650型鋼矯直機開題報告

1、<p>　　一、綜述本課題國內外研究動態(tài)，說明選題的依據和意義</p><p>　　1．1課題研究的目的和意義</p><p>　　型鋼是生活生產中應用品種最多、數量最大的鋼材之一。在軋制、運輸、堆放等過程中，總會產生不同程度的變形，因此，在使用前必須進行矯直。軋件在軋制、冷卻、運輸過程中由于各種因素影響，往往產生形狀缺陷。例如鋼軌、型鋼和鋼管經常出現弧形彎曲；某些型鋼（如工字鋼

2、等）的斷面會產生翼緣內并、外擴和扭轉；板材和帶材會產生縱向彎曲（波浪形）、橫向彎曲、邊緣浪形和中間瓢曲以及鐮刀彎等。為消除這些缺陷，軋件需在矯正機上進行矯正。</p><p>　　矯直作為一種精整技術，始終是工業(yè)發(fā)展不可或缺的一個分支。尤其近年來，隨著社會的發(fā)展，人們對產品質量和精度的要求普遍提高，矯直技術發(fā)展迅猛，應用也越來越廣泛。如今，工業(yè)發(fā)展方向是高、精、尖，對各種材料的質量提出了更高的要求。因此活直作為一

3、種精整技術已越來越得到工程技術人員的重視；矯直設備則已經從過去的冶金行業(yè)的輔助設備發(fā)展為包括冶金和一些高技術領域不可缺少的加工設備。</p><p>　　我們知道，金屬條材在加工和運輸過程中，常因受外力、溫度等變化發(fā)生彎曲，扭曲變形。矯直技術就多用于金屬條材加工的后部工序，在很大程度上決定著產品或成品的質量水平，矯直技術同其他金屬加工技術一樣在20世紀取得了長足的進展，相應的矯直理論也取得了很大的進步，雖然還有一

4、些理論滯后于實踐的情況，不過，如今的矯直理論已經進入到了解析化和系統(tǒng)化的時代，并為數字化和信息化敞開了大門，隨著計算機技術的發(fā)展和普及，矯直理論和矯直技術還有很大的發(fā)展空間。</p><p>　　1.2國內外矯直機研究現狀及發(fā)展動態(tài)</p><p>　　1.2.1 國外矯直機的發(fā)展現狀</p><p>　　在20世紀30-40年代，國外技術發(fā)達國家的型材矯直機和板材

5、矯直機也迅速的發(fā)展起來，相應的理論研究也取得了一定的成果。到了20世紀70-80年代，國外許多發(fā)達國家的技術力量己相當雄厚，矯直技術得到了不斷地改進、發(fā)展和擴充。英國的布朗克斯[BRONX]、德國的凱瑟[Kieserling]、德馬克[Demag]以及日本的一些品牌成為了矯直機領域的代表。此時的矯直概念則由原來狹義的彎曲矯直擴展為包括解決彎曲、控制斷面形狀和尺寸精度的矯直，提出了平動矯直技術、行星矯直技術、全長矯直技術、程序控制矯直技術

6、、變輥距矯直技術以及雙向旋轉矯直技術等。</p><p>　　近幾年國外關于矯直技術和矯直機的研究主要集中在提高矯直精度，提高控制水平及改善環(huán)境方面。同時為提高矯直精度和控制水平，開展了對變形機理、改進工藝和參數優(yōu)化等方面的理論研究，取得了一些具有實用價值的成果。而且國外學者對矯直過程的計算機實時控制研究比較多，如Dvide E.Hardt等對扭轉變形矯直過程的實時控制的研究，以及Juen A．Robert對圓盤

7、踞片矯直過程實現自動控制的研究等等。</p><p>　　1.2.2 國內矯直機的發(fā)展現狀</p><p>　　我國的矯直技術研究起步較晚，建國以后，隨著經濟建設的需要才有了對矯直技術的研究。那時，矯直機主要靠進口。從70年代開始，許多學者對輥形設計做了理論和試驗研究。在1980年，中國金屬壓力加工學會在衡陽專門召開了“輥形專題會議”。通過這次學術交流會，產生了等曲率反彎輥形計算法。到了8

8、0年代，國內對矯直技術的研究已有了相當的成果。在轉轂矯直技術方面，創(chuàng)造了中國首創(chuàng)的雙向旋轉矯直法。在80年代末，東北大學的崔甫教授研制了矯直F200復合轉轂式高精度棒材矯直機，并首先提出了雙交錯輥系的新方法。從90年代后，我國在趕超世界先進水平方面邁出了一大步。我國在反彎輥形七斜輥矯直機、多斜輥薄壁轉轂式矯直機、雙向反彎輥形2輥矯直機、復合轉轂式矯直機、液壓矯直自動切料機和平行不等輥距矯直機等方面有了很大突破，各種矯直機的矯直質量均有突

9、破。</p><p>　　近年來，我國在趕超世界先進水平方面取得了很大進步，在矯直機械的研制和矯直理論的研究上都取得了很多成績，很多學者開始利用有限元分析和解析的方法來研究矯直理論本身，從不同角度建立了矯直狀態(tài)下的數學模型，壓彎量及工件殘余應力等都成為了人們的研究對象。在過程控制方面，正由人工控制逐漸向計算機控制，由單機控制向全線計算機控制發(fā)展，在矯直機結構設計方面，正在向精密化、大型化發(fā)展，老設備格逐漸被淘汰或

10、改造?，F在矯直技術的研究發(fā)展方向是開發(fā)研制高效節(jié)能、高精度和高度自動化的環(huán)保型矯直設備。既要求有高質量，又要有高矯直速度，在產品上能滿足大規(guī)模生產的需求，而且還必須降低工作噪聲，操作上實現完全自動化。</p><p>　　現在國內西安重型機械研究所和太原重型集團等企事業(yè)部門在矯直機的研究和生產上代表了國內的領先的水平，在棒材、型材和板材矯直機的研制上都取得了一定的成績。</p><p>　

11、　但是，在取得成績的同時，國內矯直技術的研究和使用還有很多工作要做，如型材矯直機壓上式結構的研究、提高矯直精度、矯直速度和控制水平等等。</p><p>　　1.2.3 型材矯直機當前研究狀況</p><p>　　在型材矯直方面，國外學者重點放在了鋼軌矯直，有代表性的是澳大利亞的G.schleinzer的《鋼軌輥式矯直殘余應力的研究》一文，通過建立彈塑性模型，從理論上研究了鋼軌矯直過程，通

12、過建立三維有限元模型，全面仿真了矯直時鋼軌內的殘余應力變化等，并結合試驗和已有文獻，徹底分析了鋼軌內應力的分布及對鋼軌性能的影響。文中運用于模型仿真，很值得借鑒。比較全面的還有美國的Vamey的《輥式矯直機理》，以鋼軌為例，全面分析了輥式矯直的過程，殘余應力的變化等。俄羅斯學者volego.I.F則是從理論和試驗角度，建立了鋼軌矯直的數學模型，研究了合理的壓下方案，并進行了試驗驗證。</p><p>　　型材的矯

13、直都是在輥式矯直機上進行的。根據各個參數及矯直工藝等的不同，輥式矯直機也有多種形式，最常見的一種就是平行輥矯直機。它是反復彎曲式矯直機的一種，是連續(xù)性反復彎曲的矯直設備。它把間斷的壓力嬌直按變成輥式連續(xù)矯直法，從入口到出口交錯布置若干個互相平行的矯直輥，按遞減壓彎規(guī)律進行多次反復壓彎以達到矯直目的。這種方式不僅能顯著提高工作效率，而且能獲得很高的矯直質量。</p><p>　　在輥式型材矯直機中，由于懸臂式結構比

14、簡支式結構擁有更多的優(yōu)點，所以現在國內外的此類矯直機基本上都采用了懸臂式結構。而正在國外，矯直輥壓上式結構也普遍得以開發(fā)和應用，如日本住友公司生產的1200mm×7輥式型鋼矯直機，就是壓上式結構，它采用無極調速系統(tǒng)，可針對任意斷面尺寸及材質的工件而選用合適的矯直速度，以保證充分利用設備能力。還有瑞士的ZDAS公司，可以生產各種類型的矯直機，在型材矯直機方面不但可以生產傳統(tǒng)的型材矯直機，還可以生產變輥距型材矯直機和變輥位型材矯直

15、機，而且很多型號均采用了壓上和懸臂式結構（圖 1）。其產品系列隨著輥距的變大，矯直速度從1.6m/s到14m/s不等。而在國內由于對壓上式結構的研究還不是很多，大多仍然采用壓下式結構。</p><p>　　1.2.4 矯直技術的發(fā)展趨勢</p><p>　　綜合近些年國內外的研究，可以看到：在矯直過程的變形機理方面向精度定量的方向進一步發(fā)展，如：拉力對矯直的作用，在斜輥矯直機上壓緊力對矯直

16、的作用等；在改進矯直工藝及改進矯直設備方面，如采用最佳壓下方案，采用恒功率制度，用振動矯直代替旋轉矯直，單獨驅動的變輥距矯直是大型矯直機發(fā)展的趨勢；在過程控制方面，隨著工業(yè)控制水平的不斷提高，矯直機電氣控制已上了一個新臺階，設備級控制趨向簡單化，工廠級監(jiān)控、相關設備間聯(lián)動、智能化控制，已是傳動及基礎自動化發(fā)展的必然趨勢。 </p><p>　　國內許多學者也都致力于對現行矯直機部分結構的優(yōu)化設計上。同時希望

17、通過優(yōu)化矯直規(guī)程，提高設備的工作效率。一些新型技術也獲得的長足的發(fā)展如：為了擴大產品品種范圍，實現一機多用，近年來國外在型鋼矯直機中，大量采用不等輥距和可變輥距的開式輥式矯直機。為提高矯直速度和矯直精度，國外采用長尺軋制、長尺冷卻、長尺矯直等技術。</p><p>　　型材矯直機采用壓上式結構將是未來發(fā)展的方向，因為這種結構將使機架上部結構更加簡化，操作環(huán)境的光線會更好，在采用吊車換輥操作的時候可以避免輥子或吊車

18、與機架上部壓下裝置的磕碰，減少事故的發(fā)生，從另一角度而言，換輥工作將更加方便。</p><p>　　二、研究的基本內容，擬解決的主要問題 </p><p>　　2.1研究的基本內容</p><p>　　本課題研究的主要內容有以下幾個方面：</p><p>　　1)根據矯直材料和相關參數，計算矯直力和矯直力矩。</p><p

19、>　　2)矯直機整體，各主要部件的設計以及主要零件的強度校核。</p><p>　　a)650型鋼矯直機整體設計；</p><p>　　b)矯直機傳動裝置設計；</p><p>　　c)矯直機相關參數的計算；</p><p>　　d)主要零件的強度分析。</p><p>　　3)650型鋼矯直機總裝配圖、軸及壓下

20、機構裝配圖及關鍵零件工程圖的輸出。</p><p>　　4）設計說明書的撰寫。</p><p><b>　　5）翻譯外文文獻。</b></p><p>　　2．擬解決的主要問題</p><p>　　1) 為克服普通壓力矯直機效率低，質量差的缺點，適應連續(xù)生產的需要合理設計計算矯直機的力能參數；</p>&l

21、t;p>　　2) 650型鋼矯直機輥系及壓下裝置的選型、主要結構參數設計并校核關鍵零件的強度；</p><p>　　3)總裝配圖、輥系及壓下機構裝配圖及關鍵零件工程圖的輸出。</p><p>　　4）外文文獻的翻譯。</p><p>　　三、研究步驟、方法及措施 </p><p>　　1)查閱收集資料，確定設計方案；</p>

22、<p>　　2)利用已知的數據初步設計輥系參數，計算矯直力和矯直力矩；</p><p>　　3)手工繪制草圖，完成主要部件結構設計；</p><p>　　4)對主要部件進行強度校核，可行性分析；</p><p>　　5)運用inventor繪制關鍵部件的零件圖；</p><p>　　6)書寫電子版說明書；</p>

23、<p>　　8）整理畢設資料，準備答辯。</p><p><b>　　四、研究工作進度 </b></p><p>　　第一階段（1-4周）：收集資料消化圖紙確定方案，開題報告及文獻綜述。</p><p>　　第二階段（5-6周）：計算力能參數、主要零部件的結構參數，完成主要部件的結構設計。</p><p>　　

24、第三階段（7-8周）：完成手工儀器繪制的圖紙，并對相關零件進行零件交合。</p><p>　　第四階段（9-10周）：完成部分三維圖紙并準備中期匯報。</p><p>　　第五階段（11-13周）：完成剩余部分的三維圖紙繪制并投影工程圖，繪制相關零件的二維圖紙。</p><p>　　第六階段（14-15周）：請老師知道修改圖紙和編寫說明書。</p>&

25、lt;p>　　第七階段（16-18周）：制作PPT，翻譯文獻，打印圖紙、說明書，準備畢業(yè)答辯。</p><p><b>　　五、主要參考文獻 </b></p><p>　　[] 李劍鋒. 型鋼拉伸矯直機. 《煤礦機械》, 2000，05：1；</p><p>　　[2] 鄒家祥.軋鋼機械.北京:冶金工業(yè)出版社,2007.8：78-173；

26、</p><p>　　[3] 楊文果，黃光尚等.700懸臂式矯直機改造.《冶金設備管理與維修》.2009， 27，5：1；</p><p>　　[4] 劉新偉.輥式矯直機傳動形式及特點介紹[J].一重技術.2001，4：9-11</p><p>　　[5] 矯慶春，黃曉娟.矯直機矯直輥設計分析[J].冶金設備.2005，(3)：26—28</p>&l

27、t;p>　　[6] 于鳳琴. 平行交錯布置型鋼輥式矯直機結構參數研究.燕山大學學報.2007， 3：1</p><p>　　[7] 崔甫.矯直原理與矯直機械(第二版)[M]．北京：治金工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[8] 任暉，于彩芹，曲非. 矯直機電氣控制發(fā)展趨勢. 一重技術.2002，01；</p><p>　　[9] 董林.STG-12變輥距

28、型鋼矯直機的設計計算.冶金設備.2004，2：1；</p><p>　　[10] 胡國棟. 軋鋼生產工藝及設備[M]. 燕山大學, 2003</p><p>　　[11] Hale M B,and Hart D E.Modeling and control of a Roll Bedning Process[J],To appear in IEEE System Magazine .200

29、0,(36):77-180</p><p>　　[12] Hardt D E, Robert M A, and Stelson K A. Closed_Loop Control of a Roll BendinProcess.J. Dynamic Systems, Meas, and Control,1982:104 </p><p>　　[13] G.Schleinaer, F.D.Fi

30、scher. Residual stress formation during the roller straightening of railway rails. International Journal of Mechanical Sciences,2001,(43):2281-2295 </p><p>　　[14] Juen A. R. Straightening of circular saw bla

31、des. Strips Sheet Tubes, 1996,(2):18-20 </p><p>　　[15] J. Balic, M.Nastran. An on-line predictive system for steel wire straightening using genetic programming. Engineering Applications of Artificial Intelli

32、gence,2002,(15):559-565</p><p><b>　　六、指導教師意見 </b></p><p>　　……………………………………………………………………………………………</p><p><b>　　指導教師簽字： </b></p><p><b>　　年 月

33、日</b></p><p>　　七、系級教學單位審核意見：</p><p>　　審查結果： □ 通過 □ 完善后通過 □ 未通過 </p><p><b>　　負責人簽字：</b></p><p><b>　　年 月 日</b></p><p>

34、;<b>　　說明：</b></p><p>　　1.開題報告版面設置為：B5紙，上下頁邊距分別為2.5cm和2cm，左右頁邊距分別為2.4cm和2cm。</p><p>　　2.開題報告正文標題及內容，宋體，小四號，行間距為固定值20磅。</p><p>　　3.本科畢業(yè)設計（論文）開題報告一般不少于1000字。</p><