shè)計(jì)、潤滑系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)、整機(jī)設(shè)備安裝與維護(hù)方案制定
設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)要求：
滾光矯直機(jī)力能參數(shù)計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、潤滑系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)。具體要求如下：
1.進(jìn)行相關(guān)資料查閱，完成文獻(xiàn)綜述，英文資料翻譯，完成開題報(bào)告
2.進(jìn)行總體方案論證及選型，主要理論參數(shù)計(jì)算與優(yōu)化
3.采用計(jì)算機(jī)繪圖完成總機(jī)裝配圖、輥系裝配圖
4.完成15000字左右的設(shè)計(jì)說明書
5.答辯
主要參考文獻(xiàn)（由指導(dǎo)教師指定）：
[1]崔甫．矯之技術(shù)與矯直原理：冶金工業(yè)出版社，2005年4月（第二版）
[2] 濮良貴．機(jī)械設(shè)計(jì)：高等教育出版社，2001年6月（第七版）
[3] 劉鴻文．材料力學(xué) ： 高等教育出版社，2004年1月（第四版）
[4] 劉建臣． AutoCAD2004中文版 ：國防工業(yè)出版社，2004年1月
[5] 鄒家祥．軋鋼機(jī)械：冶金工業(yè)出版社，2000年2月（第三版）
[6] 王章忠．機(jī)械工程材料：機(jī)械工業(yè)出版社，2006年1月（第一版）
[7] 李坤．機(jī)械維護(hù)與安裝：化學(xué)工業(yè)出版社，2004年2月
[8] 劉延?。簤号c氣壓傳動(dòng) ：機(jī)械工業(yè)出版社，2007年2月（第二版）
[9] 王春行．液壓控制系統(tǒng)：機(jī)械工業(yè)出版社，2007年8月（第一版）
[10] 羅振才．冶金機(jī)械設(shè)計(jì)方法：冶金工業(yè)出版社，1993年4月
[11] 唐金松．簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：上海科技出版社，1992年6月
[12] 摩檫摩損與潤滑 ：石油工業(yè)出版社
[13] 石洪衛(wèi)．冶金管理雜志 ：冶金管理雜志出版社，2008年1月
[14] 汪學(xué)瑤．特殊鋼雜志：特殊鋼雜志出版社，2008年2月
[15] 李茂基.軋鋼機(jī)械[M]北京：冶金工業(yè)出版社，1998年
同組設(shè)計(jì)者及分工：
無
注：該任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，在畢業(yè)設(shè)計(jì)開始前一周下達(dá)給學(xué)生，一式二份，專業(yè)教研室、每個(gè)學(xué)生各一份。其中教研室的一份待學(xué)生做完畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）后作為附件裝入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料中。
學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度計(jì)劃表
序號(hào)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作任務(wù)
工 作 進(jìn) 度 安 排 （周）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1
資料查閱，學(xué)習(xí)有關(guān)知識(shí)，完成文獻(xiàn)綜述報(bào)告
2
完成外文譯文、撰寫開題報(bào)告
3
進(jìn)行調(diào)研，開展設(shè)計(jì)方案論證
4
進(jìn)行設(shè)計(jì)理論參數(shù)計(jì)算與選擇
5
進(jìn)行結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)與主要參數(shù)驗(yàn)證
6
確定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，繪制圖紙
7
整理設(shè)計(jì)資料，撰寫說明書
8
整理提交設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)說明書
9
準(zhǔn)備答辯
10
答辯
說明：1.此表由指導(dǎo)教師填寫；
2.此表每個(gè)畢業(yè)學(xué)生一份，作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）檢查工作進(jìn)度之依據(jù)；
3.進(jìn)度安排計(jì)劃請(qǐng)用藍(lán)或黑色橫條線在相應(yīng)位置標(biāo)出，進(jìn)度安排實(shí)施請(qǐng)用紅色橫條線在相應(yīng)位置標(biāo)出。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）階段工作情況檢查表
時(shí)間
第一階段（完成開題報(bào)告時(shí)）
第二階段
第三階段（參加畢業(yè)答辯一周前）
內(nèi)容
組織紀(jì)律
完成任務(wù)情況
組織紀(jì)律
完成任務(wù)情況
組織紀(jì)律
完成任務(wù)情況
檢
查
情
況
教師簽字
簽字 日期 年 月 日
簽字 日期 年 月 日
簽字 日期 年 月 日
說明：1.此表每個(gè)畢業(yè)學(xué)生一份，由指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生具體執(zhí)行情況如實(shí)填寫；
2.對(duì)違紀(jì)和不能按時(shí)完成任務(wù)者，指導(dǎo)教師可根據(jù)情節(jié)輕重對(duì)該生提出警告或不能參加答辯的建議。
重慶科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
設(shè)計(jì)題目Φ20～Φ90高精度棒材矯直機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 劉 川 學(xué) 號(hào) 2004440118
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
院 (系) 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院
指導(dǎo)教師 陳 祥 偉
年 月 日
開題報(bào)告填寫要求
1.開題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作開始后2周內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及教研室審查后生效；
2.開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)址上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見；
3.學(xué)生查閱資料的參考文獻(xiàn)理工類不得少于10篇，其它不少于12篇（不包括辭典、手冊(cè)）；
4.“本課題的目的及意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析”至少1000字，其余內(nèi)容至少1000字。
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
1.本課題的目的及意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
(1)棒材矯直機(jī)設(shè)計(jì)的目的和意義
金屬棒材在軋制、加熱、運(yùn)輸?shù)雀鞣N加工過程中常常產(chǎn)生不同程度的彎曲、歪扭等塑性變形或內(nèi)部殘余應(yīng)力；目前冶金市場上對(duì)金屬棒材的成品精度要求也越來越高，因此軋制矯直設(shè)備在工廠中應(yīng)用越來越普遍，對(duì)矯直設(shè)備的自動(dòng)控制要求也越來越高。
（2）棒材矯直機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
長期以來，壓力矯直機(jī)因彎曲由人工檢測(cè)，壓彎量人為設(shè)定不夠準(zhǔn)確，全過程都靠手工操作，效率低，矯直精度全憑操作者經(jīng)驗(yàn)來決定等缺點(diǎn)，一直作為一種補(bǔ)充矯直設(shè)備來使用。壓力矯直必須檢測(cè)工件的原始彎曲，測(cè)量彎曲量、確定最佳矯直點(diǎn)、設(shè)定壓彎量。由于缺少可靠的檢測(cè)手段和認(rèn)識(shí)上的一些人為因素，以前這些工作只能靠人工來完成。因此以前的壓力矯直機(jī)有以下缺點(diǎn)：彎曲人工檢測(cè)、壓彎量人工設(shè)定不夠準(zhǔn)確，效率低，矯直精度全憑操作者經(jīng)驗(yàn)來決定，降低了生產(chǎn)效率。
隨著機(jī)械工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)各部門生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步,對(duì)鋼材產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高。矯直是軋制生產(chǎn)中不可缺少的重要工序,對(duì)于軋件來講,矯直主要用于解決軋件的彎曲、歪扭等塑性變形或內(nèi)部殘余應(yīng)力。矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和力能參數(shù)是設(shè)計(jì)和使用矯直機(jī)的主要依據(jù),參數(shù)的合理與否,直接影響矯直機(jī)的使用性能。相對(duì)一定的矯直條件和矯直精度要求,存在著最少彎曲次數(shù)允許值,雖然增加彎曲次數(shù)可提高矯直精度,但機(jī)體的尺寸、重量、加工、維護(hù)及能耗等都相應(yīng)有所增加,因此有必要確定矯直軋件所需的最佳彎曲次數(shù)。
國際上運(yùn)用計(jì)算機(jī)、液壓控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了壓力矯直的自動(dòng)化、智能化，使壓力矯直機(jī)得以融入連鑄或鍛造生產(chǎn)線，成為在線設(shè)備。使生產(chǎn)效率得到了大大的提高。
二輥矯直機(jī)是斜輥矯直機(jī)的一種, 但其工作原理在斜輥矯直機(jī)中獨(dú)具特點(diǎn),如圖1 所示： 在多斜輥矯直機(jī)出現(xiàn)前后,人們創(chuàng)造出了二斜輥矯直機(jī),它的矯直功能來自于輥形的凹凸變化，它是以矯直短圓材的獨(dú)特性能而受到重視,并填補(bǔ)了這種矯直機(jī)的空白， 它又以能矯直圓材兩端和能壓光圓材表面( 輥?zhàn)有苯呛苄r(shí))而得到不斷發(fā)展。
圖1二輥矯直機(jī)示意圖
二輥棒材矯直機(jī)由于矯直精度高、造價(jià)低，可矯直輕中型棒材、管材，在治金工業(yè)和機(jī)械制造業(yè)中有廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在在我國國內(nèi)中信重型機(jī)械公司洛陽礦山廠、無錫西漳液壓機(jī)械廠等很多廠家。而國外如英國的布朗克斯公司、維柯公司及羅伯運(yùn)（R0一BETSON)公司；法國的I)MS公司及艾梯巴爾(ErllBAR)公司：德國的索林堅(jiān)(sOLINGEN)公司和斯蘭特(sIAN7、)公司；美國的薩頓(sL~TION)公司；日本的川副機(jī)械公司；前蘇聯(lián)的基洛夫機(jī)床廣等?？梢陨a(chǎn)這種斜二輥輥矯直機(jī)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
2.本課題的任務(wù)、重點(diǎn)內(nèi)容、實(shí)現(xiàn)途徑
設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容：
（一）設(shè)計(jì)參數(shù)：
1. 矯直棒材規(guī)格：Ф20—Ф90
2. 矯直棒材材料：合結(jié)鋼、不銹鋼（бs=1200N/mm2）
3.棒材原始曲率：≦0.4%（mm/m）
4.矯直后直度：0.05%（mm/m）
5.棒材原始表面：Ra3.2
6.棒材矯直后表面：Ra0.8
7.最大矯直速度：3~30m/min
8.最大矯直力：300KN
9.采用液壓過載保護(hù)
10.采用循環(huán)潤滑與循環(huán)冷卻
11.自動(dòng)上下料
（二）整機(jī)設(shè)計(jì)、潤滑系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)、整機(jī)設(shè)備安裝與維護(hù)方案制定
設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)要求：
滾光矯直機(jī)力能參數(shù)計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、潤滑系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)。具體要求如下：
1.進(jìn)行相關(guān)資料查閱，完成文獻(xiàn)綜述，英文資料翻譯，完成開題報(bào)告
2.進(jìn)行總體方案論證及選型，主要理論參數(shù)計(jì)算與優(yōu)化
3.采用計(jì)算機(jī)繪圖完成總機(jī)裝配圖、輥系裝配圖
4.完成15000字左右的設(shè)計(jì)說明書
5.答辯
（三）實(shí)現(xiàn)途徑
對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)棒材的直度和滾光表面：
以前人們采用平行輥矯直機(jī)矯直管、棒等圓形斷面條材，但是平行輥矯直機(jī)在矯直管、棒等圓形斷面條材時(shí)存在兩個(gè)致命的缺點(diǎn)：
第一：平行輥矯直機(jī)只能矯直圓材垂直于輥軸的縱向剖面上的彎曲。若矯直其他各方位的縱向剖面的彎曲常需要進(jìn)行多次的變方位的矯三過程；
第二，圓材在矯直過程中容易產(chǎn)生自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，不僅達(dá)不到矯直目的，反而要產(chǎn)生嚴(yán)重的螺旋形彎曲(俗稱麻花彎)，使產(chǎn)品報(bào)廢。
究其原因，前者是圓材彎曲具有全方位的特性，在矯直某一縱向剖面時(shí)對(duì)與其垂直的縱向剖面無矯直能力，即對(duì)側(cè)向彎曲不能矯直。后者乃系偏心壓彎條件下輥?zhàn)訉?duì)圓材壓力將構(gòu)成對(duì)圓材軸向轉(zhuǎn)矩，當(dāng)這種轉(zhuǎn)矩超過輥面與圓材之間的摩擦轉(zhuǎn)矩時(shí)，圓材便三立生自轉(zhuǎn)。而自轉(zhuǎn)一旦產(chǎn)生便將連續(xù)不斷。由自轉(zhuǎn)形成的螺旋彎曲也將越轉(zhuǎn)越嚴(yán)重。
所以我們這里采用二輥棒材矯直機(jī)矯直，工作輥的上輥為凹輥，下輥為凸輥，上下輥均為傳動(dòng)輥，輥?zhàn)拥慕嵌群透叨日{(diào)整是電動(dòng)的，輥?zhàn)觾蓚?cè)有導(dǎo)板，導(dǎo)板用液壓缸打開和鎖緊。利用二輥的弧度、剛度以及兩輥之間的傾角來控制棒材軋件，來達(dá)到矯直和滾光的目的。
對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)液壓過載保護(hù)及其潤滑：
液壓系統(tǒng)是控制工作輥不可缺少的重要組成部分。它不僅為執(zhí)行元件提供動(dòng)力，同時(shí)也控制各執(zhí)行元件的動(dòng)作，使各執(zhí)行元件按設(shè)定的程序運(yùn)行。由于液壓系統(tǒng)在國內(nèi)已很成熟，在此我們采用液壓控制系統(tǒng)來控制工作輥以提高矯直精度，同時(shí)利用液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)：
1) 主控系統(tǒng)采用插裝式邏輯錐閥控制，并通過功能元件來調(diào)節(jié)主閥芯的開啟時(shí)間及速度，以滿足大流量、快速、無沖擊、噪音小的要求。為了保證控制閥的質(zhì)量及其可靠性，先導(dǎo)閥等采用力士樂的產(chǎn)品；
2) 主缸、側(cè)缸均有高壓卸荷功能，減小液壓沖擊，保證壓機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，振動(dòng)小。
3) 為防止壓機(jī)工作過程中壓力失控或考慮某些機(jī)械零部件的安全性，該系統(tǒng)采用壓力傳感器及溢流閥聯(lián)合使用， 對(duì)主、側(cè)缸進(jìn)行限壓保護(hù)。
潤滑采用循環(huán)潤滑與循環(huán)冷卻。
對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料：
1． 上料機(jī)構(gòu)：
上料機(jī)構(gòu)由升降式臺(tái)架，對(duì)齊輥道，步進(jìn)運(yùn)輸機(jī)組成。
步進(jìn)運(yùn)輸機(jī)由油缸驅(qū)動(dòng)升降；電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪齒條副平移，電機(jī)變頻控制，可以實(shí)現(xiàn)棒料的平穩(wěn)、快速、無沖擊運(yùn)輸?？梢蕴岣咴O(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，延長設(shè)備使用壽命。
2． 送料小車：
送料小車可以夾持棒料，實(shí)現(xiàn)棒料前進(jìn)、后退、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作。配合檢測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)棒料實(shí)施三維掃描。棒料夾持采用三爪自動(dòng)夾盤裝置，旋轉(zhuǎn)由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪副帶動(dòng)卡盤旋轉(zhuǎn)，小車行走由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪鏈條牽動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)。
3． 出料系統(tǒng)：
出料系統(tǒng)由步進(jìn)運(yùn)輸機(jī)、出料輥道組成。步進(jìn)運(yùn)輸機(jī)與上料機(jī)構(gòu)相同。出料輥采用彈性浮動(dòng)輥?？梢苑乐钩C直時(shí)輥道因承壓而被壓壞。
3. 預(yù)計(jì)可能遇到的困難，提出解決問題的方法和措施
(1) 預(yù)計(jì)可能遇到的困難:
1）矯直的軋件可能達(dá)不到題目的要求精度問題；
2）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、高溫惡劣環(huán)境下液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的泄露問題；
3） 參數(shù)的計(jì)算過于復(fù)雜以及潤滑、自動(dòng)上下料等問題 。
(2) 提出解決問題的方法和措施
1）可以提高工作輥的剛度、調(diào)整工作輥的傾角、調(diào)整工作輥的弧度；
2）對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理選擇液壓油，做好密封和日常維護(hù)工作，防止或減少液壓油的泄露；
3）對(duì)于參數(shù)設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī)輔助建立數(shù)學(xué)模型、采用高質(zhì)量潤滑油和運(yùn)用液壓系統(tǒng)控制運(yùn)輸機(jī)，出料軌道。
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
4.完成本課題所需的工作條件（如工具書、計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)、調(diào)研等）及解決辦法
（一）工具書
[1]崔甫．矯之技術(shù)與矯直原理：冶金工業(yè)出版社，2005年4月（第二版）
[2] 濮良貴．機(jī)械設(shè)計(jì)：高等教育出版社，2001年6月（第七版）
[3] 劉鴻文．材料力學(xué) ： 高等教育出版社，2004年1月（第四版）
[4] 劉建臣． AutoCAD2004中文版 ：國防工業(yè)出版社，2004年1月
[5] 鄒家祥．軋鋼機(jī)械：冶金工業(yè)出版社，2000年2月（第三版）
[6] 王章忠．機(jī)械工程材料：機(jī)械工業(yè)出版社，2006年1月（第一版）
[7] 李坤．機(jī)械維護(hù)與安裝：化學(xué)工業(yè)出版社，2004年2月
[8] 劉延?。簤号c氣壓傳動(dòng) ：機(jī)械工業(yè)出版社，2007年2月（第二版）
[9] 王春行．液壓控制系統(tǒng)：機(jī)械工業(yè)出版社，2007年8月（第一版）
[10] 羅振才．冶金機(jī)械設(shè)計(jì)方法：冶金工業(yè)出版社，1993年4月
[11] 唐金松．簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：上海科技出版社，1992年6月
[12]．摩檫摩損與潤滑 ：石油工業(yè)出版社
[13] 石洪衛(wèi)．冶金管理雜志 ：冶金管理雜志出版社，2008年1月
[14] 汪學(xué)瑤．特殊鋼雜志：特殊鋼雜志出版社，2008年2月
[15] 李茂基.軋鋼機(jī)械[M]北京：冶金工業(yè)出版社，1998
（二）解決方法：
1.計(jì)算機(jī)：運(yùn)用計(jì)算機(jī)畫CAD圖、處理一些相關(guān)文獻(xiàn)資料以及計(jì)算一些相關(guān)數(shù)。
2.工具書：首先是老師為我提供了很多關(guān)于軋鋼機(jī)械、矯直與矯直原理等方面的書籍。在此之外，還可以通過在學(xué)校圖書館以及通過網(wǎng)絡(luò)搜索出相關(guān)的資料，豐富自己的理論知識(shí)。為自己的課題研究提供所需要的信息。
5.進(jìn)度計(jì)劃（或工作方案分析）
2月24日—3月07日：查閱相關(guān)資料，確定設(shè)計(jì)思路，完成開題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述。
3月08日—3月14日：完成相關(guān)文獻(xiàn)的外文翻譯。
3月15日—3月31日：完成本次課題研究的相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算。
4月01日—4月30日：完成所要求的零件圖、裝配圖。
5月01日—5月31日：進(jìn)一步完善本次課題的其他工作，準(zhǔn)備答辯。
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
指導(dǎo)教師意見：（對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的預(yù)測(cè)）
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日
教研室審查意見：
教研室負(fù)責(zé)人簽名
年 月 日
重慶科技學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
文 獻(xiàn) 綜 述
題目 Φ20 ～ Φ90 高 精 度
棒 材 矯 直 機(jī)
學(xué)生姓名 劉川 學(xué)號(hào) 2004440118
院（系） 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院
指導(dǎo)教師簽字
學(xué)生成績（百分制）
教 務(wù) 處 制
文獻(xiàn)綜述要求
1.文獻(xiàn)綜述是要求學(xué)生對(duì)所進(jìn)行的課題搜集大量情報(bào)資料后綜合分析而寫出的一種學(xué)術(shù)論文。其特點(diǎn)“綜”是要求對(duì)文獻(xiàn)資料進(jìn)行綜合分析、歸納整理，使材料更加精練明確、更有邏輯層次；“述”就是要求對(duì)綜合整理后的文獻(xiàn)進(jìn)行比較專門的、全面的、深入的、系統(tǒng)的描述和評(píng)價(jià)。
2.文獻(xiàn)綜述中引用的中外文資料，內(nèi)容必須與課題或?qū)I(yè)方向緊密相關(guān)，理工類不得少于10篇，其它不少于12篇。
3.文獻(xiàn)綜述不少于2000字，按規(guī)定格式用鋼筆工整書寫。其所附注釋、參考文獻(xiàn)格式要求同正文。
文獻(xiàn)綜述的評(píng)閱
評(píng)閱要求：應(yīng)根據(jù)學(xué)?！拔墨I(xiàn)綜述要求”，對(duì)學(xué)生的文獻(xiàn)綜述內(nèi)容的相關(guān)性、閱讀數(shù)量以及綜述的文字表述情況等作具體的評(píng)價(jià)。
指導(dǎo)教師的評(píng)語：
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日
文獻(xiàn)綜述
摘要：本文對(duì)鋼材矯直工藝及工作原理，斜輥矯直機(jī)的工作原理、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了介紹，同時(shí)對(duì)二輥棒材矯直機(jī)力能參數(shù)的計(jì)算進(jìn)行了分析，提出了本次設(shè)計(jì)二輥棒材矯直機(jī)的基本思路。
關(guān)鍵詞：棒材 矯直工藝 二輥棒材矯直機(jī) 矯直力能參數(shù)
前言
金屬棒材在軋制、加熱、運(yùn)輸?shù)雀鞣N加工過程中常常產(chǎn)生不同程度的彎曲、歪扭等塑性變形或內(nèi)部殘余應(yīng)力；目前冶金市場上對(duì)金屬棒材的成品精度要求也越來越高，因此軋制矯直設(shè)備在工廠中應(yīng)用越來越普遍，對(duì)矯直設(shè)備的自動(dòng)控制要求也越來越高。
在多輥棒材矯直機(jī)中，其矯直輥由多個(gè)輥?zhàn)咏M成；設(shè)備在矯直過程中由于其棒材的彎曲程度不同；設(shè)備的矯直輥要頻繁地進(jìn)行壓下及轉(zhuǎn)角的調(diào)整(以下簡稱調(diào)整)。在國內(nèi)大多數(shù)同類設(shè)備中，其調(diào)整靠工人依據(jù)設(shè)備上的標(biāo)尺，手動(dòng)控制進(jìn)行。對(duì)于多輥設(shè)備調(diào)整起來就非常的麻煩，所需時(shí)間較長，為了提高生產(chǎn)率，必須提高設(shè)備的自動(dòng)化程度，輥系的自動(dòng)調(diào)整成為必然趨勢(shì)。
隨著液壓控制技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)用三維掃描檢測(cè)技術(shù)、跟隨式檢測(cè)機(jī)構(gòu)、壓力矯直專家系統(tǒng)等專有技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了壓力矯直的自動(dòng)化、智能化，使壓力矯直機(jī)得以融入連鑄或鍛造生產(chǎn)線，成為在線設(shè)備。使生產(chǎn)效率有了很大的提高。
矯直原理及矯直機(jī)分類
根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理的不同，矯直機(jī)可以分為壓力矯直機(jī)、輥式矯直機(jī)、斜輥矯直機(jī)、拉伸矯直機(jī)和拉彎矯直機(jī)等幾種基本類型。
壓力矯直機(jī) ：
壓力矯直機(jī)是以曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的活動(dòng)壓頭使軋件產(chǎn)生一次反向彎曲，將軋件矯直的。“矯枉必須過正”就是壓力矯直機(jī)的基本矯直原理。這種矯直機(jī)人工操作繁重、生產(chǎn)效率低，但調(diào)整靈活，對(duì)于各種局部彎曲狀態(tài)，都具有矯直的可能性，一般只有用來矯直大型鋼梁、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)有立式和臥式兩種結(jié)構(gòu)。
輥式矯直機(jī)：
輥式矯直機(jī)具有兩排交錯(cuò)布置的工作輥，彎曲的軋件通過轉(zhuǎn)動(dòng)的工作輥之間，經(jīng)過多次反復(fù)彎曲得以矯直。軋件能以較高的速度在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行連續(xù)矯直，生產(chǎn)效率高，且易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和流水生產(chǎn)，輥式矯直機(jī)在型鋼車間和板帶材車間得到廣泛的應(yīng)用。輥式矯直機(jī)的一類型很多。其中按上排工作輥的調(diào)整方式分，基本上可以歸納為三類：單獨(dú)調(diào)整、平行調(diào)整和傾斜調(diào)整。
斜輥式矯直機(jī)：
斜輥式矯直機(jī)用于矯直管材和圓棒材。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(shí)邊旋轉(zhuǎn)邊前進(jìn)，也是利用多次反復(fù)彎曲軋件，最終消除各方面的彎曲和端面的橢圓度。這類矯直機(jī)的設(shè)備重量輕，易于調(diào)整和維修，矯直管棒材效果好。其中可以按工作輥數(shù)量分類，而本文介紹的二輥矯直機(jī)就是其中的一種。
拉伸矯直機(jī)：
主要用于矯直厚度小于0.6mm的薄鋼板和有色金屬板材、管材、異型材。對(duì)于具有中間瓢曲或邊緣浪形的板帶材，雖有結(jié)構(gòu)復(fù)雜的支承輥分段可調(diào)的輥式矯直機(jī)加以矯直，但矯直效果不理想，這是需采用拉伸矯直方法。拉伸矯直的主要特點(diǎn)是對(duì)軋件施加超過材料屈服極限的張力，使之產(chǎn)生彈塑性延伸變形，從而將軋件矯直。
拉伸彎曲矯直機(jī)：
為了提高帶材矯直質(zhì)量，近年來，拉伸彎曲矯直機(jī)組得到較大的發(fā)展。拉伸彎曲矯直的基本原理是在張力作用下的帶材，經(jīng)過彎曲輥劇烈彎曲時(shí)，產(chǎn)生彈塑性延伸，從而三維形狀缺陷得以消除。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)度極薄帶材），也可以用于酸洗機(jī)組進(jìn)行機(jī)械破磷，從而提高酸洗速度。
此外，在有色金屬型材車間尚有扭轉(zhuǎn)式矯直機(jī)，用于矯直型材的扭曲變形。
二輥棒材矯直機(jī)
二輥棒材矯直機(jī)由于矯直精度高、造價(jià)低，可矯直輕中型棒材、管材，在治金工業(yè)和機(jī)械制造業(yè)中有廣泛應(yīng)用。
等曲率輥形的二輥機(jī)矯直過程數(shù)學(xué)力學(xué)模型比較簡明，易于分析。矯直輥是矯直機(jī)的關(guān)鍵部件，它一方面決定了矯直的精度、效率，另一方面在很大程度上決定了矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)及機(jī)器制造成本 以往的輥型設(shè)計(jì)雖以矯直過程的力學(xué)分析為基礎(chǔ)，但在輥型參效設(shè)計(jì)中往往采用經(jīng)驗(yàn)公式，其設(shè)計(jì)效率較低。
等曲率輥?zhàn)拥妮佇蛥?shù)設(shè)計(jì)主要有四個(gè)：輥?zhàn)又睆?，輥長，輥?zhàn)觾A角和輥縫曲率。它們對(duì)矯直精度的影響關(guān)系很復(fù)雜，靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)難于求出最優(yōu)值。優(yōu)化設(shè)計(jì)是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，它對(duì)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量有很大的幫助。在文獻(xiàn)中已建立了矯直過程的力學(xué)模型和精度的數(shù)學(xué)模型，使優(yōu)化設(shè)計(jì)成為可能。而二輥棒材矯直機(jī)的矯直過程以及壓彎方式見圖（1）。
圖1 2輥矯直過程及2種壓彎方式
二輥矯直機(jī)是斜輥矯直機(jī)的一種, 但其工作原理在斜輥矯直機(jī)中獨(dú)具特點(diǎn),如圖2 所示： 在多斜輥矯直機(jī)出現(xiàn)前后,人們創(chuàng)造出了二斜輥矯直機(jī),它的矯直功能來自于輥形的凹凸變化，它是以矯直短圓材的獨(dú)特性能而受到重視,并填補(bǔ)了這種矯直機(jī)的空白， 它又以能矯直圓材兩端和能壓光圓材表面( 輥?zhàn)有苯呛苄r(shí))而得到不斷發(fā)展。
圖2 二輥棒材矯直機(jī)示意圖
矯直力能參數(shù)
主要參數(shù)計(jì)算：
其基本參數(shù)包括矯直力、矯直力矩、輥距t、輥徑D、輥數(shù)n、輥身長度L和矯直速度v0矯直機(jī)基本參數(shù)的正確選擇對(duì)軋件的矯直質(zhì)量、設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸和功率消耗等都有重要的影響。
矯直力的計(jì)算由于二輥矯直機(jī)輥形有單向彎曲與雙向彎曲之分,其矯直力也不同, 而矯直力大小與輥縫的壓彎程度密切相關(guān),由于本機(jī)型的輥形設(shè)計(jì)采用單向反彎曲輥形,因此按單向反彎曲輥形來計(jì)算矯直力。 輥形各段長度：輥腰段Sd=t,輥腹段S′d=t,輥胸段Sb=t。
由于等彎曲率區(qū)內(nèi)的彎矩不變, 它必然由一個(gè)外力偶構(gòu)成工件內(nèi)部的等彎矩區(qū)。首先從圖3 上力F3來看,在Sb段內(nèi)它形成的彎矩是線性遞增的。雖然這個(gè)彎矩一開始是彈性彎矩,但很快增大為彈塑性彎矩( 彈性段長度可略去不計(jì)),新的力偶矩應(yīng)由F2來形成,而且只在轉(zhuǎn)半周之后就需形成F2S′d /2的力偶矩,以便在下半周內(nèi)完成M2的等彎矩彎曲。進(jìn)入到輥腰Sd段時(shí),由于增大彎矩須達(dá)到M1值,故需在M2之外再增加一個(gè)力偶矩F2Sd /2 值。這種人為的受力模型是與輥形曲線的曲率變化過程基本一致的,是會(huì)接近實(shí)際受力狀態(tài)的,于是可以計(jì)算圖中的各矯直力：
圖3 二輥矯直機(jī)雙向反彎輥受力簡圖
確定傾角θ、輥距t、輥徑D、輥數(shù)n、輥身長度L、矯直速度v0和電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率等參數(shù)。
結(jié)語
通過研究二輥矯直機(jī)的力能參數(shù)，給出了二輥矯直機(jī)力能參數(shù)的確定方法。通過計(jì)算得出了矯直過程中的各部分力能參數(shù)，為設(shè)計(jì)二輥矯直機(jī)提供了可借鑒的依據(jù)。
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