大規(guī)格異型斷面鋁型材高精密輥式矯直機(jī)研制

肖帆 趙晨

摘 要：文章介紹了鋁型材高精密輥式矯直機(jī)的原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)，對相關(guān)的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行了研究，分析了其具有的創(chuàng)新點。

關(guān)鍵詞：矯直機(jī)；輥式；鋁型材；機(jī)械結(jié)構(gòu)

1 概述

大規(guī)格鋁型材是交通運輸、建筑、船舶乃至航空航天領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的重要結(jié)構(gòu)用材。近年來，市場上對鋁型材的需求越來越大，同時，對材料的力學(xué)性能，產(chǎn)品的外觀質(zhì)量的要求也越來越高。根據(jù)材料的特性和矯直的效果，本課題研發(fā)的矯直機(jī)為懸臂梁結(jié)構(gòu)的十二輥高精密矯直機(jī)。能夠?qū)崿F(xiàn)對大規(guī)格異型斷面高精密鋁型材直線度和斷面形狀進(jìn)行精密矯直、可有效提高淬火后鋁型材的端部矯直效果。

2 工作原理分析

輥式矯直機(jī)屬于連續(xù)性反復(fù)彎曲式矯直機(jī)，其發(fā)展基礎(chǔ)為壓力矯直機(jī)，但與壓力矯直機(jī)不同，其克服斷續(xù)工作缺陷，因而工作效率更高，從而在連續(xù)生產(chǎn)中得以廣泛應(yīng)用，是技術(shù)中的一次大跨越。其工作主要是材料在彈塑性彎曲程度差別較大的情況下，通過彈復(fù)后，其殘留彎曲程度會明顯降低，甚至逐漸趨于一致，利用這一理論完成對材料的矯直目的。生產(chǎn)過程中，工件原始曲率的大小和方向均是不相同的，輥式矯直機(jī)的矯直原理就是使工件在矯直輥壓下力的作用下，在同一工作平面內(nèi)通過交錯配置的工作輥進(jìn)行反復(fù)壓彎，直至彈塑性變形在工件上發(fā)生，并逐漸降低殘余曲率，致使工件趨于平直。

3 矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)參數(shù)

大規(guī)格異型斷面鋁型材高精密輥式矯直機(jī)結(jié)構(gòu)主要由主傳動部分、分齒箱部分、脫節(jié)裝置、萬向聯(lián)軸器、機(jī)架、上輥系、下輥系、壓下機(jī)構(gòu)、壓上機(jī)構(gòu)、矯直工具等幾大部分組成。

3.1 主傳動部分

矯直機(jī)主傳動部分包括主電機(jī)、主聯(lián)軸器、減速器以及減速器聯(lián)軸器等幾部分組成，為設(shè)備工作提供動力。

3.2 分齒箱部分參數(shù)的確定

矯直機(jī)分齒箱部分主要是將主傳動部分傳遞過來的動力平均分為十二份并實現(xiàn)輸出，分別提供給十二根矯直輥軸。

分齒箱技術(shù)參數(shù)表：

3.3 脫節(jié)裝置

針對不同矯直型材特點，矯直機(jī)上輥軸可以實現(xiàn)被動和主動不同驅(qū)動轉(zhuǎn)換，因此開發(fā)出了矯直機(jī)專用脫節(jié)裝置。

3.4 萬向聯(lián)軸器

由于此次開發(fā)的設(shè)備針對其產(chǎn)品為高精密型材矯直，因此要求其各矯直輥軸同步性要求較高，因此我們此次設(shè)備選擇的為球籠式同步萬向聯(lián)軸器。（回轉(zhuǎn)直徑：D=130mm擺角α=12° 公稱扭矩T≥12KN.m 疲勞扭矩T≥4.5KN.m）

3.5 機(jī)架

本次研發(fā)設(shè)計的矯直機(jī)機(jī)架完全采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，在保證質(zhì)量性能的前提下，可縮短制造周期、降低生產(chǎn)成本。

3.6 上輥系

該矯直機(jī)上輥系共6根輥軸，通過脫節(jié)裝置可以實現(xiàn)選擇性驅(qū)動。輥軸安裝在軸承座內(nèi)，在壓下裝置的帶動下可上下調(diào)整；上輥前后軸承均采用調(diào)心滾子軸承，并通過手動旋轉(zhuǎn)齒輪帶動螺紋副來實現(xiàn)軸向移動，調(diào)節(jié)靈活、輕松，定位準(zhǔn)確，誤差≤0.25mm。

3.7 下輥系

該矯直機(jī)下輥系共6根輥軸，全部為主動輥，并與上輥系各輥對稱布置，直接以滑動配合裝于機(jī)架上的軸孔內(nèi)，并通過萬向接軸與主傳動齒輪分配箱相連。下輥前后軸承均采用調(diào)心滾子軸承，下輥軸承座側(cè)面貼靠在機(jī)架立柱的內(nèi)側(cè)面。

3.8 壓下機(jī)構(gòu)

矯直機(jī)壓下機(jī)構(gòu)與上輥軸承座相連，通過電機(jī)帶動齒輪副、蝸輪副及螺紋副來進(jìn)行電動壓下，壓下量變化數(shù)值通過安裝的光電編碼器進(jìn)行檢測，利用觸摸屏程序設(shè)定調(diào)節(jié)量，通過自動控制系統(tǒng)自動完成輥縫和壓下量調(diào)整，也可手動微量調(diào)整，并在觸摸屏上顯示。壓下機(jī)構(gòu)一端設(shè)有平衡彈簧及平衡螺母，主要來消除壓下螺絲與螺母之間的間隙，減少沖擊。裝配后可同步升降，升降工作行程為250mm。

3.9 壓上機(jī)構(gòu)

壓上機(jī)構(gòu)與下輥軸承座相連，通過電機(jī)帶動齒輪副、蝸輪副及螺紋副來進(jìn)行電動壓上，同時也可手動調(diào)整，壓上量變化數(shù)值通過安裝的光電編碼器進(jìn)行檢測，利用觸摸屏程序設(shè)定調(diào)節(jié)量，通過自動控制系統(tǒng)自動完成輥縫和反彎量調(diào)整，也可手動微量調(diào)整。在上下輥調(diào)節(jié)時定位準(zhǔn)確，誤差≤0.5mm，可進(jìn)行單輥點動和多輥聯(lián)動，并能進(jìn)行自鎖。裝配后可同步升降，升降工作行程為150mm。

3.10 矯直工具

本設(shè)備針對EL4094、EL4090、EL10907A等不同規(guī)格型材設(shè)計開發(fā)出了三套矯直工具。每組矯直工具均由調(diào)整墊、型材調(diào)整輥、型材支撐輥、型材支撐保護(hù)輥、型材矯直輥等部分組成，根據(jù)來料規(guī)格，可進(jìn)行適當(dāng)組合調(diào)整。

4 設(shè)備的創(chuàng)新點

（1）矯直機(jī)上輥系設(shè)計有脫節(jié)裝置，可以實現(xiàn)上輥系選擇性驅(qū)動，以滿足不同工況要求下矯直工藝要求。（2）分齒箱與矯直輥軸之間采用球籠式同步聯(lián)軸器，能夠最大限度保證各矯直軸之間的同步性，減少傳動誤差。（3）機(jī)架完全采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，相比以往鑄焊結(jié)構(gòu)，可縮短設(shè)備制造周期，降低生產(chǎn)成本。（4）整個設(shè)備的壓上壓下部分，全部采用標(biāo)準(zhǔn)螺旋升降機(jī)結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備整體制造難度，提高了設(shè)備可靠性。（5）矯直工具采用組合式結(jié)構(gòu)，與整體開孔型結(jié)構(gòu)相比，增加了產(chǎn)品的可更換性，并增強(qiáng)了工具對產(chǎn)品的適應(yīng)性，保證了矯直效果。

5 結(jié)束語

通過對大規(guī)格異型斷面鋁型材高精密輥式矯直機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點的介紹與分析，可以得出本矯直機(jī)具有制造周期短，成本低，并且可以連續(xù)矯直并保證矯直效果等特點。在實際的生產(chǎn)與應(yīng)用中，其優(yōu)越性會越來越突出，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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