【正文】 ............................................................................................. 31 校直機(jī)液壓系統(tǒng)的組成 ................................................................................................ 31 校直機(jī)液壓系統(tǒng)的行程控制和壓力控制 .................................................................... 31 校直機(jī)液壓缸主要參數(shù)的確定 .................................................................................... 34 本章小結(jié) ........................................................................................................................ 38 結(jié) 論 ........................................................................................................................................... 39 致 謝 ........................................................................................................................................... 40 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 41 1 第 1 章 緒 論 國內(nèi)外自動校直機(jī)的理論研究和應(yīng)用現(xiàn)狀 軸類零件熱處理后，由于受熱應(yīng)力和組織應(yīng)力的影響，零件不可避免地會出現(xiàn)彎曲變形。 本人設(shè)計(jì)的是單柱油缸校直機(jī)，該校直機(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。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。 自動校直技術(shù)在近些年取得了很大的進(jìn)步，不少研究學(xué)者為校直技術(shù)的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)，同時(shí)也形成了很多的理論成果。另外也可用于鋼板調(diào)平、壓彎、壓裝等工作。零件的長度比越大，彎曲變形程度也就越重 ，嚴(yán)重影響零件的精度和使用性能。 在應(yīng)用和闡述過程中，常常不太注意區(qū)別 “校直 ”和 “矯直 ”這兩個(gè)概 念，有時(shí)會將這兩個(gè)概念混淆或等同起來。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(yīng)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(fù)。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，直到壓彎量與反彈量相等而變直。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成等長度并進(jìn)入塑性變形后經(jīng)卸載及反彈而變直，如鉗式拉伸校直機(jī)及連續(xù)拉伸校直機(jī)。 2 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)、型材輥式校直機(jī)及型材拉伸校直機(jī)；二為板材校直機(jī)，如板材輥式校直機(jī)及板材拉伸校直機(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)毅校直機(jī)及管材拉伸校直機(jī)；五為線材校直機(jī)，如轉(zhuǎn)毅校直機(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)；七為連鑄拉坯校直機(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。隨著校直技術(shù)的發(fā)展，校直設(shè)備也將不斷創(chuàng)新，出現(xiàn)更多的新型校直機(jī)。自二十世紀(jì)七、八十年代起，意大利、德國、日本、美國等少數(shù)發(fā)達(dá)國家先后研制出具有本國特色的全自動精密校直機(jī)。近年來，國內(nèi)的校直設(shè)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(kuò)大；向數(shù)控化、柔性化、自動化方向發(fā)展。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。該校直機(jī)有智能化的分析測量系統(tǒng)、可程控的電機(jī)、電器、機(jī)械、液壓、空壓控制技術(shù)。檢測裝置包括： 4 計(jì)算機(jī)控制的軸直線度檢測系統(tǒng)，以千分表指示修正點(diǎn)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(jì)算并選擇出滑塊的加壓點(diǎn)。 德國 DUNKES 公司生產(chǎn)從 1002021kN 共 11 個(gè)規(guī)格的手動伺服單柱精密液壓校直機(jī)。 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(jī) RRE 系列 (1001000kN )。他們的校直機(jī)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。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 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(jìn)行校直行程的計(jì)算。 彈塑性理論解析計(jì)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(jìn)行計(jì)算，且計(jì)算相對比較簡單快捷，可應(yīng)用于自動校直機(jī)的編程控制。 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(yīng)用，校直工藝的有限元計(jì)算不僅可行，而且計(jì)算結(jié)果能夠達(dá)到較高精度 ]。利用 ANSYS 軟件的材料非線性分析方法對零件的校直行程進(jìn)行了計(jì)算和研究，發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)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(luò)；進(jìn)行求解：按簡支情況施加約束，然后通過定義兩個(gè)載荷步來分別計(jì)算加載時(shí)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(jì)算結(jié)果，查看記錄撓度變形數(shù)據(jù)。但它可以為我們進(jìn)行理論研究和實(shí)驗(yàn)研究時(shí)提供非常有效的幫助。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(bǔ)償量；d 為負(fù)補(bǔ)償量。而從兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)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(yàn)公式的這一線性關(guān)系的理論依據(jù)進(jìn)行了分析。 課題研究的背景和意義 近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展以及國務(wù)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(kuò)大，整體技術(shù)水平和技術(shù)要求也隨之提高。而軸類零件校直工藝?yán)碚撌切Ｖ惫に嚴(yán)碚撗芯康囊粋€(gè)分支，它主要研究在機(jī)械加工或熱處理過程中，軸心線產(chǎn)生彎曲變形時(shí)軸類零件的校直工藝問題。有關(guān)資料表明：我國每年需要進(jìn)行校直的軸類零件達(dá)數(shù)十億根。 7 在理論分析計(jì)算中采用曲率的概念比較方便，而在實(shí)際操作中 采用下壓量的概念則比較方便。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(jìn)發(fā)展的今天，已經(jīng)不能適應(yīng)市場對校直技術(shù)的需要了，這就需要我們對理論進(jìn)行創(chuàng)新，以 提高校直精度和校直效率。本課題的意義 也就在此。在建立軸類零件校直壓力模型過程中應(yīng)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(jìn)行校直。 8 第 2 章 校直理論 引言 桿軸類零件變形方式有很多種，比如扭曲和彎曲導(dǎo)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(fù)。在集中載荷的作用下，桿軸零件在整個(gè)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(dǎo)校直算法，以便為校直機(jī)實(shí)現(xiàn)自動控制奠定理論基礎(chǔ)。最常用的模型有以下幾種。 在一般的冷彎與校直 (反彎 )狀態(tài)下，金屬材料的變形量作為理想彈塑性材料來處理。 ，變形體部分進(jìn)入彈性區(qū)，部分進(jìn)入塑性區(qū)。 變形的影響。 彎矩 彈塑性彎曲既包含縱向纖維既有彈性 (或彈復(fù) )變形又有塑性變形的意義，也包含外層纖維的彈塑性變形與內(nèi)層纖維的純彈性變形的意義。 12 對于強(qiáng)化材料，由于其屈服極限不太明顯，在塑性區(qū)內(nèi)存在著彈性增強(qiáng)現(xiàn)象，塑性區(qū)的范圍又較窄，因此引入強(qiáng)化系數(shù)： EEp /?? 其中 pE 是材料的塑性模量，推導(dǎo)過程同理想彈塑性材料的推導(dǎo)過程，可得強(qiáng)化材料塑彎比： ???? ??? MMM (213) 曲率 材料如果出現(xiàn)塑性變形，卸載后不能恢復(fù)原狀，只能彈復(fù)一部分變形，其余部分成為殘留變形，也就是永久變形。在一般校直情況下，原始彎曲為上凸如圖 23 所示，即與圖 24方向相反時(shí)， 0k 為負(fù)。將與曲率角成反比，即： tess khhk ??? ?/1// ?? est hhkk stt kkk /? ，稱為相對總曲率。概括的認(rèn)為，截面模量大的零件和長度小的零件其原始彎曲較小，曲率變化的梯度也較小。這樣才能得到較好的校直效果。因此選擇三點(diǎn)彎曲校直。支點(diǎn)應(yīng)盡量對稱分布于壓點(diǎn)兩側(cè)。在截面特性相同的條件下，加長距離相當(dāng)于減小曲率變化梯度，校直的規(guī)律和彎曲的規(guī)律是一致的。在這種情況下，考慮到在采用較大的反彎彎曲，卸載后各處的彈復(fù)曲率都將是一常數(shù)，從而使得各處殘留曲率的相對值均為常數(shù)。 壓下量 小變形原則是校直工藝的特定術(shù)語，是指反彎撓度與 彈復(fù)撓度相等的變形原則，是校直時(shí)所需的最小變形，校直后的殘留撓度等于零。這樣就可列出 0k 和 bk 的數(shù)值關(guān)系表 。根據(jù)材料力學(xué)的撓度計(jì)算公式可求出： 撓度 EIMle 3 2b ???? (227) 式中 I——截面模量， ? ? 4/44 rRI ??? 壓力 lMMlMF s /2/2 ?? (228) 反彎曲率 EIMkb /? (229) 將式 (213)代入式 (211)則反彎壓下的撓度可表示為： 3/3/ 22 bsbb kklkl ??? (230) 壓頭壓下量為： b0 ??? ?? 同時(shí)，還可以由反彎曲率的取值范圍定出反彎壓下?lián)隙鹊姆秶? 因?yàn)?? ?~ ?? bk 所以 ? ? sbs kk ?~?? 17 折換成撓度為： ? ? sb ??? ~ ?? 其中 3/2 ss kl?? ) 由曲率、撓度的關(guān)系及上述公式，可以得出結(jié)論：撓度比等于曲率比。大變形原則是一種將彈復(fù)量與殘留量分開，再將殘留量與 假想外力作用結(jié)果等效處理后所得各壓彎量的綜合計(jì)算法。將這一關(guān)系改寫為： er ??? ??b 。下面按這兩種情況來討論。 由于 ??????lxxxdxxkdxxkxddydxkdxd0/???? 將殘留彎曲的撓度 r? 表示為兩個(gè)不同撓度的和，分別用 rsre ??、 表示于是可寫出： 18 ????? lce rxcesrsrer x dxkEIlM 3 2??? (233) 圖 26 撓曲線示意圖 按分解方式 er ??? ??b 來處理 b? 中的 e? 和 r? ，再按分解方式 (233)來處理 r? 中的rsre ??、 ，使式 (233)中的積分項(xiàng)所代表的 rs? 值是個(gè)較小的撓度值。 為此先將式 (234)寫成： ?? ? ??? nl ir x lll rx xxklx dxkl ce 022rs 33? (237) 式 子 中 n 為 llce? 區(qū)間共分成 n 段，第 i 段坐標(biāo)為 xi， ,該處殘留曲率比為 rxlk ，每段長為 x? ， ? ? xilxnllx ceice ?????? ，/ 。 用 tk 計(jì)算 M 值： ? ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1141222222414112242a r c s ina r c s in3651365142a r c s in1365411ttttttttttttkakakkakakkakak