【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 拉伸（張力）矯直機(jī) 板帶材的縱向或橫向彎曲可以在一般輥式矯直機(jī)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(jì)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(zhǎng)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(cuò)誤 !未找到引用源。 拉彎矯直機(jī) 當(dāng)帶材在小直徑的彎曲 輥?zhàn)由蠌澢鷷r(shí)，同時(shí)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(cuò)誤 !未找到引用源。 扭轉(zhuǎn)矯直機(jī) 對(duì)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(duì)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(jī)外，還有一種特殊用途矯直機(jī)，如與連鑄機(jī)組融為一體的拉坯矯直機(jī)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(jī)，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(yàn)算法和經(jīng)驗(yàn)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(shí)它們也是關(guān)于矯直理論的研究重點(diǎn)。 目前，國(guó)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(gè)方面 錯(cuò)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(jì)算精度。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 對(duì)矯直理論和技術(shù)的實(shí)驗(yàn)方法的研究。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 新型設(shè)備的研制、開發(fā)和改進(jìn)。 錯(cuò)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(guó)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(jì)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(jī)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(jī)基本計(jì)算參數(shù)的方法；詳細(xì)地探討了管材矯直機(jī)主要部件的結(jié)構(gòu)，并推薦了 矯直機(jī)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(diǎn)內(nèi)容。我國(guó)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(guó)內(nèi)外有關(guān)的研究成果，對(duì)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(jī)的力能參數(shù)、工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算和確定方法；同時(shí)還介紹了許多現(xiàn)代矯直技術(shù)和工藝。他成功地運(yùn)用了“相對(duì)量”地概念；將“相對(duì)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(duì)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(shí)只提出了理論處理意見；但作為制定實(shí)際矯直工藝方案的基本參數(shù)ζ和 M，應(yīng)該有一種更簡(jiǎn)便、更適合應(yīng)用于實(shí)際的確定方法；以對(duì)實(shí)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(jī)不能矯直管（棒）材的頭尾，及高速矯直時(shí)由于管（棒）材高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的甩擺等缺點(diǎn)；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(bǔ)充，進(jìn)而提高矯正效果。實(shí)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(jī)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(jī)的使用范圍等各方面得到了提高、增長(zhǎng)和擴(kuò)大。它們的出現(xiàn)使矯直技術(shù)提高到一個(gè)新的水平。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 10 矯直機(jī)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(zhǎng)度、輥身長(zhǎng)度及輥型曲線等， 其中對(duì)矯直輥輥型的設(shè)計(jì)和研究是矯直機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)研究的重點(diǎn)。我國(guó)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(jī)的輥型時(shí)假定矯直過程中管（棒）材是理想圓柱體，由等距曲面的觀點(diǎn)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(jī)和二輥矯直機(jī)的輥型設(shè)計(jì)提出了統(tǒng)一的計(jì)算方法。姚中從輥型曲線理論公式出發(fā)，簡(jiǎn)化了輥型曲線方程式，并證明計(jì)算精度是合適的。劉天明在國(guó)內(nèi)外有關(guān)學(xué)者對(duì)輥型研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)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(jiǎn)便的計(jì)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(jì)算更符合實(shí)際，計(jì)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(duì)二輥管材矯直機(jī)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(jī)的矯直力學(xué)模型，還通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(duì)一些實(shí)際的影響因素考慮不全，使其計(jì)算精度不夠高。德國(guó)的 （棒）材在斜輥矯直機(jī)上進(jìn)行矯直時(shí)，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(zhǎng)度和旋轉(zhuǎn)彎曲的變形能而使計(jì)算結(jié)果的精度提高。蘭清國(guó)則對(duì)“ 313”型鋼管矯直機(jī)的矯直力、矯直功率的計(jì)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(jì)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(jì)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(shí)際相比偏大，它只對(duì)矯直機(jī)的設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值，對(duì)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(jī)的實(shí)驗(yàn)研究方面，除優(yōu)化矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)外，對(duì)矯直機(jī)的力能參數(shù)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 11 的測(cè)定是一項(xiàng)很重要的內(nèi)容，其中二輥矯直機(jī)是重中之重。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)矯直理論、矯直工藝和矯直設(shè)備的研究正在進(jìn)一步擴(kuò)展和深化。如向大斷面型材、一機(jī)多用和提高矯直速度等方向發(fā)展。同時(shí)，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(duì)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(jī)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(duì)各種形狀缺陷的產(chǎn)生機(jī)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(shí)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(dòng)開始，先是感性認(rèn)識(shí)，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(kuò)大，提高矯直生產(chǎn)率和擴(kuò)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(jī)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(duì)矯直理論和技術(shù)的研究工作也逐漸開展并系統(tǒng)化。 國(guó) 外對(duì)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(jì)說明書（畢業(yè)論文） 12 實(shí)際生產(chǎn)中，產(chǎn)生了重大的經(jīng)濟(jì)效益。矯直技術(shù)較發(fā)達(dá)的國(guó)家如前蘇聯(lián)、德國(guó)、英國(guó)、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(guó)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(guó)科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，各行業(yè)對(duì)矯直設(shè)備種類、數(shù)量、 矯直精度的要求日益增加，我國(guó)目前已形成了自行設(shè)計(jì)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(guó)外先進(jìn)的矯直設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷推動(dòng)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(guó)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(qiáng)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(jī)的 進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了超薄管材、高強(qiáng)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(duì)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(jī)、行星多輥矯直機(jī)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(jī)械機(jī)構(gòu)方面和傳動(dòng)方式方面向便于操作和維護(hù)、擴(kuò)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(jí)調(diào)速技術(shù)、可變輥距矯直機(jī)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(shí)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(jì)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(jī)、平行輥矯直機(jī)、斜輥矯直機(jī)和拉彎矯直機(jī)。在這類矯直機(jī)上，軋件的矯直過程由兩個(gè)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(jiǎn)要介紹彎曲矯直理論。 矯直彎曲時(shí)的變形過程 軋件在矯直機(jī)上的彎曲變形，實(shí)際上是一個(gè)橫向彎曲過程。但若軋件厚度 h 與矯直軋件時(shí)的兩個(gè)支點(diǎn)間距離 t 的比值（ h/t）很小時(shí)，可忽略剪應(yīng)力的影響，近似認(rèn)為矯直軋件時(shí)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(shí)，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(cuò)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(cuò)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(jì)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(kuò)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(cuò)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(gè)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(shí)，在軋件中同時(shí)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(gè)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(cuò)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(hào)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(cuò)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(qiáng)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(jī)和輥式矯直機(jī)上，反彎曲率是通過矯直機(jī)的壓頭或輥?zhàn)拥膲合芦@得的。 錯(cuò)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(jì)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(cuò)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(jī)上，前一個(gè)輥?zhàn)酉碌臍堄嗲蕿檫M(jìn)入后一個(gè)輥?zhàn)榆埣脑记剩? 10 )1(1 ?? ii rr 其中符號(hào) i 是指第 i 次彎曲 錯(cuò)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