校直機(jī)設(shè)計(jì)

校直機(jī)設(shè)計(jì),校直機(jī),設(shè)計(jì) 第一章 緒論 1.1校直技術(shù)的定義及應(yīng)用 校直技術(shù)屬于金屬加工學(xué)科的一個分支，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于日用金屬加工業(yè)，儀器儀表制造業(yè)，汽車、船舶和飛機(jī)制造業(yè)，石油化工業(yè)，冶金工業(yè)，建筑材料業(yè)，機(jī)械裝備制造業(yè)，以及精密加工制造業(yè)。校直技術(shù)在廣度和深度方面的巨大發(fā)展迫切要求校直理論能進(jìn)一步解決一些疑難問題，推動開發(fā)新技術(shù)和研制新設(shè)備。尤其在黨的十六大之后，要求用信息化帶動工業(yè)化，校直技術(shù)也要跟上時代。首先要在校直機(jī)設(shè)計(jì)、制造、校直過程分析、校直參數(shù)設(shè)定及校直質(zhì)量預(yù)測等方面搞好軟件開發(fā)；其次要進(jìn)行數(shù)字化校直設(shè)備的研制，使校直技術(shù)走上現(xiàn)代化的道路，不斷豐富金屬校直學(xué)的內(nèi)容。 校直技術(shù)多用于金屬條材加工的后部工序，在很大程度上決定著生產(chǎn)成品的質(zhì)量水平。校直技術(shù)同其他金屬加工技術(shù)一樣在20世紀(jì)取得了長足的發(fā)展，相應(yīng)的校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。例如校直輥負(fù)轉(zhuǎn)矩的破壞作用在20世紀(jì)下半葉才得以解決（改集體驅(qū)動為單輥驅(qū)動，改剛性連接為超越離合連接等），但其破壞作用的機(jī)理直到20世紀(jì)80年代末才被闡明。另外，就校直理論的總體來看，仍然處于粗糙階段，首先就是其基本參數(shù)的確定還要依靠許多經(jīng)驗(yàn)算法和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如輥數(shù)、輥距、輥徑、壓彎量及校直速度等；其次是許多技術(shù)現(xiàn)象如螺旋彎廢品、校直縮尺、校直噪聲、斜輥校直特性、斜輥輥形特性、拉彎變形匹配特性等都缺乏理論闡述；再次是理論的概括性不夠，一套公式不僅不能包括各種斷面型材，甚至不能包括同類斷面而尺寸和材質(zhì)不同的工件，如彎矩和校直曲率等都缺少通用表達(dá)式。20世紀(jì)70年代以來，校直技術(shù)與校直理論的發(fā)展明顯加快，如拉彎校直技術(shù)很快走向成熟；開發(fā)成功平動（萬能）校直技術(shù)、行星校直技術(shù)、全長校直技術(shù)、程序控制校直技術(shù)、變凸度及變輥距校直技術(shù)，以及雙向旋轉(zhuǎn)校直技術(shù)等；完善了等距雙曲線輥形設(shè)計(jì)法；創(chuàng)立了等曲率遞減反彎輥形設(shè)計(jì)法、校直耗能計(jì)算法、主要工藝參數(shù)法、兩種拉彎制度的定性與定量分析法以及負(fù)轉(zhuǎn)矩和超前接觸分析法；尤其在利用相對值概念對各種校直過程進(jìn)行定量分析工作中取得了系統(tǒng)化的成果，為校直技術(shù)數(shù)字化處理打下了基礎(chǔ)。 1.2國內(nèi)現(xiàn)狀 合肥工業(yè)大學(xué)與合肥壓力機(jī)械廠，在廣泛地市場調(diào)研及與國外產(chǎn)品的性能水平對比基礎(chǔ)上聯(lián)合攻關(guān)，經(jīng)過一年多的努力，研究成功最大校直力為100KN的單柱精密校直液壓機(jī)，1991年1月在合肥通過部級鑒定。 該機(jī)采用移動式手動液壓伺服控制校直滑塊上下運(yùn)動，在行程最后25mm范圍內(nèi)。可實(shí)現(xiàn)滑塊位置的精確調(diào)整，下死點(diǎn)定位精度在0.05mm以內(nèi)。 該機(jī)為行程控制型精度校直液壓機(jī)，一個新工人在很短的時間內(nèi)就可以學(xué)會操作，使滑塊得到很高的定位精度。該機(jī)具有壓力、行程和油液溫度數(shù)字顯示和預(yù)置功能，并具有壓力超限報(bào)警、油溫超限報(bào)警和行程超限系統(tǒng)卸壓控制功能，操作方便。 該機(jī)的研制成功，提高了我國型材精密校直工藝裝備的水平。用于汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、紡織機(jī)械等行業(yè)，對軸類、管類、棒料零件進(jìn)行精密校直，可減少加工余量，提高制件精度和生產(chǎn)效率。該機(jī)市場前景廣闊，元器件和材料全部國產(chǎn)化，其價(jià)格不足目前進(jìn)口價(jià)的1/5。它的開發(fā)成功，將會帶來很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 我國現(xiàn)在主要用Y41系列單柱校正壓裝液壓機(jī)進(jìn)行型材校直，校直力從100~1600KN約七個規(guī)格，在“七五”期間平均年產(chǎn)量近千臺，產(chǎn)值約2400萬元，約占全國液壓機(jī)總產(chǎn)量的40%，總產(chǎn)值的20%；產(chǎn)品水平低，重復(fù)生產(chǎn)多；采用壓力型憑經(jīng)驗(yàn)校直方式，校直精度差，工件質(zhì)量不穩(wěn)定，且缺少附件，滿足不了精校工藝的需要。因?yàn)閴貉b工藝與校直工藝對設(shè)備和液壓系統(tǒng)要求不一樣，放在一起也不一定合理；在國外發(fā)達(dá)國家很少見到，主要是蘇聯(lián)還在批量生產(chǎn)，目前國內(nèi)銷售形勢也不甚好。 第二章 校直設(shè)備的發(fā)展與分類 機(jī)械、汽車、電機(jī)等行業(yè)大量使用軸類、桿類零件，這些零件的原材料在粗加工或熱處理等過程中不可避免的會出現(xiàn)彎曲變形，如果不進(jìn)行校直處理會直接影響工件的后序加工和使用，甚至可能出現(xiàn)相當(dāng)數(shù)量的廢品。所以為了能獲得下道工序所允許的最小切削量或通過精密校直保證工件達(dá)到嚴(yán)格的最終設(shè)計(jì)公差要求，校直機(jī)成了工件熱處理后不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備。 2.1 校直設(shè)備的發(fā)展概況 校直技術(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)時手工校直和平整技術(shù)已經(jīng)達(dá)到很高水平。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、大到鐵杵都要求用校直技術(shù)來完成成品的制造。手工校直與平整工藝所用的設(shè)備與工具是極簡單的，如平錘、砧臺等。對大型工件手工校直常借助高溫加熱進(jìn)行。古代人在校直及整形的實(shí)踐中認(rèn)識到物質(zhì)的反彈特性，確立了“校直必須過正”的哲理，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)末葉到19世紀(jì)初葉，歐洲進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)革命，逐步實(shí)現(xiàn)了用蒸汽動力代替人力，機(jī)械化生產(chǎn)代替了手工作坊。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)展的新紀(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)末時，鋼產(chǎn)量增加50多倍。鋼材產(chǎn)量占鋼產(chǎn)量的比重也顯著增加。這時已經(jīng)出現(xiàn)了鍛造機(jī)械、軋鋼機(jī)械和校直機(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)大概是我國見到的最早的一臺校直機(jī)。20世紀(jì)初已經(jīng)有校直圓材的二輥式矯直機(jī)。到1914年英國發(fā)明212型五輥式，解決了鋼管校直問題，同時提高了棒材校直速度。20世紀(jì)20年代日本已經(jīng)制造多斜輥矯直機(jī)，20世紀(jì)30年代中期發(fā)明了 222型六輥式校直機(jī)，顯著提高了管材校直質(zhì)量。20世紀(jì)60年代中期，為了解決大直徑管材的校直問題，美國薩頓公司研制成功313型七輥式矯直機(jī)（KTC型校直機(jī)）。20世紀(jì)30~40年代國外技術(shù)發(fā)達(dá)國家的型材校直機(jī)及板材校直機(jī)也得到迅速發(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、日等國家制造的校直機(jī)。與此同時還出現(xiàn)了拉伸校直機(jī)，20世紀(jì)50年代蘇聯(lián)的校直機(jī)大量進(jìn)入到中國。同時，世界上隨著電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)進(jìn)步速度加快，校直機(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(jì)研制成果。有小到φ1.6mm金屬絲校直機(jī)和大到φ600mm管材校直機(jī)。有速度達(dá)到300m/min的高速校直機(jī)和精度達(dá)到0.038mm/m的高精度校直機(jī)。同時也引進(jìn)許多先進(jìn)的校直設(shè)備。如英國的布朗克斯矯直機(jī)；德國的凱瑟琳校直機(jī)、德馬克校直機(jī)連續(xù)拉彎校直機(jī)及高精度壓力校直機(jī)；日本的薄板校直機(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(jì)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(jì)的精確計(jì)算法及《鋼材的校直與校直力》中提出的校直曲率方程式。60-80年代在輥形理論方面有許多學(xué)者進(jìn)行了深入的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(jì)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何以太原重型機(jī)器廠為代表的設(shè)計(jì)制造部門完成了大量的矯直機(jī)設(shè)計(jì)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(jì)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，一些新研制的校直機(jī)獲得了國家的發(fā)明專利；一些新成果獲得了市、省及部級科技成果進(jìn)步獎；有的獲得了國家發(fā)明獎。近年來我國在反彎輥形七斜輥校直機(jī)，多斜輥薄壁轉(zhuǎn)轂式校直機(jī)，平行輥異輥距校直機(jī)及校直液壓自動切料機(jī)等研制方面相繼取得成功。在校直高強(qiáng)度合金鋼方面也已獲得很好的校直質(zhì)量。其校后的殘留撓度為0.2-0.5mm/m。此外，從20世紀(jì)60年代以后拉伸與拉彎校直設(shè)備得到很大發(fā)展，對管材生產(chǎn)起到重要作用。 在傳統(tǒng)工藝中，多數(shù)廠家選用手動壓力機(jī)，較之量難以控制，效率低下，難以滿足校直要求；而自動校直是一種先進(jìn)的生產(chǎn)制造工藝，近年來隨著我國工業(yè)整體技術(shù)水平和技術(shù)要求的提高，該工藝被越來越廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電機(jī)等行業(yè)中。合肥工業(yè)大學(xué)與合肥壓力機(jī)械廠合作，在廣泛地市場調(diào)研及與國外產(chǎn)品的性能水平對比基礎(chǔ)上聯(lián)合攻關(guān)，經(jīng)過一年多的努力，研究成功最大校直力為100KN的單柱精密校直液壓機(jī)，1991年1月在合肥通過部級鑒定。該機(jī)的研制成功提高了我國型材精密校直工藝裝備的水平。用于汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、紡織機(jī)械等行業(yè)，對軸類、管類、棒料零件進(jìn)行精密校直，可減少加工余量，提高制件精度和生產(chǎn)效率。 近十年來，德國、意大利、日本等國家發(fā)展了手動伺服控制精密校直液壓機(jī)，其應(yīng)用比較普遍，全自動精密校直液壓機(jī)也已發(fā)展完善，總的發(fā)展趨勢如下： 1、系列完整、品種規(guī)格齊全 2、行程精度高、檢測、顯示手段完善、校直工件質(zhì)量好 3、附件齊全，校直工藝范圍擴(kuò)大 4、向數(shù)控化、柔性化、自動化方向發(fā)展。 2.2校直設(shè)備的分類 現(xiàn)代校直設(shè)備品種較多，規(guī)格更多。首先按工作原理不同劃分為五大類。第一類稱為反復(fù)彎曲式校直機(jī)，如壓力校直機(jī)及輥式校直機(jī)，它們是靠壓頭或輥?zhàn)釉谕黄矫鎯?nèi)對工件進(jìn)行反復(fù)壓彎并逐漸減小壓彎量，直到壓彎量與彈復(fù)量相等而變直。第二類稱為旋轉(zhuǎn)彎曲式校直機(jī)，是工件在塑性彎曲狀態(tài)下以旋轉(zhuǎn)變形方式從大的等彎矩區(qū)向小的等彎矩區(qū)過渡，在走出塑性區(qū)時彈復(fù)變直。旋轉(zhuǎn)者可以是工件，可以是校直工具，也可以是變形方位。如常見的斜輥校直機(jī)、轉(zhuǎn)轂式校直機(jī)及平動式校直機(jī)。第三類稱為拉伸校直機(jī)，它依靠拉伸變形把原來長短不一的縱向纖維拉城等長度并進(jìn)入塑性變形后經(jīng)卸載及彈復(fù)而變直，如鉗式拉伸校直機(jī)及連續(xù)拉伸校直機(jī)。第四類稱為拉彎校直機(jī)。它是把拉伸與彎曲變形合成起來使工件兩個表層的較大拉伸集權(quán)截面的拉伸變形三者不在同一事件發(fā)生，全斷面各層纖維的彈復(fù)變形也不是同時發(fā)生的，既防止了板帶的斷裂，又提高了校直質(zhì)量。第五類稱為拉坯校直設(shè)備，它是在拉動連鑄坯下行的同時使鑄坯的弧形彎曲漸伸變直，其拉力主要用于克服外部阻力，而鑄坯本身在高溫狀態(tài)下所需的校直拉力是較小的。 其次是按用途不同進(jìn)行分類：一為校直型材的校直機(jī)，如型材壓力校直機(jī)，姓蔡輥式校直機(jī)及型材拉伸校直機(jī)；二為板材校直機(jī)，如板材校直機(jī)及拉彎校直機(jī)；三為帶材校直機(jī)，如連續(xù)拉伸校直機(jī)及拉彎校直機(jī)；四為管棒材校直機(jī)，如斜輥校直機(jī)、轉(zhuǎn)轂校直機(jī)及管材拉伸校直機(jī)；五為線材校直機(jī)，如轉(zhuǎn)轂校直機(jī)及平立輥復(fù)合校直機(jī)；六為薄壁異型管的平動式校直機(jī)；七為拉鑄拉坯校直機(jī)；八為特殊用途校直機(jī)，如瓦楞板校直機(jī)，圓鋸片校直機(jī)，鋼絲繩校直機(jī)等。 再次是按結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分類：一為壓力校直機(jī)，如機(jī)械壓力校直機(jī)、液壓壓力校直機(jī)及微機(jī)程控壓力校直機(jī)等；二為平行輥式校直機(jī)，簡稱輥式校直機(jī)，如簡支輥式校直機(jī)及懸臂輥式校直機(jī)；三為斜輥式校直機(jī)，如二斜輥式校直機(jī)，三斜輥式校直機(jī)及各種各樣的多斜輥式校直機(jī)等；四為轉(zhuǎn)轂校直機(jī)，如滑動模式轉(zhuǎn)轂校直機(jī)，滾動模式轉(zhuǎn)轂校直機(jī)，斜輥式轉(zhuǎn)轂校直機(jī)及復(fù)合式轉(zhuǎn)轂校直機(jī)等；五為拉伸校直機(jī)，如機(jī)械拉伸校直機(jī)、液壓拉伸校直機(jī)及連續(xù)拉伸校直機(jī)等；六為拉彎校直機(jī)，如機(jī)械拉彎校直機(jī)、液壓拉彎校直機(jī)及液膜拉彎校直機(jī)等；七為拉坯校直機(jī)，如普通拉坯校直機(jī)及多輥拉坯校直機(jī)；八為特殊結(jié)構(gòu)校直機(jī)，如行星式校直機(jī)及平動式校直機(jī)等。 按上述原則分類的校直機(jī)還可以進(jìn)一步按具體用途、具體結(jié)構(gòu)、傳動方式及控制方式等不同再做細(xì)化分類，每個細(xì)化分類中都可用不同規(guī)格形成產(chǎn)品系列。 第三章 壓力校直機(jī) 3.1壓力校直機(jī)的工作原理 壓力校直機(jī)與輥式校直機(jī)同屬于利用反復(fù)彎曲并逐漸減小壓彎撓度方法達(dá)到校直目的的設(shè)備。因?yàn)樗亲詈唵蔚男Ｖ痹O(shè)備，壓力校直機(jī)的工作原理是將帶有原始彎曲的工件支承在工作臺的兩個活動支點(diǎn)之間用壓頭對準(zhǔn)最彎部位進(jìn)行反向壓彎的。當(dāng)壓彎量與工件彈復(fù)量相等時，壓頭撤回后工件的彎曲部位變直。如此進(jìn)行，工件各彎曲部位必將全部變直從而達(dá)到校直的目的。當(dāng)然憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)定的壓彎量很難準(zhǔn)確的與工件的彈復(fù)量相等，所以在頭一次反向壓彎后要檢測彈復(fù)量與壓彎量的差值即殘留撓度值，用此值修正第二次壓彎量，用新壓彎量進(jìn)行再次反向壓彎，再檢測，直到校直為止。通?？咳说母杏^和經(jīng)驗(yàn)確定壓彎量時，常需3次以上的修正工作。現(xiàn)代使用微機(jī)來設(shè)定壓彎量則只需1-2次修正工作，而且速度快，質(zhì)量穩(wěn)定。 3.2壓力校直機(jī)的分類 早期的壓力校直機(jī)都是通用型的壓力機(jī)。隨著校直技術(shù)的發(fā)展，考慮到校直工藝的特殊性：如行程小，不需退料，能翻鋼或能換向，支點(diǎn)位置可調(diào)等特點(diǎn)而設(shè)計(jì)出專用校直壓力機(jī)。最常見的仍為曲軸式壓力校直機(jī)，參看表3-1。在其連桿與滑塊之間用螺紋連接，改變螺紋長度可以得到不同的開距，但行程固定不變。其進(jìn)一步的發(fā)展就是曲柄偏心式壓力校直機(jī)。通過調(diào)節(jié)曲柄軸外的偏心套的相位角便可改變偏心距而得到不同的行程，以滿足了不同斷面尺寸工件的校直需要，提高了校直工作效率。上述兩種校直壓力機(jī)要具備很大校直力時常需要龐大的結(jié)構(gòu)尺寸。為了滿足大型鋼材的校直需要，又不致使結(jié)構(gòu)尺寸過大，而產(chǎn)生了大壓力小行程的肘桿式校直壓力機(jī)。在大型鍛件及鋼坯的校直中翻鋼是一道麻煩的工序，為解決不翻鋼問題而創(chuàng)造了臥式換向壓彎式校直機(jī)。操作者根據(jù)工件原始彎曲方向決定校直所需的反彎方向與位置。先開動輥道移送工件定好位置，然后開動齒輪齒條升降機(jī)構(gòu)使小滑塊升到工件的凸彎處，使大滑塊變成兩個支點(diǎn)，第三步開動蝸輪螺母把大滑塊推倒工件處并將其壓靠，第四步開動曲軸連桿機(jī)構(gòu)使小滑塊對工件進(jìn)行壓彎以達(dá)到校直目的。工件的彎曲方向改變時小滑塊與小滑塊的支點(diǎn)與壓頭作用點(diǎn)互換，即原來在下面的小滑塊上升，原來在上面的大滑塊下降。如果工件原始彎曲方向?yàn)槎S彎曲時，則需另設(shè)翻鋼機(jī)構(gòu)。機(jī)械傳動的壓力校直機(jī)經(jīng)歷了較長的發(fā)展過程，在規(guī)格、結(jié)構(gòu)及品種方面都有過許多新的改進(jìn)，但其基本結(jié)構(gòu)仍可歸納為上述四種典型。對壓彎量的調(diào)節(jié)仍采用及種厚度不同的墊塊憑操作者的經(jīng)驗(yàn)隨機(jī)的選用墊塊墊在壓頭與工件之間以獲得所需要的壓彎撓度。當(dāng)然壓彎的精確度不易保證，工作效率也很低。為了提高工效和校直精度，把液壓技術(shù)應(yīng)用到壓力校直機(jī)上已取得成功。液壓傳動的壓力校直機(jī)不僅可以任意調(diào)節(jié)壓下量，還可以調(diào)節(jié)壓力的大小。另外還具有壓力大、體積小、重量輕和便于控制等一系列有點(diǎn)。從表2-1中可以看到這類校直機(jī)也有立式和臥式之分，每種都可按壓力大小分出許多規(guī)格。液壓校直機(jī)已經(jīng)從普通型發(fā)展到精密型，進(jìn)而發(fā)展到程控型。普通型除了上述優(yōu)點(diǎn)外，仍然要憑操作者經(jīng)驗(yàn)來決定校直精度。而精密型由于配備了檢測儀表可以在校后跟蹤檢測，再按檢測后顯示的彎度改進(jìn)下一次的校直壓彎量，直到合格為止。其支點(diǎn)可移動，兩次壓下中間不卸活不重卡，效率提高，質(zhì)量有保證。但壓彎量仍為人為設(shè)定，不夠準(zhǔn)確，全過程都靠手工操作，效率提高有限。程控型壓力校直機(jī)經(jīng)人工上料后按程序完成裝卡、檢測、電腦設(shè)定壓彎量、反彎校直、旋轉(zhuǎn)檢測、再設(shè)定壓彎量、再反彎校直、再檢測，直到合格為止，并自動卸料。程控壓力校直機(jī)的研制成功結(jié)束了壓力校直機(jī)工作精度低、工作效率低和自動化程度低的歷史，一躍而成為高精度及高技術(shù)水平的校直機(jī) 。 同上述液壓校直機(jī)并存的氣動壓力校直機(jī)具有類似的優(yōu)點(diǎn)，而且動作快效率高。 表3-1 壓力校直機(jī)分類表 機(jī)動壓力校直機(jī) 立 式 曲軸式 曲柄偏心式 肘桿式 臥 式 換向壓彎式 （不翻鋼） 液（氣）動壓力校直機(jī) 普 通 型 立 式 臥 式 精密型 具有活動支點(diǎn)及儀表檢測 程控型 微型計(jì)算機(jī)設(shè)定壓彎量，按程序檢測，修正定位及壓彎 3.3壓力校直機(jī)的實(shí)例介紹 3.3.1機(jī)動壓力校直機(jī) 表3-1種4種機(jī)械傳動壓力校直機(jī)都是已經(jīng)廣泛應(yīng)用的校直設(shè)備，在結(jié)構(gòu)、性能、規(guī)格及型號方面存在著多樣性。但在工作原理上是基本相同的，都利用曲軸（或曲柄）、連桿和滑塊機(jī)構(gòu)把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變成直線運(yùn)動。機(jī)架一般是采用C型開式結(jié)構(gòu)和門形閉式結(jié)構(gòu)。在C型開式結(jié)構(gòu)中還有主軸為簡支梁型與懸臂梁型之分。這些結(jié)構(gòu)形式及規(guī)格的選擇主要根據(jù)加工對象的特點(diǎn)（如工件的斷面形狀及其尺寸大小、工件長度和重量等）、加工精度要求及產(chǎn)量大小等因素來確定。 具體地說，C型開式結(jié)構(gòu)的機(jī)架具有較大的操作空間，調(diào)節(jié)支點(diǎn)距、開距、觀測壓彎位置、更換壓彎墊塊、移送工件、翻轉(zhuǎn)工件、及更換壓頭等工作都較方便。但機(jī)架剛性較低，不適于大斷面工件的校直工作。C型機(jī)架的主軸基本上有簡支梁結(jié)構(gòu)與懸臂梁結(jié)構(gòu)兩種。前者主軸的剛度好，軸承磨損均勻，可以承受較大校直力；后者加工制造及裝配檢修都較容易，廣泛應(yīng)用于中、小型壓力校直機(jī)。在大斷面工件校直時需要較大工作臺面，雖然可用C形機(jī)架但其立柱受到很大彎矩作用及不安全，而門式機(jī)架具有很好的剛度，其機(jī)架的立柱或立板受到的是拉力作用，強(qiáng)度得到很大改善。表3-1種的肘桿式校直機(jī)的機(jī)架需要承受較大校直力，故多為門式結(jié)構(gòu)。大型液壓校直機(jī)更要采用門式機(jī)架而且常常用4個立柱及上下橫梁構(gòu)成門形結(jié)構(gòu)。機(jī)座有立式與臥式結(jié)構(gòu)之分，主要是考慮在不改變工件移送狀態(tài)下進(jìn)行反彎，如大斷面而且寬高比值較大的工件。隨彎曲而臥態(tài)移送的工件都須采用臥校方式。 下面先以圖3-1的曲柄偏心式壓力式壓力校直機(jī)為例來說明其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。這臺矯直機(jī)的各部結(jié)構(gòu)名稱可參看圖下面的代號說明。驅(qū)動系統(tǒng)的高速端為皮帶傳動，低速端為齒輪傳動。偏心軸通過偏心套及連接桿來帶動滑塊作升降運(yùn)動。偏心套與偏心軸的相對相位可調(diào)。當(dāng)兩者偏心量同向相加時滑塊行程最大，而反向相減時行程最小。壓頭下面的兩個支點(diǎn)間距可以手動調(diào)節(jié)。在兩個支點(diǎn)的兩側(cè)裝有移送工件的支撐棍。在工件上某一彎曲點(diǎn)被校直之后支撐輥快速抬起，操作者可以輕快的推移工件使另一個彎曲點(diǎn)對準(zhǔn)壓頭，進(jìn)行新彎曲點(diǎn)的校直。 圖3-1 偏心式壓力校直機(jī) 1-皮帶傳動；2-齒輪傳動；3-行程指示盤；4-偏心調(diào)節(jié)電動機(jī)； 5-導(dǎo)軌壓板；6-滑塊；7-壓頭；8-可移動支點(diǎn)；9-工作臺面； 10-電動機(jī)（主驅(qū)動）；11-機(jī)架；12-移送工件的支承輥；13-操縱臺 3.3.2普通液壓壓力校直機(jī) 普通液壓壓力校直機(jī)已經(jīng)逐步代替了一些機(jī)動壓力校直機(jī)，并從20世紀(jì)下半葉以來發(fā)展很快。在大型材及大鍛件的校直生產(chǎn)中幾乎全部采用液壓校直機(jī)。液壓校直機(jī)具有壓力大、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高、易控制、好調(diào)整等一系列優(yōu)點(diǎn)，很適合于壓力校直的工作要求。如前所述，它也分為立式與臥式兩種結(jié)構(gòu)形式，現(xiàn)在分別介紹如下。 １、立式液壓校直機(jī) 這種液壓校直機(jī)在生產(chǎn)上應(yīng)用較多，中小型立式液壓校直機(jī)很普遍，其機(jī)架多為C形開式結(jié)構(gòu)。大型立式液壓校直機(jī)比較少見，其機(jī)架多為門形閉式結(jié)構(gòu)，現(xiàn)以某鋼廠研制的1000t四柱式液壓校直機(jī)為例來了解這種校直機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工作原理及主要參數(shù)。 如圖3-2所示，該機(jī)主要用于校直經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后的φ500mm特厚壁鋼管，管長可達(dá)9m；機(jī)器的設(shè)計(jì)壓力為1000t。機(jī)器的各部件可由圖下代號說明。液壓站裝在機(jī)器頂部，其下直接與工作缸相連接。工作缸內(nèi)的柱塞可推動活動橫梁7下行可對砧臺8上的工件施加壓力進(jìn)行反彎校直。主缸兩側(cè)的耳缸為提升缸3，缸內(nèi)活塞可快速將活動橫梁抬起返回原位。上橫梁與底座之間用4根立柱連接，形成框架封閉受力體系，具有剛性高、強(qiáng)度好、結(jié)構(gòu)緊湊、振動小等一系列優(yōu)點(diǎn)。整個校直機(jī)支承在4個行走車輪上，并可沿軌道行走，而工件放在門形立柱之間的工作臺上。校直機(jī)行走到工件彎曲處同壓頭對準(zhǔn)凸彎進(jìn)行壓下校直。當(dāng)凸彎相位偏離壓頭時，由翻鋼 圖3-2 1000t液壓校直機(jī)簡圖 1-液壓站；2-工作缸；3-提升缸；4-上橫梁；5-工作柱塞； 6-立柱（四根）；7-活動橫梁；8-砧臺；9-下橫梁；10-工作臺； 11-翻鋼小車；12-翻鋼輥；13-小車行走齒條；14-校直行走軌道 小車開動翻鋼輥轉(zhuǎn)動工件，使凸彎對準(zhǔn)壓頭。翻鋼輥的翻轉(zhuǎn)角度可任意設(shè)定，又可在校后翻轉(zhuǎn)工件檢查其直度，并可停在任何位置；翻鋼輥的高度可借助液壓缸升降，以適應(yīng)彎曲管的軸線變化；翻鋼小車還可沿工作臺做縱向移位以適應(yīng)管子長度改變是改變翻鋼位置。 該校直機(jī)的液壓系統(tǒng)由遠(yuǎn)程溢流閥來保證工作壓力及超載工作時的安全；其單向節(jié)流閥用來調(diào)節(jié)校直速度以適應(yīng)不同的校直工藝要求。在每一工作循環(huán)中對動作程序都有細(xì)致的安排。如當(dāng)壓力機(jī)快速下降時在壓頭接觸工件后馬上減速加壓，達(dá)到所需壓力或壓下量后馬上停止并進(jìn)入保壓狀態(tài)，接著進(jìn)行卸荷并快速提升重新停于原位。校直機(jī)主要技術(shù)性能指標(biāo)如下： 最大校直力 1000KN 工作缸直徑 825mm 柱塞行程 650mm 柱塞下行速度 20mm/s 柱塞回程速度 160mm/s 被校工件最大尺寸 500mm 被校工件最大長度 9000mm 四立柱的軸線間距 1700*1300mm 油泵壓力 20MPa 應(yīng)該說明：立柱與上橫梁及底座的聯(lián)結(jié)要有預(yù)緊力，且要大于校直力。立式液壓校直機(jī)多為固定式，而很少采用移動式，不過在油田的鉆井管及石油管供應(yīng)站里過去常用移動式液壓校直機(jī)。所以這類校直機(jī)專業(yè)性較強(qiáng)，在一般金屬加工廠及軋鋼廠都很少見到。 ２、臥式液壓校直機(jī)　　　　　　　　　　　　　　　　　 這類校直機(jī)在穩(wěn)定性、操作性及通用性方面有許多優(yōu)勢。但它占地面積大，故只在大中型條材校直中應(yīng)用?，F(xiàn)以日本大同機(jī)械制作所研制的HPH-150型臥式液壓校直機(jī)為例來說明這種校直機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、主要性能和參數(shù)。參看圖3-3，機(jī)架為C形結(jié)構(gòu)，最大壓力為1500KN?？尚Ｖ眻A鋼、方鋼、管材、型材及鋼軌等條材；也可用于鋼材的冷彎變形。機(jī)器操作臺很小并采用移動式腳踏開關(guān)，操作位置可以自由改變；可以進(jìn)行直觀的精細(xì)加工和微量進(jìn)給，容易得到所需要的加工精度。機(jī)架采用焊接結(jié)構(gòu)并經(jīng)過整體退火具有足夠的強(qiáng)度和剛度 。支點(diǎn)距離可用手輪或電動機(jī)來調(diào)節(jié)，支點(diǎn)鑲塊可根據(jù)作業(yè)需要隨時更換，改變加工品種很方便。往復(fù)動作的活塞桿經(jīng)加工鍍鉻并拋光處理，能防止漏油面摩擦阻力很小，耐用壽命很長。 圖3-3HPH-150臥式液壓校直機(jī)外形圖 1-液壓缸；2-壓頭；3-支撐橫梁；4-活動支點(diǎn)； 5-液壓控制板；6-電動機(jī)；7-油箱；8-油泵；9-腳踏開關(guān) 該機(jī)的技術(shù)性能指標(biāo)及主要參數(shù)如下。 最大壓力 1500KN 行程 300mm 空行程速度 35.1mm/s 加壓速度 3.6mm/s 返程速度 57.5mm/s 油泵 軸向柱塞式 油壓 200kg/cm2 流量 16.56L/min 電動機(jī) 7.5KW 3.3.3精密液壓校直機(jī) 前面介紹的普通液壓校直機(jī)在每次壓彎工件后只能憑感觀檢查其校直效果，憑經(jīng)驗(yàn)確定其是否合格，這就容易產(chǎn)生高低不一和疏漏等質(zhì)量問題。要想保證質(zhì)量信得過，就需要在取下工件之后在專門平臺或工具上進(jìn)行檢查，不合格者重新上機(jī)再校，費(fèi)時費(fèi)事效率很低。為了克服普通校直機(jī)的這種缺點(diǎn)而研制出精密液壓校直機(jī)，它是將檢測儀表直接裝在兩個移動支點(diǎn)之間，每次壓彎后跟蹤檢測其校直效果，不達(dá)到直度要求不卸下工件?，F(xiàn)在以德國頓柯斯機(jī)械廠制造的HR型液壓校直機(jī)為例作些介紹。參看圖3-4，該機(jī)由兩大部分組成：一為液壓壓彎系統(tǒng)；二為支承檢測系統(tǒng)。圖中1、2部分及機(jī)身內(nèi)的油泵油箱等為液壓壓彎系統(tǒng)，它與普通液壓校直機(jī)的液 壓系統(tǒng)基本相同。圖中的4~12各部分為支承檢測系統(tǒng)，這個系統(tǒng)比較復(fù)雜且對保證校直質(zhì)量起重要作用。工件夾持在錐形頂頭之間垂直于校直機(jī)的壓頭，且其軸線與壓頭軸線同處于一個垂直面內(nèi)。工件可以轉(zhuǎn)動使其凸彎向上，如圖3-5所示，圖中3就是轉(zhuǎn)動工件的手輪，4是可以帶著工件左右移動的滑座，可使需要校直的彎曲部位對準(zhǔn)壓頭。由操縱手柄（參看圖3-4中11）精確控制壓頭的壓下量。 圖3-4 HR型液壓校直機(jī)外形圖 1-液壓缸部分；2-壓頭；3-工件；4-移動支點(diǎn)； 5-檢測儀表；6-工作臺；7-導(dǎo)軌；8-滑座；9-錐形頂頭； 10-連接桿；11-操縱手柄；12-彈性支座 圖3-5 液壓校直機(jī)的錐形頂頭 1-錐形頂頭；2-緊定手柄； 3-手輪；4-滑座；5-連接導(dǎo)桿；6-彈性座 壓頭抬起后由儀表來檢測殘留彎曲度（參看圖3-6中3），不合格時再次壓下或旋轉(zhuǎn)一定角度再壓下，合格時將其余彎曲點(diǎn)移到壓頭下進(jìn)行同樣的校直程序。直到全長校直后卸下工件，換上新工件。校直前要根據(jù)原始彎曲狀態(tài)確定支點(diǎn)位置，將移動支點(diǎn)移到該位置，一般要使凸彎處在兩支點(diǎn)中間朝向壓頭。校直時壓頭將工件壓彎，工件兩端必有起伏，此時兩個錐形頂頭因裝在彈性支座上故能同步起伏而不受阻礙。參看圖3-5及圖3-6。為了適應(yīng)不同工件的校直要 求，移動支點(diǎn)、錐形頂頭或夾頭以及彈性支座等可以做成多種結(jié)構(gòu)形式，按需要選用。HR型液壓校直機(jī)已經(jīng)形成系列產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)尺寸與外形示于圖3-7，其尺寸系列及技術(shù)性能指標(biāo)列于表3-2中。這種液壓校直機(jī)采用儀表檢測可以保證得到很高的校直質(zhì)量，同時由于采用靈敏的旋鈕式手柄而能隨機(jī)地、快速地調(diào)節(jié)壓下量。這種手柄（圖3-4中11或圖3-7中1）頭部可以旋轉(zhuǎn)，能使柄桿中螺桿從柄桿下部伸出任意長度用以調(diào)節(jié)手柄的擺動角度。因?yàn)閾鯄K（圖 中2）位置固定之后螺桿伸出得越長，手柄擺動的角度越小。手柄下的螺桿頂?shù)綋鯄K上之后擺動角即被限定。于是壓頭下降的行程已限 圖3-6 液壓校直機(jī)的移動支點(diǎn)與檢測儀表 1-移動支點(diǎn)；2-傳感杠桿；3-千分表；4-移送手柄；5-連接導(dǎo)桿 定，工件受到的壓彎量也已限定。壓彎量隨擺動角改變的靈敏度很高，只要手柄端的旋鈕一動，壓彎量隨之改變，故操作方便，得心應(yīng)手。這是一種實(shí)用性很好的校直機(jī)。 圖3-7 HR型液壓校直機(jī)主要尺寸圖 1-手柄；2-擋塊 3.3.4程序控制液壓校直機(jī) 這種校直機(jī)比前述的精密液壓校直機(jī)增加了自動送取料裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，可稱之為全自動校直機(jī)。把當(dāng)代的高新技術(shù)應(yīng)用到校直機(jī)并取得成功。這種校直機(jī)的特點(diǎn)：首先是精確檢測，工件的原始彎度可以自動地精確地測定；其次由計(jì)算機(jī)按已輸入的尺寸及材質(zhì)，針對已測定的原始彎曲算出應(yīng)設(shè)定的壓彎曲率和壓彎量；第三，按設(shè)定的壓彎量控制壓下，往往一次壓下就能達(dá)到校直目的；第四，當(dāng)校直質(zhì)量未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時，按殘留彎度計(jì)算重復(fù)壓下的壓彎量并重復(fù)上述程序直到達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為止。這種校直機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：第一，擺脫了人工操作的誤差；第二，基本代替了體力勞動；第三，效率高；第四，保證了質(zhì)量的穩(wěn)定。下面介紹兩個實(shí)例供參考。 1、6122型全自動液壓校直機(jī) 前蘇聯(lián)6122型全自動液壓校直機(jī)用于精密校直長尺寸的圓形斷面工件，如光軸、拉桿及分配軸等。這種校直機(jī)的示意圖繪于圖3-8。由圖下的代號說明可以看清機(jī)器的結(jié)構(gòu)內(nèi)容及各組件的作用。 該校直機(jī)的主要尺寸及技術(shù)性能參數(shù)如下： 公稱校直力 160KN 壓頭行程（可調(diào)） 125~150mm 壓頭最小進(jìn)給量 0.01mm/s 壓頭運(yùn)動速度 空程下行 50mm/s 工作下行 30~50mm/s 回程 168mm/s 工件尺寸 直徑25~54mm 長度300~865mm 可校直斷面數(shù)（校直點(diǎn)數(shù)） 4個 最高校直精度（徑向跳動量） 0.025mm 測量跳動量時儀表進(jìn)給刻度值 0.001~0.01mm 外形尺寸（含工作臺） 長（左右） 5110mm 寬（前后） 2790mm 高 2540mm 圖3-8 6122型程控液壓校直機(jī)的樣機(jī)示意圖 1-機(jī)架上身；2-機(jī)架底座；3-工作平臺；4-液壓工作缸； 5-驅(qū)動機(jī)構(gòu)；6-減速機(jī)構(gòu)；7-油箱組件；8-壓頭；9-限位端蓋； 10-油泵；11-取送料裝置；12-三角支架；13-取送料小車； 14-取送料橫梁；15-抓取機(jī)械手；16-小車行走氣缸；17-橫梁升降氣缸；18-機(jī)械手氣缸；19-油泵電動機(jī)；20-活塞桿 該機(jī)由五大部分組成：壓力裝置、工作平臺、夾送裝置、數(shù)控裝置及配電柜。由圖3-8可基本看到機(jī)架本體、壓力裝置及夾送裝置等三部分。機(jī)架是用鋼板焊接而成的單柱式C型結(jié)構(gòu)件。在工作平臺3上裝有車式移動工作臺（可見圖3-9）。在機(jī)架上部裝有液壓工作缸4，步進(jìn)式驅(qū)動裝置5通過減速機(jī)構(gòu)6來帶動限位端蓋螺母9作升降運(yùn)動。當(dāng)螺母9停到某一確定位置時，活塞桿的粗端20下降到9處便得到限位二停止使壓下量處于調(diào)定數(shù)值。這套壓力裝置的液壓系統(tǒng)包括有容量為230L的水冷油箱7，裝在箱蓋上的電動機(jī)19和由它驅(qū)動的油泵10。為了減小振動在油箱內(nèi)裝有振動補(bǔ)償器（緩沖器）。需要校直的工件由綜合夾送裝置11將其送上工作臺，校完后再由工作臺取出。此夾送裝置在懸臂式三角支架12上，它包括水平移送氣缸16和由16驅(qū)動的前后移送小車13，車上又裝有升降氣缸17， 圖3-9 6122型程控液壓校直機(jī)工作臺示意圖 1-工作臺；2-導(dǎo)軌；3-左滑座；4-右滑座；5、6-導(dǎo)桿； 7-液壓放大式步進(jìn)機(jī)；8-減速器；9-滾珠絲杠；10-左頂頭； 11-液壓放大式步進(jìn)機(jī)；12-減速器；13-右頂頭；14、15-氣缸； 16-砧板；17-活動支點(diǎn)；18-傳感器；19-氣缸；20-杠桿系統(tǒng) 17下面連著一個小橫梁14，14的兩端各裝一個鉗形機(jī)械手15，15由氣缸18（共兩個）驅(qū)動使其夾緊和松開工件并由17驅(qū)動使其升降工作。這樣就可以由夾送裝置抓取并抬起工件送到工作臺上再下降到兩個頂頭之間自動卡好，待校直之后再由夾送裝置將工件抓取并從兩頂頭之間抬出放在成品架處。完成一個循環(huán)之后再重新抓送工件重復(fù)上述程序，形成連續(xù)作業(yè)。 現(xiàn)在單獨(dú)把工作平臺的構(gòu)造示意圖繪在圖3-9中，可以看到臺上有一套定心夾緊裝置，它可以左右移動以便接收送來的工件落在兩個頂頭之間自動夾緊再移回到壓頭下面將需要校直的部位對準(zhǔn)壓頭，校好一個部位之后再移換新的部位。滑座3及滑座4之間用刀桿5及導(dǎo)桿6連接成為一體支撐在工作臺的導(dǎo)軌2上并由液壓放大式步進(jìn)機(jī)7通過減速箱8及滾珠絲杠9來帶動滑座沿導(dǎo)軌2左右移送。左頂頭20由液壓放大式步進(jìn)機(jī)11通過減速器12來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)動作，右頂頭13可以隨轉(zhuǎn)。氣缸14及氣缸15分別推動左右頂頭夾緊和松開工作。砧板16固定在兩根導(dǎo)桿5及6上，砧板上裝置著活動支點(diǎn)17和傳感器18，前者用以支撐校直力，后者通過杠桿系統(tǒng)20來接收彎度信號并顯示彎曲程度。支點(diǎn)17的移送由氣缸19來完成，而氣缸19的動作是按數(shù)字程序控制器所發(fā)指令進(jìn)行的。工件被檢測斷面的數(shù)量（或點(diǎn)數(shù)）取決于砧板16的數(shù)量，因?yàn)檎璋迳隙佳b有活動支點(diǎn)和傳感器。全部校直工藝過程皆由數(shù)字控制程序自動完成。 2、全自動油壓校直機(jī) 日式東和精機(jī)公司制造的全自動油壓校直機(jī)示于圖3-10，該機(jī)由檢測、控制、壓下及送取工件等4部分組成。校直機(jī)可以自動檢測彎度并將其轉(zhuǎn)換成可以計(jì)數(shù)的脈沖信號，以此向壓下機(jī)構(gòu)發(fā)送指令。壓下機(jī)構(gòu)按指令完成壓下校直工作。該機(jī)不僅能檢測工件的彎 圖3-10 全自動油壓校直機(jī) 1- 裝夾及檢測裝置；2-取送料機(jī)械手；3-壓頭；4-程序控制柜 度，而且能監(jiān)測自己的工作狀態(tài)防止發(fā)生誤動作，還可以修改程序。 出現(xiàn)故障和損壞時可更換控制柜的插件，迅速完成維修工作。本機(jī)的校直精度及工件效率都是很高的。 該校直機(jī)的工作原理是將檢測到的彎曲量分布圖形、材料特性（屈服強(qiáng)度、彈性模數(shù)、原始彎曲及加工歷史等）。工件幾何特性（各種尺寸及柱面臺肩等形狀）、校直安排（反彎曲率的分配、反彎次數(shù)、壓下量及支點(diǎn)位置等安排）、機(jī)械功能數(shù)據(jù)（油壓伺服系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)剛度及機(jī)械精度等）都存入數(shù)據(jù)庫。確定采用相應(yīng)校直方法使原始曲率及殘留曲率均一化，再根據(jù)其加工歷史確定應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系即強(qiáng)化特性，彎矩與曲率關(guān)系即強(qiáng)化性彎矩曲線，來計(jì)算校直所需的壓彎曲率及其遞減情況，用最少的反彎次數(shù)達(dá)到最好校直效果完成最佳控制?，F(xiàn)將上述控制流程圖介紹如下。 開 始 裝 夾 工 件 檢 測 彎 曲 量 數(shù) 據(jù) 處 理 彎度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)否？ 取 下 工 件 識別彎曲圖形 計(jì)算控制量 壓力機(jī)按量工作 否 停 機(jī) 是 這臺機(jī)器的檢測性能參數(shù)如下。 可檢測的最小彎度（撓度） 0.005mm 可檢測斷面（點(diǎn)）數(shù) 1~5點(diǎn) 檢測速度 約2s/次 第四章 JZ-I型校直機(jī) 4.1 用途 JZ-I型校直機(jī)可用于校直單體支柱的油缸與活柱坯料熱處理造成的變形，亦可用來校直類似的桿類管類零件。另備胎具也可用于鋼板調(diào)平、壓彎、壓裝等工作。并且本機(jī)可專用于單體液壓支柱活柱和油缸的一般變形校直。 4.2 技術(shù)特征 JZ-I型校直機(jī)是液壓校直機(jī)，具有足夠的壓力與強(qiáng)度，備有靈活實(shí)用的工件懸掛裝置，配有方便完善的操縱控制系統(tǒng)。 加載油缸直徑 200mm 額定工作壓強(qiáng) 20.18MPa 額定壓力 1MN 回程力 0.36MN 行程 300mm 加壓速度 3.6mm/s 返程速度 57.5mm/s 工作臺長 1400mm 工作介質(zhì) 乳化液或機(jī)油 外形尺寸 2423（高）×2500×1200mm 質(zhì)量 3.5mg 4.3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 如圖4-1 所示，單懸臂式JZ校直機(jī)由加載油缸[1]、機(jī)身[2]、工件懸掛裝置[3]、工作臺[4]、操縱控制系統(tǒng)[5]、墊鐵[6]及照明電氣[7]等主要部分組成。 圖4-1 4.3.1加載油缸 油缸是液壓傳動系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動和小于360°回?cái)[運(yùn)動的液壓執(zhí)行元件。具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、制造容易以及使用維護(hù)方便、低速穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。因此，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)各部門。其主要應(yīng)用有：工程機(jī)械中挖掘機(jī)和裝載機(jī)的鏟裝機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)，起重機(jī)械中汽車起重機(jī)的伸縮臂和支腿機(jī)構(gòu)，礦山機(jī)械中的液壓支架及采煤機(jī)的滾筒調(diào)高裝置，建筑機(jī)械中的打樁機(jī)，冶金機(jī)械中的壓力機(jī)，汽車工業(yè)中自卸式汽車和高空作業(yè)車，智能機(jī)械中的模擬駕駛艙、機(jī)器人、火箭的發(fā)射裝置等。它們所用的都是直線往復(fù)運(yùn)動油缸，即推力油缸。所以進(jìn)一步研究和改進(jìn)液壓缸的設(shè)計(jì)制造，提高液壓缸的工作壽命及其性能，對于更好的利用液壓傳動具有十分重要的意義。 JZ-I校直機(jī)的加載油缸采用的是煤礦用得最多的200mm直徑的油缸及其密封導(dǎo)向元件，活塞桿直徑130mm。為了能在較低泵壓20.18MPa下獲得高達(dá)1MN的壓力，采用兩個油缸串聯(lián)，即串缸的特殊設(shè)計(jì)，其壓力 1、液壓缸壁厚的確定 缸體是液壓缸中最重要的零件，它承受液體的壓力，通常缸體采用無縫鋼管制成，且大多為薄壁筒，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算： 式中——液壓缸壁厚（m） D——液壓缸內(nèi)徑（m） Py——試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25~1.5）倍（Mpa）[]——缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為：鍛鋼： []=110~120；鑄鋼：[]=100~110；無縫鋼管：[]=100~110；高強(qiáng)度鑄鐵：[]=60；灰鑄鐵：[]=25。 根據(jù)上述公式可以計(jì)算出該液壓缸壁厚為20mm，所以取=22.5。 2、最小導(dǎo)向長度的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動支承面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長度。如果導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。 對一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度H應(yīng)滿足以下要求 式中L——液壓缸的最大行程 D——液壓缸的內(nèi)徑 由上式可以得出H115，所以取H=120mm 3、計(jì)算工作時液壓缸所需流量 =2.87L/min =62.6L/min 4、泵流量的確定 液壓泵的最大流量應(yīng)為： 式中 ——液壓泵的最大流量； ——同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。 ——系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取=1.1~1.3，現(xiàn)取1.2 根據(jù)上述結(jié)果現(xiàn)選用CB-Q外嚙合單級齒輪泵，該泵的基本參數(shù)為：每轉(zhuǎn)排量20~63mL/r，額定壓力20Mpa ,電動機(jī)轉(zhuǎn)速2500r/min， 與液壓泵匹配的電動機(jī)選為Y160M1-2型電動機(jī)，其額定功率為11KW，其額定轉(zhuǎn)速為2930r/min。 4.3.2機(jī)身 機(jī)身采用鋼板鋼管組焊接件，如圖4-2所示，強(qiáng)度大，工作可靠，壽命經(jīng)久。加載油缸安裝在上部鏜孔里，工作臺用螺栓固定在機(jī)身下部的臺座上，機(jī)身是校直機(jī)承受作用力的部件，強(qiáng)度及剛度均較高。校直機(jī)工作時機(jī)身內(nèi)部受力，且工作平穩(wěn)無振動，因而不需要打基礎(chǔ)，可以把校直機(jī)安放在車間里任何需要的位置，但要墊平，使懸掛裝置隨時平衡。 圖4-2 JZ-I校直機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu) 4.3.3工件掛懸裝置 工件懸掛裝置用于將工件懸掛起來，不加載時，工件被懸掛成脫離工作臺上的墊鐵，借助懸掛裝置的軸承滾輪幫助，可豪不費(fèi)力地用手軸向移動或轉(zhuǎn)動工件，以便測量尋找被壓下的部位；同樣因工件被懸掛不壓墊鐵，也可以很方便地移動墊鐵尋求最合適的下支點(diǎn)位置。當(dāng)壓頭壓下工件時，由于懸掛裝置的讓壓性，工件接觸下面的墊鐵，校直反力由下面的墊鐵承受，不會壓壞懸掛裝置。當(dāng)壓頭回升后，工件又被懸掛裝置自動地懸起。因此本校直機(jī)檢查測量工件，尋找加壓部位，調(diào)整墊鐵位置都非常方便，又加上操作者自己腳踏操縱壓頭升降，整個校直操作只需一個人。當(dāng)校直油缸或活柱時，應(yīng)選用與其對應(yīng)的懸掛裝置。 4.3.4工作臺 工作臺是組焊件，有較大的抗彎強(qiáng)度與剛度。其上可放墊鐵檢測量具，其側(cè)面安裝支加工件懸掛裝置。 4.3.5操縱控制系統(tǒng) 如圖4-3所示本機(jī)操縱控制系統(tǒng)，序號21的QJ16球形截止閥，通過用戶自制三通與高壓油管接通；而序號為20的Φ16回液單向閥 真 值 表 狀態(tài) A B 動作 1 0 0 停 2 1 1 快降 3 1 1 慢降 4 1→0 1→1 慢升 5 0→0 0→1 快升 圖4-3 JZ-I校直機(jī)操縱控制系統(tǒng)圖 通過用戶自制三通與回液管連通。腳踏閥3與加載油缸之間配有閥 組7和交替單向閥11，以便實(shí)現(xiàn)五種工況。 真值表狀態(tài)1，為A、B都不踏下，壓力液被腳踏閥隔斷，壓頭無動作； 真值表狀態(tài)2，為不踏B只踏A。壓力液經(jīng)A管5分6路與閥組7內(nèi)部元件發(fā)生關(guān)系。從右到左：其一，經(jīng)7-1節(jié)流閥流過少量壓力液，此狀態(tài)下不是主流；其二，經(jīng)單向閥7-2隔斷；其三，液控切換二位二通截止閥7-3，使其四暢通，液體經(jīng)8進(jìn)交替單向閥11，由液壓的作用。交替單向閥處于封閉回液路狀態(tài)、高壓液流入加載油缸活塞腔，實(shí)現(xiàn)快降；用于壓頭趨近工件，及初始加壓；其五，使已經(jīng)處于常閉狀態(tài)的二位二通閥7-4關(guān)閉；其六，打開液控單向閥7-5，以便活塞桿腔的液體順利流回油箱。 真值表狀態(tài)3是A、B都處于踏下狀態(tài)，即壓力液不僅經(jīng)A進(jìn)入 閥組7，還經(jīng)B，管路4進(jìn)入閥組7。其分三路與閥組7內(nèi)部元件發(fā)生作用。從左至右，其一，去液控二位二通閥7-4，由于其液控面積小，對面又有彈簧力，所以二位二通閥7-4仍處于關(guān)閉狀態(tài)，不會使壓力液經(jīng)其二路通過7-4進(jìn)入加載油缸活塞桿腔；其三，液控7-3，該液控面積又大，又有彈簧的幫助，能確保二位二通閥7-3處于關(guān)閉狀態(tài)。這樣壓力液只能通過節(jié)流閥7-1進(jìn)入加載油缸活塞腔，實(shí)現(xiàn)慢速下降。用于校直工件，控制變形量；由于節(jié)流閥可調(diào)，可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)好后，鎖緊。防止變化；此時加載油缸回液路未發(fā)生變化。 真值表狀態(tài)4為A、B處于踏下為止轉(zhuǎn)向A復(fù)位；此刻由于A復(fù)位，經(jīng)管路5和6路都處于卸壓狀態(tài)，7-3仍然處于關(guān)閉狀態(tài)，而7-4由于彈簧失去控制壓力，而導(dǎo)通，液控單向閥也因失去控制壓力而關(guān)閉，則經(jīng)B、管路4的高壓工作液經(jīng)二位二通閥7-4進(jìn)入加載油缸的活塞桿腔，而活塞腔的液體由主動高壓變成排液背壓，使事先處于封閉回液口的交替單向閥仍處于回液口被封閉的狀態(tài)，回液只能經(jīng)節(jié)流閥7-1，單向閥7-2經(jīng)A回油箱，由于單向閥7-2，節(jié)流閥7-1總過液斷面仍然不大，所以加載油缸壓頭處于高背壓下升起，實(shí)現(xiàn)慢升，用于減少振動。 真值表狀態(tài)5為A、B從未踏下位置即經(jīng)過狀態(tài)1少許時間，轉(zhuǎn)為B處于踏下位置，這時交替單向閥11已經(jīng)在彈簧作用下處于打開回液通道狀態(tài)了，這時踏下閥B，高壓液體使二位二通閥7-4處于通的位置，高壓液流入加載油缸活塞桿腔，活塞腔的液體不經(jīng)過8，7-1、7-2回油箱，而是通過大通道的回液管路17，通暢回油箱，實(shí)現(xiàn)快升的動作，用于快速離開工件，以便更換工件。 4.3.6墊鐵 為了適應(yīng)校直彎曲較大的工件，本機(jī)配備的墊鐵可按裝安全鍵。為防止彎曲較大的工件在校直中轉(zhuǎn)動崩出墊鐵傷人，安全鍵置于工作臺溝槽與墊鐵溝槽中，當(dāng)校直彎曲度較小的工件，并確信工件不會轉(zhuǎn)動時，也可以不安裝安全鍵，這要由操作者根據(jù)具體情況而定。校直不同的工件，選用不同的墊鐵。 4.4校直機(jī)的維修調(diào)整 本校直機(jī)雖然可以不打地基安放在任何需要的位置，但必須墊平，確保懸掛裝置隨遇平衡。 工作臺的安裝，要保證加載油缸軸線通過被懸掛的標(biāo)準(zhǔn)件中心線，其不平面誤差不大于0.2mm，調(diào)好后擰緊工作臺安裝螺栓。 當(dāng)需拆下加載油缸時，需先卸下工作臺，調(diào)住加載油缸后，卸下加載油缸下托板，使加載油缸下降，取下加載油缸上的一付大半環(huán)，然后將加載油缸提高抽出。拔掉加載油缸中部的六個用于連接的銷，加載油缸即可解體。 結(jié)論 通過兩個多月的收集、整理資料，不斷的學(xué)習(xí)，不斷的復(fù)習(xí)，不斷地向老師、同學(xué)請教問題，我設(shè)計(jì)的JZ-I型校直機(jī)順利完成了。 本文通過校直機(jī)校直的原理和校直理論，結(jié)合四年來所學(xué)的相關(guān)知識，完成了一臺校直機(jī)的設(shè)計(jì)。整個設(shè)計(jì)過程可以分為三個部分：1.去工廠參觀實(shí)習(xí)。目的是深入生產(chǎn)第一線，充分了解檢測的整個過程。2.廣泛的收集資料。主要有以下幾個途徑：在圖書館查資料。充分利用現(xiàn)有資源，節(jié)省收集時間。在網(wǎng)上搜索。最大的好處就是方便，效率高，節(jié)省費(fèi)用，而且通過了解信息，能夠較快掌握本行業(yè)發(fā)展動態(tài)。去工廠，了解的一些資料包括工人師傅的口述資料。最后就是安心作設(shè)計(jì)。 在本說明書中按照校直機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中著重的是機(jī)身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。其中在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要應(yīng)用到了液壓缸的工作原理，各種閥的工作原理等知識。 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，鍛煉了我尋找資料的問題，鍛煉了我遇到問題，思考問題，解決問題的能力。同時，彌補(bǔ)了自己在所學(xué)知識上的欠缺。并且對確立以后的發(fā)展方向有一定的幫助。 致謝 大學(xué)時光彌足珍貴的，大學(xué)的四年學(xué)習(xí)生活時豐富多彩的，是充實(shí)而有意義，這大學(xué)四年了我一直學(xué)著自己從小有著極大興趣的機(jī)械專業(yè)，所以專業(yè)課方面有了很大的提高，在設(shè)計(jì)中掌握了大量有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)制造方面的理論知識，畢業(yè)實(shí)習(xí)中又將大量的理論知識運(yùn)用于實(shí)踐，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了實(shí)踐基礎(chǔ)，使我又強(qiáng)化了專業(yè)了知識的實(shí)際運(yùn)用能力，收獲頗豐。 本論文是在導(dǎo)師牛曙光副教授的精心指導(dǎo)和幫助下完成的。沒有所有辛勤培育我的老師就沒有我今天所取得的一切成績。其間于老師對我學(xué)習(xí)上的嚴(yán)格要求和生活上的關(guān)懷，讓我終身難忘。在此表示我最誠摯的感謝和崇高的敬意！另外在此向各位領(lǐng)導(dǎo)、老師及在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示衷心的感謝。愿我最敬愛的老師們工作順利，身體健康。 參考文獻(xiàn) 1、崔甫.矯直原理與矯直機(jī)械.北京冶金工業(yè)出版社,2005:137-143 2、芮延年.液壓與氣壓傳動.蘇州大學(xué)出版社,2005:70-76 3、楊培元 朱福元.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊.機(jī)械工業(yè)出版社,1999:4-12 4、藍(lán)恭謙．精密型材校直液壓機(jī)國內(nèi)外現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢鍛壓機(jī)械，1991，(4)：48～52． 5、成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四版.化學(xué)工業(yè)出版社，2002 6、譚偉校直工藝的現(xiàn)狀調(diào)查[J]渝州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)．1997，14(1)：l8～21 7、欽明浩，柯尊忠，張向軍，等．精密矯直機(jī)中軸類零件矯直工藝?yán)碚撗芯縖J]．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，1997，33(2)：48～53 8、陸玉 何在洲 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自動校直技術(shù)通過數(shù)控精密校直液壓機(jī)（簡稱精校機(jī)）完成對軸、管、棒等類零件的校直，是一種先進(jìn)制造技術(shù)，是機(jī)械加工過程中保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要工序，廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、工程機(jī)械、機(jī)床、紡織機(jī)械等機(jī)械制造行業(yè)。發(fā)達(dá)國家對該項(xiàng)技術(shù)的研究起步較早，已開發(fā)出具有本國特色的自動精校機(jī)產(chǎn)品。而我國在這一領(lǐng)域才剛剛起步，目前國內(nèi)應(yīng)用的大部分精校機(jī)都從國外引進(jìn)。隨著我國機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，對機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高，此項(xiàng)技術(shù)的重要性日益顯現(xiàn)出來，迫切需要自動校直技術(shù)及其成套設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對軸類零件的精密校直，以提高軸類零件的加工精度。 二、BUM系列軸類自動校直機(jī) 一）設(shè)備說明 該產(chǎn)品適用范圍包括：轉(zhuǎn)向齒條、凸輪軸、曲軸、半軸、齒輪軸、電機(jī)軸、減震器桿、活塞桿、車橋殼等軸桿類零件。該系列產(chǎn)品在消化吸收國外技術(shù)的同時，針對國內(nèi)客戶情況，在校直原理、測量方式、人機(jī)交互、特殊工件處理方面都作了大量創(chuàng)新設(shè)計(jì)。普通零部件國內(nèi)設(shè)計(jì)加工，關(guān)鍵器件選用的是日本、韓國、德國等國家著名