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重慶科技學院
畢業(yè)設計（論文）開題報告
設計題目Φ20～Φ90高精度棒材矯直機設計
學生姓名 劉 川 學 號 2004440118
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
院 (系) 機 械 工 程 學 院
指導教師 陳 祥 偉
年 月 日
開題報告填寫要求
1.開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作開始后2周內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及教研室審查后生效；
2.開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)址上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；
3.學生查閱資料的參考文獻理工類不得少于10篇，其它不少于12篇（不包括辭典、手冊）；
4.“本課題的目的及意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析”至少1000字，其余內(nèi)容至少1000字。
畢業(yè)設計(論文)開題報告
1.本課題的目的及意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
(1)棒材矯直機設計的目的和意義
金屬棒材在軋制、加熱、運輸?shù)雀鞣N加工過程中常常產(chǎn)生不同程度的彎曲、歪扭等塑性變形或內(nèi)部殘余應力；目前冶金市場上對金屬棒材的成品精度要求也越來越高，因此軋制矯直設備在工廠中應用越來越普遍，對矯直設備的自動控制要求也越來越高。
（2）棒材矯直機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
長期以來，壓力矯直機因彎曲由人工檢測，壓彎量人為設定不夠準確，全過程都靠手工操作，效率低，矯直精度全憑操作者經(jīng)驗來決定等缺點，一直作為一種補充矯直設備來使用。壓力矯直必須檢測工件的原始彎曲，測量彎曲量、確定最佳矯直點、設定壓彎量。由于缺少可靠的檢測手段和認識上的一些人為因素，以前這些工作只能靠人工來完成。因此以前的壓力矯直機有以下缺點：彎曲人工檢測、壓彎量人工設定不夠準確，效率低，矯直精度全憑操作者經(jīng)驗來決定，降低了生產(chǎn)效率。
隨著機械工業(yè)和國民經(jīng)濟各部門生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)進步,對鋼材產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高。矯直是軋制生產(chǎn)中不可缺少的重要工序,對于軋件來講,矯直主要用于解決軋件的彎曲、歪扭等塑性變形或內(nèi)部殘余應力。矯直機的結(jié)構(gòu)參數(shù)和力能參數(shù)是設計和使用矯直機的主要依據(jù),參數(shù)的合理與否,直接影響矯直機的使用性能。相對一定的矯直條件和矯直精度要求,存在著最少彎曲次數(shù)允許值,雖然增加彎曲次數(shù)可提高矯直精度,但機體的尺寸、重量、加工、維護及能耗等都相應有所增加,因此有必要確定矯直軋件所需的最佳彎曲次數(shù)。
國際上運用計算機、液壓控制技術(shù)，實現(xiàn)了壓力矯直的自動化、智能化，使壓力矯直機得以融入連鑄或鍛造生產(chǎn)線，成為在線設備。使生產(chǎn)效率得到了大大的提高。
二輥矯直機是斜輥矯直機的一種, 但其工作原理在斜輥矯直機中獨具特點,如圖1 所示： 在多斜輥矯直機出現(xiàn)前后,人們創(chuàng)造出了二斜輥矯直機,它的矯直功能來自于輥形的凹凸變化，它是以矯直短圓材的獨特性能而受到重視,并填補了這種矯直機的空白， 它又以能矯直圓材兩端和能壓光圓材表面( 輥子斜角很小時)而得到不斷發(fā)展。
圖1二輥矯直機示意圖
二輥棒材矯直機由于矯直精度高、造價低，可矯直輕中型棒材、管材，在治金工業(yè)和機械制造業(yè)中有廣泛應用。現(xiàn)在在我國國內(nèi)中信重型機械公司洛陽礦山廠、無錫西漳液壓機械廠等很多廠家。而國外如英國的布朗克斯公司、維柯公司及羅伯運（R0一BETSON)公司；法國的I)MS公司及艾梯巴爾(ErllBAR)公司：德國的索林堅(sOLINGEN)公司和斯蘭特(sIAN7、)公司；美國的薩頓(sL~TION)公司；日本的川副機械公司；前蘇聯(lián)的基洛夫機床廣等?？梢陨a(chǎn)這種斜二輥輥矯直機。
畢業(yè)設計(論文)開題報告
2.本課題的任務、重點內(nèi)容、實現(xiàn)途徑
設計（論文）的主要內(nèi)容：
（一）設計參數(shù)：
1. 矯直棒材規(guī)格：Ф20—Ф90
2. 矯直棒材材料：合結(jié)鋼、不銹鋼（бs=1200N/mm2）
3.棒材原始曲率：≦0.4%（mm/m）
4.矯直后直度：0.05%（mm/m）
5.棒材原始表面：Ra3.2
6.棒材矯直后表面：Ra0.8
7.最大矯直速度：3~30m/min
8.最大矯直力：300KN
9.采用液壓過載保護
10.采用循環(huán)潤滑與循環(huán)冷卻
11.自動上下料
（二）整機設計、潤滑系統(tǒng)選型設計、整機設備安裝與維護方案制定
設計（論文）任務要求：
滾光矯直機力能參數(shù)計算與結(jié)構(gòu)設計、潤滑系統(tǒng)選型設計。具體要求如下：
1.進行相關(guān)資料查閱，完成文獻綜述，英文資料翻譯，完成開題報告
2.進行總體方案論證及選型，主要理論參數(shù)計算與優(yōu)化
3.采用計算機繪圖完成總機裝配圖、輥系裝配圖
4.完成15000字左右的設計說明書
5.答辯
（三）實現(xiàn)途徑
對于如何實現(xiàn)棒材的直度和滾光表面：
以前人們采用平行輥矯直機矯直管、棒等圓形斷面條材，但是平行輥矯直機在矯直管、棒等圓形斷面條材時存在兩個致命的缺點：
第一：平行輥矯直機只能矯直圓材垂直于輥軸的縱向剖面上的彎曲。若矯直其他各方位的縱向剖面的彎曲常需要進行多次的變方位的矯三過程；
第二，圓材在矯直過程中容易產(chǎn)生自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，不僅達不到矯直目的，反而要產(chǎn)生嚴重的螺旋形彎曲(俗稱麻花彎)，使產(chǎn)品報廢。
究其原因，前者是圓材彎曲具有全方位的特性，在矯直某一縱向剖面時對與其垂直的縱向剖面無矯直能力，即對側(cè)向彎曲不能矯直。后者乃系偏心壓彎條件下輥子對圓材壓力將構(gòu)成對圓材軸向轉(zhuǎn)矩，當這種轉(zhuǎn)矩超過輥面與圓材之間的摩擦轉(zhuǎn)矩時，圓材便三立生自轉(zhuǎn)。而自轉(zhuǎn)一旦產(chǎn)生便將連續(xù)不斷。由自轉(zhuǎn)形成的螺旋彎曲也將越轉(zhuǎn)越嚴重。
所以我們這里采用二輥棒材矯直機矯直，工作輥的上輥為凹輥，下輥為凸輥，上下輥均為傳動輥，輥子的角度和高度調(diào)整是電動的，輥子兩側(cè)有導板，導板用液壓缸打開和鎖緊。利用二輥的弧度、剛度以及兩輥之間的傾角來控制棒材軋件，來達到矯直和滾光的目的。
對于如何實現(xiàn)液壓過載保護及其潤滑：
液壓系統(tǒng)是控制工作輥不可缺少的重要組成部分。它不僅為執(zhí)行元件提供動力，同時也控制各執(zhí)行元件的動作，使各執(zhí)行元件按設定的程序運行。由于液壓系統(tǒng)在國內(nèi)已很成熟，在此我們采用液壓控制系統(tǒng)來控制工作輥以提高矯直精度，同時利用液壓系統(tǒng)實現(xiàn)過載保護：
1) 主控系統(tǒng)采用插裝式邏輯錐閥控制，并通過功能元件來調(diào)節(jié)主閥芯的開啟時間及速度，以滿足大流量、快速、無沖擊、噪音小的要求。為了保證控制閥的質(zhì)量及其可靠性，先導閥等采用力士樂的產(chǎn)品；
2) 主缸、側(cè)缸均有高壓卸荷功能，減小液壓沖擊，保證壓機運行平穩(wěn)，振動小。
3) 為防止壓機工作過程中壓力失控或考慮某些機械零部件的安全性，該系統(tǒng)采用壓力傳感器及溢流閥聯(lián)合使用， 對主、側(cè)缸進行限壓保護。
潤滑采用循環(huán)潤滑與循環(huán)冷卻。
對于如何實現(xiàn)自動上下料：
1． 上料機構(gòu)：
上料機構(gòu)由升降式臺架，對齊輥道，步進運輸機組成。
步進運輸機由油缸驅(qū)動升降；電機減速機驅(qū)動齒輪齒條副平移，電機變頻控制，可以實現(xiàn)棒料的平穩(wěn)、快速、無沖擊運輸?？梢蕴岣咴O備運行的穩(wěn)定性，延長設備使用壽命。
2． 送料小車：
送料小車可以夾持棒料，實現(xiàn)棒料前進、后退、旋轉(zhuǎn)等動作。配合檢測系統(tǒng)可以對棒料實施三維掃描。棒料夾持采用三爪自動夾盤裝置，旋轉(zhuǎn)由電機減速機驅(qū)動齒輪副帶動卡盤旋轉(zhuǎn)，小車行走由電機減速機驅(qū)動鏈輪鏈條牽動小車運動。
3． 出料系統(tǒng)：
出料系統(tǒng)由步進運輸機、出料輥道組成。步進運輸機與上料機構(gòu)相同。出料輥采用彈性浮動輥?？梢苑乐钩C直時輥道因承壓而被壓壞。
3. 預計可能遇到的困難，提出解決問題的方法和措施
(1) 預計可能遇到的困難:
1）矯直的軋件可能達不到題目的要求精度問題；
2）液壓傳動系統(tǒng)的設計、高溫惡劣環(huán)境下液壓傳動系統(tǒng)的泄露問題；
3） 參數(shù)的計算過于復雜以及潤滑、自動上下料等問題 。
(2) 提出解決問題的方法和措施
1）可以提高工作輥的剛度、調(diào)整工作輥的傾角、調(diào)整工作輥的弧度；
2）對液壓系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，合理選擇液壓油，做好密封和日常維護工作，防止或減少液壓油的泄露；
3）對于參數(shù)設計采用計算機輔助建立數(shù)學模型、采用高質(zhì)量潤滑油和運用液壓系統(tǒng)控制運輸機，出料軌道。
畢業(yè)設計(論文)開題報告
4.完成本課題所需的工作條件（如工具書、計算機、實驗、調(diào)研等）及解決辦法
（一）工具書
[1]崔甫．矯之技術(shù)與矯直原理：冶金工業(yè)出版社，2005年4月（第二版）
[2] 濮良貴．機械設計：高等教育出版社，2001年6月（第七版）
[3] 劉鴻文．材料力學 ： 高等教育出版社，2004年1月（第四版）
[4] 劉建臣． AutoCAD2004中文版 ：國防工業(yè)出版社，2004年1月
[5] 鄒家祥．軋鋼機械：冶金工業(yè)出版社，2000年2月（第三版）
[6] 王章忠．機械工程材料：機械工業(yè)出版社，2006年1月（第一版）
[7] 李坤．機械維護與安裝：化學工業(yè)出版社，2004年2月
[8] 劉延?。簤号c氣壓傳動 ：機械工業(yè)出版社，2007年2月（第二版）
[9] 王春行．液壓控制系統(tǒng)：機械工業(yè)出版社，2007年8月（第一版）
[10] 羅振才．冶金機械設計方法：冶金工業(yè)出版社，1993年4月
[11] 唐金松．簡明機械設計手冊：上?？萍汲霭嫔?，1992年6月
[12]．摩檫摩損與潤滑 ：石油工業(yè)出版社
[13] 石洪衛(wèi)．冶金管理雜志 ：冶金管理雜志出版社，2008年1月
[14] 汪學瑤．特殊鋼雜志：特殊鋼雜志出版社，2008年2月
[15] 李茂基.軋鋼機械[M]北京：冶金工業(yè)出版社，1998
（二）解決方法：
1.計算機：運用計算機畫CAD圖、處理一些相關(guān)文獻資料以及計算一些相關(guān)數(shù)。
2.工具書：首先是老師為我提供了很多關(guān)于軋鋼機械、矯直與矯直原理等方面的書籍。在此之外，還可以通過在學校圖書館以及通過網(wǎng)絡搜索出相關(guān)的資料，豐富自己的理論知識。為自己的課題研究提供所需要的信息。
5.進度計劃（或工作方案分析）
2月24日—3月07日：查閱相關(guān)資料，確定設計思路，完成開題報告和文獻綜述。
3月08日—3月14日：完成相關(guān)文獻的外文翻譯。
3月15日—3月31日：完成本次課題研究的相關(guān)設計計算。
4月01日—4月30日：完成所要求的零件圖、裝配圖。
5月01日—5月31日：進一步完善本次課題的其他工作，準備答辯。
畢業(yè)設計(論文)開題報告
指導教師意見：（對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計結(jié)果的預測）
指導教師簽名
年 月 日
教研室審查意見：
教研室負責人簽名
年 月 日