七斜辊矫直的矫直过程与矫直力的计算

七斜辊矫直的矫直过程与矫直力的计算

孙林、徐广晨、曹迪、邵华阳、刘林

营口理工学院 辽宁营口 115014

摘要 矫直机是矫直钢材的工程机械，本文从研究2-2-2-1型辊矫直机的矫直过程出发，对矫直机矫直力进行研究，并得出各辊矫直力的计算公式。对矫直机的矫直设计与矫直生产有一定的理论指导意义。

关键词 七斜辊矫直机；矫直过程；矫直力

矫直是冶金行业及机械制造业生产过程中一道重要的精整工序，矫直工序的效果经常决定着金属型材以及机械零件的最终质量和精度。我国现阶段对矫直基本参数的确定主要还依靠长时间的经验算法和经验数据。而矫直复杂形状的金属材料时利用的是材料的弹塑性变形的特性，在经过矫直机的矫直作用下，得到各个区域都具有基本相似的曲率，这样经过矫直后金属材料就完成了矫直效果。

1七斜辊矫直机的矫直过程

七斜辊矫直机的工作原理可以看成由一个2-2-2形式的六斜辊矫直机在其上辊第三辊后加多加一矫直辊，新增加的这一矫直辊可以增加第三对矫直辊处的塑性弯曲区的范围，这种改进对棒材矫直质量的提高起了很大的作用。七斜辊矫直机是应用矫直机各个交错配置的矫直辊来压弯并且旋转到材料的同一个截面时呈对称关系来进行矫直，金属棒材由4个矫直辊交替压弯矫直，为了使四个压弯点能够均匀分布在金属棒材圆形截面的四周，所选取的辊距P要设置为1/2个导程或者1/2个导程的奇数倍。同时还要使两个相面上的弯曲既能够形成相互垂直又能够呈现对称的十字型态。利用斜辊压弯矫直较长的金属圆材时，首先要确定好矫直辊角度然后再用较大压弯量压弯，即可获得不同范围的等曲率长度。

当矫直机斜辊初始矫直金属棒材时，金属棒材处于直线运动状态。再一对值为F的作用力对金属棒材两侧同时向下压弯，金属棒材会形成中间隆起两端下弯成中空的状态，在辊面与金属棒材的接触线上形成两个支点，这两个作用点受大小为F的力作用，形成金属棒材的倾斜压弯状态。利用矫直机的压紧辊可以有效的避免金属棒材在矫直辊面上发生倾斜使等曲率区域减小，保证其矫直长度对于矫直过程中工件出现的塑性铰和加工旋转稳定性等矫直问题。

2矫直机的矫直力计算

由于七斜辊矫直机在矫直工作过程中，在矫直材料相同的情况下，矫直机的机架受力情况由金属棒材的直径直接影响。

2-2-2-1辊系矫直机的七个辊子全部为长辊，前六个辊子成对配置，矫直机传动由矫直辊下1、3辊和矫直辊上1、3辊，中间辊和尾辊为非传动辊，如图1所示，四个上辊为可以上下移动行程为200mm，下辊1和2固定，中间2下辊为液压恒压支撑，可随中间上辊压弯过程下移，移动行程为50mm。由于棒材自身的弯曲和矫直辊4、7辊的向下压弯的作用对金属棒材产生一对反作用力，这对反作用力发生在下辊2辊的左端接触点和上辊1辊的右端接触点；3-4、5-6两对矫直辊相对于弯曲的金属棒材将产生向两端集中的压力，由于受两端集中的压力影响将在辊腰区域产生等弯矩梯形弯矩图，图中用字母S表示等弯矩图内产生的塑性变形的等弯矩区域，其大小由矫直机的矫直辊所调整的角度来控制，其调整的范围要大于金属棒材的一个旋转导程，也就是S=S＇≥t。每个矫直辊两个固端区可按g来计算。

在计算矫直力的时候往往取较大弯矩M3ˊ或者M3〞,通过经验可以把弯矩M3ˊ或者M3〞用1.66Mt来替换；金属棒材的原始弯矩M6ˊ是由其经过矫直机反弯矫直后所残留的弯曲状态来确定，通常M6ˊ或者M6〞的取值范围取1.35Mt。矫直辊4、5辊这两处金属棒材没有被弹性压扁，所受的压紧力相对于其它矫直辊的压紧力就显得可有可无，所以在这里我们可以设这两处的作用力为零。按图1辊系受力和弯矩图就可以写出矫直力的计算公式：

图


1辊系受力和弯矩简化图

3结语

本文对2-2-2-1型七斜辊矫直工作原理进行研究，对矫直过程容易出现的问题提出了一些建议，同时也为实现使多斜辊矫直能够较好的完成矫直任务，通过收集矫直过程中的诸多工程数据，得出多斜辊矫直的相关条件。同时在矫直相同材料的情况下，研究矫直机的机架受力情况由金属棒材的直径直接影响。通过对2-2-2-1型矫直机各辊的受力以及弯矩情况进行研究得出各辊的计算公式。

参考文献

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