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

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本科畢業(yè)設(shè)計開題報告 課題名稱 20-40mm普碳鋼板材矯直機設(shè)計 學(xué) 號 20071971 姓 名 左一 專 業(yè) 機械工程及自動化 指導(dǎo)教師 楊會林 評閱教師 開題時間 2011 年 3 月 15 日 東北大學(xué)機械工程與自動化學(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械加工方法，廣泛應(yīng)用于機械工業(yè)和冶金工業(yè)中。矯直機可以單獨地用于機械加工車間，對機件或構(gòu)件坯料進行矯直，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)取得了長足的進展，相應(yīng)的矯直理論也取得了很大的進步。不過理論滯后于實踐的現(xiàn)象比較明顯，因此，必須對矯直理論、矯直機的設(shè)計不斷研究，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)雜難于進行精確的計算分析。因此，設(shè)計過程是在一定的假設(shè)前提下，結(jié)合試驗以及實際經(jīng)驗進行。 本次進行的板材矯直機開發(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的開發(fā)設(shè)計，通過對輥式矯直機基本參數(shù)以及輥式矯直機力能參數(shù)的計算，使以后新設(shè)計時對基本參數(shù)的確定，力能參數(shù)的計算能夠更準(zhǔn)確、更合理；使整個設(shè)備更經(jīng)濟使用。 二、文獻綜述 1． 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài) 在國外，對于中厚板熱矯直機，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。變輥距的矯直機優(yōu)點在于各矯直輥受力均勻，避免了等輥距嬌直機第三輥斷輥事故的發(fā)生，但其調(diào)整機構(gòu)復(fù)雜，不易制造，維護；變輥徑矯直機優(yōu)點在于矯直范圍廣泛——厚板用大輥徑，薄板大小輥徑同時矯直，矯直效果明顯，缺點是控制復(fù)雜。現(xiàn)在國外公司新開發(fā)的矯直機是結(jié)合變輥變輥徑矯直機的優(yōu)點，把其理論運用在新產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)中，使其均具有鮮明的特點。 在國內(nèi)，崔甫教授在矯直機領(lǐng)域進行了深入的理論研究，對矯直機基本參數(shù)，力能參數(shù)的選取進行了優(yōu)化。北京科技大學(xué)的鄒家祥教授對矯直工藝進行研究，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、二重在矯直機領(lǐng)域的制造實力相對較強，其矯直機是等輥距矯直機，主要以九輥矯直機為主；太重、中信重機的矯直機產(chǎn)品主要是引進國外等輥距矯直機的成熟技術(shù)，開發(fā)出十一輥為主的矯直機，應(yīng)用于國內(nèi)各大鋼廠。 向自動化、高速化發(fā)展是目前矯直機發(fā)展的主要趨勢。隨著計算機軟件技術(shù)的發(fā)展，一些有限元分析軟件運用于矯直機的分析和優(yōu)化過程中，一些科研院所運用ANSYS，CATIA等三維分析軟件對矯直機的熱力場及其力場等進行有限元分析。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，使其自動化程度不斷提高，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，熱軋機的軋制速度越來越高，導(dǎo)致矯直機不斷向高速化發(fā)展，此技術(shù)作為一個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，其輥系參數(shù)的確定方法及輥式矯直機力能參數(shù)的計算方法，還屬于定輥距研究，這種輥系有一定的缺陷。但對目前世界最先進的變輥距輥系由于資料及試驗條件限制還不具備獨立開發(fā)新產(chǎn)品的能力，只能對其理論進行探討研究。 2． 所閱文獻的查閱范圍及手段 所查閱的文獻主要是通過學(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)報等等。 參考文獻 [1] 崔甫矯,直原理與矯直機械（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,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)外中厚板矯直機發(fā)展情況，切合公司實際需要，進行板矯直機設(shè)計。首先通過對國內(nèi)外各種板材矯直機輥系結(jié)構(gòu)研究，確定輥系結(jié)構(gòu)，其次進行輥系參數(shù)的確定、力能參數(shù)的計算，最后完成整機機械部分、電器部分、液壓部分、潤滑部分設(shè)計，通過此次研究設(shè)計，使以后進行新設(shè)計時更合理、更先進。 2．主要設(shè)計內(nèi)容 （1) 輥系結(jié)構(gòu)的設(shè)計。 （2）整機其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計，包括壓下裝置及上軋輥平衡裝置，傳動裝置，軌道升降裝置，換輥裝置的設(shè)計。 （3）其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計，包括電氣部分、液壓部分的設(shè)計。 3．?dāng)M解決的關(guān)鍵技術(shù) （1) 對力能參數(shù)的計算及強度計算，合理確定結(jié)構(gòu)，使整機設(shè)計準(zhǔn)確、經(jīng)濟、先進。 （2) 軌道升降裝置的設(shè)計，保證輥系順利拉入拉出。 （3）輥系裝置的設(shè)計，保證實現(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)計方案 （1）一臺完整的中厚板輥式矯直機應(yīng)由機架、上下橫梁、上下矯直輥裝置、上下支承輥 裝置、引料輥裝置、壓下機構(gòu)、彎輥裝置、傾斜機構(gòu)、換輥裝置、檢測系統(tǒng)、安全裝置、 除鐵皮與冷卻系統(tǒng)、傳動裝置、電動機及走臺等所組成。 本次開發(fā)的中厚板材矯直機是強力重式矯直機，它功能多，矯直力強，結(jié)構(gòu)獨特，適合可逆矯直的要求。 （2）機架為鑄焊結(jié)構(gòu)，兩片機架通過上下橫粱聯(lián)結(jié)。機架加工精度高、剛性大、強度高、 利于安裝和運輸，是矯直機各零部件承裝的核心骨架。 （3）壓下裝置采用電動壓下，可實現(xiàn)上輥系沿矯直方向整體少量傾斜運動及整體升降。 整個上輥系采用兩臺液壓平衡缸平衡，消除活動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)有液壓保護缸，在矯直力過大或卡鋼時， 快速卸荷保護。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、下工作輥一起進行矯直鋼板， 各由一臺交流電機經(jīng)兩臺蝸輪減速機驅(qū)動壓下螺絲可使導(dǎo)輥單獨上下升降調(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，進行合理控制，導(dǎo)輥在參與矯直的 同時調(diào)整鋼板的平直性。 （5）上斜楔調(diào)整裝置用于單獨調(diào)整每個上工作輥升降，由電機驅(qū)動絲桿，推動斜楔運動 實現(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，可實現(xiàn)整體工作輥的升降及輥型調(diào)節(jié)，由電機驅(qū)動絲桿，推動斜楔運動實現(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驅(qū)動蝸輪蝸軒減速機抬升軌道，用于換輥時將輥系和換輥 支承架升起到位使之與機架外的固定軌道接軌，保證輥系順利拉入拉出。 （7）換輥裝置由一臺交流電機驅(qū)動鏈條拉動上下輥系，實現(xiàn)輥系拉出機架窗口或進入窗 口，靜后兩個極限需由接近開關(guān)控制。 （8）主傳動裝置由兩臺直流電機通過減速機，傳動軸驅(qū)動工作輥和前、后導(dǎo)輥。電機準(zhǔn) 確停車由接近開關(guān)控制。 四、工作計劃 序號 階段及內(nèi)容 工作量估計 （時數(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)計機床草圖，主要構(gòu)件結(jié)構(gòu) 160 3-6周 深入細(xì)致了解機床結(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 完成機床主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算并完成繪圖 4 對圖紙進行檢查，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 合計工作量：710小時 1.完成20-40mm板材矯直機的設(shè)計 2.論文不少于30頁 3.外文翻譯不少于3000漢字 五、評審意見 指導(dǎo)教師對本課題的評價 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 評閱教師對本課題的評價 評閱教師簽名 年 月 日 10