大規格異型斷面鋁型材高精密輥式矯直機研制

肖帆 趙晨

摘 要：文章介紹了鋁型材高精密輥式矯直機的原理和機械結構，對相關的設計參數進行了研究，分析了其具有的創新點。

關鍵詞：矯直機；輥式；鋁型材；機械結構

1 概述

大規格鋁型材是交通運輸、建筑、船舶乃至航空航天領域中廣泛應用的重要結構用材。近年來，市場上對鋁型材的需求越來越大，同時，對材料的力學性能，產品的外觀質量的要求也越來越高。根據材料的特性和矯直的效果，本課題研發的矯直機為懸臂梁結構的十二輥高精密矯直機。能夠實現對大規格異型斷面高精密鋁型材直線度和斷面形狀進行精密矯直、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

輥式矯直機屬于連續性反復彎曲式矯直機，其發展基礎為壓力矯直機，但與壓力矯直機不同，其克服斷續工作缺陷，因而工作效率更高，從而在連續生產中得以廣泛應用，是技術中的一次大跨越。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，在同一工作平面內通過交錯配置的工作輥進行反復壓彎，直至彈塑性變形在工件上發生，并逐漸降低殘余曲率，致使工件趨于平直。

3 矯直機的結構特點和技術參數

大規格異型斷面鋁型材高精密輥式矯直機結構主要由主傳動部分、分齒箱部分、脫節裝置、萬向聯軸器、機架、上輥系、下輥系、壓下機構、壓上機構、矯直工具等幾大部分組成。

3.1 主傳動部分

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

3.2 分齒箱部分參數的確定

矯直機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輸出，分別提供給十二根矯直輥軸。

分齒箱技術參數表：

3.3 脫節裝置

針對不同矯直型材特點，矯直機上輥軸可以實現被動和主動不同驅動轉換，因此開發出了矯直機專用脫節裝置。

3.4 萬向聯軸器

由于此次開發的設備針對其產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，因此我們此次設備選擇的為球籠式同步萬向聯軸器。（回轉直徑：D=130mm擺角α=12° 公稱扭矩T≥12KN.m 疲勞扭矩T≥4.5KN.m）

3.5 機架

本次研發設計的矯直機機架完全采用鋼板焊接結構，在保證質量性能的前提下，可縮短制造周期、降低生產成本。

3.6 上輥系

該矯直機上輥系共6根輥軸，通過脫節裝置可以實現選擇性驅動。輥軸安裝在軸承座內，在壓下裝置的帶動下可上下調整；上輥前后軸承均采用調心滾子軸承，并通過手動旋轉齒輪帶動螺紋副來實現軸向移動，調節靈活、輕松，定位準確，誤差≤0.25mm。

3.7 下輥系

該矯直機下輥系共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架上的軸孔內，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心滾子軸承，下輥軸承座側面貼靠在機架立柱的內側面。

3.8 壓下機構

矯直機壓下機構與上輥軸承座相連，通過電機帶動齒輪副、蝸輪副及螺紋副來進行電動壓下，壓下量變化數值通過安裝的光電編碼器進行檢測，利用觸摸屏程序設定調節量，通過自動控制系統自動完成輥縫和壓下量調整，也可手動微量調整，并在觸摸屏上顯示。壓下機構一端設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 壓上機構

壓上機構與下輥軸承座相連，通過電機帶動齒輪副、蝸輪副及螺紋副來進行電動壓上，同時也可手動調整，壓上量變化數值通過安裝的光電編碼器進行檢測，利用觸摸屏程序設定調節量，通過自動控制系統自動完成輥縫和反彎量調整，也可手動微量調整。在上下輥調節時定位準確，誤差≤0.5mm，可進行單輥點動和多輥聯動，并能進行自鎖。裝配后可同步升降，升降工作行程為150mm。

3.10 矯直工具

本設備針對EL4094、EL4090、EL10907A等不同規格型材設計開發出了三套矯直工具。每組矯直工具均由調整墊、型材調整輥、型材支撐輥、型材支撐保護輥、型材矯直輥等部分組成，根據來料規格，可進行適當組合調整。

4 設備的創新點

（1）矯直機上輥系設計有脫節裝置，可以實現上輥系選擇性驅動，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）機架完全采用鋼板焊接結構，相比以往鑄焊結構，可縮短設備制造周期，降低生產成本。（4）整個設備的壓上壓下部分，全部采用標準螺旋升降機結構，降低了設備整體制造難度，提高了設備可靠性。（5）矯直工具采用組合式結構，與整體開孔型結構相比，增加了產品的可更換性，并增強了工具對產品的適應性，保證了矯直效果。

5 結束語

通過對大規格異型斷面鋁型材高精密輥式矯直機的工作原理和結構特點的介紹與分析，可以得出本矯直機具有制造周期短，成本低，并且可以連續矯直并保證矯直效果等特點。在實際的生產與應用中，其優越性會越來越突出，具有良好的經濟效益。

參考文獻

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