20-40mm普碳鋼板材矯直機(jī)設(shè)計(jì)【帶三維SW】【含9張CAD圖紙】

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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 課題名稱 20-40mm普碳鋼板材矯直機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué) 號(hào) 20071971 姓 名 左一 專 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 楊會(huì)林 評(píng)閱教師 開題時(shí)間 2011 年 3 月 15 日 東北大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 一、立論依據(jù) 1． 本課題的目的和意義 矯直是近百年來發(fā)展起來的工藝技術(shù)，是應(yīng)用彈塑性理論將彎曲的，斷面不規(guī)則的型材變直和整形的一種機(jī)械加工方法，廣泛應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)和冶金工業(yè)中。矯直機(jī)可以單獨(dú)地用于機(jī)械加工車間，對(duì)機(jī)件或構(gòu)件坯料進(jìn)行矯直，如橋梁、船舶、汽車、鍋爐等。工廠的坯料車間等；也可以用于消除機(jī)件由于意外的創(chuàng)傷和長期蠕變而產(chǎn)生的塑性變形及變形，進(jìn)行修復(fù)性的矯直，如軸類的矯直，自行車圈的矯平，舊鋼絲繩的復(fù)原等。 矯直技術(shù)在冶金工業(yè)中用途非常廣泛，矯直機(jī)是冶金工業(yè)生產(chǎn)中常用的輔助設(shè)備。在現(xiàn)代化程度較高的連鑄生產(chǎn)線中連鑄坯的矯直設(shè)備是必不可少的，型鋼、鋼板、鋼管等軋鋼廠的精整車間，矯直機(jī)則更是必備的設(shè)備之一。 軋件在軋制生產(chǎn)過程中，由于塑性變形、冷卻不均或運(yùn)輸?shù)纫幌盗性蚴管埣a(chǎn)生不同程度的撓曲、瓢曲、波浪、鐮刀彎和歪扭，或內(nèi)部殘余應(yīng)力，從軋機(jī)出來的軋件往往具有不平直性和形狀尺寸精度誤差較大的情形，這主要是受軋鋼生產(chǎn)工藝和冷卻過程綜合影響的結(jié)果。 矯直技術(shù)同其他金屬加工技術(shù)一樣在20世紀(jì)取得了長足的進(jìn)展，相應(yīng)的矯直理論也取得了很大的進(jìn)步。不過理論滯后于實(shí)踐的現(xiàn)象比較明顯，因此，必須對(duì)矯直理論、矯直機(jī)的設(shè)計(jì)不斷研究，發(fā)現(xiàn)新問題，尋找新的突破，使新產(chǎn)品開發(fā)更成熟，設(shè)計(jì)更合理、好用。軋件在矯直過程中發(fā)生彈塑性變形，內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)變得復(fù)雜難于進(jìn)行精確的計(jì)算分析。因此，設(shè)計(jì)過程是在一定的假設(shè)前提下，結(jié)合試驗(yàn)以及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。 本次進(jìn)行的板材矯直機(jī)開發(fā)，用于熱矯，鋼板溫度600-950℃，板寬1600mm，板厚20-40mm，鋼種為普碳鋼：45、Q235鋼等。 通過此次板材平行輥矯直機(jī)的開發(fā)設(shè)計(jì)，通過對(duì)輥式矯直機(jī)基本參數(shù)以及輥式矯直機(jī)力能參數(shù)的計(jì)算，使以后新設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)基本參數(shù)的確定，力能參數(shù)的計(jì)算能夠更準(zhǔn)確、更合理；使整個(gè)設(shè)備更經(jīng)濟(jì)使用。 二、文獻(xiàn)綜述 1． 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài) 在國外，對(duì)于中厚板熱矯直機(jī)，主要制造商有德國的MANNESNN-MEER公司，英國的BRONX公司，意大利的INNST公司，日本的三菱重工等。它們的產(chǎn)品是由等輥距，等輥徑逐步發(fā)展成為變輥距，變輥徑矯直機(jī)。變輥距的矯直機(jī)優(yōu)點(diǎn)在于各矯直輥受力均勻，避免了等輥距嬌直機(jī)第三輥斷輥事故的發(fā)生，但其調(diào)整機(jī)構(gòu)復(fù)雜，不易制造，維護(hù)；變輥徑矯直機(jī)優(yōu)點(diǎn)在于矯直范圍廣泛——厚板用大輥徑，薄板大小輥徑同時(shí)矯直，矯直效果明顯，缺點(diǎn)是控制復(fù)雜?，F(xiàn)在國外公司新開發(fā)的矯直機(jī)是結(jié)合變輥?zhàn)冚亸匠C直機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，把其理論運(yùn)用在新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)中，使其均具有鮮明的特點(diǎn)。 在國內(nèi)，崔甫教授在矯直機(jī)領(lǐng)域進(jìn)行了深入的理論研究，對(duì)矯直機(jī)基本參數(shù)，力能參數(shù)的選取進(jìn)行了優(yōu)化。北京科技大學(xué)的鄒家祥教授對(duì)矯直工藝進(jìn)行研究，提出大變形矯直工藝與小變形工藝相結(jié)合的新的矯直工藝。在國內(nèi)的制造企業(yè)中，一重、二重在矯直機(jī)領(lǐng)域的制造實(shí)力相對(duì)較強(qiáng)，其矯直機(jī)是等輥距矯直機(jī)，主要以九輥矯直機(jī)為主；太重、中信重機(jī)的矯直機(jī)產(chǎn)品主要是引進(jìn)國外等輥距矯直機(jī)的成熟技術(shù)，開發(fā)出十一輥為主的矯直機(jī)，應(yīng)用于國內(nèi)各大鋼廠。 向自動(dòng)化、高速化發(fā)展是目前矯直機(jī)發(fā)展的主要趨勢。隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展，一些有限元分析軟件運(yùn)用于矯直機(jī)的分析和優(yōu)化過程中，一些科研院所運(yùn)用ANSYS，CATIA等三維分析軟件對(duì)矯直機(jī)的熱力場及其力場等進(jìn)行有限元分析。20世紀(jì)70年代，新型的控制技術(shù)及其理論開始應(yīng)用于矯直機(jī)，使其自動(dòng)化程度不斷提高，矯直效果更加明顯，產(chǎn)品成才率高。隨著熱軋技術(shù)的不斷發(fā)展，熱軋機(jī)的軋制速度越來越高，導(dǎo)致矯直機(jī)不斷向高速化發(fā)展，此技術(shù)作為一個(gè)新的門類將獲得越來越大的發(fā)展。 本次開發(fā)的板材平行輥矯直機(jī)，其輥系參數(shù)的確定方法及輥式矯直機(jī)力能參數(shù)的計(jì)算方法，還屬于定輥距研究，這種輥系有一定的缺陷。但對(duì)目前世界最先進(jìn)的變輥距輥系由于資料及試驗(yàn)條件限制還不具備獨(dú)立開發(fā)新產(chǎn)品的能力，只能對(duì)其理論進(jìn)行探討研究。 2． 所閱文獻(xiàn)的查閱范圍及手段 所查閱的文獻(xiàn)主要是通過學(xué)校的圖書館、圖書館網(wǎng)站和internet網(wǎng)站查詢，主要查閱的范圍是從2000年到現(xiàn)在的所有關(guān)于本課題的論文、期刊、學(xué)報(bào)等等。 參考文獻(xiàn) [1] 崔甫矯,直原理與矯直機(jī)械（第2版）,冶金工業(yè)出版社，2005 [2] 傅作寶,冷軋薄鋼板生產(chǎn)（第2版）,冶金工業(yè)出版社，2005 [3] 李曼云，孫本榮鋼的控制軋制和控制冷卻技術(shù)手冊(cè),冶金工業(yè)出版社，1990 [4] 王廷溥,板帶材生產(chǎn)原理與工藝,冶金工業(yè)出版社，1995 三、研究內(nèi)容 1．課題的構(gòu)想與思路 了解中厚板產(chǎn)生不平直度的原因，根據(jù)國內(nèi)外中厚板矯直機(jī)發(fā)展情況，切合公司實(shí)際需要，進(jìn)行板矯直機(jī)設(shè)計(jì)。首先通過對(duì)國內(nèi)外各種板材矯直機(jī)輥系結(jié)構(gòu)研究，確定輥系結(jié)構(gòu)，其次進(jìn)行輥系參數(shù)的確定、力能參數(shù)的計(jì)算，最后完成整機(jī)機(jī)械部分、電器部分、液壓部分、潤滑部分設(shè)計(jì)，通過此次研究設(shè)計(jì)，使以后進(jìn)行新設(shè)計(jì)時(shí)更合理、更先進(jìn)。 2．主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1) 輥系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 （2）整機(jī)其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括壓下裝置及上軋輥平衡裝置，傳動(dòng)裝置，軌道升降裝置，換輥裝置的設(shè)計(jì)。 （3）其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括電氣部分、液壓部分的設(shè)計(jì)。 3．?dāng)M解決的關(guān)鍵技術(shù) （1) 對(duì)力能參數(shù)的計(jì)算及強(qiáng)度計(jì)算，合理確定結(jié)構(gòu)，使整機(jī)設(shè)計(jì)準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)。 （2) 軌道升降裝置的設(shè)計(jì)，保證輥系順利拉入拉出。 （3）輥系裝置的設(shè)計(jì)，保證實(shí)現(xiàn)每輥壓彎量的靈活調(diào)節(jié)，提高矯直質(zhì)量、效率。 4． 總體設(shè)計(jì)方案 （1）一臺(tái)完整的中厚板輥式矯直機(jī)應(yīng)由機(jī)架、上下橫梁、上下矯直輥裝置、上下支承輥 裝置、引料輥裝置、壓下機(jī)構(gòu)、彎輥裝置、傾斜機(jī)構(gòu)、換輥裝置、檢測系統(tǒng)、安全裝置、 除鐵皮與冷卻系統(tǒng)、傳動(dòng)裝置、電動(dòng)機(jī)及走臺(tái)等所組成。 本次開發(fā)的中厚板材矯直機(jī)是強(qiáng)力重式矯直機(jī)，它功能多，矯直力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，適合可逆矯直的要求。 （2）機(jī)架為鑄焊結(jié)構(gòu)，兩片機(jī)架通過上下橫粱聯(lián)結(jié)。機(jī)架加工精度高、剛性大、強(qiáng)度高、 利于安裝和運(yùn)輸，是矯直機(jī)各零部件承裝的核心骨架。 （3）壓下裝置采用電動(dòng)壓下，可實(shí)現(xiàn)上輥系沿矯直方向整體少量傾斜運(yùn)動(dòng)及整體升降。 整個(gè)上輥系采用兩臺(tái)液壓平衡缸平衡，消除活動(dòng)橫梁上面各受壓件的間隙，壓下行程需 由位移傳感器檢測，以便操作。壓下螺絲下面設(shè)有液壓保護(hù)缸，在矯直力過大或卡鋼時(shí)， 快速卸荷保護(hù)。極限位移需設(shè)極限開關(guān)。 （4）前、后導(dǎo)輥位于上部工作輥的入口和出口側(cè)，與上、下工作輥一起進(jìn)行矯直鋼板， 各由一臺(tái)交流電機(jī)經(jīng)兩臺(tái)蝸輪減速機(jī)驅(qū)動(dòng)壓下螺絲可使導(dǎo)輥單獨(dú)上下升降調(diào)整，導(dǎo)輥的 平衡為彈簧平衡，其壓下行程需由位移傳感器顯示，進(jìn)行合理控制，導(dǎo)輥在參與矯直的 同時(shí)調(diào)整鋼板的平直性。 （5）上斜楔調(diào)整裝置用于單獨(dú)調(diào)整每個(gè)上工作輥升降，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿，推動(dòng)斜楔運(yùn)動(dòng) 實(shí)現(xiàn)。需由接近開關(guān)控制上、下極限。下斜楔調(diào)整裝置調(diào)整方向與工作輥軸線垂直，可實(shí)現(xiàn)整體工作輥的升降及輥型調(diào)節(jié)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿，推動(dòng)斜楔運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。需由接近開關(guān)控制上、下極限。 （6）軌道升降裝置由交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸軒減速機(jī)抬升軌道，用于換輥時(shí)將輥系和換輥 支承架升起到位使之與機(jī)架外的固定軌道接軌，保證輥系順利拉入拉出。 （7）換輥裝置由一臺(tái)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈條拉動(dòng)上下輥系，實(shí)現(xiàn)輥系拉出機(jī)架窗口或進(jìn)入窗 口，靜后兩個(gè)極限需由接近開關(guān)控制。 （8）主傳動(dòng)裝置由兩臺(tái)直流電機(jī)通過減速機(jī)，傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)工作輥和前、后導(dǎo)輥。電機(jī)準(zhǔn) 確停車由接近開關(guān)控制。 四、工作計(jì)劃 序號(hào) 階段及內(nèi)容 工作量估計(jì) （時(shí)數(shù)） 起止日期 階段成果形式 1 學(xué)習(xí)軟件，查閱資料 80 1-2周 基本了解各軟件的操作與功能；基本了解攪拌摩擦焊接設(shè)備工作原理 2 設(shè)計(jì)機(jī)床草圖，主要構(gòu)件結(jié)構(gòu) 160 3-6周 深入細(xì)致了解機(jī)床結(jié)構(gòu)，并初步利用Soildworks出圖 3 主要結(jié)構(gòu)的校核，出圖 350 7-13周 完成機(jī)床主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算并完成繪圖 4 對(duì)圖紙進(jìn)行檢查，修改 80 14-16周 完成2-5張A0圖紙 6 寫畢業(yè)論文 40 17周 完成畢業(yè)論文 合計(jì)工作量：710小時(shí) 1.完成20-40mm板材矯直機(jī)的設(shè)計(jì) 2.論文不少于30頁 3.外文翻譯不少于3000漢字 五、評(píng)審意見 指導(dǎo)教師對(duì)本課題的評(píng)價(jià) 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 評(píng)閱教師對(duì)本課題的評(píng)價(jià) 評(píng)閱教師簽名 年 月 日 10