校直機(jī)開(kāi)題報(bào)告

一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義1.1國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)隨著機(jī)械工業(yè)的進(jìn)步，特別是現(xiàn)代汽車、紡織、石油等工業(yè)日益蓬勃的發(fā)展，手動(dòng)壓力機(jī)在校直方面的不足日益凸顯。乎動(dòng)校直方式不但人工成本高、校直速度慢，滿足不了大批量生產(chǎn)加工的需要，而且產(chǎn)品的精度等級(jí)低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度軸類的工藝要求，容易斷軸及產(chǎn)生裂紋，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)流水線作業(yè)。自動(dòng)校直機(jī)的出現(xiàn)改善了這種狀況，自動(dòng)校直機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)上下料、自動(dòng)裝夾、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)測(cè)量、自動(dòng)校直、并可自動(dòng)檢測(cè)裂紋，并目在校直精度、校直節(jié)拍、校直種類上較乎動(dòng)壓力機(jī)相比有很大提高，同時(shí)能夠節(jié)省大量的人工成本、減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。但是，在設(shè)備成本上自動(dòng)校直機(jī)是手動(dòng)校直機(jī)的2-10倍，這也是乎動(dòng)校直機(jī)至今仍沿存的原因之一?？梢哉f(shuō)校直工藝是一種占老的方式，而自動(dòng)校直機(jī)是依賴現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的一種新產(chǎn)業(yè)［1］。早期采用的壓力校直設(shè)備，或是手動(dòng)螺旋式壓力機(jī)，或是通用型的壓力機(jī),或是由壓力機(jī)改造而成的校直機(jī)。隨著技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)的需要，設(shè)計(jì)出了具有行程小、支點(diǎn)位置可調(diào)等校直工藝特點(diǎn)的專用壓力校直機(jī)，主要有曲柄連桿式的機(jī)動(dòng)壓力校直機(jī)和普通液壓壓力校直機(jī)，機(jī)架一般采用C形開(kāi)式結(jié)構(gòu)或門形閉式結(jié)構(gòu)。但是，這些設(shè)備在使用時(shí)，仍然需要憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)校直行程，人工測(cè)量、反復(fù)試校,勞動(dòng)強(qiáng)度大,校直效率低,校直精度不易保證⑵。自二十世紀(jì)七、八十年代起,意大利、德國(guó)、日本、美國(guó)等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家先后研制出具有本國(guó)特色的全自動(dòng)精密校直機(jī)，如［3］［4］：詹尼公司的詹尼(JENNY)高精度全自動(dòng)校直系統(tǒng)，該公司生產(chǎn)的校直設(shè)備的校直力選擇范圍從1一100t，并具有可選擇適合于各種工件幾何尺寸的校直點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)等功能。NGARTEN公司生產(chǎn)了用于校直軸類零件的全自動(dòng)液壓校直機(jī)RRE系列(100一1000KN)。該系列校直機(jī)為閉式，組合結(jié)構(gòu)床身，由電子系統(tǒng)控制工件的回轉(zhuǎn)和夾緊，可編程控制器可精心編程記憶和主要故障防護(hù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及對(duì)校直過(guò)程進(jìn)行控制等。還配備自動(dòng)廢品剔除系統(tǒng)、裂紋監(jiān)控裝置、機(jī)器人等。德國(guó)DUNKES公司生產(chǎn)從100一2000KN共11個(gè)規(guī)格的手動(dòng)伺服單柱精密液壓校直機(jī)。德國(guó)的MAE公司發(fā)展了ADS2.SRH型25KN和ADSF63RH型63OKN閉式全自動(dòng)液壓校直機(jī)，該系統(tǒng)帶有與材料性能有關(guān)的自動(dòng)優(yōu)化工藝軟件，并以可編程的微處理器控制校直和測(cè)量順序。其功能有:最大8個(gè)感覺(jué)位置的測(cè)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(jī)對(duì)話系統(tǒng);以清楚的文字修正錯(cuò)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(jì)數(shù)據(jù)的修正和求值;還有與主計(jì)算機(jī)連接的接口。適用于校直中、大批量生產(chǎn)的對(duì)稱平衡件，或自動(dòng)生產(chǎn)線中的校直工序。日本的東和精機(jī)株式會(huì)社研發(fā)的能夠自動(dòng)檢測(cè)工件在三維方向上的撓度并控制滑塊行程值及校正撓度值的ASP系列智能型校直機(jī)等。由于全自動(dòng)校直機(jī)增加了檢測(cè)裝置、自動(dòng)送取料裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，因而校直效率和精度明顯提高。還有一些生產(chǎn)校直機(jī)知名度較高的企業(yè)，如意大利的GALDABINI公司，美國(guó)的TAATRANDING公司和EITEL公司等。他們的校直機(jī)都有較高的水平，集中表現(xiàn)在智能化、自動(dòng)化、測(cè)量精度高、生產(chǎn)節(jié)拍快等。近年來(lái)，我國(guó)在精密全自動(dòng)校直設(shè)備的研制和生產(chǎn)上也取得了較大進(jìn)展，如[5][6][7]合肥鍛壓機(jī)床股份有限公司和合肥工業(yè)大學(xué)合作研制出具有先進(jìn)水平的YH40-25全自動(dòng)精校直液壓機(jī)；該機(jī)采用移動(dòng)式手動(dòng)液壓伺服控制，具有壓力、行程和油溫?cái)?shù)字顯示和預(yù)置功能，并具有多種報(bào)警。該機(jī)的研制成功，提高了我國(guó)型材精密校直工藝裝備的水平。對(duì)軸類、管類、棒料等零件進(jìn)行精密校直，可提高工件精度和生產(chǎn)效率。長(zhǎng)春實(shí)驗(yàn)機(jī)研究所也與日本公司進(jìn)行技術(shù)合作研制生產(chǎn)的ASC系列校直機(jī)、液壓式多點(diǎn)屈服校直ASC-II系列（2003年）及機(jī)械式多點(diǎn)屈服校直JJC系列（2006年）自動(dòng)校直機(jī)。ASC系列校直機(jī)有自動(dòng)、半自動(dòng)二種模型，由長(zhǎng)春試驗(yàn)研究所根據(jù)日本技術(shù)及關(guān)鍵零部件生產(chǎn)主機(jī)及裝配。該校直機(jī)有智能化的分析測(cè)量系統(tǒng)、可程控的電機(jī)、電器、機(jī)械、液壓、空壓控制技術(shù)具有靈活的人機(jī)界面、向用戶開(kāi)放的技術(shù)條件為提高整機(jī)的工作效率創(chuàng)造了極大的方便。1.2選題的依據(jù)和意義由校直機(jī)技術(shù)發(fā)展國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀可以看出，在眾多的三點(diǎn)彎曲校直工藝中，目前普遍存在的校直設(shè)備主要分為三大類:普通液壓校正壓裝機(jī)、單柱精密校直液壓機(jī)、從國(guó)外引進(jìn)的全自動(dòng)精密校直液壓機(jī)。這些校直設(shè)、備大多用在汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、紡織機(jī)械等行業(yè)，用來(lái)校直軋制、機(jī)加、熱處理后發(fā)生變形的軸類零件。一般可校直軸的直徑、長(zhǎng)度都不大。對(duì)于大尺寸、大彎矩、施力大、要求精度高的管軸工件的校直，在國(guó)內(nèi)主要是采用普通重型液壓校直機(jī)，依靠操作者的經(jīng)驗(yàn)和手動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)校直，由于測(cè)量模糊，精度不能保證，造成較大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。本機(jī)為目前國(guó)內(nèi)校直力最大的精密液壓自動(dòng)校直機(jī)，校直壓力30MN，可完成對(duì)外徑6120mm?6500mm棒材及軸類的自動(dòng)校直。與傳統(tǒng)的校直壓力機(jī)相比，考慮到本機(jī)校直要求的特殊性:直徑大，跨度大，控制精度要求高，壓點(diǎn)多等特點(diǎn)，把液壓控制技術(shù)應(yīng)用到壓力校直機(jī)上，而設(shè)計(jì)出自動(dòng)校直液壓機(jī)，大大簡(jiǎn)化了液壓系統(tǒng)，提高系統(tǒng)性能，實(shí)現(xiàn)整個(gè)校直過(guò)程的全自動(dòng)高精度控制。液壓傳動(dòng)是對(duì)液體的壓力、流量和流動(dòng)方向等進(jìn)行調(diào)控的一種控制方式，具有工作壓力大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)可靠、投資小等特點(diǎn)，而且容易實(shí)現(xiàn)高精度和自動(dòng)的要求。當(dāng)液壓控制和電氣控制結(jié)合在一起使用時(shí)，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的順序動(dòng)作和遠(yuǎn)程控制。另外，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，液壓元件能自行潤(rùn)滑，因此使用壽命較長(zhǎng)，而且由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造和使用都比較方便［8］。實(shí)踐證明，設(shè)備自動(dòng)化程度越高，其生產(chǎn)效率、產(chǎn)品綜合質(zhì)量、綜合經(jīng)濟(jì)效益越好。因此，研究全自動(dòng)液壓校直機(jī)具有非常重要的實(shí)用價(jià)值和理論意義。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題自河北青縣巨龍鋼管有限公司引進(jìn)了我國(guó)第一條大口徑直縫埋弧焊管JCO生產(chǎn)線后，我國(guó)開(kāi)始對(duì)管坯JCO成形工藝［9及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了消化和吸收，由于關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備從國(guó)外引進(jìn)，對(duì)管坯成形質(zhì)量控制及工藝參數(shù)調(diào)整只停留在經(jīng)驗(yàn)層面上，存在著工藝參數(shù)調(diào)整誤差大、人員工作強(qiáng)度大及產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大等現(xiàn)實(shí)情況。對(duì)于這種大口徑鋼管的校直不管是從理論還是工藝設(shè)備上都有嚴(yán)重不足，以前的校直理論比如壓力校直法，平行輥校直法，拉彎校直，都無(wú)法適應(yīng)這種大口徑的直縫焊管的校直，以前的校直設(shè)備大多是由簡(jiǎn)易的液壓機(jī)改造來(lái)的。由人工測(cè)量、校直、再由檢查人員檢驗(yàn)，工序復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率和控制精度低下，操作者的技術(shù)熟練程度對(duì)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性都有很大的影響，而且無(wú)法滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需要。手動(dòng)伺服控制型精密校直液壓機(jī)帶有適應(yīng)各種軸類零件的附件，調(diào)整操作方便，校直精度高，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已普及應(yīng)用。我國(guó)液壓機(jī)行業(yè)在調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，應(yīng)積極開(kāi)發(fā)技術(shù)附加值高的精密校直液壓機(jī)系列及成套附件，完善檢測(cè)裝置，這樣對(duì)以國(guó)產(chǎn)品替代進(jìn)口產(chǎn)品，提高經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等都具有廣闊的前景。本設(shè)計(jì)的工作重點(diǎn)是：根據(jù)多點(diǎn)校直機(jī)的本體設(shè)計(jì)及其動(dòng)作要求，借鑒現(xiàn)有液壓校直機(jī)的液壓系統(tǒng)，設(shè)計(jì)并逐步完善多點(diǎn)校直機(jī)的液壓系統(tǒng)。通過(guò)學(xué)習(xí)掌握校直機(jī)和液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，綜合鍛煉自己在工程制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、工程材料、精度設(shè)計(jì)和工程校核等方面的知識(shí)與技能，為今后從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。主要解決完成以下幾點(diǎn)問(wèn)題或任務(wù)：（1） 查閱資料，了解校直機(jī)和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容；（2） 完成開(kāi)題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述、外文翻譯等畢業(yè)設(shè)計(jì)所要求的工作；（3） 設(shè)計(jì)出校直機(jī)液壓系統(tǒng)圖紙一張及零件圖若干；（4） 了解并盡量完成液壓系統(tǒng)模擬仿真等內(nèi)容；（5） 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份。三、研究步驟、方法及措施[10][11]3.1研究步驟（1） 工藝分析：校直工藝分析、液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)分析、動(dòng)作順序分析;（2） 原理設(shè)計(jì)：性能參數(shù)分析、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（3） 元件選型：系統(tǒng)壓力流量計(jì)算、標(biāo)準(zhǔn)件選擇、非標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)；（4） 三維造型：部分元件造型；（5） 仿真分析：系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)性能分析，一獲得良好的工藝性能。3.2研究方法（1） 原理設(shè)計(jì)：依據(jù)前人經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)CAXA進(jìn)行液壓原理圖、控制系統(tǒng)圖等的二維設(shè)計(jì)，并不斷完善；（2） 元件選型：標(biāo)準(zhǔn)件：查樣本，選取合適的元件非標(biāo)件：根據(jù)系統(tǒng)要求自行設(shè)計(jì)；（3） 三維造型：運(yùn)用UG/solidworks對(duì)液壓系統(tǒng)部分元件、液壓機(jī)整體進(jìn)行三維造型，并嘗試動(dòng)畫模擬；（4） 仿真分析：通過(guò)MATLab/AMESim對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)分析，調(diào)整系統(tǒng)的速度、保壓時(shí)間等參數(shù)。四、研究工作進(jìn)度2012年2月27日—2012年3月23日了解液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)?文獻(xiàn)綜述?開(kāi)題報(bào)告?液壓系統(tǒng)工況圖?外文翻譯2012年3月24日—2012年4月20日液壓系統(tǒng)原理圖元件選型?非標(biāo)準(zhǔn)元件設(shè)計(jì)性能驗(yàn)算2012年4月21日—2012年5月18日?非標(biāo)準(zhǔn)件造型?油箱、泵站等三維造型?電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)?總裝配圖2012年5月19日一2012年6月15日?設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)?準(zhǔn)備答辯五、主要參考文獻(xiàn)莊樹(shù)明.自動(dòng)校直機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展[J].工程與試驗(yàn),2009,3:1-4.⑵李駿，鄒慧君，熊國(guó)良.壓力矯直工藝?yán)碚撗芯康默F(xiàn)狀與展望[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2004,20(4)：69-70.周到.全自動(dòng)液壓校直機(jī)控制技術(shù)的研究[D].哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文，2003：1-3.曹愛(ài)文，熊國(guó)良.壓力校直技術(shù)的發(fā)展[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2007,1:9-11.司興奎.25MN數(shù)控校直液壓機(jī)[P].中國(guó)，CG2004041382,2008.10.15.李繁榮.全自動(dòng)液壓矯直機(jī)的研究[D].哈爾濱工程