呂扁管矯直切斷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p>　　呂扁管矯直切斷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　[摘 要]矯直技術(shù)多用于金屬條才的加工的后部工序，在很大程度上決定著生產(chǎn)產(chǎn)成品的質(zhì)量水平。矯直技術(shù)同其他金屬加工技術(shù)一樣在20世紀(jì)取得了長足的進(jìn)展，相應(yīng)的矯直理論比取得了較大的進(jìn)步。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]呂扁管；矯直；切斷 </p><p>　　中圖分類號：TD353.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

2、文章編號：1009-914X（2015）41-0104-02 </p><p>　　1 矯直切斷機(jī)特點(diǎn) </p><p>　　矯直切斷機(jī)結(jié)構(gòu)草圖見下圖3-1。具體結(jié)構(gòu)圖見A0圖 </p><p>　　采用先進(jìn)的矯直方式，不同于傳統(tǒng)的壓力矯直機(jī)，該矯直機(jī)矯直速度和精度都比較高，實(shí)際生產(chǎn)中免維護(hù)。鋁扁管矯直后殘余硬力小，解決了常規(guī)矯直切斷機(jī)鋁扁管矯直后屈服點(diǎn)測不出的現(xiàn)象

3、、機(jī)械性能、散熱性能下降等問題。 </p><p>　　1、矯直速度快低速為60m/mm、高速為80m/mm，由于采用了三級壓線輪牽引，保證了設(shè)備在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)鋁扁管不會打滑。鋁扁管切斷采用液壓隨動剪切，保證了矯直過程的連續(xù)性，前后矯直用槽輪機(jī)構(gòu)，使鋁扁管矯直后前后面成為弧形面，這樣既節(jié)省材料有減少了倒角量。 </p><p>　　2、液壓隨動剪切采用PLC控制，剪切時(shí)間可調(diào)整以適應(yīng)不同的定

4、尺長度、線徑和材質(zhì)對切斷的要求。此外切斷部分還裝有電子計(jì)數(shù)裝置以滿足實(shí)際生產(chǎn)對計(jì)量的要求。 </p><p>　　3、采用機(jī)械電氣聯(lián)鎖，可滿足設(shè)備運(yùn)行過程中安全生產(chǎn)的要求。該設(shè)備主要采用液壓驅(qū)動該設(shè)備液壓原理圖如下圖： </p><p>　　下面對原理圖進(jìn)行分析：根據(jù)設(shè)計(jì)要求使液壓系統(tǒng)性能要求是速度平穩(wěn)，進(jìn)給速度穩(wěn)定，功率合理系統(tǒng)效率高，發(fā)熱少。 </p><p>

5、　　矯直設(shè)備的液壓系統(tǒng)的工作原理： </p><p><b>　?。?）夾緊： </b></p><p>　　按下啟動按鈕，電磁鐵均不通電，行程閥不動作，其油路為： </p><p>　　進(jìn)油路：濾油器2→泵3→單向閥6→減壓閥7→換向閥12→夾緊缸上腔 </p><p>　　回油路：夾緊缸下腔→換向閥12→節(jié)流閥11→

6、油箱1 </p><p><b>　?。?）推動： </b></p><p>　　電磁鐵1YA通電，其他均不通電，行程閥不動作，其油路為： </p><p>　　進(jìn)油路：濾油器2→泵3→換向閥8→推動→缸左腔 </p><p>　　回油路：推動港右腔調(diào)速閥10→換向閥→油箱1 </p><p>&

7、lt;b>　　（3）剪切： </b></p><p>　　電磁鐵都不通電，行程閥動作：其油路為： </p><p>　　進(jìn)油路：濾油器2→泵3→單向閥6→減壓閥7→換向閥12→行程閥13→單向閥14→剪切缸左腔 </p><p>　　回油路：剪切缸右腔→換向閥12→節(jié)流閥11→油箱1 </p><p><b>　　

8、（4）松開： </b></p><p>　　電磁鐵3YA通電，其他的均不通電，行程閥不動作，其油路為： </p><p>　　進(jìn)油路：濾油器2→泵3→單向閥6→減壓閥7→換向閥12→夾緊缸下腔 </p><p>　　回油路：夾緊缸上腔→換向閥12→節(jié)流閥11→油箱1 </p><p><b>　?。?）返回： </

9、b></p><p>　　返回包括推動缸返回與剪切缸返回。電磁鐵2YA通電，電磁鐵3YA通電。行程閥動作。其油路為： </p><p>　　推動缸進(jìn)油路：濾油器2→泵3→換向閥8→單向閥9→推動缸右腔 </p><p>　　推動缸回油路：推動缸左腔→換向閥8→油箱1 </p><p>　　剪切缸進(jìn)油路：濾油器2→泵3→單向閥6→減壓閥7

10、→換向閥12→剪切缸右腔 </p><p>　　剪切缸回油路：剪切缸左腔→順序閥14→行程閥13→換向閥12→節(jié)流閥11→油箱1 </p><p>　　現(xiàn)在設(shè)備正朝著高精度，高效率，數(shù)字化，柔性化的方向發(fā)展。雖然，一些設(shè)備的運(yùn)動部分和控制部分基本已被電器傳動所代替，但是在夾緊固定，平衡裝置，運(yùn)動傳遞等輔助動作使用液壓控制還是不可缺少的，為了適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)備發(fā)展，對液壓系統(tǒng)和元件提出要求如下：

11、</p><p>　　為了減少溫升，減少油箱尺寸，節(jié)能和保證夾緊力和平衡力的穩(wěn)定，廣泛地采用變量泵以降低噪聲。 </p><p>　　為了減少可換向沖擊，影響精度，廣泛采用比例電磁閥和無沖擊電磁閥。 </p><p>　　為了簡化液壓回路，可采用復(fù)合閥。 </p><p><b>　　2 矯直方案 </b></p&

12、gt;<p>　　鋁扁管的矯直方案要根據(jù)其本身的幾何特性機(jī)械特性來確定，由于鋁扁管上下面互相平行，前后面是弧形面，故在選擇矯直輥時(shí)，上下矯直輥應(yīng)為互相平行的圓柱形輥?zhàn)印Ｇ昂蟪C直輥應(yīng)為表面帶有溝槽的矯直輥。因?yàn)殇X扁管在矯直過程中除由于高向壓縮產(chǎn)生縱向延伸外，在寬度方向的變形使鋁扁管邊部出現(xiàn)寬展。當(dāng)軋件的寬度比B/H小于六的熱軋條件時(shí)必須考慮寬展，冷軋時(shí)的寬展量一般不超過1%，可忽略不計(jì)。鋁扁管變形區(qū)前后有不變形的外區(qū)影響，寬

13、展主要在入輥面與中性面之間（即后滑區(qū)產(chǎn)生），在中性面與出輥面之間有少量增加。從鋁扁管長度方向看，鋁扁管前后端由于沒有外區(qū)的影響，金屬易延伸，寬展也較大，當(dāng)熱軋時(shí)輥身中部磨塤嚴(yán)重或中部溫度低、兩邊輥徑溫度太高時(shí)，鋁扁管寬向中部延伸慢，鋁扁管端部出現(xiàn)魚尾。與此相反，當(dāng)鋁扁管中部延伸比兩邊快時(shí)，端部常出現(xiàn)“舌頭”。在軋制軟的有色金屬時(shí)容易出現(xiàn)這類縱向、橫向變形不均勻的現(xiàn)象，致使切除前后端的金屬塤失增加。為了避免上述現(xiàn)象的產(chǎn)生我們選擇了冷軋并且

14、在冷軋機(jī)邊設(shè)有立輥，使鋁扁管兩邊部受到壓縮并增加局部延伸，可以減少寬展。立輥結(jié)構(gòu)如圖3 </p><p>　　鋁扁管的表面有四條縱肋和數(shù)條相隔一定距離的橫肋，四列縱肋對稱布置，且橫肋平行分布。在生產(chǎn)實(shí)際中采用負(fù)公差軋制工藝，使得縱肋大于橫肋高度。鋁扁管的彎曲既有規(guī)律性又有隨機(jī)性，規(guī)律性是鋁扁管不會在縱肋所在的平面內(nèi)發(fā)生彎曲；隨機(jī)性是鋁扁管的彎曲部位不確定的，且在高速軋制過程中，由于鋁扁管受到拉伸作用使得鋁扁管的彎

15、曲方向不能確定，針對上述特點(diǎn)采用如圖兩種矯直方案 </p><p>　　通過對比發(fā)現(xiàn)方案1與方案2的不同之處在于方案1上下矯直輥的軸線在同一垂直面內(nèi)而方案2的軸線確不在。方案1在矯直過程中彎曲次數(shù)少，彎曲程度小。方案2與此相反，因?yàn)殇X扁管塑性好易變形，彎曲次數(shù)多，程度大會使鋁扁管內(nèi)部散熱格發(fā)生變形，表面的直線度降低。經(jīng)分析方案1較合理。 　　鋁扁管由夾緊裝置拉伸作用，先進(jìn)入前后矯直輥，而后進(jìn)入上下矯直裝置，進(jìn)行

16、預(yù)矯直處理，之后又經(jīng)過兩次上下矯直和兩次前后矯直，使鋁扁管達(dá)到最終的矯直效果，最后鋁扁管進(jìn)入剪切裝置和承料架。完成整個(gè)矯直過程。在上下矯直裝置中，采用一側(cè)矯直輥單獨(dú)可調(diào)的輥式矯直方式，因矯直輥的軸線與鋁扁管的對稱中心線互相垂直，故輥?zhàn)釉阡X扁管表面上作純滾動。前后矯直部分采用槽形矯直輥，它是根據(jù)鋁扁管的外形設(shè)計(jì)的。此矯直輥前后對應(yīng)，共有三對，它在機(jī)構(gòu)中不僅起矯直作用還起導(dǎo)向作用。 </p><p>　　3 矯直切斷

17、機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇 </p><p>　　3.1 輥距的選擇 </p><p>　　平行輥矯直切斷機(jī)發(fā)展歷史較長，輥系結(jié)構(gòu)形式很多，且主要與用途有關(guān)；其次也與矯直質(zhì)量要求有關(guān)。這里首先介紹幾種過去的典型輥系，示于4-3輥系上輥組平行升降的輥系，主要用于熱矯厚板、粗矯板材和在展卷機(jī)后平整帶材等工作。輥系b比a有所改進(jìn)。兩端輥單獨(dú)調(diào)整，有利于中間個(gè)輥加大壓下，也有利于兩端輥的咬入及提高矯直質(zhì)量，主

18、要用于熱矯板材。他用于冷矯時(shí)相當(dāng)于五輥矯直機(jī)，但中間各輥等于增加反復(fù)彎曲次數(shù)，提高了統(tǒng)一殘留彎曲的能力，使最后一輥的矯直效果更穩(wěn)定。輥系c是一種靈活性較大的多用途輥系，上輥可以調(diào)成平行升降，單向傾斜和雙向傾斜等形式。第一個(gè)用途如圖中a第二個(gè)用途如圖中b第三個(gè)用途為可以進(jìn)行反復(fù)及雙向咬入的矯直。輥系d按線性遞減壓下的板材矯直輥系，輥系e是型材矯直的常用輥系。 </p><p>　　除這些典型的輥系在生產(chǎn)實(shí)踐中還會遇

19、到更多不同形式的輥系，尤其近代新研制和新設(shè)計(jì)的輥系值得作介紹。 </p><p>　　縮短空矯區(qū)和消除斷軸事故的努力一直在進(jìn)行著。通過仔細(xì)分析，矯直機(jī)除兩端輥外各輥受力都較大，尤其兩端第三輥之間的各輥受力都較大而且相近。如果考慮誤操作的可能性，可以認(rèn)為當(dāng)兩端第一輥受力為F時(shí)，兩端第二輥受力為3F，其余中間各輥受力為4F。這樣的受力分布為縮短空矯區(qū)提供了條件，即縮小兩端輥間距的辦法使工件頭尾經(jīng)歷正負(fù)兩次短距離的反彎

20、，可使空矯區(qū)成倍縮短。JY9-80型矯直機(jī)，其空矯區(qū)為150mm，比同樣能力的9x720mm矯直機(jī)的空矯區(qū)360mm縮小將近一半，對矯直質(zhì)量的提高及補(bǔ)矯工作的減輕都十分明顯?，F(xiàn)在從理論上探討可知，工件在生產(chǎn)及運(yùn)輸當(dāng)中受外力作用產(chǎn)生頭部彎曲的可能性與端頭長度的平方成正比。即從材料力學(xué)中棒端頂彎力為F=3.14EI/L，可知，棒端長度越增大，頂彎力迅速減小，即越容易變彎。也就是說在工件兩端360mm處的彎曲要比150mm處的3.24倍。或者

21、說360mm處的彎曲要比150mm處的大的多。所以把150-360mm區(qū)間內(nèi)的彎曲矯直，會對矯直質(zhì)量的提高做出很大貢獻(xiàn)。有鋁扁管的特性結(jié)合上述分析矯直鋁扁管不能用異輥距矯直機(jī)應(yīng)采用定輥距矯直機(jī)，矯直輥之間的距離為t=150mm。 </p><p>　　3.2 輥徑的選擇 </p><p>　　鋁扁管輥式矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括輥徑D、輥距t、輥數(shù)n，運(yùn)動參數(shù)主要是矯直速度v，其中最主要的參數(shù)是

22、D、t，它們對板材的矯直質(zhì)量有重要的影響。T已經(jīng)確定下面來確定D值 </p><p>　　矯直的基本條件是要使鋁扁管產(chǎn)生彈塑性彎曲變形。對鋁扁管矯直機(jī)，前面幾個(gè)矯直輥的反彎曲率必須滿足下列條件：>= </p><p>　　式中―彈塑性彎曲的最小彈復(fù)曲率 </p><p>　　σJ―材料的屈服極限 </p><p>　　ρ與板材的材質(zhì)、截

23、面尺寸密切相關(guān)。而ρ又取決于輥徑D和t之間是有一定的比例關(guān)系的。 </p><p>　　一般板材的ρ越大，板厚h越薄，板材原始變形越大，都應(yīng)選擇較小的D和t。通常一臺矯直機(jī)上要矯直一定厚度范圍內(nèi)的板材，當(dāng)按最薄板材厚度選擇D和后，應(yīng)按被矯直的最大厚度的板材對矯直輥進(jìn)行強(qiáng)度校核。 </p><p>　　當(dāng)被矯直的板材的厚度為3～8mm（用戶提出要求時(shí)）根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)初選D=88 </p&

24、gt;<p>　　3.3 輥縫的選擇 </p><p>　　輥縫是兩個(gè)矯直輥輥面間的間隙。選擇合理的輥縫可以消除因矯直輥互相接觸而產(chǎn)生的矯直輥磨損和附加能量的消耗。輥縫使矯直輥的軋槽深度減小，從而提高了矯直輥的強(qiáng)度和剛度。 </p><p>　　輥縫的大小取決于矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)，輥縫值的選擇如表5-1 </p><p>　　3.4 刀具的工藝參數(shù) <

25、/p><p>　　通過斜刃剪與圓盤剪的對比可以得出，斜刃剪用于熱軋后的剪切，剪切較厚的板帶材，剪刃間隙較大，無重疊系數(shù)，切口斷面不齊，易出現(xiàn)毛刺，卷邊等缺陷。而圓盤剪正好彌補(bǔ)了這些缺點(diǎn)，圓盤剪使用的是兩對刀盤固定在單獨(dú)的心軸上，剪切時(shí)圓盤刀以等于鋁扁管的運(yùn)動速度做圓周運(yùn)動，形成了一對無端點(diǎn)剪刀。正因?yàn)閳A盤剪具有上述優(yōu)點(diǎn)，所以必須對圓盤剪作出一下要求：剪切時(shí)刀片受到擠壓、彎曲和磨損，因此刀片必 </p>

26、<p>　　須有足夠的強(qiáng)度和韌性，并保證高的強(qiáng)度。刀片的硬度應(yīng)大于55HRC刀刃被磨鈍時(shí)，刀片的的厚度及外圓均應(yīng)重磨。刀片設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量利用所有的四個(gè)刃口，為了提高刀片的耐磨性，可以在刃口上堆焊堅(jiān)硬的合金剛。常用的剪刃材料有9CG、5CrWZSi、55GrNiW等。圓盤剪的刀盤形狀如圖5-2 </p><p>　　3.5 矯直輥軸承的確定 </p><p>　　矯直輥軸用來支撐轉(zhuǎn)

27、動的矯直輥，保持矯直軸在機(jī)架中的正確位置，并承受有矯直輥傳來的軋制力。其主要特點(diǎn)如下： </p><p>　　1承受很高的單位壓力，由于矯直輥軸承的外圍尺寸受到箱體窗口和矯直軸軸徑尺寸的限制，而較短的矯直軸又必須采用很大的許用彎曲應(yīng)力，所以矯直輥軸承的單位壓力很高為普通軸承允許單位壓力2～5倍 </p><p>　　2矯直輥軸承要進(jìn)行人工冷卻，矯直輥軸承由于有很高的彎曲應(yīng)力而產(chǎn)生很大的熱量

28、，因此在工作要進(jìn)行冷卻。根據(jù)軸承的結(jié)構(gòu)或在矯直軸軸徑上澆水，或用強(qiáng)力循環(huán)油達(dá)到冷卻。 </p><p>　　3工作條件惡劣，除了高負(fù)荷外，矯直輥軸承既要承受高溫，同時(shí)又必須用水冷卻，因此溫度不穩(wěn)定。而且污水、氧化鐵皮和塵土容易落入，潤滑也較困難。矯直輥軸承的工作溫度高達(dá)300℃甚至更高。 </p><p>　　根據(jù)上述軸承的工作特點(diǎn)，矯直輥應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，摩擦系數(shù)小，耐沖擊，能吸硬

29、質(zhì)顆粒等；在結(jié)構(gòu)上其徑向尺寸盡可能小，以便采用較大的矯直輥直徑；要有良好的潤滑和冷卻條件；要便于換輥。 </p><p>　　可見正確地選擇軸承的型號及軸瓦材料對保證軸承正常工作，提高產(chǎn)品的尺寸精度延長軸承壽命，提高矯直機(jī)的作業(yè)率，減少能量損耗具有重要意義。 </p><p>　　通過幾種型號的對比，角接觸球軸承具備上述特點(diǎn)。 </p><p>　　3.6 其它參數(shù)

30、的選擇 </p><p>　　滾數(shù)n增加可增加反彎曲次數(shù)，提高矯正質(zhì)量，但也會增加鋁扁管的加工硬化和矯直功率的消耗，故其選擇原則是在保證矯正質(zhì)量的前提下，盡量減少n根據(jù)文獻(xiàn)[10]選擇n=12 </p><p>　　輥身長度L與鋁扁管的最大寬度有關(guān)，通常被矯板材寬度20mm，再加適當(dāng)?shù)挠嗔课覀冞xL=30mm </p><p>　　矯直速度v主要與生產(chǎn)率有關(guān)，與鋁扁管

31、的厚度、溫度（熱態(tài)或冷態(tài)）有關(guān)，我們根據(jù)文獻(xiàn)[10]選擇矯直速度v=0.3/s </p><p><b>　　結(jié)論 </b></p><p>　　通過對鋁扁管矯直切斷結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使我們進(jìn)一步了解了矯直機(jī)器工作原理及其結(jié)構(gòu)，該設(shè)備的出現(xiàn)大大的提高了鋁扁管的生產(chǎn)效率和矯直精度，降低了成本，減輕了勞動強(qiáng)度，改變了以往傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，為鋁扁管的高效率生產(chǎn)開創(chuàng)了先河?，F(xiàn)在有很多

32、企業(yè)采用這種設(shè)備。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 崔甫.矯直原理與矯直機(jī)械.冶金工業(yè)出版社，1991. </p><p>　　[2] 姜佩東.液壓氣動技術(shù).高等教育出版社，2001. </p><p>　　[3] 李文剛.新型高精度管材矯直機(jī).冶金工業(yè)出版社，1999，（5