本科毕业设计开题报告课题名称 20-40mm普碳钢板材矫直机设计 学 号 20071971 姓 名 左一 专 业 机械工程及自动化 指导教师 杨会林 评阅教师 开题时间 2011 年 3 月 15 日东北大学机械工程与自动化学院一、立论依据1 本课题的目的和意义矫直是近百年来发展起来的工艺技术，是应用弹塑性理论将弯曲的，断面不规则的型材变直和整形的一种机械加工方法，广泛应用于机械工业和冶金工业中。矫直机可以单独地用于机械加工车间，对机件或构件坯料进行矫直，如桥梁、船舶、汽车、锅炉等。工厂的坯料车间等；也可以用于消除机件由于意外的创伤和长期蠕变而产生的塑性变形及变形，进行修复性的矫直，如轴类的矫直，自行车圈的矫平，旧钢丝绳的复原等。矫直技术在冶金工业中用途非常广泛，矫直机是冶金工业生产中常用的辅助设备。在现代化程度较高的连铸生产线中连铸坯的矫直设备是必不可少的，型钢、钢板、钢管等轧钢厂的精整车间，矫直机则更是必备的设备之一。轧件在轧制生产过程中，由于塑性变形、冷却不均或运输等一系列原因使轧件产生不同程度的挠曲、瓢曲、波浪、镰刀弯和歪扭，或内部残余应力，从轧机出来的轧件往往具有不平直性和形状尺寸精度误差较大的情形，这主要是受轧钢生产工艺和冷却过程综合影响的结果。矫直技术同其他金属加工技术一样在20世纪取得了长足的进展，相应的矫直理论也取得了很大的进步。不过理论滞后于实践的现象比较明显，因此，必须对矫直理论、矫直机的设计不断研究，发现新问题，寻找新的突破，使新产品开发更成熟，设计更合理、好用。轧件在矫直过程中发生弹塑性变形，内部应力应变状态变得复杂难于进行精确的计算分析。因此，设计过程是在一定的假设前提下，结合试验以及实际经验进行。本次进行的板材矫直机开发，用于热矫，钢板温度600-950，板宽1600mm，板厚20-40mm，钢种为普碳钢：45、Q235钢等。通过此次板材平行辊矫直机的开发设计，通过对辊式矫直机基本参数以及辊式矫直机力能参数的计算，使以后新设计时对基本参数的确定，力能参数的计算能够更准确、更合理；使整个设备更经济使用。二、文献综述1 国内外研究现状、发展动态在国外，对于中厚板热矫直机，主要制造商有德国的MANNESNN-MEER公司，英国的BRONX公司，意大利的INNST公司，日本的三菱重工等。它们的产品是由等辊距，等辊径逐步发展成为变辊距，变辊径矫直机。变辊距的矫直机优点在于各矫直辊受力均匀，避免了等辊距娇直机第三辊断辊事故的发生，但其调整机构复杂，不易制造，维护；变辊径矫直机优点在于矫直范围广泛厚板用大辊径，薄板大小辊径同时矫直，矫直效果明显，缺点是控制复杂。现在国外公司新开发的矫直机是结合变辊变辊径矫直机的优点，把其理论运用在新产品的设计开发中，使其均具有鲜明的特点。在国内，崔甫教授在矫直机领域进行了深入的理论研究，对矫直机基本参数，力能参数的选取进行了优化。北京科技大学的邹家祥教授对矫直工艺进行研究，提出大变形矫直工艺与小变形工艺相结合的新的矫直工艺。在国内的制造企业中，一重、二重在矫直机领域的制造实力相对较强，其矫直机是等辊距矫直机，主要以九辊矫直机为主；太重、中信重机的矫直机产品主要是引进国外等辊距矫直机的成熟技术，开发出十一辊为主的矫直机，应用于国内各大钢厂。向自动化、高速化发展是目前矫直机发展的主要趋势。随着计算机软件技术的发展，一些有限元分析软件运用于矫直机的分析和优化过程中，一些科研院所运用ANSYS，CATIA等三维分析软件对矫直机的热力场及其力场等进行有限元分析。20世纪70年代，新型的控制技术及其理论开始应用于矫直机，使其自动化程度不断提高，矫直效果更加明显，产品成才率高。随着热轧技术的不断发展，热轧机的轧制速度越来越高，导致矫直机不断向高速化发展，此技术作为一个新的门类将获得越来越大的发展。 本次开发的板材平行辊矫直机，其辊系参数的确定方法及辊式矫直机力能参数的计算方法，还属于定辊距研究，这种辊系有一定的缺陷。但对目前世界最先进的变辊距辊系由于资料及试验条件限制还不具备独立开发新产品的能力，只能对其理论进行探讨研究。2 所阅文献的查阅范围及手段所查阅的文献主要是通过学校的图书馆、图书馆网站和internet网站查询，主要查阅的范围是从2000年到现在的所有关于本课题的论文、期刊、学报等等。参考文献1 崔甫矫,直原理与矫直机械（第2版）,冶金工业出版社，20052 傅作宝,冷轧薄钢板生产（第2版）,冶金工业出版社，20053 李曼云，孙本荣钢的控制轧制和控制冷却技术手册,冶金工业出版社，19904 王廷溥,板带材生产原理与工艺,冶金工业出版社，1995三、研究内容1课题的构想与思路 了解中厚板产生不平直度的原因，根据国内外中厚板矫直机发展情况，切合公司实际需要，进行板矫直机设计。首先通过对国内外各种板材矫直机辊系结构研究，确定辊系结构，其次进行辊系参数的确定、力能参数的计算，最后完成整机机械部分、电器部分、液压部分、润滑部分设计，通过此次研究设计，使以后进行新设计时更合理、更先进。2主要设计内容（1) 辊系结构的设计。（2）整机其他结构的设计，包括压下装置及上轧辊平衡装置，传动装置，轨道升降装置，换辊装置的设计。（3）其他结构的设计，包括电气部分、液压部分的设计。3拟解决的关键技术（1) 对力能参数的计算及强度计算，合理确定结构，使整机设计准确、经济、先进。（2) 轨道升降装置的设计，保证辊系顺利拉入拉出。（3）辊系装置的设计，保证实现每辊压弯量的灵活调节，提高矫直质量、效率。4 总体设计方案（1）一台完整的中厚板辊式矫直机应由机架、上下横梁、上下矫直辊装置、上下支承辊装置、引料辊装置、压下机构、弯辊装置、倾斜机构、换辊装置、检测系统、安全装置、除铁皮与冷却系统、传动装置、电动机及走台等所组成。本次开发的中厚板材矫直机是强力重式矫直机，它功能多，矫直力强，结构独特，适合可逆矫直的要求。（2）机架为铸焊结构，两片机架通过上下横粱联结。机架加工精度高、刚性大、强度高、利于安装和运输，是矫直机各零部件承装的核心骨架。（3）压下装置采用电动压下，可实现上辊系沿矫直方向整体少量倾斜运动及整体升降。整个上辊系采用两台液压平衡缸平衡，消除活动横梁上面各受压件的间隙，压下行程需由位移传感器检测，以便操作。压下螺丝下面设有液压保护缸，在矫直力过大或卡钢时，快速卸荷保护。极限位移需设极限开关。 （4）前、后导辊位于上部工作辊的入口和出口侧，与上、下工作辊一起进行矫直钢板，各由一台交流电机经两台蜗轮减速机驱动压下螺丝可使导辊单独上下升降调整，导辊的平衡为弹簧平衡，其压下行程需由位移传感器显示，进行合理控制，导辊在参与矫直的同时调整钢板的平直性。（5）上斜楔调整装置用于单独调整每个上工作辊升降，由电机驱动丝杆，推动斜楔运动实现。需由接近开关控制上、下极限。下斜楔调整装置调整方向与工作辊轴线垂直，可实现整体工作辊的升降及辊型调节，由电机驱动丝杆，推动斜楔运动实现。需由接近开关控制上、下极限。（6）轨道升降装置由交流电机驱动蜗轮蜗轩减速机抬升轨道，用于换辊时将辊系和换辊支承架升起到位使之与机架外的固定轨道接轨，保证辊系顺利拉入拉出。 （7）换辊装置由一台交流电机驱动链条拉动上下辊系，实现辊系拉出机架窗口或进入窗口，静后两个极限需由接近开关控制。 （8）主传动装置由两台直流电机通过减速机，传动轴驱动工作辊和前、后导辊。电机准确停车由接近开关控制。四、工作计划序号阶段及内容工作量估计（时数）起止日期阶段成果形式1学习软件，查阅资料801-2周基本了解各软件的操作与功能；基本了解搅拌摩擦焊接设备工作原理2设计机床草图，主要构件结构1603-6周深入细致了解机床结构，并初步利用Soildworks出图3主要结构的校核，出图3507-13周完成机床主要结构的设计计算并完成绘图4对图纸进行检查，修改8014-16周完成2-5张A0图纸6写毕业论文4017周完成毕业论文合计工作量：710小时1.完成20-40mm板材矫直机的设计2.论文不少于30页3.外文翻译不少于3000汉字五、评审意见指导教师对本课题的评价指导教师签名 年 月 日评阅教师对本课题的评价 评阅教师签名 年 月 日5