呂扁管矯直切斷結構設計

1、<p>　　呂扁管矯直切斷結構設計</p><p>　　[摘 要]矯直技術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，相應的矯直理論比取得了較大的進步。 </p><p>　　[關鍵詞]呂扁管；矯直；切斷 </p><p>　　中圖分類號：TD353.5 文獻標識碼：A

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

3、、機械性能、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，保證了設備在高速運轉時鋁扁管不會打滑。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，前后矯直用槽輪機構，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，剪切時間可調整以適應不同的定

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

5、　　矯直設備的液壓系統(tǒng)的工作原理： </p><p><b>　　（1）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>　　（2）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，一些設備的運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，為了適應現(xiàn)代設備發(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，上下矯直輥應為互相平行的圓柱形輥子。前后矯直輥應為表面帶有溝槽的矯直輥。因為鋁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。當軋件的寬度比B/H小于六的熱軋條件時必須考慮寬展，冷軋時的寬展量一般不超過1%，可忽略不計。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，當熱軋時輥身中部磨塤嚴重或中部溫度低、兩邊輥徑溫度太高時，鋁扁管寬向中部延伸慢，鋁扁管端部出現(xiàn)魚尾。與此相反，當鋁扁管中部延伸比兩邊快時，端部常出現(xiàn)“舌頭”。在軋制軟的有色金屬時容易出現(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、在冷軋機邊設有立輥，使鋁扁管兩邊部受到壓縮并增加局部延伸，可以減少寬展。立輥結構如圖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)實際中采用負公差軋制工藝，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，因為鋁扁管塑性好易變形，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，先進入前后矯直輥，而后進入上下矯直裝置，進行

16、預矯直處理，之后又經(jīng)過兩次上下矯直和兩次前后矯直，使鋁扁管達到最終的矯直效果，最后鋁扁管進入剪切裝置和承料架。完成整個矯直過程。在上下矯直裝置中，采用一側矯直輥單獨可調的輥式矯直方式，因矯直輥的軸線與鋁扁管的對稱中心線互相垂直，故輥子在鋁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)鋁扁管的外形設計的。此矯直輥前后對應，共有三對，它在機構中不僅起矯直作用還起導向作用。 </p><p>　　3 矯直切斷

17、機結構參數(shù)選擇 </p><p>　　3.1 輥距的選擇 </p><p>　　平行輥矯直切斷機發(fā)展歷史較長，輥系結構形式很多，且主要與用途有關；其次也與矯直質量要求有關。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后平整帶材等工作。輥系b比a有所改進。兩端輥單獨調整，有利于中間個輥加大壓下，也有利于兩端輥的咬入及提高矯直質量，主

18、要用于熱矯板材。他用于冷矯時相當于五輥矯直機，但中間各輥等于增加反復彎曲次數(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，上輥可以調成平行升降，單向傾斜和雙向傾斜等形式。第一個用途如圖中a第二個用途如圖中b第三個用途為可以進行反復及雙向咬入的矯直。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計的輥系值得作介紹。 </p><p>　　縮短空矯區(qū)和消除斷軸事故的努力一直在進行著。通過仔細分析，矯直機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，可以認為當兩端第一輥受力為F時，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，其空矯區(qū)為150mm，比同樣能力的9x720mm矯直機的空矯區(qū)360mm縮小將近一半，對矯直質量的提高及補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)及運輸當中受外力作用產(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，會對矯直質量的提高做出很大貢獻。有鋁扁管的特性結合上述分析矯直鋁扁管不能用異輥距矯直機應采用定輥距矯直機，矯直輥之間的距離為t=150mm。 </p><p>　　3.2 輥徑的選擇 </p><p>　　鋁扁管輥式矯直機的結構參數(shù)包括輥徑D、輥距t、輥數(shù)n，運動參數(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，前面幾個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曲率 </p><p>　　σJ―材料的屈服極限 </p><p>　　ρ與板材的材質、截

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

24、gt;<p>　　3.3 輥縫的選擇 </p><p>　　輥縫是兩個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度和剛度。 </p><p>　　輥縫的大小取決于矯直機的結構，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。而圓盤剪正好彌補了這些缺點，圓盤剪使用的是兩對刀盤固定在單獨的心軸上，剪切時圓盤刀以等于鋁扁管的運動速度做圓周運動，形成了一對無端點剪刀。正因為圓盤剪具有上述優(yōu)點，所以必須對圓盤剪作出一下要求：剪切時刀片受到擠壓、彎曲和磨損，因此刀片必 </p>

26、<p>　　須有足夠的強度和韌性，并保證高的強度。刀片的硬度應大于55HRC刀刃被磨鈍時，刀片的的厚度及外圓均應重磨。刀片設計時，應盡量利用所有的四個刃口，為了提高刀片的耐磨性，可以在刃口上堆焊堅硬的合金剛。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

27、動的矯直輥，保持矯直軸在機架中的正確位置，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矯直輥軸承要進行人工冷卻，矯直輥軸承由于有很高的彎曲應力而產(chǎn)生很大的熱量

28、，因此在工作要進行冷卻。根據(jù)軸承的結構或在矯直軸軸徑上澆水，或用強力循環(huán)油達到冷卻。 </p><p>　　3工作條件惡劣，除了高負荷外，矯直輥軸承既要承受高溫，同時又必須用水冷卻，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300℃甚至更高。 </p><p>　　根據(jù)上述軸承的工作特點，矯直輥應具有足夠的強度和剛度，摩擦系數(shù)小，耐沖擊，能吸硬

29、質顆粒等；在結構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。 </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量的前提下，盡量減少n根據(jù)文獻[10]選擇n=12 </p><p>　　輥身長度L與鋁扁管的最大寬度有關，通常被矯板材寬度20mm，再加適當?shù)挠嗔课覀冞xL=30mm </p><p>　　矯直速度v主要與生產(chǎn)率有關，與鋁扁管

31、的厚度、溫度（熱態(tài)或冷態(tài)）有關，我們根據(jù)文獻[10]選擇矯直速度v=0.3/s </p><p><b>　　結論 </b></p><p>　　通過對鋁扁管矯直切斷結構的設計，使我們進一步了解了矯直機器工作原理及其結構，該設備的出現(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。現(xiàn)在有很多

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