【文章內(nèi)容簡介】 錯誤 !未找到引用源。 拉伸（張力）矯直機 板帶材的縱向或橫向彎曲可以在一般輥式矯直機上有效的矯直，而其中間瓢曲或邊內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 8 緣浪形需要采用拉伸矯直的方法，使金屬長短不齊的纖維受到塑性拉伸后達(dá)到矯直目的。主要用來矯直極薄帶材和復(fù)雜斷面異型材。 錯誤 !未找到引用源。 拉彎矯直機 當(dāng)帶材在小直徑的彎曲 輥子上彎曲時，同時施加張力，使帶材產(chǎn)生彈塑性延伸，從而矯直。一般設(shè)在連續(xù)作業(yè)線上，用以矯直各種金屬帶材尤其是薄帶材。 錯誤 !未找到引用源。 扭轉(zhuǎn)矯直機 對發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形的軋件，施加外扭矩使其反向扭轉(zhuǎn)而矯直。是用來消除軋件斷面相對軸線發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形的一種矯直設(shè)備，主要用于矯直型材。 除上述矯直機外，還有一種特殊用途矯直機，如與連鑄機組融為一體的拉坯矯直機等?？傊?，隨著矯直技術(shù)的發(fā)展，矯直設(shè)備也將不斷創(chuàng)新，出現(xiàn)更多新型的矯直機，以滿足生產(chǎn)的不同要求 ??2 。 直理論技術(shù)的研究方向 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，新的矯直設(shè)備和矯直技術(shù)的研究越來越深入，但在一些領(lǐng)域還不能滿足需求。如矯直基本參數(shù)的確定還要依靠許多經(jīng)驗算法和經(jīng)驗數(shù)據(jù)，如輥數(shù)、輥距、輥徑、壓彎量及矯直速度等；許多矯直技術(shù)現(xiàn)象如螺旋彎廢品、矯直縮尺、矯直噪聲、斜輥矯直特性、斜輥輥型特性、拉彎變形匹配特性等都缺乏相應(yīng)的理論闡述。這些都嚴(yán)重影響了矯直理論和技術(shù)的發(fā)展，同時它們也是關(guān)于矯直理論的研究重點。 目前，國內(nèi)外有關(guān)矯直理論技術(shù)的研究方向主要集中在以下幾個方面 錯誤 !未找到引用源。 數(shù)學(xué)模型的精度及矯 直設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算精度。 錯誤 !未找到引用源。 對矯直理論和技術(shù)的實驗方法的研究。 錯誤 !未找到引用源。 新型設(shè)備的研制、開發(fā)和改進(jìn)。 錯誤 !未找到引用源。 產(chǎn)品精度的提高。 在矯直基本理論和技術(shù)的研究方面，國外的研究人員開展的較深入。早在六十年代，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 9 前蘇聯(lián)的研究人員就發(fā)表了全面、系統(tǒng)的論述和分析管材的矯直理論、矯直工藝及介紹管材矯直機的基本型式和結(jié)構(gòu)。他們應(yīng)用彈塑性基本理論闡明了管材的矯直理論，發(fā)表了確定矯直機基本計算參數(shù)的方法；詳細(xì)地探討了管材矯直機主要部件的結(jié)構(gòu)，并推薦了 矯直機的選型原則。明確被矯直管材在矯直過程中所受的彎矩分布及管材內(nèi)部的應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系的討論，始終是管材矯直理論研究中的重點內(nèi)容。我國的崔甫在矯直理論系統(tǒng)化作出了很大的努力。他從彈塑性彎曲的基本理論出發(fā)，總結(jié)和歸納了國內(nèi)外有關(guān)的研究成果，對各種金屬軋材的矯直原理和矯直工藝做了較為系統(tǒng)和細(xì)致的描述和分析。提出了在各種矯直條件下矯直機的力能參數(shù)、工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算和確定方法；同時還介紹了許多現(xiàn)代矯直技術(shù)和工藝。他成功地運用了“相對量”地概念；將“相對量”的概念引入矯直理論的分析中，較好的解決了矯直中軋材內(nèi)部 的彈性變形區(qū)和塑性變形區(qū)的分布界區(qū)的劃分；從而能夠拋開各種彎曲狀態(tài)的宏觀形式，而只針對彈性區(qū)和塑性區(qū)的界區(qū)參數(shù) —— 彈區(qū)比ζ和塑彎比 M時只提出了理論處理意見；但作為制定實際矯直工藝方案的基本參數(shù)ζ和 M，應(yīng)該有一種更簡便、更適合應(yīng)用于實際的確定方法；以對實際矯直工作起到確切的指導(dǎo)作用。在這方面的工作還有待于進(jìn)一步的研究。 改進(jìn)現(xiàn)有的矯直設(shè)備、研制和開發(fā)新的設(shè)備；不斷地提高管材矯直的質(zhì)量和精度，一直是矯直研究工作者的一大目標(biāo)。劉德漢采用增加矯直輥數(shù)量，增多管（棒）材在矯直過程中反彎次數(shù)的方法即“綜合矯正”，它克服 了斜輥矯直機不能矯直管（棒）材的頭尾，及高速矯直時由于管（棒）材高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的甩擺等缺點；使管（棒）材在張緊的狀態(tài)下進(jìn)行反復(fù)彎曲和壓扁成型矯正。這樣可以使多種矯正效果迭加和鞏固，互相補充，進(jìn)而提高矯正效果。實踐證明“綜合矯正”是提高管（棒）材矯直質(zhì)量的途徑之一。八十年代許多新型矯直機的研制，從不同的角度使管（棒）材的矯直精度、矯直生產(chǎn)率和矯直機的使用范圍等各方面得到了提高、增長和擴大。它們的出現(xiàn)使矯直技術(shù)提高到一個新的水平。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 10 矯直機的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括矯直輥的傾斜角度、反彎曲率、接觸長度、輥身長度及輥型曲線等， 其中對矯直輥輥型的設(shè)計和研究是矯直機結(jié)構(gòu)參數(shù)研究的重點。我國在 70— 80年代取得了一批研究成果。馬香峰在研究管（棒）材矯直機的輥型時假定矯直過程中管（棒）材是理想圓柱體，由等距曲面的觀點出發(fā)，既研究了管（棒）材呈直狀態(tài)下和呈彎曲狀態(tài)下的輥型曲面；還討論了直管輥如何進(jìn)行角度調(diào)整而得到更好的接觸狀況，為多輥鋼管矯直機和二輥矯直機的輥型設(shè)計提出了統(tǒng)一的計算方法。姚中從輥型曲線理論公式出發(fā)，簡化了輥型曲線方程式，并證明計算精度是合適的。劉天明在國內(nèi)外有關(guān)學(xué)者對輥型研究成果的基礎(chǔ)上，對直圓材接觸雙曲線輥型的研究成果進(jìn) 行了系統(tǒng)的歸納和總結(jié)，提出了更為簡便的計算方法和輥型曲線的作圖方法。 建立正確的矯直模型使矯直力能參數(shù)的理論計算更符合實際，計算精度進(jìn)一步提高，這一問題至今還沒有令人滿意的結(jié)果。崔甫對二輥管材矯直機矯直管材的情況作了詳盡的分析和研究，并根據(jù)沖模中金屬受力狀況的力學(xué)處理方法建立了二輥矯直機的矯直力學(xué)模型，還通過實驗驗證精確度。結(jié)果證明，力學(xué)模型基本正確。 它側(cè)重理論，對一些實際的影響因素考慮不全，使其計算精度不夠高。德國的 （棒）材在斜輥矯直機上進(jìn)行矯直時，當(dāng)管（棒）材處于矯直力的作 用后的彎曲狀下，使管（棒）材產(chǎn)生塑性彎曲所需扭矩的確定，它不同于其他通過效率系數(shù)或摩擦系數(shù)來估算扭矩的方法，他考慮了塑性變形區(qū)的長度和旋轉(zhuǎn)彎曲的變形能而使計算結(jié)果的精度提高。蘭清國則對“ 313”型鋼管矯直機的矯直力、矯直功率的計算進(jìn)行了分析。他將處于輥下的鋼管處理為兩端固定梁的力學(xué)模型。分別計算鋼管在反復(fù)彎曲過程中的矯直力和矯直功率；然后在計算鋼管在夾持輥中產(chǎn)生橢圓壓扁變形所需要的矯直力和矯直功率，最后將其疊加，即得到總的矯直力和矯直功率。但結(jié)果與實際相比偏大，它只對矯直機的設(shè)計有一定的參考價值，對掌握設(shè)備 的能力和狀況來說，精度是不夠的。 在管材矯直機的實驗研究方面，除優(yōu)化矯直機的結(jié)構(gòu)參數(shù)外，對矯直機的力能參數(shù)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 11 的測定是一項很重要的內(nèi)容，其中二輥矯直機是重中之重。目前，國內(nèi)外對矯直理論、矯直工藝和矯直設(shè)備的研究正在進(jìn)一步擴展和深化。如向大斷面型材、一機多用和提高矯直速度等方向發(fā)展。同時，研究領(lǐng)域也不斷地拓展，研究分支也越來越多。如進(jìn)一步向提高矯直精度、提高數(shù)學(xué)模型精度、減少殘余應(yīng)力、減少頭尾的損失、減少表面的損傷及功率消耗等方面深入。 隨著工業(yè)領(lǐng)域中冶金技術(shù)的迅速發(fā)展和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，新的 生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)工藝相繼出現(xiàn)。特別是在鋼鐵產(chǎn)品方面，對鋼鐵材料的質(zhì)量和精度都提出了較高的要求。在鋼鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)中，經(jīng)熱加工或冷加工的產(chǎn)品有的由于材料內(nèi)部缺陷或和殘余應(yīng)力的影響；有的由于外部機械的作用或外部環(huán)境的改變等，都產(chǎn)生一定程度的形狀缺陷。盡管隨著生產(chǎn)設(shè)備及工藝水平的不斷改進(jìn)和提高，產(chǎn)品的形狀缺陷已經(jīng)大大減少，但仍需進(jìn)一步減少或消除其形狀缺陷，使其質(zhì)量和精度得到進(jìn)一步的提高。因此，矯直理論的研究有了必然。 矯直理論就是對各種形狀缺陷的產(chǎn)生機理進(jìn)行研究，消除各種形狀缺陷。一句話，矯直是與彎曲相反的工藝過程。 它的目的就是正確地分析和描述矯直過程中呈現(xiàn)的一系列的現(xiàn)象，尋求與實際相吻合的規(guī)律；確定矯直參數(shù)間的關(guān)系，用以指導(dǎo)生產(chǎn)；并研制和開發(fā)新型、高效、高精度的矯直設(shè)備，使產(chǎn)品的質(zhì)量和精度不斷得到提高。 矯直技術(shù)的歷史可以追溯到人類勞動開始，先是感性認(rèn)識，然后才產(chǎn)生了手工反彎矯直。隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益擴大，提高矯直生產(chǎn)率和擴大矯直產(chǎn)品的規(guī)格和品種的要求愈高，這就出現(xiàn)了機械反彎矯直，它標(biāo)志著連續(xù)矯直技術(shù)的誕生。隨著相關(guān)技術(shù)和工藝的進(jìn)步，矯直技術(shù)和工藝和設(shè)備得到了迅速發(fā)展，對矯直理論和技術(shù)的研究工作也逐漸開展并系統(tǒng)化。 國 外對矯直理論和技術(shù)的研究起步較早，具有相當(dāng)?shù)膹V泛性，得到了許多已應(yīng)用于內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 12 實際生產(chǎn)中，產(chǎn)生了重大的經(jīng)濟效益。矯直技術(shù)較發(fā)達(dá)的國家如前蘇聯(lián)、德國、英國、和日本等，從四十年代起生產(chǎn)的矯直設(shè)備就形成了系列產(chǎn)品。在矯直理論、工藝和設(shè)備的研究方面也做了大量的工作，并取得了大量的較有影響的成果。 國內(nèi)的有關(guān)技術(shù)人員在矯直理論和技術(shù)的研究方面亦做出了很大的努力，是矯直理論和技術(shù)的研究工作得到了廣泛的重視；并取得了不少令人矚目的研究成果，其中部分成果的水平居世界領(lǐng)先地位。隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，各行業(yè)對矯直設(shè)備種類、數(shù)量、 矯直精度的要求日益增加，我國目前已形成了自行設(shè)計和生產(chǎn)的板、帶、線、型、管材的矯直設(shè)備的能力，設(shè)備的精度和控制水平也不斷提高。特別是改革開放以來，在引進(jìn)和吸收國外先進(jìn)的矯直設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷推動矯直理論和技術(shù)的研究工作向前發(fā)展。 為適應(yīng)眾多生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)展的需求，在矯直理論和技術(shù)研究成果的基礎(chǔ)上，國內(nèi)外目前已開發(fā)研制了許多新型矯直設(shè)備。這些矯直設(shè)備從不同角度加強了設(shè)備的能力，拓寬了應(yīng)用范圍。其中有些設(shè)備突破了傳統(tǒng)的矯直概念，從而開拓了矯直理論和技術(shù)研究工作的新領(lǐng)域，使矯直技術(shù)得到了極大發(fā)展，如輥式矯直機的 進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了超薄管材、高強度合金材、異形截面材等新的矯直方法；拉伸矯直的發(fā)展引起了對拉伸矯直方法的更大規(guī)模的理論研究；其他如液壓張力矯直機、行星多輥矯直機等高精度的矯直設(shè)備也相繼問世。 除此以外，矯直理論和技術(shù)的發(fā)展正趨向于在機械機構(gòu)方面和傳動方式方面向便于操作和維護(hù)、擴大設(shè)備適用性、降低能量消耗、改善工作條件等方面發(fā)展。如壓下量的數(shù)字顯示技術(shù)、無級調(diào)速技術(shù)、可變輥距矯直機等 ??3 。 軋件的矯直就是使軋件承受一定方式和大小的外力，產(chǎn)生一定的塑性變形，當(dāng)除去外力后 ，在內(nèi)力作用下產(chǎn)生彈性恢復(fù)變形，從而得到正確的軋件形狀。軋件的矯直過程，實質(zhì)是彈塑性變形的過程。按軋件的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)，可分為彎曲矯直、拉伸矯直、拉內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 13 彎矯直、扭轉(zhuǎn)矯直等基本矯直方式，彎曲矯直方式廣泛應(yīng)用與壓力矯直機、平行輥矯直機、斜輥矯直機和拉彎矯直機。在這類矯直機上，軋件的矯直過程由兩個階段組成，在外負(fù)荷彎曲力矩作用下的彈塑性彎曲階段即反彎階段和除去外負(fù)荷后的彈性恢復(fù)階段即彈復(fù)階段。下面簡要介紹彎曲矯直理論。 矯直彎曲時的變形過程 軋件在矯直機上的彎曲變形，實際上是一個橫向彎曲過程。但若軋件厚度 h 與矯直軋件時的兩個支點間距離 t 的比值（ h/t）很小時，可忽略剪應(yīng)力的影響，近似認(rèn)為矯直軋件時的彎曲是純彎曲變形。 軋件在外載荷彎曲力矩 M 作用下產(chǎn)生彎曲變形時，中性層以上的縱向纖維受到拉伸變形，中性層以下的縱向纖維受到壓縮變形，如圖所示。根據(jù)外載荷力矩 M 的大小，軋件彎曲變形有三種情況 : 圖 軋件彎曲變形示意圖 錯誤 !未找到引用源。 純彈性彎曲。 在外載荷彎曲力矩作用下，軋件表面層的最大應(yīng)力小于或等于材料的屈服極限 s? ，各層的縱向纖維都處于彈性變行狀態(tài)。外載荷去除后，在彈性內(nèi)力矩的作用下，縱向纖維的變形能夠全部彈性恢復(fù)。這種彎曲變形稱為純彈性彎曲變形。 錯誤 !未找到引用源。 彈塑性彎曲。 隨著外載荷彎曲力矩的增大，軋件各層纖維繼續(xù)產(chǎn)生變形。當(dāng)外載荷增加到一定值內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 14 是，軋件表層縱向纖維應(yīng)力超過了材料屈服極限 s? ，纖維產(chǎn)生塑性變形。外載荷越大，塑性變形區(qū)有表層向中性層擴展的深度也越大。當(dāng)去除載荷后，在彈性內(nèi)力矩的作用下，各層縱向纖維的變形可彈性恢復(fù)一 部分，而無法全部恢復(fù)。這種彎曲變形稱為彈塑性彎曲變形。 錯誤 !未找到引用源。 純塑性彎曲。 隨著外載荷力矩的繼續(xù)增大，整個軋件斷面的縱向纖維應(yīng)力都超過了材料的屈服極限 s? ，所有縱向纖維都處于塑性變形狀態(tài)。當(dāng)去除外載荷后，在彈性內(nèi)力矩作用下，縱向纖維的變形只能恢復(fù)彈性變形部分。這種彎曲變形稱為純塑性彎曲變形。 由上述可知：當(dāng)軋件矯直彎曲變形時，在軋件中同時存在有彈性變形和塑性變形，稱為彈塑性彎曲變形；軋件彈塑性彎曲變形過程由兩個階段組成，即在外載荷彎曲力矩作 用下的彈塑性彎曲變形階段和除去外載荷后的彈性恢復(fù)階段。 矯直過程中的曲率變化 軋件的矯直過程可以用曲率的變化來說明。 錯誤 !未找到引用源。 原始曲率01r 軋件在矯直前所具有的曲率，以01r 表示。 0r 是軋件的原始曲率半徑。曲率的方向用正負(fù)號表示： +01r 表示彎曲凸度向上的曲率； —01r 表示 彎曲凸度向下的曲率。 錯誤 !未找到引用源。 反復(fù)曲率?1 在外力矩的作用下，軋件被反向強制彎曲后所具有的曲率。反彎曲率的選擇是決定軋件能否被矯直的關(guān)鍵。在壓力矯直機和輥式矯直機上，反彎曲率是通過矯直機的壓頭或輥子的壓下獲得的。 錯誤 !未找到引用源。 總變形曲率cr1 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 15 它是軋件彎曲變形的曲率變化量，是原始曲率和反彎曲率的代數(shù)和，即 cr1 =01r +?1 錯誤 !未找到引用源。 殘余曲率r1 它是軋件經(jīng)過彈性恢復(fù)后所具有的曲率。在輥式矯直機上，前一個輥子下的殘余曲率為進(jìn)入后一個輥子軋件的原始曲率，即 10 )1(1 ?? ii rr 其中符號 i 是指第 i 次彎曲 錯誤 !未找到引用源。 彈復(fù)曲率y?1 它是軋件彈復(fù)階段的曲率變化量，是反彎曲率與