買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或11970985100KN門式校直機設計買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或11970985I摘要機械、汽車、電機等行業(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到嚴格的最終設計公差要求，校直機成了工件熱處理后不可缺少的關(guān)鍵設備。自動校直技術(shù)在近些年取得了很大的進步，不少研究學者為校直技術(shù)的發(fā)展做出了很大的貢獻，同時也形成了很多的理論成果。但同時我們也應該看到，校直技術(shù)的發(fā)展過程中還有很多問題需要解決。近年來，國內(nèi)的校直設備有了很大的發(fā)展，總的發(fā)展趨勢是系列完整、品種規(guī)格齊全；精度高，檢測、顯示手段完善，校直工件質(zhì)量好；附件齊全、校直工藝范圍擴大；向數(shù)控化、柔性化、自動化方向發(fā)展。本人設計的是單柱油缸校直機，該校直機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。另外也可用于鋼板調(diào)平、壓彎、壓裝等工作。并且本機可專用于單體液壓支柱活柱和油缸的一般變形校直。該機具有拆裝使用方便，靈活。關(guān)鍵詞校直機；液壓控制；加載油缸；橫梁；軸買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或11970985IIABSTRACTPROFESSIONMASSIVEUSEAXESCLASSANDSOONMACHINERY,AUTOMOBILE,ELECTRICALMACHINERY,THEPOLECLASSCOMPONENTS,THESECOMPONENTSRAWMATERIALINPROCESSESANDSOONROUGHMACHININGORHEATTREATMENTINEVITABLECANAPPEARTHEBENDINGSTRAIN,IFDOESNOTCARRYONALIGNMENTPROCESSINGTOBEABLETOAFFECTTHEWORKPIECEDIRECTLYAFTERFOREWORDPROCESSINGANDTHEUSE,EVENPOSSIBLYAPPEARSTHECONSIDERABLEAMOUNTTHEWASTEPRODUCTINORDERTOTHEREFORECANOBTAINTHESMALLESTCUTTINGQUANTITYWHICHTHEEVILWAYSWORKINGPROCEDUREPERMITSORTHROUGHTHEPRECISEALIGNMENTGUARANTEEWORKPIECEACHIEVETHESTRICTFINALLYDESIGNCOMMONDIFFERENCEREQUEST,AFTERALIGNMENTMACHINEHASBECOMETHEWORKPIECEHEATTREATMENTTHEESSENTIALESSENTIALEQUIPMENTMYSELFDESIGNAMJZIALIGNMENTMACHINE,THISALIGNMENTMACHINEAVAILABLETHEDISTORTIONWHICHCREATESINTHEALIGNMENTMONOMERPROPCYLINDERANDTHEPLUNGERSEMIFINISHEDMATERIALSHEATTREATMENT,ALSOAVAILABLECOMESTHEALIGNMENTSIMILARPOLECLASSTUBULARGOODSCOMPONENTSPREPARESINADDITIONMOLDSAVAILABLEALSOINTHESTEELPLATELEVELING,BENDS,THEPRESSUREINSTALLSANDSOONTHEWORKANDTHETHISAIRCRAFTMAYUSEINTHEMONOMERHYDRAULICPRESSUREPROPPLUNGERANDTHECYLINDERGENERALDISTORTIONSPECIALLYALIGNMENTTHISMACHINESANDTOOLSHAVETHEDISASSEMBLINGEASYTOOPERATE,NIMBLEKEYWORDALIGNMENTMACHINE；HYDRAULICCONTROL；LOADSTHECYLINDER；BEAM；SHAFT買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或11970985III目錄摘要IABSTRACTII第1章緒論111國內(nèi)外自動校直機的理論研究和應用現(xiàn)狀1111設備的分類1112國內(nèi)外校直機發(fā)展概述2113校直理論的研究現(xiàn)狀412課題研究的背景和意義613本文研究的內(nèi)容7第2章校直理論821引言822彎矩與曲率8221模型簡化8222彎矩10223曲率12224彈區(qū)比與總曲率的關(guān)系1323校直原理14231校直原理14232壓下量1524本章小結(jié)21第3章自動校直機機械結(jié)構(gòu)設計2231自動校直機的工作過程介紹22311自動校直機的工作過程22312自動校直機的分類與選型2332液壓自動校直機的機械結(jié)構(gòu)設計分析2433門型液壓自動校直機的主機結(jié)構(gòu)設計計算25331主機上橫梁的受力分析25332主機上橫梁的剛度計算27333主機上橫梁的強度校核28買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或11970985IV334主機與立柱聯(lián)接螺釘?shù)氖芰Ψ治?934本章小結(jié)30第4章自動校直機液壓系統(tǒng)設計3141校直機液壓系統(tǒng)的組成3142校直機液壓系統(tǒng)的行程控制和壓力控制3143校直機液壓缸主要參數(shù)的確定3444本章小結(jié)38結(jié)論39致謝40參考文獻41買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或11970985V買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709850第1章緒論11國內(nèi)外自動校直機的理論研究和應用現(xiàn)狀軸類零件熱處理后，由于受熱應力和組織應力的影響，零件不可避免地會出現(xiàn)彎曲變形。零件的長度比越大，彎曲變形程度也就越重，嚴重影響零件的精度和使用性能。因此，就需要采用校直的方法使彎曲變形控制在一定范圍。自動校直技術(shù)通過數(shù)控精密校直液壓機完成對軸、管、棒等類零件的校直，是一種先進制造技術(shù)，是機械加工過程中保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要工序，廣泛應用于汽車、拖拉機、工程機械、機床、紡織機械等機械制造行業(yè)。隨著我國機械工業(yè)的發(fā)展，對機械產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高，此項技術(shù)的重要性日益顯現(xiàn)出來，迫切需要對自動校直技術(shù)作進一步的研究，實現(xiàn)對軸類零件的精密校直，以提高軸類零件的加工精度。在應用和闡述過程中，常常不太注意區(qū)別“校直”和“矯直”這兩個概念，有時會將這兩個概念混淆或等同起來。然而，這兩個概念在機械行業(yè)中是有一定區(qū)別的，這里有必要進行一定的說明。參看文獻所給出的定義“矯直”是使撓曲的板料、型材和管料變?yōu)槠街睜顟B(tài)的塑性加工方法，常用的矯直方法有輥形矯直和拉伸矯直等；“校直”是消除材料或制件彎曲的加工方法。文獻中也將矯直機分為壓力矯直機、輥式矯直機、拉伸矯直機、拉彎矯直機等。因此，矯直的概念要更廣一些，它消除材料的彎曲、翹曲、凸凹不平等缺陷，更多地應用于冶金行業(yè)；而校直則是僅針對彎曲條材的加工方法，多用于零件的生產(chǎn)制造中或零件的修復?？梢哉f，校直是矯直的方法之一。111設備的分類現(xiàn)代校直設備品種較多，規(guī)格更多。首先，按工作原理不同劃分為五大類。第一類稱為反復彎曲式校直機，如壓力校直機及輥式校直機，它們是靠壓頭或輥子在同一平面內(nèi)對工件進行反復壓彎并逐漸減小壓彎量，直到壓彎量與反彈量相等而變直。第二類稱為旋轉(zhuǎn)彎曲式校直機，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)時反彈變直。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、轉(zhuǎn)鼓式校直機及平動式過去常稱為振動式校直機。第三類稱為拉伸校直機，它依靠拉伸變形把原來長短不一的縱向纖維拉成等長度并進入塑性變形后經(jīng)卸載及反彈而變直，如鉗式拉伸校直機及連續(xù)拉伸校直機。第四類稱為拉彎校直機。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及全截面的拉伸變形三者不在同一時間發(fā)生，全斷面各層纖維的反彈變形也不是同時發(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)下所需的校直拉力較小。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709851其次是按用途不同進行分類一為校直型材的校直機，如型材壓力校直機、型材輥式校直機及型材拉伸校直機；二為板材校直機，如板材輥式校直機及板材拉伸校直機；三為帶材校直機，如連續(xù)拉伸校直機及拉彎校直機；四為管棒材校直機，如斜輥校直機、轉(zhuǎn)毅校直機及管材拉伸校直機；五為線材校直機，如轉(zhuǎn)毅校直機及平立輥復合校直機；六為薄壁異型管的平動式校直機；七為連鑄拉坯校直機；八為特殊用途校直機，如瓦楞板校直機，圓鋸片校直機，鋼絲繩校直機等。再次是按結(jié)構(gòu)特征進行分類一為壓力校直機，如機械壓力校直機、液壓壓力校直機及微機程控壓力校直機等；二為平行輥式校直機，簡稱輥式校直機，如簡支輥式校直機及懸臂輥式校直機；三為斜輥式校直機，如二斜輥校直機，三斜輥校直機及各種各樣的多斜輥校直機等；四為轉(zhuǎn)毅校直機，如滑動模式轉(zhuǎn)毅校直機，滾動模式轉(zhuǎn)毅校直機，斜輥式轉(zhuǎn)毅校直機及復合式轉(zhuǎn)毅校直機等；五為拉伸校直機，如機械拉伸校直機、液壓拉伸校直機及連續(xù)拉伸校直機等；六為拉彎校直機，如機械拉彎校自機、液壓拉彎校直機及液膜拉彎校直機等；七為拉坯校直機，如普通拉坯校直機及多輥拉坯校直機；八為特殊結(jié)構(gòu)校直機，如行星式校直機及平動式校直機等。按上述原則分類的校直機還可進一步按具體用途、具體結(jié)構(gòu)、傳動方式及控制方式等不同再做細化分類，每個細化分類中都可用不同規(guī)格形成產(chǎn)品系列。校直機的正確分類與機器標稱的合理化對技術(shù)標準的制訂及技術(shù)理論的研究都有密切關(guān)系。隨著校直技術(shù)的發(fā)展，校直設備也將不斷創(chuàng)新，出現(xiàn)更多的新型校直機。112國內(nèi)外校直機發(fā)展概述早期采用的壓力校直設備，或是手動螺旋式壓力機，或是通用型的壓力機，或是由壓力機改造而成的校直機。隨著技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)的需要，設計出了具有行程小、支點位置可調(diào)等校直工藝特點的專用壓力校直機，主要有曲柄連桿式的機動壓力校直機和普通液壓壓力校直機，機架一般采用C形開式結(jié)構(gòu)或門形閉式結(jié)構(gòu)。但是，這些設備在使用時，仍然需要憑經(jīng)驗估計校直行程，人工測量、反復試校，勞動強度大，校直效率低，校直精度不易保證。自二十世紀七、八十年代起，意大利、德國、日本、美國等少數(shù)發(fā)達國家先后研制出具有本國特色的全自動精密校直機。近年來，我國在精密全自動校直設備的研制和生產(chǎn)上也取得了進展。在我國，校直機領(lǐng)域一直處于原始的低水平階段，大多數(shù)企業(yè)校直軸桿類零部件時，普遍采用簡易型的壓力機，由人工測量、校直、再由檢查人員檢驗。工序復雜、勞動強度大、生產(chǎn)效率和控制精度低下，操作者的技術(shù)熟練程度對生產(chǎn)效率和質(zhì)量的穩(wěn)定性都有很大的影響。近年來，國內(nèi)的校直設備有了很大的發(fā)展，總的發(fā)展趨勢是系列完整、品種規(guī)格齊全；精度高，檢測、顯示手段完善，校直工件質(zhì)量好；附件齊全、校直工藝范圍擴大；向數(shù)控化、柔性化、自動化方向發(fā)展。但國內(nèi)大多數(shù)是輥式校直機，壓點式校直設備在國內(nèi)應用比較普遍的是Y41系列單柱校正壓裝機，該產(chǎn)品自動化程度低，屬于憑經(jīng)驗校直，校直精度低。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709852合肥工業(yè)大學與合肥壓力機械廠合作，研究成功最大校直力為100KN的單柱精密校直液壓機。該機采用移動式手動液壓伺服控制，具有壓力、行程和油溫數(shù)字顯示和預置功能，并具有多種報警。該機的研制成功，提高了我國型材精密校直工藝裝備的水平。對軸類、管類、棒料等零件進行精密校直，可提高工件校直精度和生產(chǎn)效率。圖11Y41系列單柱校正壓裝機1994年起，長春試驗研究所與日本國際計測器株式會社合作生產(chǎn)了ASC系列自動校直機。該系列校直機是引進日本國際計測器株式會社上世紀八十年代技術(shù)的C型自動校直機，該機有自動、半自動二種模型，采用日本技術(shù)及關(guān)鍵零部件，由長春試驗研究所生產(chǎn)主機及裝配。該校直機有智能化的分析測量系統(tǒng)、可程控的電機、電器、機械、液壓、空壓控制技術(shù)。長春試驗研究所于2003年開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的ASCII系列自動校直機，該系列自動校直機有C型和門型兩種規(guī)格。該系列校直機靈活的人機界面、向用戶開放的技術(shù)條件，為提高整機的工作效率創(chuàng)造了極大的方便。圖12ASCII系列自動軸類校直機日本東和精機株式會社生產(chǎn)的ASP系列智能型校直機能自動檢測工件在三維方向上的撓度，以計算結(jié)果為基礎(chǔ)，選出校直點，控制滑塊行程值及校正撓度值。檢測裝置包買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709853括計算機控制的軸直線度檢測系統(tǒng)，以千分表指示修正點的順序號和撓度值，以數(shù)字開關(guān)輸入最小校正值，通過彎曲形式的識別，計算并選擇出滑塊的加壓點。該機還帶有自動上下料裝置。國內(nèi)己有廠家引進。詹尼公司生產(chǎn)的高精度全自動校直設備，其校直力選擇范圍1100T，并具有可選擇適合于各種工件幾何尺寸的校直點和測量點等功能。德國DUNKES公司生產(chǎn)從1002000KN共11個規(guī)格的手動伺服單柱精密液壓校直機。德國的MAE公司發(fā)展了ADS25RH型25KN和ADSF63RH型630KN閉式全自動液壓校直機，該系統(tǒng)帶有與材料性能有關(guān)的自動優(yōu)化工藝軟件，并以可編程的微處理器控制校直和測量順序。其功能有最大8個感覺位置的測量、處理和記憶系統(tǒng)；數(shù)字鍵盤的屏幕顯示終端并有人機對話系統(tǒng)；以清楚的文字顯示要修正的錯誤信息和相應的程序，能確定最終校直階段的順序；大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)的修正和求值；還有與主計算機連接的接口。適用于校直中、大批量生產(chǎn)的對稱平衡件，或自動生產(chǎn)線中的校直工序。MLLERWE工NGARTEN公司生產(chǎn)了用于校直軸類零件的全自動液壓校直機RRE系列1001000KN。該系列校直機為閉式，組合結(jié)構(gòu)床身，由電子系統(tǒng)控制工件的回轉(zhuǎn)和夾緊，可編程控制器可進行編程記憶和主要故障防護、數(shù)據(jù)存儲及對校直過程進行控制等。還配備自動廢品剔除系統(tǒng)、裂紋監(jiān)控裝置、機器人等。還有一些生產(chǎn)校直機知名度較高的企業(yè)，如意大利的GAL,DAB工NI公司，美國的TAATRAND工NG公司等。他們的校直機都有較高的水平，集中表現(xiàn)在智能化、自動化、測量精度高、生產(chǎn)節(jié)拍快等。隨著電子技術(shù)和計算機應用技術(shù)的不斷發(fā)展，開發(fā)高技術(shù)附加值的精密自動校直機系列產(chǎn)品及其配套附件，完善測控手段和裝置，提高產(chǎn)品的功能和性價比，這對以質(zhì)優(yōu)價廉的國內(nèi)產(chǎn)品替代進口產(chǎn)品，節(jié)約外匯、提高經(jīng)濟效益，增強市場競爭力等都具有廣闊的前景。113校直理論的研究現(xiàn)狀自動校直技術(shù)的核心問題是精密校直工藝理論的研究，主要研究軸類零件的形狀參數(shù)在校直過程中的變化規(guī)律。目前的校直理論研究主要是在校直機壓頭行程控制方面的研究。主要表現(xiàn)在以下幾個方面。1基于彈塑性理論的行程控制研究由于校直過程是通過使零件產(chǎn)生塑性變形來達到校直目的的，因此校直工藝的理論分析和計算應從彈塑性理論基礎(chǔ)的角度出發(fā)。針對壓力校直的反彎過程進行了彈塑性力學分析。特別是進行了較為系統(tǒng)化的研究，奠定壓力校直工藝研究的理論基礎(chǔ)，主要步驟為在材料力學中的一些簡化假設仍適用的前提下，根據(jù)校直工藝的實際情況，其彈塑性理論分析主要是以平截面假定和單向應力假定為基礎(chǔ)；根據(jù)零件的材料選擇合適的買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709854簡化應力應變模型，如理想彈塑性材料或線性強化彈塑性材料，建立零件校直的彈塑性力學模型；計算彈塑性彎曲時的彎矩，確立校直過程中各種曲率間的關(guān)系，從而建立彎矩、曲率關(guān)系；通過彎矩、曲率關(guān)系和能量關(guān)系，推導出校直曲率方程式。根據(jù)上述理論基礎(chǔ)，通過建立變形撓度與彎曲曲率的關(guān)系，可獲得校直撓度方程進行校直行程的計算。為了便于實現(xiàn)校直機行程控制，翟華等人在上述研究基礎(chǔ)上，經(jīng)過參數(shù)轉(zhuǎn)換，提出了一種基于行程控制的計算方法。但是，上述的計算方法存在兩個主要問題一是計算前必須通過測量擬合出零件軸線的曲線方程，以得到零件的初始彎曲曲率進行后續(xù)計算。這就人為地引入了測量誤差和曲線擬合誤差；二是計算模型不能直觀地反映壓力校直的過程，不便應用于校直過程的控制。彈塑性理論解析計算校直行程的方法能對各種規(guī)則截面及不同材料的零件進行計算，且計算相對比較簡單快捷，可應用于自動校直機的編程控制。它存在的不足是由于理論計算所作的簡化，以及實際情況的復雜性，其計算精度受到一定限制。因此，在理論分析過程中，如何建立更為合理的模型提出更為精確的算法，是有待進一步深入研究的問題。另外對于復雜截面以及變截面的情況，理論計算比較困難。2基于有限元的行程控制研究隨著有限元技術(shù)和有限元軟件的不斷完善和成熟，以及有限元方法在各領(lǐng)域的廣泛和成功應用，校直工藝的有限元計算不僅可行，而且計算結(jié)果能夠達到較高精度。利用彈塑性有限元法可以比較精確有效地計算出零件的彈塑性變形，從而進一步計算確定校直下壓量。最早利用AD工NA有限元程序進行了校直下壓量的計算在輸入零件的彈性模量、硬化模量及初始屈服應力等參數(shù)后，可計算零件在加不同壓力時產(chǎn)生的位移和殘余變形，從而獲得不同初始彎曲量時所需的校直壓下量。目前，ANSYS大型通用有限元軟件因其應用領(lǐng)域廣泛、功能強大、兼容性好、使用方便、計算速度快等優(yōu)點，而得到越來越廣泛的應用。利用ANSYS軟件的材料非線性分析方法對零件的校直行程進行了計算和研究，發(fā)現(xiàn)計算結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)吻合較好，簡要步驟闡述如下建立模型包括定義單元類型、定義材料特性、建立幾何模型、劃分網(wǎng)絡；進行求解按簡支情況施加約束，然后通過定義兩個載荷步來分別計算加載時的彎曲變形量和卸載后的殘余變形量，最后才能退出求解菜單；查看結(jié)果先后讀入不同載荷步后的計算結(jié)果，查看記錄撓度變形數(shù)據(jù)。有限元計算的方法技術(shù)成熟、應用廣泛，能對不同形狀甚至不規(guī)則形狀的零件進行校直行程的計算，計算結(jié)果的精度主要取決于輸入?yún)?shù)的準確性。其存在的問題是需要借助專門的有限元軟件，對計算機設備的要求較高，計算需占用相當?shù)倪\算空間和時間，且有較大工作量的前后處理工作。因而，這種計算方法不適合在自動控制的校直機上應用。但它可以為我們進行理論研究和實驗研究時提供非常有效的幫助。3基于經(jīng)驗公式的行程控制研究買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709855對于同種同批零件而言，其幾何特性、材料特性、加工工藝和熱處理工藝是基本相同的，因此它們彎曲變形的校直量計算是有一定規(guī)律可循的。因此，依據(jù)大量的實際校直數(shù)據(jù)或?qū)嶒?，可以提出一些?jīng)驗公式來對校直下壓量進行計算。在介紹軸類全自動校直機時提到一種校直行程的經(jīng)驗計算公式DCBAXY式子中Y為校直行程X為初始彎曲量；A為比例系數(shù)；B為剛性系數(shù)；C為正補償量；D為負補償量。因零件的初始彎曲量的不同，校直行程按一定比例A增減；機械系統(tǒng)的間隙及零件的彈性由B克服；C和D是根據(jù)零件的軟硬差異所進行的修正補償量。文獻中也給出了一種實用的校直行程的經(jīng)驗計算公式1YNCBAX式子中Y為校直行程；X為初始彎曲量；A為屈服點的斜率；B為屈服點的位移量；C為修正系數(shù)；N為加壓次數(shù)。上述的兩個經(jīng)驗公式在各自的文獻中均沒有得到具體的闡述，如何實際應用也未作說明。而從兩個經(jīng)驗公式的形式看，校直行程與初始變形量均成基本的線性關(guān)系，因此對經(jīng)驗公式的這一線性關(guān)系的理論依據(jù)進行了分析。由于經(jīng)驗公式的建立來自于大量的實際有效數(shù)據(jù)，目公式形式簡單，因此用經(jīng)驗公式計算校直行程，其結(jié)果比較準確和符合實際，計算速度快，便于應用。但確定經(jīng)驗公式中的參數(shù)困難，且不同的零件參數(shù)不同，適用范圍受到較大限制。只有當被校零件批量較大且材料和結(jié)構(gòu)形式相對固定時，才有可能通過建立經(jīng)驗公式的方法來計算校直行程。12課題研究的背景和意義近年來，隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展以及國務院振興東北老工業(yè)基地戰(zhàn)略決策的提出，汽車等相關(guān)行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，整體技術(shù)水平和技術(shù)要求也隨之提高。在優(yōu)勝劣汰的競爭環(huán)境中，企業(yè)的質(zhì)量意識不斷提高，產(chǎn)品品質(zhì)也就成為企業(yè)生存和發(fā)展的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的壓力機手工校直方式已經(jīng)逐漸被市場淘汰，開發(fā)集自動化、智能化、高效率、高精度、多功能等優(yōu)點于一身的軸類多壓點式自動校直機產(chǎn)品就成為當務之急。我國的軸類多壓點式自動校直機的開發(fā)設計工作剛剛起步，大多數(shù)理論研究還沒能形成較為系統(tǒng)的應用設計依據(jù)，因此，自動校直機及其計算機測控系統(tǒng)的研究具有重要的實用價值和意義。自動校直技術(shù)主要包括校直工藝理論和全自動精密校直機研究兩部分。而軸類零件校直工藝理論是校直工藝理論研究的一個分支，它主要研究在機械加工或熱處理過程中，軸心線產(chǎn)生彎曲變形時軸類零件的校直工藝問題。軸是組成機械裝置的重要零件，它支撐著其他轉(zhuǎn)動件并傳遞轉(zhuǎn)矩，同時它又通過軸承和機架聯(lián)接。在軸上裝配的其他零件，都將圍繞軸心線作回轉(zhuǎn)運動，于是便形成了以軸為基準的組合體軸系部件。因此軸的制造精度會直接影響到機械運作的平穩(wěn)性。有關(guān)資料表明我國每年需要進行校直的軸類零件達數(shù)十億根。而傳統(tǒng)的校直方法是操作工人用液壓校直機，憑經(jīng)驗控制校直壓頭買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709856的行程，人工檢測，多次校直，最后得到符合精度要求的工件。顯然，這種方法勞動強度大、生產(chǎn)效率低、廢品率高。軸類零件校直工藝理論是在總結(jié)傳統(tǒng)校直工藝方法的基礎(chǔ)上，建立適合于自動校直機設計及制造的數(shù)學模型和計算步驟，并且分析影響軸類零件校直精度的諸項因素，使軸類零件校直數(shù)學模型得到進一步完善。在理論分析計算中采用曲率的概念比較方便，而在實際操作中采用下壓量的概念則比較方便。兩者之間的關(guān)系已有許多學者進行研究，并取得了重要的成果，但是由于影響曲率變化的因素很多，試驗時又增加了許多附加條件，所以所得到的數(shù)據(jù)仍是理想數(shù)據(jù)，和實際情況有一定的差距。軸類零件的自動校直技術(shù)在近些年取得了很大的進步，不少研究學者為校直技術(shù)的發(fā)展做出了很大的貢獻，同時也形成了很多的理論成果。但同時我們也應該看到，校直技術(shù)的發(fā)展過程中還有很多問題需要解決。在校直理論方面，傳統(tǒng)的方式和方法在制造業(yè)突飛猛進發(fā)展的今天，已經(jīng)不能適應市場對校直技術(shù)的需要了，這就需要我們對理論進行創(chuàng)新，以提高校直精度和校直效率?，F(xiàn)有的自動校直工藝缺少對校直載荷的計算校直設備也簡單，一般都根據(jù)行程控制理論和經(jīng)驗公式確定下壓量，然后進行反復試校和反復測量。這種做法工效不僅低，同時也影響零件的工作性能，遠遠不能適應日趨激烈的市場競爭的需要。完全有必要根據(jù)彎曲程度計算出校直載荷，通過控制校直載荷實現(xiàn)校直。本課題的意義也就在此。13本文研究的內(nèi)容校直工藝理論研究具有重要的實用價值和意義。本文所做的研究是對校直理論的一次很有益的探索與嘗試。本文將在以下幾個方面進行研究1在目前研究的基礎(chǔ)上，建立軸類零件校直的壓力模型一個好的校正模型只有將材料力學、彈塑性力學、機械零件及有限元等專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗有機地結(jié)合起來，才能將應校直的零件在最短時間內(nèi)，經(jīng)過最少次數(shù)的校正達到設計要求。在建立軸類零件校直壓力模型過程中應該充分考慮上述各種因素，并結(jié)合已有行程控制的相關(guān)結(jié)論，建立初始彎曲變形量與校直載荷的直接關(guān)系，通過壓頭對被校軸類零件施加壓力進行校直。2對已建立的軸類零件校直壓力模型進行理論計算，分析影響校直載荷變化的各種因素。3在壓力控制模型的基礎(chǔ)之上，分析軸類零件校直壓力控制的特點，與行程控制進行對比分析。同時，還將完成對校直機液壓系統(tǒng)的部分設計。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709857第2章校直理論21引言桿軸類零件變形方式有很多種，比如扭曲和彎曲導致軸類不能夠正常工作，其中扭曲呈密集的螺旋形且截面變形劇烈，很難將其修復。所以本文只針對彎曲的情況進行校直研究。校直時的原理如圖21所示將桿軸零件平放于校直機上，桿軸零件兩端用不限制其上下移動且可令軸零件旋轉(zhuǎn)360度，并保持軸線為同一直線的支座支承，以便傳感器檢測各彎曲弧度。將弧形向上，令活動支座移于弧形端點之下，在兩活動支座間施加反彎集中力，控制壓力機壓力與行程的大小，使桿軸零件在卸載后變直，同時令活動支座的兩個支承塊的形狀符合桿軸零件截面形狀基本不變的要求定為V形塊。在集中載荷的作用下，桿軸零件在整個校直過程中可以看作簡支梁，我們從梁的彈塑性彎曲分析出發(fā)來建立校直理論，從彎矩、曲率、撓度等方面推導校直算法，以便為校直機實現(xiàn)自動控制奠定理論基礎(chǔ)。圖21校直原理示意圖22彎矩與曲率221模型簡化我們知道，將具體材料的拉壓試驗曲線直接應用于實際計算往往很不方便。為此，常根據(jù)不同的問題，對不同的材料在不同的條件下進行不同的簡化。從而可得到基本上能反應該材料的力學性質(zhì)而又便于進行數(shù)學計算的簡化模型。最常用的模型有以下幾種。1理想彈塑性模型應力應變關(guān)系為21SS0E買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709858式中E楊氏彈性模量屈服極限S最大彈性應變SES/2線性強化彈塑性模型應力應變關(guān)系為22SSES0式中E強化模量3冪次強化模型應力應變關(guān)系為23SIGNMB式中B材料常數(shù)滿足條件B0M材料常數(shù)滿足條件0500700時，屈服強度，取安全系數(shù)AMP180S買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098528N15，上橫梁截面最大應力為MPA12058NS37ZIYMAXAX式中上橫梁所受最大彎矩MAX計算截面最外點至形心的距離Y計算截面的慣性矩ZI表32上橫梁的截面強度計算表橫梁截面慣性矩橫梁許用強度橫梁最大彎曲強度上橫梁的強度計算參數(shù)校直機的載荷應力ZI4MMPAPAMX10噸281081205069由上表可以看出上橫梁強度設計是滿足設計要求的。334主機與立柱聯(lián)接螺釘?shù)氖芰Ψ治霎攭侯^處在中心位置時，載荷力的作用線與螺釘軸線平行，并通過螺釘組對稱中心，計算時認為各螺釘受平均拉伸載荷，則每個螺釘所受的軸向工作載荷為38ZPF2MAX式中校直機最大校直修正載荷MAXPZ每個立柱與橫梁接合面聯(lián)接螺釘?shù)臄?shù)量單個螺釘?shù)念A緊力FCQFCQMBPMBP，取，則有當壓頭01620PMBFPC，P80F208偏離中心位置發(fā)生位移H時，則每個螺釘所受的軸向工作載荷為39MAXMAX2FPZLHR同樣有買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098529310MAXMAX21PZLHF螺釘材料35，性能等級88，查手冊，材料屈服強度，取安全系數(shù)MPA640SN20，400MM，螺釘?shù)慕孛娣e為，故有MAXH241DA311MAX2MAXAS18306PDZLHAQN表33聯(lián)接螺釘強度校核計算表螺釘直徑立柱間跨度材料需用強度螺釘最大應力螺釘?shù)挠嬎銋?shù)校直機的載荷應力D（MM）L（MM）MPAMAXP10噸M201750320431由上表可以看出螺釘強度都是遠遠滿足設計要求的。34本章小結(jié)本章結(jié)合上一章節(jié)的校直理論分析內(nèi)容，首先對校直工藝過程進行了設計并選擇和合適的機床類型，然后對矯直機的機械結(jié)構(gòu)進行了設計分析。通過對校直機的受力分析我們可以找到校直機工作中的薄弱緩解，并對薄弱環(huán)節(jié)進行了校核計算。通過本章研究計算可知校直機安全可靠的完成既定工作。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098530第4章自動校直機液壓系統(tǒng)設計41校直機液壓系統(tǒng)的組成校直機一般有兩類。一類為機械式；一類為液壓式。其中機械式結(jié)構(gòu)復雜、制造周期長、成本高。而液壓裝置的工作比較平穩(wěn)、重量輕、慣性小、反應快、易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向。液壓傳動容易實現(xiàn)自動化，因為它是對液體的壓力、流量和流動方向進行控制或調(diào)節(jié)，操縱很方便。當液壓控制和電氣控制結(jié)合在一起使用時，能實現(xiàn)復雜的順序動作和遠程控制。另外，液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護。液壓元件能自行潤滑，因此使用壽命較長。由于液壓元件己實現(xiàn)了標準化、系列化、通用化，液壓系統(tǒng)的設計、制造和使用都比較方便。而且用液壓傳動來實現(xiàn)直線運動遠比機械傳動簡單。校直機的液壓系統(tǒng)是校直修正的動力源，主要由四部分組成油箱、油泵電機組、閥組、液壓缸，其液壓系統(tǒng)如圖41所示。其中，泵站采用結(jié)構(gòu)緊湊的油泵電機組，變量泵可根據(jù)工作狀況調(diào)節(jié)設定工作流量和工作壓力，工作噪音低。閥組采用中位卸荷方式換向閥，校直機在工作間歇時液壓系統(tǒng)卸載，這樣就避免了系統(tǒng)發(fā)熱，可將油箱做得盡量小些。疊加液控單向閥的作用是防止工作間歇或停機后，油缸活塞不至于因自身重量而滑落。疊加單向調(diào)速閥可根據(jù)需要設定節(jié)流口的開口大小，實現(xiàn)沖頭的快進、工進和快退等動作轉(zhuǎn)換。42校直機液壓系統(tǒng)的行程控制和壓力控制校直機對軸類零件校直過程中，要求校直機有快速空程、快速回程等基本動作。校直機的基本工作循環(huán)是快進，減速接近工件，加壓工作行程，泄壓、快速回程。校直機的工作循環(huán)如圖42所示。液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件是液壓缸，主要實現(xiàn)快進工進快退停止的工作循環(huán)。在校直機液壓系統(tǒng)的設計過程中，行程控制和壓力控制的區(qū)別主要在于對液壓缸的控制上，通過相應的液壓控制回路來實現(xiàn)對液壓缸行程或者輸出載荷的控制。在行程控制校直機的液壓系統(tǒng)中，需要液壓缸在一定壓力下進給指定的工作行程，然后回程。這個過程可以通過液壓系統(tǒng)的方向控制回路實現(xiàn)，實現(xiàn)上述功能主要是依靠電磁換向閥的換向來實現(xiàn)的。壓點定位則是利用步進電動機帶動絲杠來準確定位壓點的，進給控制步進電動機與工作液壓缸電磁閥組配合，準確定位，壓彎校直。在壓力控制校直機的液壓系統(tǒng)中，要求液壓缸在有微小的位移下穩(wěn)定地維持住一定的壓力，也就是穩(wěn)定地輸出一定的載荷，這就要采用保壓回路。最簡單的保壓回路是密封性能較好的液控單向閥的回路。常用的保壓回路有以下幾種1利用液壓泵的保壓回路利用液壓泵的保壓回路也就是在保壓過程中，液壓泵仍以較高的壓力保壓所需壓力工作，此時，若采用定量泵則壓力油幾乎全經(jīng)溢流閥流回油箱，買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098531系統(tǒng)功率損失大，易發(fā)熱，故只在小功率的系統(tǒng)且保壓時間較短的場合下才使用；若采用變量泵，在保壓時泵的壓力較高，但輸出流量幾乎等于零，因而，液壓系統(tǒng)的功率損失小，這種保壓方法能隨泄漏量的變化而自動調(diào)整輸出流量，因而其效率也較高。1吸油濾油器2液壓泵3單向閥4溢流閥5儲能器6節(jié)流閥7主換向閥8主缸單向閥9壓力表10工作液缸11進給液缸12進給換向閥13背壓閥14散熱器15回油濾油器圖41校直機液壓系統(tǒng)控制回路圖圖42校直機的工作循環(huán)2利用蓄能器的保壓回路如圖43所示的回路，當主換向閥在左位工作時，液壓缸向前運快進快退減速工進TS買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098532動且壓緊工件，進油路壓力升高至調(diào)定值，壓力繼電器動作使二通閥通電，泵即卸荷，單向閥自動關(guān)閉，液壓缸則由蓄能器保壓。缸壓不足時，壓力繼電器復位使泵重新工作。保壓時間的長短取決于蓄能器容量，調(diào)節(jié)壓力繼電器的工作區(qū)間即可調(diào)節(jié)缸中壓力的最大值和最小值。圖43利用蓄能器的保壓回路3自動補油保壓回路如圖44所示為采用液控單向閥和電接觸式壓力表的自動補油式保壓回路，其工作原理為當L得電，換向閥右位接入回路，液壓缸上腔壓力上升至電YA接觸式壓力表的上限值時，上觸點接電，使電磁鐵LYA失電，換向閥處于中位，液壓泵卸荷，液壓缸由液控單向閥保壓。當液壓缸上腔壓力下降到預定下限值時，電接觸式壓力表又發(fā)出信號，使L得電，液壓泵再次向系統(tǒng)供油，使壓力上升。當壓力達到上限值時，上觸點又發(fā)出信號，使LYA失電。因此，這一回路能自動地使液壓缸補充壓力油，使其壓力能長期保持在一定范圍內(nèi)。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098533圖44自動補油的保壓回路43校直機液壓缸主要參數(shù)的確定下面確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)。確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，這里是指確定液壓執(zhí)行元件的工作壓力和最大流量。工作壓力可以根據(jù)校直機所選用的壓力級來參照選取。最大流量則由執(zhí)行元件速度的最大值計算出來。這兩者都與執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)（指液壓缸的有效工作面積）有關(guān)。一般的做法是先選定工作壓力，求出液壓缸的有效工作面積，經(jīng)過驗算、調(diào)整，最后確定出最大流量來。討論了最大可控壓力的問題，由于液壓缸是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，在確定了液壓缸的尺寸以后，根據(jù)壓強和壓力之間的關(guān)系，就可以知道液壓系統(tǒng)輸出的壓力值，也就是在校直軸類零件過程中的載荷大小。由于壓強是可控的，相應的輸出壓力值也是可控的。壓力的選擇要根據(jù)載荷的大小設備的類型而定，還應考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟條件及元件的供應情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要求加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對某些設備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟；反之壓力選的太高，必然提高設備成本。一般來說，對于固定的、尺寸不太受限的設備，壓力可以選的低一些，行走機械、重載設備壓力要選的高一些。具體選擇參考表41表41按載荷選擇工作壓力根據(jù)軸類零件受力的特點，并結(jié)合前面的分析，可以知道，常見的校直是單彎的平面校直，且載荷作用于兩支承點中間。已知校直機最大加載能力F為100KN考慮一定安全系數(shù)和余量，初選F120KN。查表可知系統(tǒng)的工作壓力可初定為P10MA。本系統(tǒng)的執(zhí)行元件選為單活塞桿且以無桿腔為工作腔，如圖45所示。載荷/KN551010202030304050工作壓力/MPA08115225334455買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098534圖45校直機液壓缸結(jié)構(gòu)簡圖41021PFA式中缸的最大工作力0F缸的工作腔壓力1P2缸的回油腔背壓力。41DA無桿腔的有效面積有桿腔的有效面積22DD活塞直徑或缸直徑D活塞桿直徑。缸最大工作力可按以下關(guān)系確定0FMF0式中F缸的外載荷缸的機械效率M1缸的機械損失率。查液壓設計手冊可知，當活塞密封圈采用O，U，X，Y型式中一種時，4，M此處取M4，則M96，由外負載F120KN，則可得125KN。將此值代入式41，0F此時回油腔背壓力暫不考慮，取2P0，則有2P01A經(jīng)校直機受力分析計算可得，液壓缸的工作壓力選為10MPA，根據(jù)表42可知D07D。表42按工作壓力選取D/D工作壓力/MPA50507070D/D0505506207007液壓缸的工作壓力、活塞桿直徑缸筒內(nèi)徑比選取后應該確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098535包括液壓缸的內(nèi)徑、活塞桿的直徑等參數(shù)，這些參數(shù)都已經(jīng)標準化、系列化。在選取時應盡量選擇一些標準的、通用的尺寸，避免在生產(chǎn)中還要專門的設計加工。在表43、表44中列舉了常用液壓缸的內(nèi)徑、活塞桿的直徑的參數(shù)，設計時可從表中查詢選出合適的活塞缸內(nèi)徑。將0F125KN代入上式得CMDDACPF8261705410226310表43常用液壓缸內(nèi)徑D/MM4050638090100110125140160180200220250表44活塞桿直徑D/MM速比缸徑/MM40506380901001101462228354550556334550607080表45活塞桿直徑D/MM速比缸徑/MM125140160180200220250146708090100110125140390100110125140查表選取液壓缸的內(nèi)徑為140MM，活塞桿的直徑為100MM。驗算D/D100/1400071滿足要求。因此本系統(tǒng)的液壓缸的內(nèi)徑為140MM，活塞桿的直徑為100MM。由于校直工作載荷較大，應校核活塞桿的強度。取安全系數(shù)。51NSSMPAAFLIM2371405因此活塞桿滿足強度條件。同樣，可以驗證此時能滿足活塞最小穩(wěn)定速度要求。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098536下面計算在各工作階段液壓缸所需的流量其中，初定工進時最大速度。SMVSV/04/M02快退快進工進，IN/81/314413432LDQ快進快進I/6/02032SVD工進工進MIN/18/41134322LDQ快退快退確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格。首先確定泵的工作壓力。考慮到正常工作中進油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為PP1式中液壓泵最大工作壓力P執(zhí)行元件最大工作壓力液壓缸1進油管路的壓力損失，初算時簡單系統(tǒng)取02O5，復雜系統(tǒng)取MPA0515MPA，此處取05PA。則有PP11005105PA上式計算所得的P是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力儲備量，并確保的壽命，因此選泵的額定壓力應滿足。中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。在此處取NPPNP6125。MAPN3103泵的流量的確定。液壓泵的最大流量應為MAX1QKP式中液壓泵的最大流量PQ同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值MAX如果這時溢流閥正進行工作，尚須加上溢流閥的最小溢流量23L/MIN系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取1K1113，現(xiàn)取1K121K買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098537則有PQ1218842261L/MIN44本章小結(jié)本章簡單介紹了行程控制校直機液壓系統(tǒng)的工作原理和組成，并結(jié)合校直過程壓力控制的特點，介紹了壓力控制回路的設計，并且確定了液壓缸的主要參數(shù)。通過本章的研究可知，校直機液壓系統(tǒng)是可以實現(xiàn)對校直過程中的校直載荷進行控制的。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098538結(jié)論軸類零件和軸系部件是機械裝置中的重要組成部分，在機械加工制造中軸心線會產(chǎn)生彎曲，需要通過校直工藝保證零件質(zhì)量。軸類零件校直工藝理論主要研究實心軸類零件的自動校直工藝，為開發(fā)自動校直機提供理論支持?？偨Y(jié)本文工作，可以得出以下結(jié)論。1根據(jù)彈塑性力學理論，通過構(gòu)造校直過程中的平衡方程，成功地建立了軸類零件校直壓力模型。可以根據(jù)初始變形量計算校直所需的載荷，通過控制校直所需的載荷，完成校直過程。2分析影響校直載荷大小的各項因素，通過數(shù)據(jù)計算，總結(jié)了各種因素對校直載荷的影響。隨著初始變形量的增加，校直載荷呈現(xiàn)出非線性增加的趨勢。校直載荷隨著跨度的增大而減小，隨著下壓點的偏移量、軸類零件的截面半徑以及零件材料的屈服極限的增加而增加。同時金屬材料的強化特性對校直載荷也有影響，在精確校直過程中，應加以考慮。3對比分析校直過程中的行程控制方式和壓力控制方式，可知控制校直過程中的載荷更能體現(xiàn)材料彈塑性力學的非線性關(guān)系，提高校直載荷的計算和控制的精度。4分析了壓力控制校直機的液壓系統(tǒng)，并且確定了液壓缸的主要參數(shù)。通過液壓回路設計，實現(xiàn)對校直過程中的校直載荷進行控制。對校直機壓力模型及壓力精確控制有待在今后的學習和工作實踐中不斷努力發(fā)展完善。本文只對壓力校直理論進行了初步探討，展望未來，并立足現(xiàn)有的研究，還應在以下兩個方面開展研究工作，不斷完善校直工藝。為了配合理論研究，驗證理論研究的正確性，還需進一步開展試驗研究