【正文】 沖編碼器旋轉(zhuǎn)；常時接觸方式的測量裝置檢測工件被測點位置的表面跳動狀況(TIR值)，并由帶有小信號放大作用的差動變壓器式位移傳感器將檢測的數(shù)據(jù)與脈沖編碼器采集的相位數(shù)據(jù)同時傳輸給計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，計算機根據(jù)工件的彎曲情況檢測數(shù)據(jù)經(jīng)過測控系統(tǒng)加工處理后給出校直修正控制參量，然后由PLC控制伺服調(diào)速電機驅(qū)動回轉(zhuǎn)頂尖或摩擦輪使工件的最大彎曲點方向豎直向上，最后液壓缸執(zhí)行直線動作驅(qū)動壓頭下壓工件，完成一次校直循環(huán)[。用計算值： (240)用計算值： (241)用計算值： (242) 本章小結(jié)本章結(jié)合課題的研究現(xiàn)狀，運用彈塑性理論從校直時零件的模型簡化出發(fā)，對校直工藝過程中的彎矩、曲率、撓度等方面的變化進行了分析，說明了校直原理，針對不同情況分別用大小兩種原則建立了校直的數(shù)學模型，為進一步理論研究奠定基礎(chǔ)。按圖27及內(nèi)外力彎矩的平衡條件可知：圖27 塑性區(qū)分布規(guī)律故 (239)這是一條類似立方拋物線的x曲線，它隨l及F的改變而改變。為此先將式(234)寫成： (237)式子中n為區(qū)間共分成n段，第i段坐標為xi，,該處殘留曲率比為，每段長為。因為則可知和的函數(shù)關(guān)系也是和的關(guān)系，即。由于將殘留彎曲的撓度表示為兩個不同撓度的和，分別用表示于是可寫出： (233)圖26 撓曲線示意圖按分解方式來處理中的和，再按分解方式(233)來處理中的，使式(233)中的積分項所代表的值是個較小的撓度值。當時，殘留彎曲相當于一種彈塑性彎曲，可設(shè)想是外力Fr或Mr作用的結(jié)果。下面按這兩種情況來討論。由撓度比等于曲率比的結(jié)論知：。將這一關(guān)系改寫為：。又知：在較大反彎情況下，原始曲率對彈復(fù)能力的影響變?nèi)?，其殘留曲率主要取決于反彎曲率，亦即其殘留撓度取決于壓彎撓度。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算法。材料的屈服極限、每次彈跳及結(jié)構(gòu)剛度都對其有影響。根據(jù)材料力學的撓度計算公式可求出：撓度 (227)式中 I——截面模量，壓力 (228)反彎曲率 (229)將式(213)代入式(211)則反彎壓下的撓度可表示為： (230)壓頭壓下量為： 同時，還可以由反彎曲率的取值范圍定出反彎壓下?lián)隙鹊姆秶阂驗樗哉蹞Q成撓度為：其中)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。對于強化材料只須將式((212)代入式((216)即可。這樣就可列出和的數(shù)值關(guān)系表。由圖2圖24可知，當時，即當（反彎撓度等于彈復(fù)撓度）時，零件在卸載后彈復(fù)變直，用曲率表示為：。 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，是校直時所需的最小變形，校直后的殘留撓度等于零。這樣即可按第一種情況下的方法加以校直。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)。 (有限個) 可分別對每個弧度采用第一種情況的方法加以校直。在截面特性相同的條件下，加長距離相當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。由于彎矩變化梯度等于支點反力，如果校直時人為設(shè)置彎矩變化梯度同零件原始曲率變化梯度一致，則易取得較好的校直效果。支點應(yīng)盡量對稱分布于壓點兩側(cè)。 我們將桿軸零件變形分為以下三種情況，分別討論校直方式。因此選擇三點彎曲校直。用純彎曲的方法進行反彎校直在實際上是不可行。這樣才能得到較好的校直效果。如支點距離可調(diào)，壓點位置也可調(diào)，就可保證壓力作用在原始曲率最大處；支點應(yīng)能移位，保證壓力集中作用在原始曲率最大處：零件還可翻轉(zhuǎn)角度，可使各方向的彎曲得到校直。概括的認為，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。形式如下： (219) (220) (221)式(219)、式(220)是基本曲率方程式。將與曲率角成反比，即：，稱為相對總曲率。因此可得出結(jié)論：彈復(fù)能力的大小取決于材料的機械特性、截面特性和彎曲程度。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，為負。設(shè)原始曲率為、彎曲后曲率為、彈復(fù)曲率為、彈復(fù)后的殘留曲率為、總彎曲曲率為、塑性變形曲率為（相應(yīng)的撓度分別為： ）。對于強化材料，由于其屈服極限不太明顯，在塑性區(qū)內(nèi)存在著彈性增強現(xiàn)象，塑性區(qū)的范圍又較窄，因此引入強化系數(shù)：其中是材料的塑性模量，推導(dǎo)過程同理想彈塑性材料的推導(dǎo)過程，可得強化材料塑彎比： (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。簡支梁受彎矩M作用后，若其軸線的曲率用： (25)表示，則距中性軸為z遠處的軸向應(yīng)變?yōu)椋? (26)式中 ——中性層的曲率半徑則理想彈塑性材料應(yīng)力應(yīng)變模型可化為： (27)式中 ——彈性核高度由截面平衡條件(內(nèi)外彎矩相等)得： (28)此式即在彈塑性彎曲情況下，彎矩的表達式。 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。在工程上，這些假設(shè)有利于簡化數(shù)學模型，降低建模的難度。，變形體部分進入彈性區(qū)，部分進入塑性區(qū)。，不考慮其它應(yīng)力分量對屈服條件的影響，即認為梁的各縱向纖維之間沒有正應(yīng)力相互作用。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。這樣的本構(gòu)關(guān)系也被稱為剛塑性模型。最常用的模型有以下幾種。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。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(dǎo)校直算法，以便為校直機實現(xiàn)自動控制奠定理論基礎(chǔ)。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。 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)。，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。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行校直。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。本課題的意義也就在此。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(yīng)日趨激烈的市場競爭的需要。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(yīng)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。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。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。顯然，這種方法勞動強度大、生產(chǎn)效率低、廢品率高。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。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。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。我國的軸類多壓點式自動校直機的開發(fā)設(shè)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(yīng)用設(shè)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。 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(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)模不斷擴大，整體技術(shù)水平和技術(shù)要求也隨之提高。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。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。文獻中也給出了一種實用的校直行程的經(jīng)驗計算公式：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)。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。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。其存在的問題是：需要借助專門的有限元軟件，對計算機設(shè)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。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(luò)；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)。]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(yīng)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。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算不僅可行，而且計算結(jié)果能夠達到較高精度]。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。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(yīng)用于自動校直機的編程控制。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。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。針對壓力校直的反彎過程進行了彈塑性力學分析。主要表現(xiàn)在以下幾個方面。 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。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。還配備自動廢品剔除系統(tǒng)、裂紋監(jiān)控裝置、機器人等。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 )。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(yīng)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。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。國內(nèi)己有廠家引進。檢測裝置包括：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